Система зажигания в автомобиле: От механического прерывателя и трамблёра до автомобильного компьютера Немного деталей… - Система зажигания служит для обеспечения надежного воспламенения горючей смеси в цилиндрах двигателя в нужный момент и изменения момента зажигания (угла опережения) в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя.
- Существуют несколько видов систем зажигания:
- - Контактная
- - Контактно-транзисторная
- - Бесконтактная
Контактная система зажигания - Она состоит:
- Катушка зажигания, прерыватель-распределитель, искровые свечи и выключатель зажигания.
- Система зажигания получает питание от аккумуляторной батареи или генератора. Катушка зажигания, прерыватель-распределитель и свечи соединены между собой проводами высокого напряжения.
Общий вид контактной системы - 1 - выключатель зажигания, 2 - батарея(Генератор), 3 - катушка зажигания, 4 - Искровые свечи, 5 - прерыватель-распределитель, 6 – ротор, 7 – кулачок, 8 - контакты прерыватели, 9 – конденсатор, 10 - первичная обмотка, 11 - вторичная обмотка, 12 – контакты выключения дополнительного резистора
Принципиальный вид контактной системы - Rд – добавочный резистор, Rу – сопротивление утечки, ВК-Б, ВК – зажимы катушки зажигания
Основной принцип работы: - При включении выключателя зажигания и замыкания контактов прерывателя в первичной цепи катушки зажигания начинает проходить ток I1, из-за индуктивности катушки сила тока нарастает со временем, поскольку мгновенному заряду препятствует ЭДС самоиндукции катушки.
- В момент размыкания же ток быстро падает до нуля, однако же в результате этого «скачка вниз» за счёт изменения магнитного поля в первичной и вторичной обмотках индуцируется ЭДС.
- ЭДС возрастает пропорционально скорости исчезновения магнитного потока(тока I1).
- Конденсатор в схеме служит «защитой», поскольку при размыкании контактов прерывателя ЭДС первичной обработки поддерживает ток I1, что служит возникновением искры, или же подгоранию контактов («электрической эрозии контактов»).
- ЭДС вторичной обмотки создаёт между электродами свечи вторичное напряжение U2, которое в свою очередь достигает значения, достаточного для пробоя воздушного зазора – между электродами свечи возникает искра, которая поджигает горючую смесь в цилиндре двигателя
Подробнее о напряжении «пробоя» - Напряжение, необходимое для пробоя воздушного зазора свечи, так называемое «Пробивное напряжение», во многом зависит от режима работы двигателя
- У двигателя работающего на больших частотах вращения это число достигает минимального пробивного напряжения в 4000-5000 В.
- При холодном же пуске это число может достигать целых 9000-12000 В.!
- При пуске двигателя катушка зажигания питается от аккумулятора, напряжение которого ниже, поскольку при запуске стартер потребляет много тока
- Из этого можно отметить то, что при меньшем напряжении – меньше и ток I1, а значит и напряжение U2!
Также стоит отметить… - На рисунке можно заметить, как изменяется вторичное напряжение от увеличения количества размыканий контактов прерывателя
- Также такое явление как «нагар» на свечах зажигания негативно сказывается на вторичном напряжении – оно уменьшается, поскольку происходит утечка энергии из-за этого самого нагара в момент от начала нарастания вторичного напряжения до момента самого «пробоя»
Краткое заключение о напряжении - Нужно поймать основную мысль – во всех случаях работы системы зажигания развиваемое ею напряжение должно быть выше пробивного напряжения, особенно в режиме пуска и холостого хода двигателя!
Момент зажигания рабочей смеси - Сгорание рабочей смеси в цилиндре двигателя происходит не мгновенно, а в течение определенного времени.
- Мощность, экономичность, нагрев, износ двигателя и токсичность отработавших газов во многом зависят от выбора момента зажигания рабочей смеси в цилиндре двигателя.
- Момент зажигания – это появление искрового разряда в свече рабочей смеси, определяется по углу поворота коленчатого вала двигателя от момента проскакивания искры до положения, при котором поршень находится в ВМТ(Верхняя мёртвая точка). Этот угол называется углом опережения зажигания.
Разберём поподробнее - На графике можем заметить изменение давления в двигателе в зависимости от угла опережения зажигания
- 1. При раннем зажигании(большой угол) «График 1» - большое давление в цилиндре двигателя препятствует движению поршня, что снижает мощность, но увеличивает экономичность, однако же – увеличивается токсичность газов и происходит перегрев двигателя, в добавок к этому двигатель начинает «стучать», это демонстрируется на графике «зубцами»
- При такой работе вряд ли у кого-то повернётся язык назвать её «оптимальной»
Очевидным «оптимальным» вариантом является «График 2» - Разберём также случай позднего зажигания(малого угла опережения) – «График 3»
- Горение смеси происходит при движении поршня после «ВМТ», из-за чего давление газов так и не достигнет необходимого значения, из-за чего мощность и экономичность двигателя снижаются
- Также наблюдается перегрев двигателя из-за роста температуры выхлопных газов
Регулировка угла опережения зажигания - Время, отведенное в рабочем цикле двигателя на сгорание рабочей смеси (время движения поршня в районе ВМТ), с увеличением частоты вращения коленчатого вала уменьшается, а скорость сгорания смеси изменяется очень мало.
- Поэтому с увеличением частоты вращения необходимо увеличивать угол опережения зажигания. При постоянной частоте вращения коленчатого вала и увеличении нагрузки двигателя уменьшается количество остаточных газов в рабочей смеси, скорость сгорания рабочей смеси увеличивается, что требует уменьшения угла опережения зажигания.
Контактно-транзисторная «СЗ» - Применение в новых двигателях более высокой степени сжатия и повышение их максимальной частоты вращения и числа цилиндров привело к тому, что контактная система зажигания в этих условиях не обеспечивает надежной работы двигателя.
- Для повышения вторичного напряжения и энергии искры необходимо увеличить силу тока первичной цепи, что невозможно из-за снижения срока службы контактов прерывателя.
- Поэтому все более широко применяют контактно-транзисторную систему зажигания, имеющую ряд преимуществ.
- К ним относят: увеличение вторичного напряжения, энергии и длительности искрового разряда (примерно в 2 раза), устранение износа контактов прерывателя, повышение срока службы свечей зажигания, так как система менее чувствительна к увеличению искрового промежутка свечи.
Принципиальная схема К-Т СЗ Основной принцип - Первичная обмотка катушки зажигания включена в цепь эмиттера транзистора VT
- Наличие транзистора в данном случае облегчает работу контактов прерывателя, так как через них в этом случае протекает только ток управления транзистором (Ток базы), а ток I1 первичной обмотки катушки зажигания протекает через переход эмиттер-коллектор транзистора.
- При включении выключателя и замыкания контактов прерывателя база транзистора VT будет находиться под отрицательным потенциалом относительно эмиттера, поэтому транзистор VT откроется и в первичной цепи появится ток I1 – при таком случае сопротивление транзистора (переход эмиттер-коллектор) будет минимальным (0,15 Ом).
- При размыкании контактов прерывателя ток базы транзистора прерывается, разность потенциалов базы и эмиттера становится равной нулю, транзистор запирается (резко повышается сопротивление перехода эмиттер - коллектор), ток в первичной обмотке катушки зажигания исчезает, что обеспечивает индуцирование высокого напряжения во вторичной обмотке.
- В контактно-транзисторной системе зажигания конденсатор параллельно контактам прерывателя не устанавливается, так как применение в схеме резистора R1 и трансформатора Тр обеспечивает необходимую скорость спадания первичного тока. (От перенапряжения, которое возникает на первичной обмотке катушки зажигания при отключении нагрузки во вторичной цепи (например, при проверке системы зажигания на искру), транзистор защищен кремниевым стабилитроном VД2.)
- А электрический конденсатор С2 в свою очередь защищает транзистор от случайных перенапряжений, которые могут возникнуть в цепи питания схемы, а C1 снижает нагрев – отсюда транзисторный коммутатор устанавливают в кабину водителя, а не под капотом двигателя
Бесконтактная система зажигания - Система основана на бесконтактном датчике-распределителе, который представляет из себя однофазный генератор переменного тока, состоящий из ротора и статора.
- Ротор датчика представляет собой восьми полосную систему с кольцевым постоянным магнитом с полюсными наконечниками из магнитной стали.
Электрическая схема БК-СЗ Датчик распределитель Основной принцип - Число пар полюсов - наконечников статора, так же как и ротора, равно числу цилиндров двигателя. При вращении ротора изменяется магнитный поток, пронизывающий обмотку датчика, и импульсы синусоидального напряжения поступают на вход транзисторного коммутатора.
- Для установки начального момента зажигания, при котором поршень первого цилиндра находится в МВТ, на роторе и статоре имеются радиальные риски. Их совпадение соответствует началу размыкания контактов в контактной системе зажигания.
Система электрического пуска - Система пуска состоит из стартера, аккумуляторной батареи, цепи стартера и средств облегчения пуска.
- Особенностью системы пуска автомобильных двигателей является то, что мощности аккумуляторной батареи и стартера близки между собой. Поэтому при пуске двигателя напряжение аккумуляторной батареи значительно изменяется в зависимости от тока, потребляемого стартером.
- В таких условиях на пуск двигателя большое влияние оказывают состояние аккумуляторной батареи (её температура, степень заряженности, износ), состояние цепи стартера и применяемые средства облегчения пуска двигателя.
- В качестве стартера применяют электродвигатели постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения.
Схема включения стартера в ЭПД Занимательные особенности - Если совместить механическую характеристику двигателя (зависимость момента сопротивления от частоты прокручивания) и механическую характеристику стартера, то точка их пересечения определит частоту, с которой будет прокручиваться вал двигателя при пуске.
- Чем ниже температура двигателя, тем больше момент сопротивления двигателя прокручиванию и хуже механическая характеристика стартера за счет снижения температуры аккумуляторной батареи, а следовательно, и меньше частота прокручивания вала двигателя при его пуске.
- Повышение частоты вращения коленчатого вала двигателя при его холостом пуске может быть достигнуто снижением момента сопротивления и повышением температуры аккумуляторной батареи.
- Момент сопротивления двигателя снижают применением зимних марок моторных масел и подогревом двигателя, а повышение пусковых качеств батареи - хранением ее в теплом помещении в период стоянки автомобиля на улице при низких температурах.
Список используемой литературы - «Устройство автомобилей» Ю. И. Боровских, Ю. В. Буралёв, К. А. Морозов.
- «Устройство и эксплуатация автомобилей» В. П. Полосков, П. М. Лещёв, В. Н. Хартанович.
- «Устройство и техническое обслуживание грузовых автомобилей» В. Н. Карагодин, С. К. Шестопалов
- «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили, тракторы и их эксплуатация» Г. П. Панкратов.
|
Скачать 1.77 Mb.