Системы электростартерного пуска реферат
Обновлено: 02.07.2024
Тип системы пуска определяют используемая энергия и конструкция основного пускового устройства — стартера. Для пуска автомобильных и тракторных двигателей используют системы электростартерного пуска. Они надежны в работе, обеспечивают дистанционное управление и возможность автоматизации процесса пуска двигателей с помощью электротехнических устройств.
Структурные схемы систем управления электростартерного пуска автомобильных и тракторных двигателей отличаются между собой незначительно. В системах управления стартером предусмотрены электромагнитные тяговые реле, дополнительные реле и реле блокировки, обеспечивающие дистанционное включение, автоматическое отключение стартера от аккумуляторной батареи после пуска двигателя и предотвращение включения стартера при работающем двигателе. Источником энергии в системах электростартерного пуска является стартерная свинцовая аккумуляторная батарея (химический источник постоянного тока, поэтому в электростартерах используют электродвигатели постоянного тока).
Рис. Схема управления электростартером:
1 — контакты; 2 — подвижный контактный диск; 3, 4 — втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле соответственно; 5 — якорь тягового реле; 6 — шток; 7 — рычаг привода; 8 — поводковая муфта; 9 — муфта свободного хода; 10 — шестерня; 11 — зубчатый венец маховика; 12 — электростартер
Напряжение на стартерный электродвигатель подается от аккумуляторной батареи через замкнутые контакты 1 тягового электромагнитного реле. При замыкании контактов выключателя приборов и стартера, дополнительного реле или реле блокировки втягивающая 3 и удерживающая 4 обмотки тягового реле подключаются к аккумуляторной батарее GB. Якорь 5 тягового реле притягивается к магнитопроводу электромагнита. С помощью штока 6 и рычага 7 привода шестерня 10 входит в зацепление с зубчатым венцом 11 маховика двигателя.
В конце хода якоря 5 тягового реле контактная пластина замыкает силовые контактные болты, и стартерный электродвигатель приводит во вращение коленчатый вал двигателя.
После пуска двигателя муфта 9 свободного хода предотвращает передачу вращающего момента от маховика к валу якоря электродвигателя. Шестерня привода не выходит из зацепления с венцом маховика. До тех пор, пока замкнуты контакты 1. При размыкании контактов выключателя S втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле подсоединяются к аккумуляторной батарее последовательно через силовые контакты.
Автомобильный стартер
Описание: После поворота ключа замка зажигания в пусковое положение его контакты 2 замыкаются и подключают обмотки 3 и 4 тягового реле стартера к аккумуляторной батарее. Реле в этом случае изгибает пружинный рычаг 2 используемый в качестве пружины привода стартера и замыкает силовые контакты 3. Якорь электродвигателя 4 стартера совместно с приводом 5 начинает вращаться и шестерня 1 под действием пружинного рычага входит в зацепление в тот момент когда зуб шестерни находится против впадины зубчатого венца маховика ДВС. Шлицевое соединение вала якоря.
Размер файла: 240.71 KB
Работу скачали: 12 чел.
Поделитесь работой в социальных сетях
Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск
Система электростартерного пуска, частью которой является стартер, предназначена для пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) автомобиля. Стартер должен обеспечить необходимые для пуска ДВС обороты его коленвала. Требованиями по холодному пуску для двигателей автомобилей ВАЗ принята температура минус 27º С. Минимальные пусковые обороты, которые должна обеспечить система пуска для карбюраторных двигателей автомобилей ВАЗ 60 мин 1 , для двигателей с системой ЭСУД 80 мин 1 . Кроме того, величина оборотов, при которых двигатель запустится при указанной температуре, зависит от многих факторов: применяемого сорта масла, марки бензина, состояния системы зажигания и т.д.
Электрическая схема системы управления электростартерным пуском, применяемой на автомобилях ВАЗ, приведена на рис. 3.1. После поворота ключа замка зажигания в пусковое положение его контакты 2 замыкаются и подключают обмотки 3 и 4 тягового реле стартера к аккумуляторной батарее 1. Под действием намагничивающей силы втягивающей 3 и удерживающей 4 обмоток якорь реле втягивается и при помощи рычажного механизма вводит шестерню привода в зацепление с венцом маховика двигателя внутреннего сгорания (ДВС). В конце хода якоря замыкаются силовые контакты 5 реле и включают цепь питания стартерного электродвигателя 6. Силовые контакты 5 замыкаются прежде, чем шестерня привода полностью до упора на валу якоря войдет в зацепление. Однако, как только якорь электродвигателя начнет вращаться и привод передавать вращающий момент коленчатому валу ДВС, в винтовых шлицах вала якоря и шлицевой втулке привода возникает осевое усилие, которое перемещает шестерню до упора и удерживает ее во включенном состоянии до тех пор, пока она является ведущей.
Наиболее тяжелым для работы тягового реле является случай, когда зуб шестерни 1 (рис. 3.2) упирается в зуб венца маховика ДВС. Реле в этом случае изгибает пружинный рычаг 2, используемый в качестве пружины привода стартера , и замыкает силовые контакты 3. Якорь электродвигателя 4 стартера совместно с приводом 5 начинает вращаться и шестерня 1 под действием пружинного рычага входит в зацепление в тот момент, когда зуб шестерни находится против впадины зубчатого венца маховика ДВС. Применение винтовых шлицев в сопряжении вал якоря направляющая втулка привода позволяют уменьшить усилие и ход якоря реле. Это способствует сокращению его габаритов и массы. Шлицевое соединение вала якоря электродвигателя стартера с приводом упрощает выход шестерни из зацепления. Когда маховик работающего двигателя становится ведущим, направление осевого усилия в шлицах меняется и шестерня отжимается от маховика. Однако осевое усилие в шлицах недостаточно для преодоления силы притяжения якоря электромагнита тягового реле. Поэтому шестерня
остается в зацеплении до тех пор, пока водитель не отключит тяговое реле от источника питания.
Рис. 1. Электрическая схема системы управления электростартерным пуском
После пуска ДВС может быстро развить большие обороты. Роликовая муфта свободного хода (привод стартера) 5 передает момент только в одну сторону, только когда стартер прокручивает двигатель, тем самым устраняет возможность раскручивания якоря электродвигателя стартера после пуска ДВС до недопустимо больших оборотов до тех пор, пока шестерня не выйдет из зацепления; таким образом, предотвращается разрушение якоря центробежными силами.
Рис. 2. Общий вид
После размыкания контактов замка зажигания ток проходит от плюса АБ (Кл.30) через замкнутые силовые контакты тягового реле по втягивающей и удерживающей обмоткам на массу. Т.к. число витков обмоток реле (втягивающей и удерживающей) одинаково, а включены они встречно и последовательно (величина проходящего тока по втягивающей и удерживающей обмоткам одно и то же), создаваемые намагничивающие силы равны и направлены встречно. В результате магнитный поток создаваемый обмотками равен нулю, удерживающее усилие равно нулю, якорь возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины тягового реле, силовые контакты размыкаются и шестерня привода связанная с якорем реле рычагом выходит из зацепления с венцом маховика ДВС.
Однако достигнутый ныне уровень технологии магнитных материалов позволяет использовать для стартеров мощностью до 2 кВт, устанавливаемых на легковых автомобилях, постоянные магниты. Правда, из экономических соображений для изделий крупносерийного производства, которыми являются стартеры, речь может идти только о ферритовых магнитах, которые имеют относительно невысокую цену.
Дополнительный встроенный редуктор, в основном выполняется в виде планетарной передачи. Встроенный редуктор позволяет применить электродвигатель стартера с повышенными оборотами, которые затем понижаются редуктором и на выходном валу стартера получить нужный крутящий момент. Чем выше скорость вращения якоря электродвигателя, тем меньше его габариты и масса. Таким образом, применение электродвигателя с повышенными оборотами и встроенным редуктором, за счет усложнения конструкции можно получить стартер меньших габаритов и массы, что очень важно, как для экономии материалов, так и снижения массы автомобиля, что позволяет уменьшить расход топлива.
На легковых автомобилях, малотоннажных грузовиках и микроавтобусах в стартерах применяется привод, содержащий механизм свободного хода, выполняемый в виде роликовой муфты. На более тяжелых грузовиках и автобусах в качестве механизма свободного хода используется многодисковая муфта или храповая муфта с торцевыми зубьями. На всех современных стартерах включение электродвигателя и ввод шестерни в зацепление с венцом маховика ДВС производится тяговым реле.
Внешние факторы , которые могут быть весьма неблагоприятными:
- вибрация с большими, от 50 g до 60 g, ускорениями;
- нагрев до высокой, от 150 °С до 180 °С, температуры изза близости выхлопной трубы;
- коррозия под действием воды, грязи, масла, соли. В связи о этим иногда стартеры проектируют с узлами усиленной конструкции, рассчитанными на усложненные условия работы.
2.Характеристики
Чтобы завести на морозе карбюраторный двигатель, его коленчатый зал надо вращать с частотой от 50 мин 1 до 100 мин 1 , а для дизеля эта частота составляет от 80 мин 1 до 150 мин 1 .
Рис. 3. Изменение момента сопротивления ДВС прокрутке от температуры.
Момент сопротивления прокрутке и требуемая для пуска частота вращения зависят от процесса сгорания (дизельного или карбюраторного), типа двигателя, его рабочего объема, числа цилиндров, степени сжатия, трения в подшипниках, моторного масла и температуры.
С понижением температуры воздуха растут момент сопротивления прокрутке и требуемая для пуска частота вращения, иными словами, увеличивается необходимая для прокрутки коленвала ДВС пусковая мощность. Одновременно возрастает внутреннее сопротивление аккумулятора. В результате уменьшается разрядный ток аккумуляторной батареи, а вместе с ним развиваемая стартером мощность. Поэтому пусковая мощность стартера и частота вращения коленвала при прокрутке ДВС тем меньше, чем ниже температура, что, прямо противоположно желаемому.
Максимальная пусковая мощность стартера, развиваемая при пуске холодного двигателя, обратно пропорциональна сумме всех сопротивлений в системе пуска. Поэтому для получения необходимой мощности должны быть уменьшены, до минимально возможных сопротивление аккумулятора, подводящих проводов и стартера, а также фрикционные и магнитные потери. Из этого проистекают следующие критерии расчета:
- минимум сопротивления аккумулятора, реализуемый применением стартерной батареи с улучшенными характеристиками;
- минимум сопротивления проводов, достигаемый увеличением их поперечного сечения;
- минимум сопротивления стартера, достигаемый уменьшением числа проводников обмотки якоря и снижением падения напряжения на щеточном контакте, достигаемый повышением доли меди в материале щеток и улучшением коммутации путем применения двухкомпонентных щеток.
При той же мощности электромеханическая характеристика электродвигателя стартера с магнитоэлектрическим возбуждением имеет момент в точке короткого замыкании и частоту вращения в точке холостого хода меньше, чем в варианте с электромагнитным возбуждением. Это оказывает негативное влияние на начальный момент прокрутки холодного двигателя, так как уменьшается момент, развиваемый стартером, а снижение частоты вращения вала стартера на холостом ходу уменьшает его возможность помогать ДВС набрать необходимые обороты для устойчивой работы на холостом ходу (ДВС работает на вспышках и после выключения стартера глохнет).
Рис. 4. Электромеханические характеристики электродвигателя (ЭД) стартера
с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением
ток короткого замыкания; ток холостого хода; момент короткого замыкания ЭД стартера с электромагнитным возбуждением; момент короткого замыкания ЭД стартера с магнитоэлектрическим возбуждением; обороты холостого хода ЭД стартера с электромагнитным возбуждением; обороты холостого хода ЭД стартера с магнитоэлектрическим возбуждением.
3. Тяговое реле стартера
При рассмотрении системы управления электростартерным пуском видно, что основным элементом системы является тяговое реле стартера, выполненное на базе электромагнита постоянного тока.
Реальным путем повышения надежности работы системы управления электростартерным пуском является применение схемы форсировки пускового тока тягового реле. Для повышения тягового усилия электромагнита реле целесообразно кратковременно повысить намагничивающую силу катушки в момент включения и уменьшить намагничивающую силу после втягивания якоря. В современных конструкциях стартеров наибольшее применение нашли двухобмоточные электромагниты с форсировкой и параллельным включением обмоток. Преимущественное распространение двухобмоточных электромагнитов в тяговых реле стартеров обусловлено теми выгодами, которые дает повышение плотности тока во втягивающей обмотке в части увеличения эксплуатационной надежности системы управления и снижения расхода материалов при производстве реле. В двухобмоточном электромагните, благодаря наличию низкоомной втягивающей обмотки, по которой в момент включения протекает большой пусковой ток, суммарная величина намагничивающей силы удерживающей и втягивающей обмоток, включенных согласно, резко возрастает. После замыкания контактов, втягивающая обмотка отключается (закорачивается) и удержание якоря во включенном положении осуществляется намагничивающей силой одной, сравнительно высокоомной, удерживающей обмотки. В момент включения к катушке электромагнита подводится мощность в несколько раз больше той, которая потребляется в режиме удержания во включенном положении. Однако кратковременное повышение мощности возможно, поскольку значение плотности тока втягивающей обмотки, работающей только в момент включения, может превышать допустимое для удерживающей обмотки, ток в которой протекает в течение всего периода пуска ДВС. Возможность повысить плотность тока позволяет снизить расход медного провода при изготовлении реле, уменьшить его габариты. Работа контактов замка зажигания существенно облегчается, т.к. выключение цепи, происходит при величине тока, определяемой только током удерживающей обмотки. Облегчается и тепловой режим катушки реле, т.к. потребляемый удерживающей обмоткой ток во включенном положении значительно меньше суммарного тока двух обмоток, необходимый для срабатывания реле.
Масса и габариты стартера уменьшаются, если пусковая мощность реализуется при повышенной частоте вращения, но пониженном крутящем моменте якоря (). Поскольку объем электродвигателя стартера пропорционален развиваемому моменту, т.е. чем выше момент электродвигателя и, соответственно, при той же мощности ниже обороты, тем больше габариты электродвигателя. Снизить требуемый развиваемый электродвигателем стартера момент для проворачивания коленвала ДВС нужно увеличить общее передаточное отношение кинематической цепи между коленвалом ДВС и якорем стартера. Возможности увеличения передаточного отношения между якорем стартера и маховиком ДВС ограничены, так как нельзя увеличить число зубьев на венце маховика иди уменьшить его на шестерне стартера, то приращение общего передаточного отношения достигается встраиванием дополнительной понижающей передаточной ступени в стартере (встроенный редуктор).
Передаточное отношение редуктора должно выбираться, с одной стороны, по возможности наибольшим, чтобы обеспечить значительную экономию материалов. С другой стороны, существуют физические пределы по механической , термической и электромагнитной нагрузкам. При современной технологии оптимальными считаются передаточные отношения от 4 до 5 для небольших и от 3 до 4 для более крупных стартеров.
Для пуска двигателя внутреннего сгорания вращение коленчатого вала необходимо довести до частоты, обеспечивающей смесеобразование, заполнение цилиндров свежим зарядом, сжатие и воспламенение смеси. Эта частота вращения при температуре воздуха выше 273К (0°С) для карбюраторных двигателей должна быть не менее 0,67… 0,80 с'1 (40… 50 об/мин), а для дизельных — не менее 2,5… 4,2 с*1 (150… 250 об/мин… Читать ещё >
Система пуска двигателей ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )
Способы пуска двигателей
Для пуска двигателя внутреннего сгорания вращение коленчатого вала необходимо довести до частоты, обеспечивающей смесеобразование, заполнение цилиндров свежим зарядом, сжатие и воспламенение смеси. Эта частота вращения при температуре воздуха выше 273К (0°С) для карбюраторных двигателей должна быть не менее 0,67… 0,80 с' 1 (40… 50 об/мин), а для дизельных — не менее 2,5… 4,2 с* 1 (150… 250 об/мин).
Специальные механизмы и устройства, предназначенные для быстрого и надёжного пуска, составляют систему пуска. Различают следующие способы пуска двигателей.
Пуск от руки применим для карбюраторных двигателей. В этом случае коленчатый вал двигателя проворачивается пусковой рукояткой, палец которой сцепляется с храповиком на носке коленчатого вала или шнуром, наматываемым на маховик (пусковые карбюраторные двигатели) [8, "https://referat.bookap.info"].
Электростартёрный пуск нашёл основное применение для пуска карбюраторных двигателей автомобилей, карбюраторных пусковых двигателей и дизельных двигателей небольшой мощности. От электростартёра 4 (рис. 192), включённого в электрическую цепь с помощью тягового.
Рис. 192. Схема электростартёрного пуска:
1 — зубчатый венец; 2 — шестерня привода; 3 — тяговое реле; 4 — электростартёр; 5 — коленчатый вал реле 3, крутящий момент передаётся шестерней привода 2, находящейся в момент пуска в зацеплении с зубчатым венцом 1 маховика, на коленчатый вал 5 двигателя. После пуска двигателя электростартёр выключается, и шестерня привода 2 выходит из зацепления с зубчатым венцом 1.
Пуск карбюраторным двигателем. Система такого пуска состоит из пускового двигателя и передаточного механизма. От коленчатого вала 1 пускового двигателя (рис. 193) крутящий момент через шестерни 2, 3 и 9 передаётся на диски 7 и 8 муфты сцепления и вал 5 передаточного механизма.
Рис. 193. Схема пуска пусковым карбюраторным двигателем:
1 — коленчатый вал пускового двигателя; 2 — ведущая шестерня; 3 — промежуточная шестерня; 4 — рычаг муфты сцепления; 5 — вал передаточного механизма; 6 — коленчатый вал дизельного двигателя; 7 — ведомый диск; 8 — ведущий диск; 9 — ведомая шестерня; 10 — маховик; 11 — шестерня привода; 12-рычаг Если шестерня 11, закреплённая на шлицах вала 5 передаточного механизма, рычагом 12 введена в зацепление с зубчатым венцом маховика 10, а диски 7 и 8 с помощью рычага 4 прижаты один к другому, вращение через шестерню 11 передаётся на зубчатый венец маховика и далее коленчатому валу 6 дизельного двигателя. После пуска дизельного двигателя шестерня 11 автоматически выходит из зацепления с зубчатым венцом маховика, а пусковой двигатель заглушается.
Система пуска дизельных двигателей надёжна в любых температурных условиях, но обслуживание её и операции при пуске сложнее, чем в случае пуска электрическим стартёром. В большинстве дизельных двигателей в систему пуска входит декомпрессионный механизм, описание которого приведено в п. 9.3.
4.1 Цель работы: изучить систему пуска двигателя; классификацию стартеров и принцип работы.
4.2 Теоретическая часть
4.2.1 Пуск двигателя
Для пуска двигателя надо привести во вращение его коленчатый вал. При этом необходимо преодолеть сопротивление трения деталей двигателя, сопротивление сжимаемого в цилиндрах воздуха (дизельные двигатели) или горючей смеси (карбюраторные двигатели). Надежный пуск двигателя происходит при определенной минимальной частоте вращения коленчатого вала: для карбюраторного двигателя это 40-60 об/мин, для дизельного от 150 до 300 об/мин.
Запустить двигатель автомобиля можно различными способами: вручную (вращая рукоятку, вставленную в храповик носка коленчатого вала), с использованием инерции движущегося автомобиля, с помощью вспомогательного двигателя, сжатого воздуха, электромотора.
Пуск двигателей легковых автомобилей осуществляется с помощью спе-циальной электрической системы, состоящей из источника энергии (мощной аккумуляторной батареи) и электродвигателя (стартера) [11].
4.2.2 Классификация и устройство стартеров
В зависимости от места применения стартеры подразделяют на группы: для легковых автомобилей, для грузового автотранспорта и прочей техники. Классификация стартеров по конструктивным особенностям весьма разнообразна. Электростартеры отличаются по способу возбуждения электродвигателя, конструкции коллектора, типу механизма привода, степени защиты от проникновения посторонних тел и воды, а также по способу крепления на двигателе.
По типу и принципу работы механизма привода можно выделить следующие основные группы стартеров - с принудительным механическим или электромеханическим вводом шестерни в зацепление и выводом из зацепления с зубчатым венцом маховика, с принудительным электромеханическим вводом шестерни в зацепление с зубчатым венцом маховика и ее автоматическим выводом из зацепления после пуска двигателя (комбинированный привод).
На автомобилях используют электростартеры с принудительным электромеханическим включением шестерни привода. Для предотвращения разноса якоря после пуска двигателя в электростартеры устанавливают роликовые, храповичные и храповично-фрикционные муфты свободного хода.
Устройство стартера. Стартер состоит из корпуса с полюсами и обмотки возбуждения, якоря, щёток дистанционного привода, состоящего из реле включения, тяговое реле, рычага привода с вилкой и шестерни привода, вал якоря - вращается в бронзовых втулках, в его пазы уложены несколько секций обмотки из толстой медной ленты. Концы лент каждой секции присоединены к пластинам коллектора, к которому пружинами прижаты щётки, две которые присоединены к массе, а две другие - с концом обмотки возбуждения, а другой конец обмотки возбуждения к зажиму тягового реле.
Тяговое реле состоит из сердечника с втягивающей и удерживающей обмоткой и подвижного сердечника, соединённого с рычагом шестерни привода (рисунок 4.1).
Муфта свободного хода состоит из ведущей обоймы, перемещающей на шлицах вала, и ведомой обоймы шестерней и четырьмя клинообразными выемками. В клинообразных выемках помещены ролики с пружинами, вращения ведущей обоймы вызывает перемещение роликов в узкую часть выемки и заклинивание ведомой обоймы на ведущей. А если вращать по ходу ведомую обойму относительно ведущей, то ролики перемещаются в более широкую часть выемок, и ведомая обойма будет свободно вращаться на ведущей обойме.
Рисунок 4.1 – Устройство автомобильного стартера
Принцип работы стартера заключается в следующем: при замыкании контактов замка зажигания по втягивающей обмотке тягового реле протекает ток, плунжер электромагнита втягивается и включается удерживающая обмотка электромагнита, плунжер (сердечник) электромагнита и соединенный с ним рычаг (вилка) перемещает шестерню бендикса. Одновременно плунжер (сердечник) давит на пластину, которая в момент ввода шестерни в зацепление с венцом маховика замыкает контакты. Ток через замкнутые контакты поступает в обмотку электродвигателя, и якорь начинает вращаться. После запуска двигателя водитель с помощью замка зажигания разрывает цепь обмотки электромагнита, под действием пружины размыкаются контакты электромагнита, и шестерня бендикса возвращается в исходное положение.
4.3 Порядок выполнения работы
4.3.1 Изучить самостоятельно теоретический материал по теме практической работы:
- виды и устройство стартера;
4.3.2 По своему варианту (приложение 3) составить отчет согласно пункта 4.3.1, и ответ на вопрос по индивидуальному заданию (приложение 4).
4.4 Контрольные вопросы
4.4.1 При каких условиях осуществляется надежный пуск двигателя.
4.4.2 Классификация стартеров.
4.4.3 Какое устройство устанавливается для предотвращения разноса якоря после пуска двигателя?
4.4.4 Устройство и принцип работы стартера.
Практическая работа № 5 (4 часа)
Системы зажигания
5.1 Цель работы: изучить виды систем зажигания, рабочий процесс, а также рассмотреть вольт-амперную характеристику разряда.
5.2 Теоретическая часть
Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах бензиновых двигателей.
Система состоит из двух частей, низковольтной, обеспечивающей в нужный момент прерывание тока низкого напряжения в первичной обмотке высоковольтного трансформатора (катушки зажигания), и высоковольтной, обеспечивающих получение импульсов высокого напряжения и своевременного распределения их по свечам соответствующих цилиндров.
Обобщенно структуру системы зажигания можно представить по представленной схеме (рисунок 5.1).
Рисунок 5.1 – Обобщенная структура системы зажигания
Рассмотрим подробнее каждый из элементов системы представленного на рисунке 5.1:
1. Источник питания для системы зажигания - бортовая сеть автомобиля и ее источники питания - аккумуляторная батарея (АКБ) и генератор.
2. Выключатель зажигания.
3. Устройство управления накоплением энергии - определяет момент начала накопления энергии и момент "сброса" энергии на свечу (момент зажигания). В зависимости от устройства системы зажигания на конкретном авто может представлять из себя: механический прерыватель; транзисторный коммутатор с бесконтактным датчиком; микропроцессорный блок управления зажиганием и т.д.
Механический прерыватель, непосредственно управляющий накопителем энергии (первичной цепью катушки зажигания). Данный компонент нужен для того, чтобы замыкать и размыкать питание первичной обмотки катушки зажигания. Контакты прерывателя находятся под крышкой распределителя зажигания. Пластинчатая пружина подвижного контакта постоянно прижимает его к неподвижному контакту. Размыкаются они лишь на короткий срок, когда набегающий кулачок приводного валика прерывателя-распределителя надавит на молоточек подвижного контакта.
Параллельно контактам включен конденсатор(condenser). Он необходим для того, чтобы контакты не обгорали в момент размыкания. Во время отрыва подвижного контакта от неподвижного, между ними хочет проскочить мощная искра, но конденсатор поглощает в себя большую часть электрического разряда и искрение уменьшается до незначительного. Но это только половина полезной работы конденсатора - когда контакты прерывателя полностью размыкаются, конденсатор разряжается, создавая обратный ток в цепи низкого напряжения, и тем самым, ускоряет исчезновение магнитного поля. А чем быстрее исчезает это поле, тем больший ток возникает в цепи высокого напряжения. При выходе конденсатора из строя двигатель нормально работать не будет - напряжение во вторичной цепи получится недостаточно большим для стабильного искрообразования.
5.2.1 Контактная система зажигания (классическая)
Прерыватель располагается в одном корпусе с распределителем высокого напряжения - поэтому распределитель зажигания в такой системе называют прерывателем-распределителем. Такая система зажигания называется классической системой зажигания. Общая схема классической системы представлена на рисунке 5.2.
Рисунок 5.2 – Общая схема контактной (классической) системы зажигания
Это наиболее старая из существующих систем - фактически она является ровесницей самого автомобиля. За границей такие системы прекратили серийно устанавливать в основном к концу 1980-х годов, у нас такие системы на "классику" устанавливаются до сих пор. Кратко принцип работы выглядит следующим образом - питание от бортовой сети подается на первичную обмотку катушки зажигания через механический прерыватель. Прерыватель связан с коленчатым валом, что обеспечивает замыкание и размыкание его контактов в нужный момент. При замыкании контактов начинается зарядка первичной обмотки катушки, при размыкании первичная обмотка разряжается, но во вторичной обмотке наводиться ток высокого напряжения, который, через распределитель, также связанный с коленчатым валом, поступает на нужную свечу.
Также в этой системе присутствуют механизмы корректировки опережения зажигания - центробежный и вакуумный регуляторы.
5.2.2 Электронная система зажигания
Бесконтактная система зажигания является конструктивным продолжение контактно-транзисторной системы зажигания. В данной системе зажигания контактный прерыватель заменен бесконтактным датчиком. Бесконтактная система зажигания стандартно устанавливается на ряде моделей отечественных автомобилей, а также может устанавливаться самостоятельно вместо контактной системы зажигания. Общая схема бесконтактной системы зажигания представлена на рисунке 5.3.
Рисунок 5.3 - Общая схема бесконтактной системы зажигания
Существует множество модификаций данной системы - с применением других типов датчиков, с применением нескольких датчиков и пр.
Микропроцессорные системы зажигания(рисунок 5.4).В этом случае блок управления получает информацию о работе двигателя (обороты, положение коленчатого вала, положение распределительного вала, нагрузка на двигатель, температура охлаждающей жидкости и пр.) от датчиков и по результатам алгоритмической обработки этих данных управляет коммутатором, который, в свою очередь, управляет накопителем энергии. Регулировка опережения зажигания реализована программно в блоке управления.
Систему EFS (нем. Einzel Funken Spule) называют системой независимого зажигания(рисунок 5.5), так как в ней (в отличие от систем синхронного зажигания) каждая катушка и управляется независимо и дает искру только для одного цилиндра. В этой системе каждая свеча имеет свою индивидуальную катушку зажигания. Кроме отсутствия в системе механических движущихся частей, дополнительным преимуществом является то, что при выходе и строя катушки перестанет работать только один "ее" цилиндр, а система в целом сохранит работоспособность.
Как уже говорилось при рассмотрении микропроцессорных систем управления зажиганием, коммутатор в таких системах может представлять собой один блок для всех катушек зажигания, отдельные блоки (несколько коммутаторов) для каждой катушки зажигания, а, кроме того, он может быть как интегрирован с электронным блоком управления, так и может устанавливаться отдельно. Катушки зажигания также могут стоять как отдельно, так и единым блоком (но в любом случае они стоят отдельно от ЭБУ), а кроме того, могут быть объединены с коммутаторами.
Рисунок 5.4 – Общая схема микропроцессорных систем зажигания
Рисунок 5.5 - Общая схема систем независимого зажигания
Одной из наиболее популярных разновидностей EFS-систем является так называемая COP система (Coil on Plug - "катушка на свече") - в этой системе катушка зажигания ставится прямо на свечу. Таким образом, стало возможным полностью избавится еще от одного не вполне надежного компонента системы зажигания - от высоковольтных проводов.
Система статического синхронного зажигания с двухвыводными катушками зажигания (одна катушка на две свечи) - DFS (нем. Doppel Funken Spule) система(рисунок 5.6). Кроме систем, с индивидуальными катушками, используются и системы, где одна катушка обеспечивает высоковольтный разряд на двух свечах одновременно. При этом получается, что в одном из цилиндров, который находится в такте сжатия, катушка дает "рабочую искру", а в сопряженном с ним, который находится в такте выпуска) дает "холостую искру" (поэтому такая система часто называется системой зажигания с холостой искрой - "wasted spark"). Например, в 6-цилиндровом V-образном двигателе на цилиндрах 1 и 4 поршни занимают одно и то же положение (оба находятся в верхней и нижней мертвой точке одновременно) и движутся в унисон, но находятся на разных тактах. Когда цилиндр 1 находится на компрессионном ходу, цилиндр 4 - на такте выпуска, и наоборот.
Рисунок 5.6 - Общая схема системы DFS (DIS)
Катушки зажигания в системе DFS могут устанавливаться как отдельно от свечей и связываться с ними высоковольтными проводами (как в системе EFS), так и прямо на свечах (как в системе COP, но в этом случае высоковольтные провода все равно используются для передачи разряда на свечи смежных цилиндров - условно такую систему можно назвать "DFS-COP").
5.2.3 Вольт-амперная характеристика разряда
Для зажигания рабочей смеси электрическим способом необходимо образование электрического разряда между двумя электродами свечи, которые находятся в камере сгорания. Протекание электрического разряда в газовом промежутке может быть представлено вольт-амперной характеристикой (рисунок 5.7).
Участок 0ab соответствует несамостоятельному разряду. Напряжение возрастает, ток остается практически неизменным и по силе ничтожно мал. При дальнейшем увеличении напряжения скорость движения ионов по направлению к электродам увеличивается. При начальном напряжении Uн начинается ударная ионизация, т. е. такой разряд, который, однажды возникнув, не требует для своего поддержания воздействия постороннего ионизатора. Если поле равномерное, то процесс поляризации сразу перерастает в пробой газового промежутка. Если поле неравномерное, то вначале возникает местный пробой газа около электродов в местах с наибольшей напряженностью электрического поля, достигшей критического значения. Этот тип разряда называется короной и соответствует устойчивой части вольт-амперной характеристики bc. При дальнейшем повышении напряжения корона захватывает новые области межэлектродного пространства, пока не произойдет пробой (точка с), когда между электродами проскакивает искра. Это происходит при достижении напряжением значения пробивного напряжения Uпр.
Рисунок 5.7 - Вольт-амперная характеристика разряда в воздушном промежутке.
Проскочившая искра создает между электродами сильно нагретый и ионизированный канал. Температура в канале разряда радиусом 0,2. 0,6мм превышает 10000 К.
Сопротивление канала зависит от силы протекающего по нему тока. Дальнейшее протекание процесса зависит от параметров газового промежутка цепи источника энергии. Возможен или тлеющий разряд (участок de), когда токи малы, или дуговой разряд (участок тп), когда токи велики вследствие большой мощности источника тока и малого сопротивления цепи. Оба эти разряда являются самостоятельными и соответствуют устойчивым участкам вольт-амперной характеристики. Тлеющий разряд характеризуется токами 10 -5 …10 -1 и практически неизменным напряжением разряда. Дуговой разряд характеризуется значительными токами при относительно низких напряжениях на электродах.
5.3 Порядок выполнения работы и составления отчета
5.3.1. Изучить самостоятельно теоретический материал по теме практической работы:
- назначение систем зажигания;
- виды систем зажигания;
5.3.2 По своему варианту (приложение 3) составить отчет согласно пункта 5.3.1, и ответ на вопрос по индивидуальному заданию (приложение 5).
5.4 Контрольные вопросы
5.4.1 Из каких общих элементов состоит система зажигания?
5.4.2 Какие существуют системы зажигания и в чем их различия?
5.4.3 Какие датчики применяются в микропроцессорных системах зажигания и для чего?
Практическая работа № 6 (2 часа)
Искровые свечи зажигания
6.1 Цель работы: изучить устройство, виды, принцип работы и научиться определять причины выхода из строя свечей зажигания.
6.2 Теоретическая часть
Свеча зажигания – это устройство, расположенное в головке цилиндра двигателя внутреннего сгорания, работающего по принципу зажигания смеси воздуха и топлива от искры. Свеча зажигания соединена с головкой цилиндра посредством резьбы. Ее рабочая часть запущена в камеру сгорания двигателя. Верхняя часть служит для обеспечения подачи высокого напряжения от системы зажигания на искровой разрядник свечи зажигания.
Основной функцией свечи зажигания является зажигание смеси воздуха и топлива в камере сгорания двигателя в пунктуально данном моменте. Основным эксплуатационным параметром свечи зажигания является калильное число, информация о величине которого дается всеми фирмами-изготовителями в обозначении.
6.2.1 Устройство и виды свечей зажигания
Свеча зажигания (рисунок 6.1) во взаимодействии с другими компонентами двигателя, а именно, с системой зажигания и системой приготовления топливной смеси определяет в решающей массе функции двигателя. Свеча должна гарантировано обеспечивать старт, бесперебойную эксплуатацию во время форсирования и максимальной производительности двигателя. Свеча зажигания при всех условиях эксплуатации должна доставить искровую энергию в камеру сгорания без разгерметизации и перегрева. Детали свечи, находящиеся в камере сгорания, подвергаются высоким термическим, механическим, электрическим нагрузкам, а также химическому воздействию продуктов неполного сгорания топлива.
Читайте также: