О том, каким образом до войны и в первые послевоенные десятилетия - то есть, до появления полупроводников и построенных на их основе электронных систем - на многоцилиндровых моторах боролись с подгоранием контактов в "трамблёре" и прочими неприятностями контактного зажигания.
Для тех, кто в принципе не знаком с данной проблемой или крепко подзабыл автошкольный курс устройства автомобиля, кратко опишу её суть. Для того, чтобы поджечь топливовоздушную смесь в цилиндре двигателя, необходима мощная искра, которая в обычной батарейной системе зажигания с контактным управлением создаётся в момент размыкания кулачком прерывателя пары контактов. При этом происходит очень быстрое высвобождение энергии, накопленной в виде электромагнитного поля, возникающего за счёт прохождения тока низкого напряжения через первичную обмотку катушки зажигания - она преобразуется в ток высокого напряжения на вторичной обмотке, который через бегунок и крышку "трамблёра" направляется на свечу соответствующего цилиндра:
Главная проблема такой системы зажигания состоит в том, что через контакты прерывателя проходит очень большой ток (10 А и более) - из-за чего в момент размыкания контактов происходит их износ, в основном в форме эрозии (питтинга): контакты как бы "привариваются" друг к другу, и при размыкания вырывают друг из друга частички металла. Из-за износа как самих контактов, так и пластмассовой детали, непосредственно взаимодействующей с кулачком (официально она называется "пятка молоточка прерывателя"), постепенно "уплывает" выставленный при настройке зазор между контактами - а отрегулировать его при помощи щупа на изъеденных питтингом контактах со временем становится практически невозможно. В особо тяжёлом случае не поможет никакая зачистка - всю контактную группу приходится заменять на новую. Причём чем больше число цилиндров двигателя и чем выше его рабочие обороты - тем быстрее всё это происходит.
Например, у четырёхцилиндрового мотора на кулачке прерывателя всего четыре выступа - так что за один его полный оборот контакты размыкаются и снова замыкаются четыре раза:
У шестицилиндрового мотора выступов на кулачке будет уже шесть, а у восьмицилиндрового - восемь, так что в последнем случае за то же самое число оборотов контакты будут размыкаться в два раза чаще - и, соответственно, изнашиваться с примерно вдвое большей скоростью:
Кроме того, по мере увеличения количества выступов кулачка прерывателя и числа оборотов коленчатого вала стремительно сокращается то время, в течение которого контакты остаются в замкнутом состоянии - а следовательно, в катушке зажигания будет успевать накапливаться всё меньше и меньше энергии, что снижает мощность образующейся при размыкании контактов искры. Ничего такого уж страшного из-за этого в общем-то не происходит - отдельные пропуски зажигания всё равно компенсирует инерция коленчатого вала с маховиком. Но на высоких оборотах мотор будет работать со сниженной отдачей - причём ощутимо это становится уже на грузовом V8 с максимальной частотой обращения коленчатого вала порядка 3000-3500 об/мин. Более подробное объяснение вы можете найти в этом видео:
Однако на американские автомобили ещё в 1920-е годы довольно массово устанавливались не только рядные и V-образные "восьмёрки", но и двигатели с числом цилиндров 12 и 16, причём не столь уж тихоходные - с максимальным числом оборотов коленвала порядка 3500-4000 в минуту. И всё это, напомню - при шестивольтовой электрике, намного менее мощной, и при этом сильнее нагружающей контакты высокими токами. Каким же образом при этом обеспечивалась надёжная работа системы зажигания ?..
На самом деле эта задача имеет абсолютно прямолинейное решение: на двигатель можно попросту установить два прерывателя-распределителя, по одному на половину от общего числа цилиндров. Порядок зажигания при этом выбирался такой, чтобы они работали попеременно - то есть, искра проскакивала между электродами свечи, связанной то с одним из них, то с другим. В таком случае у нас появляются два кулачка прерывателя со вдвое меньшим количеством выступов на каждом из них, две пары контактов, два конденсатора, две катушки зажигания и два бегунка распределителя. И теперь каждая из пар контактов будет размыкаться вдвое реже, а каждая из катушек - накапливать энергию в течение вдвое большего времени, и даже на высоких оборотах стабильно выдавать хорошую, мощную искру:
Например, у нижнеклапанного Lincoln V12 было два смонтированных в общем корпусе прерывателя-распределителя, каждый из которых обслуживал свои шесть цилиндров - соответственно, система зажигания этого мотора работала не хуже, чем обычная на шестицилиндровом с тем же самым максимальным числом рабочих оборотов:
Кстати говоря - в переделанном виде она чрезвычайно ценилась строителями хотродов с V8, у которых на каждый из её прерывателей-распределителей приходилось всего по четыре цилиндра, так что там она работала ещё лучше.
Аналогичная по принципу устройства система зажигания, но с двумя обычными, полностью отдельными друг от друга "трамблёрами", использовалась и на Cadillac V16 начиная с 1938 года:
Однако такое решение удовлетворяло не всех конструкторов, как минимум из-за своей дороговизны и сложности, которая в свою очередь оборачивалась не самой высокой надёжностью: вдвое больше деталей - вдвое больше вероятность поломки.
Альтернативой был один прерыватель-распределитель на все 12 или 16 цилиндров - но с двумя парами контактов и двумя катушками зажигания. Например, на более раннем варианте Cadillac V16 стоял прерыватель-распределитель Delco-Remi типа High Speed Ignition / Dual Point с восемью выступами на кулачке (каждый из которых за один полный оборот дважды использовался для размыкания контактов), двумя парами контактов, каждая из которых обслуживала свои восемь цилиндров, двумя конденсаторами и двумя выходами под катушку зажигания на крышке:
Принцип здесь был абсолютно тот же: пары контактов работали попеременно друг с другом, так что для искрообразования использовались то одна, то другая катушка зажигания - а вторая в это время продолжала накапливать энергию для следующей искры.
Аналогичный "трамблёр" с шестью выступами на кулачке распределителя использовалась и, скажем, на грузовых V12 компании American LaFrance (в основном выпускавшей пожарные машины), которые в свою очередь были созданы на основе мотора Auburn-Lycoming "BB" V-12:
Впрочем, в начале 1930-х годов прерыватели-распределители с двумя парами контактов довольно широко применялись и на восьмицилиндровых моторах, и даже на некоторых шестицилиндровых (см. рис. ниже). Однако впоследствии их использование значительно сократилось - видимо, появление более совершенных материалов и общее улучшение конструкции отдельных элементов системы зажигания позволило успешно обходиться и более дешёвыми "трамблёрами" с одной парой контактов.
Для синхронизации срабатывания двух пар контактов использовалась специальная приспособа в виде устанавливаемой на ротор прерывателя-распределителя шкалы (хотя говорят, что при известном навыке можно обойтись и обычным щупом с лампочкой):
Возвращаться к использованию прерывателей-распределителей с двумя парами контактов начали лишь в 1950-е - 1960-е годы на высокофорсированных восьмицилиндровых двигателях. В некоторых случая речь при этом шла о конструкции с таким же принципом действия, как и у вышеописанных "трамблёров" для 12-ти и 16-цилиндровых моторов - то есть, каждая из двух пар контактов обслуживала свои четыре цилиндра, имела свой конденсатор и свою отдельную катушку зажигания:
Такая конструкция называлась Four Lobes Dual Points Distributor - "прерыватель-распределитель с двумя парами контактов и четырьмя выступами на кулачке" - и использовалась в основном на гоночных или приближенных к ним по уровню форсирования V8 (а на "шестёрках" - с тремя выступами). Впрочем, фирма Mallory в своё время предлагала прерыватели-распределители такого устройства под обозначением Mallory Double Life в виде тюнинга практически для любого американского мотора; с ними шла специальная катушка зажигания VoltMaster, по сути представлявшая собой две катушки в одной.
Однако на большинстве "гражданских" V8 с двумя парами контактов в системе зажигания использовался иной принцип. В их "трамблёре" кулачок прерывателя имел не четыре выступа, а восемь - как и в обычном восьмицилиндровом; отсюда обиходное название Eight Lobes Distributor, "с восемью выступами на кулачке". А обе пары контактов были соединены друг с другом в одну электрическую цепь и срабатывали не попеременно, а практически одновременно. Соответственно, конденсатор и катушка зажигания у них тоже были общими. "Трамблёры" такой конструкции штатно ставились, скажем, на некоторых версиях крайслеровских HEMI V8 первого поколения и двигателях Chevrolet Corvette - а также широко предлагались в качестве тюнинга:
Преимущество здесь состояло в том, что одна из пар контактов была установлена относительно выступов кулачка с некоторым смещением и размыкалась и замыкалась с небольшой задержкой относительно второй, благодаря чему размыкание цепи низкого напряжения катушки зажигания осуществлялось одной из пар, а её замыкание - уже второй. При этом профиль кулачка был подобран таким образом, что отдельно взятая пара контактов дольше находилась в замкнутом состоянии и меньше - в разомкнутом:
Первая пара контактов раньше размыкалась, инициируя искрообразование на свече соответствующего цилиндра - и раньше замыкалась, восстанавливая подачу тока низкого напряжения на первичную обмотку катушки зажигания. При этом вторая пара контактов какое-то время оставалась замкнутой после размыкания первой пары, продолжая подавать ток на первичную обмотку катушки - и также какое-то время оставалась разомкнутой после её замыкания, так что вторичная обмотка катушки продолжала разряжаться и поддерживать искру в то время, как первичная обмотка уже начинала накапливать заряд.
Благодаря этому катушка успевала накопить достаточно энергии между разрядами и даже при работе двигателя на высоких оборотах обеспечивала мощную искру, необходимую для надёжного поджига рабочей смеси. В определённой мере решалась и проблема подгорания контактов, поскольку их износ происходит в основном в момент полного размыкания и замыкания цепи низкого напряжения катушки зажигания - а эти функции в данной конструкции были распределены между первой и второй парой контактов.
Разумеется, величину угла замкнутого состояния (УЗСК, Dwell Angle) в такой системе приходилось регулировать отдельно для каждой пары контактов. Для этого вторую пару контактов блокировали при помощи кусочка картона и за счёт величины зазора в первой паре выставляли требуемый для неё УЗСК, а затем разблокировали вторую пару и за счёт зазора в ней выставляли указанный в той же таблице общий угол, не трогая первую пару.
Системы зажигания с двумя парами контактов использовались вплоть до 1960-х годов, когда развитие полупроводниковой электроники позволило перейти к массовому внедрению систем зажигания нового поколения - контактно-транзисторных. В них контакты прерывателя были полностью разгружены от подаваемого на первичную обмотку катушки зажигания силового тока, который вместо этого коммутировался специальным полупроводниковым прибором - транзисторным коммутатором (усилителем), а сами контакты использовались по сути в качестве датчика момента искрообразования, пропуская через себя лишь очень незначительный управляющий ток (порядка десятых долей ампера). Помимо полного исключения подгорания контактов, это позволило поднять характеристики системы зажигания - в частности, снизить сопротивление катушки, уменьшить число витков в её первичной обмотке и увеличить число витков во вторичной, тем самым подняв напряжение искрового разряда.
Delco-Remi предлагала контактно-транзисторную систему зажигания с середины 1960-х годов, поначалу она в основном использовалась на форсированных вариантах моторов для Chevrolet Corvette и Camaro, а также предлагались в качестве тюнинга. У нас первыми его получили, видимо, представительские модели ЗИЛ, а затем, около 1967 года - и грузовики той же марки. На автомобилях ГАЗ с моторами конфигурации V8 контактно-транзисторное зажигание было внедрено с 1969 года, а на "Волге" - начиная с модели ГАЗ-3102. "Жигули", насколько я понимаю, получили контактно-транзисторное зажигание начиная с 2106; также выпускались наборы для самостоятельного перевода на него любого двигателя с батарейной системой зажигания.
Разумеется, на этом эволюция систем зажигания не остановилась, и тут же полным ходом пошла в сторону ещё более совершенных полностью бесконтактных систем, в которых вместо имеющих существенные недостатки механических контактов используются индуктивный датчик либо датчик на эффекте Холла (пробовали и иные варианты) - такие, как джи-эмовская HEI Ignition. Но это, как говорится, уже совсем другая история...