Будівельні машини і устаткування, довідник
До атегорія:
Технічне обслуговування автомобілів
Система запалювання забезпечує займання робочої суміші в камерах згоряння в строго певні моменти відповідно до порядку роботи циліндрів і режимом роботи двигуна. В карбюраторних і газових двигунах запалення робочої суміші відбувається електричною іскрою, що проходить між електродами свічки.
Система запалювання повинна забезпечувати на електродах свічки висока напруга (не менше 12 кВ) на всіх режимах роботи двигуна. Залежно від джерела живлення системи підрозділяються на системи батарейного запалювання та системи запалювання від магнето. На автомобілях і автобусах набула поширення батарейна система запалювання, яка за способом переривання струму може бути контактною, контактно-транзисторної і безконтактною системою запалення.
Принципова схема контактної системи батарейного запалювання приблизно однакова для всіх двигунів.
У систему батарейного запалювання (рис. 1) входять: акумуляторна батарея та генератор з реле-регулятором, котушка запалювання, додатковий резистор, переривник, розподільник, конденсатор, свічки запалювання, подавітельние резистори, вимикач запалювання й проведення низького і високого напруги.
На схемі батарейного запалювання прилади з'єднані між собою проводами і утворюють ланцюга низької і високої напруги.
Струм високої напруги виходить в результаті спільної роботи переривника і котушки запалювання. Кулачок переривника, обертаючись, розмикає і замикає ланцюг низької напруги, в результаті чого в первинній обмотці котушки запалювання виходить переривчастий струм. Цей струм створює мінливий магнітне поле. При розмиканні контактів струм в ланцюзі низької напруги переривається і створене ним магнітне поле швидко зникає. При зникненні магнітне поле перетинає витки первинної і вторинної обмоток, в яких індукується е.р.с. Е.р.с, індукована у вторинній обмотці, буде тим вище, чим більше струм в первинній обмотці, швидкість зникнення магнітного поля і число витків вторинної обмотки. Ця е.р.с. може досягти 17-24 кВ, що досить для пробою іскрового проміжку між електродами свічки.
При розмиканні контактів переривника важелем і кулачком в первинній обмотці індукується е.р.с. самоіндукції, що досягає 200-300 В. Під дією цієї е.р.с., спрямованої в бік зникнення струму, між контактами створюється дугового розряд ( «іскра»). При цьому сильно руйнуються робочі поверхні контактів. Іскріння в контактах при розмиканні зменшує швидкість зникнення магнітного поля і різко знижує індуковану е.р.с. у вторинній обмотці.
Для збільшення швидкості переривання струму в первинній обмотці і зменшення (підгоряння) контактів переривника паралельно їм підключають конденсатор, який в момент розмикання контактів заряджається, що різко зменшує іскріння між контактами. Потім при розімкнутих -Контакт заряджений конденсатор розряджається через первинну обмотку котушки запалювання, додатковий резистор і акумуляторну батарею, створюючи імпульс струму зворотного напрямку, що прискорює зникнення магнітного поля, в результаті чого е.р.с., індукована у вторинній обмотці значно підвищується і досягає граничного значення.
При включеному запалюванні і замкнутих контактах переривника під дією ЕРС акумуляторної батареї (або генератора) в ланцюзі низької напруги тече струм (показаний стрілками на провідниках) низької напруги. Шлях струму низької напруги: «+» акумуляторної батареї - затиск тягового реле стартера - затиск AM вимикача запалювання - контактна пластина ротора вимикача - пружна пластина - затиск КЗ вимикача - додатковий резистор - первинна обмотка котушки запалювання - затиск переривника - важіль переривника - контакти 8 і 7 переривника - маса (корпус) автомобіля - «-» акумуляторної батареї.
Рис. 1. Схема системи запалювання двигуна ЗІЛ -130: ВК, ВКБ- затискачі котушки запалювання; КЗ, СТ, AM - затискачі вимикача запалювання
Виниклий у вторинній обмотці струм високої напруги підводиться до розподільника, а від розподільника - до свічок запалювання. Розгромна замовна стаття між електродами свічки «іскра» запалює робочу суміш в циліндрі. Шлях струму високої напруги (вказано пунктирними стрілками): вторинна обмотка котушки запалювання - подовітельний резистор - електрод ротора розподільника - електрод кришки - подовітельний резистор - центральний і бічний електроди свічки запалювання маса (корпус) автомобіля - «-» акумуляторної батареї - «(» акумуляторної батареї - затиск 19 тягового реле стартера - затиск AM вимикача запалювання - контактна пластина ротора вимикача - пружна пластина - затиск КЗ вимикача - додатковий резистор - первинна обмотка ка тушки запалювання - вторинна обмотка котушки запалювання.
Контактна система запалювання має ряд істотних недоліків. До них відносяться: недостатня напруга у вторинному ланцюзі, особливо при збільшенні частоти обертання колінчастого вала двигуна; обмеження збільшення ступеня стиснення і частоти обертання колінчастого вала двигуна; швидкий знос контактів переривника, що знижує надійність роботи системи запалювання і, як наслідок, погіршує економічність двигуна.
Контакти переривника доводиться часто зачищати і одночасно коригувати кут замкнутого стану їх, а також кут випередження запалювання.
-
Джерелом електричної енергії для системи запалювання на перших автомобілях була акумуляторна батарея. Потім паралельно з батареєю стали використовувати генератор. Однак до сих пір ще широко використовується термін «батарейне запалювання» на відміну від тракторної техніки, де запалювання здійснюється від магнето. Батарейне запалювання практично в тому вигляді, в якому воно з'явилося на перших автомобілях, довгий час було єдиним типом системи запалювання. В результаті цю систему стали називати класичною. Застосування напівпровідникових приладів призвело до появи систем запалювання, які мають ряд основних ознак класичної системи і в той же час мають принципові особливості. Тому поряд з терміном «класична» все частіше вживається термін «контактна». Цей термін найбільш повно відображає конструктивні особливості класичної системи запалювання в порівнянні з більш сучасними напівпровідниковими системами запалювання.
Розглянемо принцип дії контактної (класичної) системи запалювання (рис. 2), основними елементами якої є котушка запалювання, переривач, конденсатор і свічки запалювання.
Котушка запалювання має сердечник, на якому намотані первинна, що складається з невеликого числа витків порівняно товстого дроту, і вторинна, що складається з дуже великого числа витків тонкого дроту, обмотки. Таким чином, котушка запалювання являє собою трансформатор. Один кінець первинної обмотки з'єднаний через вимикач запалювання S з позитивним висновком акумуляторної батареї. Інший кінець первинної обмотки з'єднаний з вторинною обмоткою, другий кінець якої з'єднаний зі свічкою запалювання. Схему з'єднання, коли вторинна обмотка є ніби продовженням первинної, називається автотрансформаторной.
Обов'язковим елементом системи запалювання є переривник. У класичній системі запалювання він являє собою механічний пристрій, що складається з обертового кулачка, який при обертанні розмикає і замикає контакти До переривника.
При замкнутих контактах вимикача S в момент замикання контактів переривника від позитивного висновку акумуляторної батареї через первинну обмотку, контакти переривника, масу (корпус автомобіля) та негативний висновок батареї піде струм. Струм, що протікає по первинній обмотці (первинний струм), створює магнітне поле, силові лінії якого, замикаючись через сердечник, перетинають витки обох обмоток. Коли обертається кулачок розімкнеться контакти К, первинний струм і викликаний ним магнітний потік почнуть різко зменшуватися. При зникненні магнітного поля в обох обмотках відповідно до закону електромагнітної індукції наводиться е. д. е., пропорційна швидкості зменшення магнітного потоку і числу витків в обмотках. Так як вторинна обмотка має дуже велике число витків, е. д. з. на ній досягає 24 кВ, чого достатньо для пробою іскрового проміжку свічки. Струм високої напруги проскакує у вигляді іскри між електродами свічки і через корпус автомобіля, акумуляторну батарею і первинну обмотку повертається на вторинну обмотку котушки запалювання.
Рис. 2. Схема, яка пояснює принцип дії контактної системи запалювання
Е. д. С. самоіндукції, індукована при розмиканні контактів До в первинній обмотці, досягає 300 В. Направлена вона в ту ж сторону, що і первинний струм, і як би прагне затримати його зникнення. В результаті між контактами, що розмикаються з'являється сильний дугового розряд, що руйнує контакти. Для нейтралізації цього шкідливого явища паралельно контактам переривника включають конденсатор С. При наявності конденсатора струм самоіндукції йде на заряд конденсатора і іскріння майже немає. В подальшому конденсатор розряджається через первинну обмотку і акумуляторну батарею.
Реальна система запалювання містить ще цілий ряд пристроїв, наявність яких визначено вимогами надійної та економічної роботи автомобільного двигуна. Розглянемо вплив особливостей роботи двигуна внутрішнього згоряння на характеристики і параметри системи запалювання.
Напруга, необхідне для пробою іскрового проміжку свічки, залежить від ряду факторів. На нього впливають: тиск, температура і склад робочої суміші; відстань між електродами свічки; матеріал і температура електродів; полярність високої напруги. Так, під час пуску холодного двигуна пробивна напруга досягає 16 кВ і більше, а при роботі прогрітого двигуна досить 12 кВ.
Займання суміші в циліндрі має відбуватися в певний момент по відношенню до приходу поршня у верхню мертву точку (ст. М. Т.). Це обумовлено тим, що згоряння суміші відбувається не миттєво, а за умовами досягнення максимальної ефективності в роботі двигуна максимум тиску газів (продуктів згоряння) повинен бути після переходу поршнем в. м. т. на 10-15 ° кута повороту колінчастого вала.
Якщо запалення суміші відбувається пізніше, ніж це необхідно, її згорання відбувається в такті розширення. Суміш не встигає згоріти повністю в циліндрі і догорає в випускному трубопроводі. В результаті знижується максимальний тиск газів і потужність двигуна. Крім того, відбувається перегрів системи випуску відпрацьованих газів двигуна і збільшується кількість шкідливих компонентів, що викидаються в атмосферу.
При занадто ранньому запаленні згоряння суміші відбувається в такті стиснення і максимум тиску газів в циліндрі виникає до приходу поршня в ст. м. т. В результаті поршень отримує сильні зустрічні удари, які визначаються на слух як металевий стукіт. Раннє займання суміші також призводить до зменшення потужності двигуна і швидкого зносу його деталей.
Кут між становищем колінчастого вала, відповідним моменту іскрового розряду між електродами свічки, і положенням, при якому поршень знаходиться в ст. м. т., називається кутом випередження запалювання.
Оптимальний кут випередження запалювання залежить від частоти обертання колінчастого вала і навантаження двигуна. У першому випадку збільшується швидкість руху поршня, і щоб робоча суміш встигла згоріти, необхідно збільшувати випередження запалювання. Зростання навантаження обумовлений збільшенням відкриття дросельної заслінки і характеризується збільшенням наповнення циліндрів. В результаті тривалість згоряння суміші зменшується і, отже, необхідно зменшувати кут випередження запалювання.
Автоматичне регулювання кута випередження запалювання при зміні частоти обертання колінчастого вала і навантаження двигуна здійснюється відцентровим і вакуумним регуляторами. Відцентровий регулятор змінює кут випередження запалювання залежно від частоти обертання колінчастого вала, вакуумний регулятор - в залежності від ступеня відкриття дросельної заслінки.
Крім розглянутих, система запалювання повинна забезпечувати ще одну дуже важливу функцію. Вона визначається тим, що автомобільні двигуни виконуються багатоциліндровими (4-, 6-, 8-циліндрові і т. Д.). Робочі процеси, що відбуваються в циліндрах двигуна, зрушені за часом. Тому іскрообра-тання між електродами свічок, встановлених в різних циліндрах одного двигуна, також має відбуватися зі зсувом у часі. Іншими словами, система запалювання повинна забезпечувати певне чергування іскроутворення, яке визначається конструкцією двигуна. Зазначені функції виконують спільно преривательний і розподільний механізми. Вони, а також відцентровий і вакуумний регулятори скомпоновані в єдиному вузлі, який носить назву розподільник запалювання.
Розглянуті особливості роботи двигуна внутрішнього згоряння і визначають основні вимоги до характеристик систем запалювання. Особливу серед них місце займають вимоги до стабільності параметрів і регулювальних характеристик системи запалювання, так як найменше їх зміна негайно відбивається на потужних показниках двигуна, різко погіршує його економічність і збільшує вміст токсичних продуктів в складі відпрацьованих газів.
Реклама:
Читати далі: Прилади й апарати системи запалювання
До атегорія: - Технічне обслуговування автомобілів