Mskstart.ru

Все про Авто перевозки
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство автомобилей

Устройство автомобилей

Система зажигания двигателя с принудительным воспламенением рабочей смеси должна обеспечить увеличение напряжения аккумуляторной батареи или генератора (в зависимости от режима работы двигателя) до величины, необходимой для возникновения электрического разряда между электродами свечи зажигания, и в требуемый момент (момент зажигания) подать это напряжение на соответствующую свечу. Момент зажигания характеризуется углом опережения зажигания, который представляет собой угол поворота коленчатого вала двигателя, отсчитываемый от положения вала в момент подачи искры до положения, когда поршень приходит в верхнюю мёртвую точку (ВМТ).

Применявшиеся ранее и применяемые в настоящее время системы зажигания получают необходимую высоковольтную энергию не непосредственно от аккумуляторной батареи, поскольку для пробоя электрической дугой воздушного зазора между электродами свечи зажигания напряжения 12-вольтовой батареи явно не хватит.
Для возникновения дуги между электродами свечи зажигания требуется напряжение не менее 8000 В, а при многих режимах работы двигателя значительно большее. По этой причине необходимо существенно увеличить напряжение аккумуляторной батареи посредством промежуточного преобразователя и накопителя энергии, который, в зависимости от способа преобразования и аккумулирования энергии, может быть индуктивным или емкостным.

батарейная или контактная система зажигания двигателя

В системах зажигания автомобильных двигателей наиболее широко используются индуктивные накопители электрической энергии, использующие в своей работе явление самоиндукции, возникающее в трансформаторе при прохождении через одну из его обмоток переменного тока.
Возникает вопрос – откуда в бортовой сети автомобиля с неработающим двигателем, может появиться переменный ток? Ведь аккумуляторная батарея – источник постоянного тока.

Для ответа на этот вопрос следует вспомнить – что, по определению, называется переменным электрическим током? Это ток, который с течением времени изменяется по величине и (или) по направлению. Следовательно, если цепь, соединяющую выводы аккумуляторной батареи, периодически выключать и включать, то в периоды нарастания тока и его исчезновения (которые характеризуются определенными временными отрезками) в цепи протекает именно переменный ток, изменяющийся с течением времени по величине (от нуля до 12 вольт и наоборот). А раз в цепи присутствует переменный ток, то посредством явлений индукции и самоиндукции его напряжение можно изменять по величине до требуемого значения.

Именно это свойство переменного тока используется во всех известных системах зажигания. Разница заключается лишь в использовании прерывателей и накопителей электроэнергии различных принципиальных конструкций, способных эффективно отдать накопленную энергию для возникновения дуги между электродами свечи.

Контактная система зажигания использует для своей работы механические прерыватели тока, принцип действия которых основан на включении и отключении контактов посредством механического датчика кулачкового типа, приводимого в действие от распределительного вала ГРМ.

Принцип работы контактной системы зажигания

Батарейное зажигание в том виде, в котором оно появилось на первых автомобилях, долгое время было единственным способом воспламенения рабочей смеси в цилиндрах бензиновых и газовых двигателей.

Рассмотрим принцип действия контактной (классической) системы зажигания, в которую обязательно входят катушка зажигания, прерыватель, распределитель, конденсатор, свечи зажигания, ну и, конечно же, электрические провода – низковольтные и высоковольтные.

батарейная или контактная система зажигания двигателя

Катушка зажигания представляет собой простейший трансформатор, состоящий из сердечника, на который намотаны две обмотки — первичная и вторичная, имеющие различное количество витков.
Первичная обмотка содержит относительно небольшое количество витков сравнительно толстой проволоки, а вторичная – очень большое число витков тонкой проволоки. Напряжение, возникающее на выводах вторичной обмотки, пропорционально соотношению числа витков вторичной и первичной обмоток.

Читайте так же:
Установка для опорожнения газовых бытовых баллонов

Известный закон М. Фарадея о явлении электромагнитной индукции утверждает, что если первичная обмотка трансформатора содержит, например, 10 витков, а вторичная обмотка этого трансформатора – 100 витков (т. е. в десять раз больше), то напряжение на выводах вторичной обмотки при протекании через первичную обмотку переменного тока будет в десять раз больше, чем напряжение в первичной обмотке. И если правильно подобрать соотношение числа витков первичной и вторичной обмоток, напряжение на выходе из катушки будет достаточным для возникновения электрической дуги (искры) между электродами свечи зажигания, поджигающей рабочую смесь в цилиндре двигателя.

Описанное выше свойство трансформатора напряжения лежит в принципиальной основе работы накопителей энергии, используемых в системах зажигания двигателей всех известных типов.

Простейший прерыватель контактной системы зажигания представляет собой устройство, состоящее из вращающегося кулачка, на который опирается подвижный контакт, соединенный с положительным выводом электрической цепи, и неподвижного контакта, соединенного с массой (отрицательным выводом) аккумуляторной батареи.
При вращении кулачка контакты размыкают и замыкают цепь первичной обмотки катушки зажигания, питаемой от аккумуляторной батареи или генератора. При замыкании и размыкании контактов в первичной обмотке катушки зажигания возникает переменный ток, в результате чего во вторичной обмотке индуцируется очень большое напряжение, достигающее нескольких тысяч (и даже десятков тысяч) вольт. Этого напряжения достаточно для пробоя искрового промежутка между электродами свечи зажигания.

Возникает вполне предсказуемый вопрос — зачем в описанной выше системе зажигания используется конденсатор?
Ответ достаточно прост — для спасения сопрягаемых поверхностей контактов механического прерывателя от электромеханической эрозии, и для поглощения высокочастотных импульсов, способных стимулировать радиопомехи.
ЭДС самоиндукции, индуктируемая при размыкании контактов в первичной обмотке катушки зажигания, достигает внушительных значений (порядка нескольких сотен вольт) и направлена в ту же сторону, что и первичный ток, стремясь задержать его исчезновение.
В результате между размыкающимися контактами прерывателя возникает сильный дуговой разряд, интенсивно разрушающий контакты посредством электротехнической эрозии и механического износа.
Для уменьшения вредного воздействия ЭДС самоиндукции параллельно контактам прерывателя включают конденсатор , который поглощает ток самоиндукции, а затем разряжается через цепь первичной обмотки катушки зажигания в аккумуляторную батарею.
Таким образом, конденсатор служит для уменьшения дугового разряда возникающего между контактами прерывателя и пагубно сказывающегося на сроке их службы.

В общем случае работу контактной системы зажигания можно разделить на три этапа:

  • Замыкание контактов прерывателя и нарастания первичного тока;
  • Размыкание контактов прерывателя и индуцирование вторичного напряжения;
  • Искровой разряд между электродами свечи зажигания.

Замыкание контактов прерывателя (первый этап)

В этот период первичная обмотка катушки зажигания (накопителя) подключается к источнику тока (аккумулятору или генераторной установке). Данный этап характеризуется нарастанием первичного тока и, и как следствие этого, накоплением электромагнитной энергии, запасаемой в магнитном поле катушки зажигания.

Процесс нарастания первичного тока (напряжения аккумуляторной батареи), в соответствии со вторым законом Кирхгофа, пропорционален индуктивности первичной цепи, току в первичной цепи и омическому сопротивлению первичной цепи. При этом скорость нарастания первичного тока не зависит от сопротивления первичной цепи.

Очевидно, что количество аккумулируемой в период замкнутого состояния контактов энергии пропорционально величине напряжения и тока в первичной цепи, а также времени замкнутого состояния контактов прерывателя. Время замкнутого состояния контактов зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя и от формы кулачка прерывателя.

Читайте так же:
Выхлопная система газотурбинной установки

Размыкание контактов прерывателя (второй этап)

В какой-то момент времени контакты прерывателя размыкаются, и источник тока отключается от катушки зажигания. Первичный ток исчезает, в результате чего накопленная электромагнитная энергия превращается в электростатическую энергию, вызывающую ЭДС высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания.

Величина тока разрыва при прочих равных условиях зависит от времени замкнутого состояния контактов прерывателя. Это время, в свою очередь, зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, числа цилиндров двигателя (т. е. профиля кулачка), а также соотношения между углами замкнутого и разомкнутого состояния контактов.

Таким образом, ток разрыва в первичной цепи уменьшается с увеличением частоты вращения коленчатого вала и числа цилиндров двигателя, и увеличивается с увеличением времени замкнутого состояния контактов, которое определяется формой кулачка.

Искровой разряд между электродами свечи зажигания (заключительный, третий этап)

В рабочих условиях при определенном значении напряжения происходит пробой воздушного промежутка (зазора) между электродами свечи зажигания с последующим разрядным процессом в виде электрической дуги, воспламеняющей рабочую смесь в камере сгорания двигателя.

Общее устройство батарейной системы зажигания

Батарейная система зажигания с накоплением энергии включает в себя следующие элементы:

  • Источник тока, функцию которого выполняет аккумуляторная батарея или генератор;
  • Выключатель цепи питания, функцию которого выполняет замок зажигания;
  • Датчик-синхронизатор, который механически связан с коленчатым или распределительным валом ГРМ двигателя, и определяет положение поршней и клапанов каждого цилиндра двигателя в данный момент времени;
  • Регулятор момента зажигания, который механическим, пневматическим или электрическим способом определяет момент подачи искры в зависимости от частоты коленчатого вала или нагрузки двигателя;
  • Источник высокого напряжения, содержащий накопитель энергии и преобразователь низкого напряжения в высокое, функцию которых выполняет катушка зажигания или преобразователь напряжения (в тиристорных системах зажигания);
  • Силовое реле, которое представляет собой электромеханический ключ (контакты прерывателя) или электронный ключ (мощный транзистор, микросхема или тиристор), управляемый регулятором момента зажигания и служащий для подключения и отключения источника тока к накопителю, т. е. управляет процессами накопления и преобразования энергии;
  • Распределитель импульсов высокого напряжения, который механическим, электромеханическим либо электронным способом распределяет высокое напряжение по соответствующим цилиндрам двигателя;
  • Элементы помехоподавления, функции которых выполняют экранированные провода, конденсаторы или резисторы, размещенные либо в распределителе, либо в наконечниках свечей зажигания, либо в высоковольтных проводах, и служащие для угнетения помех, препятствующих нормальной работе радиоаппаратуры и электронных блоков управления (ЭБУ) системами двигателя и автомобиля;
  • Свечи зажигания, которые служат для образования искрового разряда и поджигания рабочей смеси в камерах сгорания цилиндров двигателя.

Особенности устройства тиристорной системы зажигания

Конденсаторные (тиристорные) системы зажигания отличаются от рассмотренных выше тем, что для аккумулирования высоковольтной электрической энергии в них используются емкостные накопители – конденсаторы. В отличие от индуктивных (трансформаторных) накопителей емкостные накопители обладают высоким быстродействием. Индукторные накопители подвержены воздействию инерционных факторов, замедляющих процессы накопления энергии в катушке зажигания.

Для высокооборотистых двигателей (например, двигателей спортивных и гоночных автомобилей) это свойство индукторных накопителей неприемлемо по понятным причинам – высоковольтная электроэнергия здесь должна преобразовываться и аккумулироваться очень быстро, и моментально отдаваться для получения искры, поджигающей горючую смесь.
Емкостные накопители лишены инертных недостатков – энергия в конденсаторе накапливается практически мгновенно, и так же быстро отдается в высоковольтную цепь системы зажигания. При этом величина накопленной таким образом энергии совершенно не зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя из-за высокой скорости накопления энергии конденсатором.

Читайте так же:
Регулировка привода выключения сцепления калина

Но, как говорится, не бывает добра без худа.
Искровой разряд, возникающий на электродах свечей в конденсаторных системах зажигания, имеет очень короткий период действия, из-за чего не всегда успевает поджечь рабочую смесь должным образом. Результат – неполное сгорание рабочей смеси, снижение КПД и эффективной мощности двигателя, снижение его экологической чистоты. По этой причине контактные системы зажигания с емкостными накопителями (тиристорные, конденсаторные) имеют узкий спектр применения (высокооборотистые двигатели – роторные, роторно-поршневые, поршневые двигатели спортивных автомобилей, мотоциклов и т. п.).
На следующей странице тиристорные системы зажигания описаны более подробно.

Контактная система зажигания УАЗ, состав и общее устройство, схемы контактной системы зажигания.

Контактная система зажигания автомобилей УАЗ с обычным электрооборудованием могла включать в себя распределитель зажигания Р119-Б, катушку зажигания Б115-В, свечи зажигания А11-У и выключатель зажигания ВК330.

Контактная система зажигания УАЗ с экранированным электрооборудованием могла включать в себя распределитель зажигания Р132 или Р103, катушку зажигания Б5-А или Б102-Б, свечи зажигания СН302-Б или СН433, выключатель зажигания ВК330 и дополнительный резистор СЭ40-А.

Контактная система зажигания УАЗ, состав и общее устройство.
Принципиальная схема контактной системы зажигания УАЗ.

Контактная система зажигания УАЗ, принципиальная схема

Схемы контактных систем зажигания автомобилей УАЗ с обычным и экранированным электрооборудованием.

Схемы контактных систем зажигания автомобилей УАЗ с обычным и экранированным электрооборудованием

Распределитель зажигания Р119-Б.

Контактная система зажигания включает в себя распределитель зажигания который служит для прерывания тока в первичной цепи катушки зажигания, распределения высокого напряжения по свечам зажигания и изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя. Он состоит из прерывателя, распределителя, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания, конденсатора и октан корректора.

Распределитель зажигания Р119-Б на УАЗ

Прерыватель включает в себя корпус, приводной валик с четырехгранным кулачком и подвижную пластину с установленными на ней контактами. Неподвижным, соединенным с массой, и подвижным в виде молоточка, изолированного от массы и соединенного проводником с изолированным выводом низкого напряжения, а также фетровой вставкой для смазки кулачка.

Подвижная пластина соединена тягой с вакуумным регулятором, предназначенным для изменения угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя. Регулировка зазора между контактами осуществляется перемещением стойки неподвижного контакта прерывателя с помощью отвертки, устанавливаемой в паз регулировочного винта.

Распределитель включает в себя ротор с токоразносной пластиной и крышку с боковыми и центральным электродами. Центральный электрод содержит контактный уголек. Ротор вращается вместе с кулачком прерывателя. Центральный электрод соединен высоковольтным проводом с катушкой зажигания. Боковые электроды соединены высоковольтными проводами со свечами зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.

Ток высокого напряжения от катушки зажигания поступает через контактный уголек на разносную пластину ротора, а от нее через боковые электроды по проводам высокого напряжения на свечи зажигания. С помощью октан-корректора установленного на корпусе прерывателя, производится ручная корректировка угла опережения зажигания.

Распределитель зажигания Р132.

Имеет одинаковую с распределителем Р119-Б конструкцию и отличается от него наличием защитного экрана и характеристикой центробежного регулятора.

Читайте так же:
Бытовые газовые установки трубы
Центробежный, вакуумный регуляторы и октан-корректор.

Служат для регулировки угла опережения зажигания. Опережением зажигания называется воспламенение рабочей смеси до момента достижения поршнем верхней мертвой точки ВМТ в такте сжатия. Поскольку время горения рабочей смеси практически неизменно, то с увеличением частоты вращения коленчатого вала поршень за время сгорания смеси успевает после прохождения ВМТ, отойти от ВМТ на большую величину, чем при малой частоте вращения коленчатого вала.

Смесь будет сгорать в большем объеме, давление газов на поршень уменьшится, двигатель не будет развивать полной мощности. Поэтому с увеличением частоты вращения коленчатого вала рабочую смесь нужно воспламенять раньше, до подхода поршня к ВМТ, чтобы обеспечить полное сгорание смеси к моменту перехода поршнем ВМТ при наименьшем объеме. Кроме того, при одной и той же частоте вращения коленчатого вала опережение зажигания должно уменьшаться с открытием дроссельных заслонок и увеличиваться при их закрытии.

Это объясняется тем, что при открытии дроссельных заслонок увеличивается количество смеси, поступающей в цилиндры, и одновременно уменьшается количество остаточных газов, вследствие чего повышается скорость сгорания смеси. И наоборот — при закрытии дроссельных заслонок скорость сгорания смеси уменьшается.

Опережение зажигания автоматически изменяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала с помощью центробежного регулятора. Он состоит из двух грузиков, которые надеваются на оси, укрепленные на пластине валика, и стягиваются двумя пружинами. При повышении частоты вращения вала грузики под действием центробежной силы расходятся в стороны и поворачивают планку с кулачком в сторону его вращения на некоторый угол, чем и обеспечивается более раннее размыкание контактов прерывателя, то есть большее опережение зажигания.

Работа центробежного регулятора опережения зажигания на УАЗ

Автоматическое регулирование опережения зажигания в зависимости от степени открытия дроссельных заслонок осуществляется с помощью вакуумного регулятора. Диафрагма регулятора отжимается в сторону прерывателя пружиной. Полость с одной стороны диафрагмы сообщена с атмосферой, а с другой с помощью штуцера и трубопровода — с карбюратором.

Работа вакуумного регулятора опережения зажигания на УАЗ

При закрытии дроссельных заслонок разрежение в корпусе вакуумного регулятора увеличивается. Диафрагма преодолевая сопротивление пружины, прогибается наружу и через тягу поворачивает подвижную пластину в сторону увеличения опережения зажигания. При открытии заслонок диафрагма выгибается в другую сторону, поворачивая пластину в сторону уменьшения опережения зажигания.

Для ручной регулировки опережения зажигания в зависимости от октанового числа топлива применяется октан-корректор. Угол опережения зажигания изменяется при повороте корпуса распределителя относительно валика распределителя с помощью гаек. На неподвижной пластине октан-корректора имеются деления с обозначениями +10, -10. При перемещении подвижной пластины вместе с корпусом распределителя в сторону «плюс», устанавливается более раннее зажигание. При перемещении в сторону «минус» — более позднее.

Октан-корректор распредепителя Р119-Б на УАЗ

Катушки зажигания Б115-В и Б5-А.

Контактная система зажигания УАЗ может быть оснащена одной из этих катушек. Они имеют одинаковую конструкцию и отличаются друг от друга отсутствием у катушки Б5-А дополнительного резистора, размещенного на корпусе катушки Б115-B. Кроме того, катушка Б5-А имеет экран. Катушка зажигания состоит из сердечника с надетой на него изолирующей втулкой, на которую наматывается вторичная и поверх нее первичная обмотки, фарфорового изолятора, крышки с выводами и корпуса с магнитопроводом. Внутренняя полость катушки заполняется трансформаторным маслом, что улучшает изоляцию моток и уменьшает нагрев катушки.

Читайте так же:
Установка сигнализации шерхан на уаз патриот
Свеча зажигания А11У.

Состоит из стального корпуса, керамического изолятора, внутри которого размещен центральный электрод, уппотнителя и бокового электрода. В наконечнике высоковольтного провода, подключаемого к свече, установлен резистор для подавления радиопомех.

Экранированная свеча зажигания СН302-Б.

В комплект экранированной свечи зажигания СН302-Б входят уппотнительная резиновая втулка, герметизирующая ввод провода в свечу, керамическая изоляционная втулка экрана и керамический вкладыш со встроенным резистором для подавления радиопомех. Соединение высоковольтного провода с эпектродом вкладыша осуществляется следующим образом.

На конец провода высокого напряжения, выходящего из экранирующей оплетки, надевается резиновая уплотнительная втулка свечи, а затем провод вводится в контактное устройство. Жила провода, оголенная по длине на 8 мм, вставляется в отверстие втулки, развальцованной в донышке керамического стаканчика контактного устройства, и распушается так, чтобы контактное устройство было зажато на проводе.

Элементы системы зажигания

Обсуждение будем вести по порядку, поэтому первым будет аккумуляторная батарея. Ну, из самого названия уже понятно ее назначение. Нужна она для того, чтобы накапливать в себе электрическую энергию и отдавать ее потребителям. Электричество в ГАЗ 3307 потребляет не только система зажигания, но и еще масса всего. Хотя, стоит знать, что АКБ рассчитана именно на запуск двигателя, все остальное уже идет в довесок. Принципиально в зажигании батарея участвует как источник энергии для создания потом искры.

Но нам ведь нужен высоковольтный разряд, а не просто искорка, верно? Просто искру создает и пьезоэлемент в зажигалке, нам это не подходит.

В роли повышателя напряжения выступает катушка зажигания, она является следующим подопытным элементом.

Электросхема ГАЗ 3307

Катушка зажигания — это тот же трансформатор, который все видели, только в миниатюре. Ее назначение лежит в преобразовании электрического тока из 12В в, на бесконтактной системе зажигания, около 40000В. Делает это благодаря изменениям в электродвижущей силе с помощью магнитного поля, создаваемого двумя медными обмотками с разным количеством витков и разной толщиной медной обмотки.

Следующие электрические элементы в ГАЗ 3307 разберем вместе, так как говорить о них нужно немного. Резистор здесь нужен для того, чтобы изменять сопротивление в зависимости от степени нагрева. Коммутатор же управляет током в первичной обмотке катушке зажигания в соответствии с сигналами синхронизирующего датчика.

Свечи и бронепровода являются практически одним целым. Эти провода отличаются от любых других в машине тем, что они предназначены для передачи от распределителя зажигания ГАЗ 3307 высокого напряжения к свечам, которые и воспроизводят искру в цилиндре двигателя.

Значение контактно-транзисторной схемы в развитии автомобиля

В данном случае мы рассмотрели только два начальных этапа на пути развития системы зажигания автомобиля. В дальнейшем она претерпела гораздо более значительные изменения, но контактно-транзисторная схема была первой. Именно на ней были отработаны возможные варианты повышения ее эффективности, в частности, уход от классического, контактного зажигания, и намечены пути развития в сторону использования бесконтактных способов получения искры.

Контактно-транзисторная система зажигания оказалась первым шагом, в совершенствовании классического подхода к получению искры на бензиновом ДВС, и явилась закономерным этапом развития автомобиля в целом, и его отдельных узлов в частности.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector