Система зажигания Delco , также известная как система зажигания Kettering , зажигание с точками и конденсатором или зажигание с точкой прерывателя , является типом системы зажигания с индуктивным разрядом, изобретенной Чарльзом Ф. Кеттерингом . Впервые она была продана в коммерческих целях на Cadillac 1912 года [1] и была изготовлена компанией Delco . Со временем она широко использовалась всеми производителями автомобилей и грузовиков на искровом зажигании , т. е. в бензиновых двигателях. Сегодня она по-прежнему широко используется в системах зажигания с катушкой на свече, катушкой около свечи и в пакетах катушек в системах зажигания без распределителя. [2] Альтернативной системой, используемой в автомобилях, является зажигание с разрядом конденсатора , которое сейчас в основном встречается в качестве систем модернизации на вторичном рынке. [3] Электронное зажигание было общим термином для индуктивного зажигания Kettering, в котором точки (механический переключатель) были заменены электронным переключателем, таким как транзистор. [4]
При первоначальном запуске аккумуляторная батарея подключается через выключатель зажигания (на рисунке выше он называется «Контактор»). После запуска двигателя генератор переменного тока с приводом от двигателя обеспечивает электроэнергию.
Точки прерывателя (на рисунке называемые «контактным прерывателем») представляют собой электрический переключатель, который открывается и закрывается кулачком на распределительном валу. Это рассчитано по времени так, что точки закрыты большую часть цикла двигателя, позволяя току проходить через катушку зажигания, и открываются на мгновение, когда требуется искра.
Катушка зажигания представляет собой трансформатор . Первичная обмотка (называемая в ранних текстах обмоткой низкого напряжения) подключается к напряжению батареи, когда контакты замкнуты. Из-за индуктивности катушки ток в этой цепи постепенно нарастает. Этот ток создает магнитное поле в катушке, которое хранит некоторое количество энергии. Когда контакты размыкаются, ток, поддерживающий магнитное поле, прекращается, и поле разрушается. Его накопленная энергия затем возвращается в две обмотки в виде электродвижущей силы . Первичная обмотка имеет небольшое количество витков и по закону индукции Фарадея имеет скачок напряжения, развивающийся на ней порядка 250 вольт. [5] Вторичная обмотка имеет примерно в 100 раз больше витков, чем первичная обмотка, поэтому развивает скачок напряжения порядка 25 000 вольт. Это напряжение достаточно высоко, чтобы вызвать искру, проскакивающую через электроды свечи зажигания . Можно использовать импульс напряжения любой полярности, но наиболее эффективно искра инициируется импульсом отрицательной полярности в центре свечи зажигания. Это также продлевает срок службы свечи зажигания.
Между точками подключен конденсатор (в более ранних текстах он называется конденсатором). Конденсатор поглощает скачок напряжения, возникающий в первичной катушке при размыкании точек. Это предотвращает образование электрической дуги на вновь разомкнутых контактах точек и, таким образом, предотвращает быструю эрозию этих контактов.
Ротор распределителя вращается синхронно с распределительным валом. Когда наступает время зажигания свечи, ротор (синяя полоса, показанная на распределителе на рисунке выше) соединяет центральный электрод крышки распределителя с электродом, подключенным к проводу свечи зажигания. Это происходит одновременно с открытием точек и подачей катушкой высокого напряжения на центральный электрод.
На этой схеме не показан балластный резистор , который был включен в патент Кеттеринга. [6] Он помещен в первичную цепь. Индуктивность первичной обмотки ограничивает скорость, с которой ток через нее может увеличиваться до необходимого уровня, чтобы обеспечить достаточно энергии для создания искры. Уменьшение индуктивности первичной обмотки позволяет току увеличиваться быстрее, но приведет к более высокому максимальному току, что сократит срок службы точек и увеличит нагрев катушки. Балластный резистор, помещенный последовательно с первичной обмоткой, создает падение напряжения, пропорциональное току. Когда точки изначально замкнуты, ток низок, поэтому падение напряжения на резисторе низкое, и большая часть напряжения батареи действует на катушку. Как только ток накапливается, падение напряжения на резисторе увеличивается, оставляя меньшее напряжение батареи на катушке, что ограничивает максимальный ток.
Зажигания Kettering часто имели переключатель зажигания, обходящий балластный резистор в стартовом положении. Во время запуска напряжение батареи падает, и обход этого резистора позволяет повысить напряжение на катушке, что позволяет подавать больше энергии.
Одна из проблем этой конструкции заключается в том, что даже при правильно подобранном конденсаторе в точках будет образовываться дуга . Дуга заставляет точки «гореть». Это, в свою очередь, создает сопротивление на контактах точек, что снижает первичный ток и, как следствие, интенсивность искры. Вторая проблема связана с механическим блоком толкателя кулачка, который ездит на кулачке распределителя и открывает точки. Блок со временем изнашивается, уменьшая степень открытия точек («зазор точек») и вызывая соответствующее изменение как угла опережения зажигания, так и доли времени, в течение которого точки закрыты. Настройка старых автомобилей обычно включает замену точек и конденсатора и установку зазора в соответствии с заводскими спецификациями. Третья проблема связана с крышкой распределителя и ротором. Эти компоненты могут образовывать на своих поверхностях токопроводящие «дорожки утечки» (также называемые «трекингом»), через которые вторичное напряжение катушки создает ток, часто в форме дуги, который обходит свечу зажигания. Когда образуются дорожки утечки, единственным средством является замена крышки и/или ротора. Четвертая проблема может возникнуть, когда одна или несколько свечей зажигания двигателя «загрязняются». Загрязнение, вызванное побочными продуктами сгорания, которые образуют отложения на внутреннем изоляторе свечи зажигания, создает электропроводящий путь, который рассеивает энергию катушки до того, как ее вторичное напряжение сможет подняться достаточно высоко, чтобы произвести искру. Так называемые системы зажигания с емкостным разрядом создают напряжение катушки с гораздо более коротким временем нарастания и могут производить искру через свечи зажигания с некоторым загрязнением.
Электронные системы зажигания заменяют некоторые или все компоненты системы зажигания Delco твердотельными и/или оптическими устройствами и обеспечивают как более высокое напряжение, так и более надежное зажигание.