электроника. 315 Теоретические вопросы Условия работы свечи зажигания на двигателе. Как определяется и на что влияет тепловая характеристика свечи

• Название: 315 Теоретические вопросы Условия работы свечи зажигания на двигателе. Как определяется и на что влияет тепловая характеристика свечи
• Анкор: электроника
• Дата: 18.04.2023
• Размер: 1.45 Mb.
• Имя файла: Reshenie315.docx
• Тип: Документы; #1071336
• страница: 1 из 4

315

Теоретические вопросы:

9. Условия работы свечи зажигания на двигателе. Как определяется и на что влияет тепловая характеристика свечи?

Ответ: Свечи зажигания подвержены тепловым, механическим, элект­рическим и химическим воздействиям. Тепловое воздействие оказывается на свечи неравномерно. Это приводит к тепловым деформациям и напряжениям. В процессе пуска двигателя на холодном тепловом конусе (части изолятора све­чи, находящейся в камере сгорания) возможна конденсация влаги, которая может привести к отказу в искрообразовании. Поэтому пе­репад температур от минус 60 до +2700 °С свеча должна выдержать без потери работоспособности. Изолятор свечи должен иметь ну­левое влагопоглощение, а его поверхность должна быть стойкой к смачиванию. Из-за давления в цилиндре (5-6 МПа) и вибрации ра­ботающего двигателя на свечу оказываются механические воздейст­вия. Электрические и химические воздействия возникают в процессе искрообразования и химической коррозии соответственно. На 1000 км пробега зазор в свече увеличивается в среднем на 0,015 мм. Из-за неполного сгорания топливной смеси и попадания смазочного масла на поверхности свечи образуется токопроводящий слой, шун­тирующий искровой промежуток. Из-за этого напряжение между электродами свечи становится меньше, что приводит к нарушению стабильного искрообразования. Аналогичный эффект вызывает по­падание влаги и загрязнение открытой части изолятора свечи, нахо­дящейся в подкапотном пространстве автомобиля.

8. От каких факторов зависит момент сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя при пуске? Экспериментальное и расчетное определение.

Ответ: Что­бы дви­гатель на­чал ра­ботать, не­об­хо­димо соз­дать ус­ло­вия для воспла­мене­ния и го­рения го­рючей сме­си.

Эти ус­ло­вия за­висят от ря­да фак­то­ров: ско­рос­ти пе­реме­щения пор­шня, тем­пе­рату­ры дви­гате­ля и ра­бочей сме­си, ком­прес­сии в ци­лин­драх, свойств топ­ли­ва, ка­чес­тва его рас­пы­ла, уг­ла опе­реже­ния за­жига­ния (впрыс­ка), вязкости мас­ла и др.

Для пер­во­го вос­пла­мене­ния не­об­хо­димо рас­кру­тить ко­лен­ча­тый вал до пус­ко­вой час­то­ты вра­щения. У ДВС с ис­кро­вым за­жига­ни­ем она на­ходит­ся в пре­делах 30…100 мин^-1. У ди­зельных дви­гате­лей пус­ко­вая час­то­та значительно вы­ше — 200…300 мин^-1.

Что­бы рас­кру­тить дви­гатель, не­об­хо­димы зна­чительные зат­ра­ты мощности для пре­одо­ления сил тре­ния, а­эро­дина­мичес­кое соп­ро­тив­ле­ние при газо­об­ме­не, гид­равли­чес­кое соп­ро­тив­ле­ние мо­тор­но­го мас­ла и др.

При пус­ке дви­гате­ля с ис­кро­вым за­жига­ни­ем го­рючую смесь сжи­ма­ют в ци­лин­дре и вос­пла­меня­ют элек­три­чес­кой све­чой за­жига­ния.

Пер­во­начально ис­па­ря­ют­ся и вос­пла­меня­ют­ся лег­кие фрак­ции топ­ли­ва. Чем ни­же тем­пе­рату­ра, тем больше топ­ли­ва не­об­хо­димо для по­луче­ния необхо­димо­го ко­личес­тва па­ров топ­ли­ва. Пус­ко­вая смесь дол­жна быть бо­гатой (со­от­но­шение воз­ду­ха к топ­ли­ву ме­нее 12:1).

Та­ким об­ра­зом, для пус­ка хо­лод­но­го дви­гате­ля не­об­хо­дима бо­гатая смесь и воз­можно низ­кая ско­рость вра­щения ко­лен­ча­того ва­ла.

При пус­ке ди­зеля вос­пла­мене­ние го­рючей сме­си в зна­чительной степени за­висит от тем­пе­рату­ры и дав­ле­ния в кон­це так­та сжа­тия. При давлении 0,3 МПа тем­пе­рату­ра са­мовос­пла­мене­ния око­ло 400°С, а при давлении 3 МПа — 200°С. При низ­кой ско­рос­ти вра­щения сжа­тый воз­дух успе­ва­ет остыть, по­это­му при пус­ке ди­зеля не­об­хо­дима по­вышен­ная скорость вращения.

Способы пуска двигателя внутреннего сгорания

Пуск дви­гате­ля вруч­ную. Дан­ный пуск ис­пользу­ют для кар­бю­ратор­ных ДВС ма­лой мощ­ности (мо­тоб­ло­ки, мо­тоцик­лы, пус­ко­вые дви­гате­ли ди­зелей).

Пуск дви­гате­ля вруч­ную осу­щест­вля­ют нес­кольки­ми спо­соба­ми. Пуско­вую ру­ко­ят­ку вво­дят в за­цеп­ле­ние с хра­пови­ком на нос­ке ко­лен­ча­того ва­ла и прок­ру­чива­ют. Пус­ко­вой шнур на­маты­ва­ют на ма­ховик и рез­ким движени­ем вы­дер­ги­ва­ют его, рас­кру­чивая ма­ховик ры­чаж­ным пус­ко­вым механиз­мом с зуб­ча­тым сек­то­ром.

Пуск дви­гате­ля элек­три­чес­ким стар­те­ром. Та­кой пуск на­ибо­лее рас­простра­нен (рис. 1). В ка­чес­тве стар­те­ра ис­пользу­ют элек­три­чес­кий дви­гатель пос­то­ян­но­го то­ка, ко­торый пи­та­ет­ся от ак­ку­муля­тор­ных ба­тарей.


Рисунок 1 - Способы пуска двигателей:
а — пуск электрическим стартером; б — пуск вспомогательным двигателем внутреннего сгорания; 1 — венец маховика; 2 — шестерня привода маховика; 3 — муфта свободного хода; 4 — рычаг включения шестерни привода маховика; 5 — тяговое реле; 6 — контакты включения стартера; 7 — стартер; 8 — ключ включения стартера; 9 — сцепление пускового двигателя; 10 — редуктор; 11 — пусковой двигатель; 12 — рычаг включения сцепления; 13 — автомат включения; 14 — приводной вал; I — пусковой двигатель соединен с двигателем; II — пусковой двигатель отключен от двигателя
При пус­ке тя­говое ре­ле че­рез ры­чаг вво­дит в за­цеп­ле­ние шес­терню стар­те­ра с вен­цом ма­хови­ка и вклю­ча­ет стар­тер, за­мыкая его кон­такты.

Чем мощ­нее дви­гатель, тем бо­лее мощ­ный стар­тер тре­бу­ет­ся для его пус­ка. У ДВС с ис­кро­вым за­жига­ни­ем N_s = (0,016…0,027)N_e, у ди­зелей N_s = (0,045…0,100)N_e.

Пуск дви­гате­ля инер­ци­он­ным стар­те­ром. Та­кой пуск при­меня­ют для больших дви­гате­лей с ра­бочим объемом 10…40 л (ави­аци­он­ных и др.). Вруч­ную и элек­трод­ви­гате­лем не­большой мощ­ности рас­кру­чива­ют большой ма­ховик, ко­торый за­тем вво­дят в за­цеп­ле­ние с дви­гате­лем.

Пуск сжа­тым воз­ду­хом. Дан­ный пуск ис­пользу­ют ча­ще все­го на теп­ло­возах и бро­нетех­ни­ке с пор­шне­выми дви­гате­лями. Сжа­тый воз­дух по­да­ют в ци­лин­дры в со­от­ветс­твии с по­ряд­ком ра­боты на так­те ра­боче­го хо­да. Та­кой спо­соб свя­зан с проб­ле­мой вос­полне­ния воз­ду­ха в слу­чае не­удач­ных по­пыток.

Пнев­мо­гид­равли­чес­кий пуск. Сжа­тый воз­дух (око­ло 30 МПа) че­рез пор­шень да­вит на ра­бочую жид­кость и при­водит в действие гид­равли­чес­кое ус­тройство, ко­торое вра­ща­ет дви­гатель. Пи­ротех­ни­чес­кие пус­ко­вые ус­тройства. Та­кие ус­тройства ис­пользу­ют энер­гию га­зов от сго­рания по­роха.

Для пус­ка ди­зелей с ма­лым ра­бочим объемом мож­но ис­пользо­вать бен­зин. Ус­тройство та­ких дви­гате­лей пред­по­лага­ет на­личие до­пол­ни­тельной ка­меры со све­чой за­жига­ния. При пус­ке спе­ци­альный кла­пан со­еди­ня­ет ее с ос­новной ка­мерой. Пос­ле прог­ре­ва дви­гате­ля до­пол­ни­тельную ка­меру от­клю­ча­ют, и кла­пан зак­ры­ва­ет со­об­ще­ние с ос­новной ка­мерой.

Пуск ди­зеля вспо­мога­тельным дви­гате­лем. Рас­простра­нен для трак­то­ров мощ­ностью бо­лее 40 л.с. (рис. 2). В ка­чес­тве та­ких пус­ко­вых дви­гате­лей ис­пользу­ют од­но­цилин­дро­вые и двух­ци­лин­дро­вые двух­так­тные дви­гате­ли.


Рисунок 2 - Схема устройства пускового двигателя:

1 — патрубок подсоединения к системе охлаждения основного двигателя; 2 — свеча зажигания; 3 — краник заливной (продувочный); 4 — карбюратор; 5 — воздухоочиститель; 6 — однорежимный регулятор частоты вращения; 7 — магнето; 8 — пробка для удаления конденсата из картера; 9 — редуктор; 10 — шатун; 11 — маховик; 12 — коленчатый вал; 13 — поршень; 14 — чугунный цилиндр с впускным продувочным и выпускным окнами

Устройство пускового двигателя внутреннего сгорания

• 
  14.3.1. Ос­новные эле­мен­ты
  
• 
  14.3.2. Пос­ле­дова­тельность пус­ка вспо­мога­тельно­го дви­гате­ля
  
• 
  14.3.3. Пос­ле­дова­тельность пус­ка ди­зеля
  

46. Понятие номинальной емкости аккумуляторной батареи. Измерение емкости батареи в эксплуатации. Особенности маркировки аккумуляторных батарей различных производителей.

Ответ: Химическим источником тока называется устройство, в котором энергия протекания окислительно-восстановительных реакций преобразуется в электрическую.

По характеру работы эти источники делятся на две группы:

• 
  первичные источники тока, или гальванические элементы;
  
• 
  вторичные источники тока, или аккумуляторы.
  

Первичные источники допускают только однократное использование и являются необратимыми источниками энергии.

Вторичные источники являются обратимыми источниками энергии: после разряда их работоспособность можно восстановить путем пропускания тока в обратном направлении.

Аккумуляторная батарея на автомобиле выполняет четыре основные функции:

1. 
   Надежный запуск двигателя.
   
2. 
   Энергоснабжение при выключенном двигателе (неработающем генераторе).
   
3. 
   Компенсация дефицита энергии при работе совместно с генератором.
   
4. 
   Сглаживание пульсаций напряжения бортовой сети.
   

Стартерные аккумуляторные батареи должны удовлетворять следующим основным требованиям (ГОСТ Р 53165-2008):

1. 
   Обеспечивать необходимый для работы стартера разрядный ток.
   
2. 
   Обладать запасом энергии для питания потребителей при неработающем двигателе или в аварийной ситуации.
   
3. 
   Сохранять работоспособность при повышенной (до плюс 60 °С) и пониженной (до минус 50 °С) температуре окружающей среды.
   
4. 
   Обладать герметичностью. Электролит не должен выливаться при наклоне на 45°.
   
5. 
   Принимать заряд для восстановления израсходованной емкости.
   
6. 
   Удовлетворять требованиям стандарта по расходу воды и саморазряду.
   
7. 
   Иметь высокую механическую и вибрационную прочность.
   
8. 
   Срок службы батареи должен составлять не менее 24 (48) месяцев или 90 (100) тыс. км пробега.
   

На подавляющем большинстве автомобилей получили применение свинцово-кислотные аккумуляторы.

В свинцово-кислотном аккумуляторе в токообразующих процессах участвуют:

• 
  диоксид свинца PbO₂ (окислитель) положительного электрода;
  
• 
  губчатый свинец Pb (восстановитель) отрицательного электрода;
  
• 
  электролит — водный раствор серной кислоты (H₂SO₄).
  

Рисунок 1 – Принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора

При подключении потребителя происходит разложение серной кислоты и образование воды. На положительном и отрицательном электродах образуется сульфат свинца (PbSO₄).


Рисунок 2 – Процесс разряда аккумулятора
При подключении источника происходит восстановление губчатого свинца на отрицательном электроде, диоксида свинца – на положительном электроде и серной кислоты в электролите.


Рисунок 3 – Процесс заряда аккумулятора


Химическая реакция, протекающая в аккумуляторе описывается следующим уравнением:

Аккумулятор содержит два полублока отрицательных и положительных пластин, разделенных между собой сепараторами. Каждая пластина состоит из активной массы и решетки, которая служит токоотводом и основой удерживающей активную массу.


Рисунок 4 – Устройство аккумулятора
В верхней части решетки имеется ушко, с помощью которого пластины привариваются к соединительному мостику (баретке), имеющему общий вывод для соединения аккумуляторов в батарею.


Рисунок 5 – Положительная (слева) и отрицательная решетки аккумулятора
Основой материала решеток является свинец с добавками других веществ. Добавление к свинцу сурьмы увеличивает прочность, но приводит к повышенному расходу воды.

Замена сурьмы кальцием уменьшает расход воды практически до нуля, однако снижает устойчивость батареи к глубоким разрядам. Гибридные батареи имеют в составе положительных пластин – сурьму, а в отрицательных – кальций.

Легирование серебром предохраняет свинцовую основу от коррозии и снижает деформацию решеток.

Сепаратор, изготовленный из микропористого кислотостойкого материала, служит для предотвращения замыкания разноименных пластин и обеспечения запаса электролита.



Рисунок 6 – Сепаратор-конверт из полиэтилена