Автомобили и тракторы

автопоезда и прицепов; боковые световозвращатели; проблесковый маяк; огни преимущественного проезда.

К необязательным световым приборам для тракторов и автомобилей относятся: противотуманные фары; фары-прожекторы; про- жекторы-искатели; задние противотуманные фонари; фонари заднего хода и увеличения габарита автомобиля; боковые габаритные и стояночные огни.

Автотракторные световые приборы делятся на осветительные и светосигнальные. Световой пучок осветительного прибора воспринимается после отражения от дороги или объекта на дороге,

асветовое излучение светосигнального прибора наблюдатель воспринимает непосредственно.

Фары и фонари заднего хода для водителя автомобиля, на котором они установлены, являются осветительными, тогда как для других участников движения – светосигнальными. Световые приборы преобразуют электрическую энергию в световой пучок определенной структуры с помощью оптической системы, состоящей из лампы, отражателя и рассеивателя. Лампа – источник света. Отражатель в виде параболоида вращения концентрирует световой поток,

апрозрачный рассеиватель перераспределяет световой поток в вертикальной и горизонтальной плоскостях с помощью линз и призм на его внутренней поверхности и может, если необходимо, менять цвет излучаемого света.

Отечественные стандарты на автотракторные световые приборы разрабатывают с учетом требований «Правил Европейской экономической Комиссии ООН (ЕЭК ООН)». После проверки приборов в специальных европейских светотехнических лабораториях, при-

сваивается знак международного утверждения Е2, наносимый на рассеиватель или корпус прибора. Двухрежимная европейская система светораспределения фар головного освещения обеспечивает хорошую освещенность прямолинейной дороги в режимах ближнего (до 50 м) и дальнего (не менее 100 м) света. В этой системе ближний свет используется при встречном разъезде машин.

Вфарах с европейской и американской системами светораспределения нить дальнего света лампы расположена в фокусе параболоидного отражателя и вместе с рассеивателем при правильной регулировке положения обеспечивает хорошую освещенность прямолинейной дороги более 100 м.

161

На перпендикулярно расположенном экране световые пятна фар обоих типов имеют форму эллипсов с горизонтальной большой осью, а у прямоугольных фар – форму овалов.

Фары с американской системой светораспределения не имеют экрана а нить ближнего света смещена вверх и влево от фокуса, в котором расположена нить дальнего света, и вместе с отражателем и рассеивателем обеспечивает смещение эллиптических световых пятен вниз и вправо. Четкая светотеневая граница усеченных световых пятен европейских фар, обусловливающая их преимущество на ровных узких дорогах, превращается в их недостаток при вертикальных и угловых колебаниях светового пучка, вызывая более чем десятикратное изменение освещенности глаз водителей встречных транспортных средств за время, значительно меньшее времени адаптации. Кроме того, разрегулировка положения оптических элементов европейских фар более чувствительна и опасна на дорогах всех типов и особенно на неровных.

Согласно Правилам ЕЭК ООН и Правилам дорожного движения Республики Беларусь все современные тракторы и автомобили должны иметь следующие светосигнальные приборы: фонари указателей поворотов оранжевого света; сигналы торможения красного света; габаритные огни передние белого света и задние красного света; фонарь освещения номерного знака; световозвращатели (катафоты) (задние – красного света; боковые (для транспортных средств длиной более 6 м) – оранжевого света; передние (для прицепов) – белого света); опознавательный знак автопоезда – три фонаря оранжевого света, установленные над кабиной в линию или треугольником; проблесковый маяк желтого цвета для крупногабаритных тракторов «Беларус-2822.ДЦ/3022.ДЦ/3022.1».

На современных энергонасыщенных тракторах «Беларус» с кабинами и оперением улучшенного дизайна широко применяются фары головного освещения с квадратным оптическим элементом

(квадратные фары) типа 08.7101.000 с галогенными двухнитевыми лампами категории Н4 (12V60/55W).

Лампы световых приборов. В автотракторных световых прибо-

рах применяются электрические лампы накаливания, требования к которым определяются Правилом 37 ЕЭК ООН, ГОСТ2023.1-88, СТБ и ТУ РБ. Этими нормативными документами устанавливаются требования к двухнитевым автомобильным лампам фар головного

162

освещения категории R2 (А12-45+40 и А24-55+50), однонитевым галогенным лампам категории Н1 (АКГ12-55-2 и АКГ24-70-2) и категории Н3 (АКГ12-55-1 и АКГ24-70-1), двухнитевым галогенным лампам категории Н4 (АКГ12-60+55 и АКГ24-75+70); лампами сигнальных фонарей − однонитевым категории Р21/ 5W (А12-21+5 и А24-21+5), однонитевым софитным категории С5W (А12-5-1 и А24- 5-1); лампам щитков приборов и освещения салона − категории Т4W (А12-4-1 и АМН24-4), W3W (А12-3-1) и W5W (А12-5-2 и А24-5-2).

Галогенные лампы имеют повышенную яркость нити накаливания, а колба остается прозрачной в течение всего срока службы лампы. Лампы накаливания, как известно, отличаются низкой эффективностью, т. к. более 90 % энергии уходит в тепло.

Средняя продолжительность горения обычных и галогенных ламп примерно одинакова и находится в пределах 100–200 ч.

Все контрольно-измерительные приборы (КИП), кроме указате-

ля тока (амперметра) или напряжения (вольтметра), предназначены для измерения неэлектрических величин: температуры (охлаждающей жидкости, стенки цилиндра двигателя воздушного охлаждения, масла); давления (масла, воздуха); уровня топлива в баке; частоты вращения (коленчатого вала, ВОМ); поступательной скорости, пройденного пути. Поэтому они состоят из трех взаимосвязанных элементов: датчика, приемника и указателя.

Датчики КИП преобразуют неэлектрические физические величины (давление, температуру, уровень и т. п.) объекта контроля в пропорциональные электрические физические величины (сопротивление, ЭДС, МДС, импульсы напряжения).

Приемники КИП (указатели), соединенные проводами с датчиками, измеряют электрические величины, подводимые по измерительной цепи от датчиков, и преобразуют их в поворот стрелок, световой индикаторный столбик (указывающие приборы) или снабжают водителя, как правило, об одном аварийном значении измеряемого параметра звуковым или световым сигналом (сигнализирующие приборы).

По назначению КИП делятся на термометры, измерители давления, измерители зарядного режима АКБ (амперметры, вольтметры), измерители скорости трактора и автомобиля (спидометры) и пройденного пути (одометры), измерители частоты вращения коленчатого вала двигателя (тахометры).

163

К автомобильным приборам относят также тахографы, вычерчивающие на контрольном диске условия движения, и эконометры, позволяющие подбирать оптимальный по расходу топлива режим движения.

По конструкции КИП могут изготавливаться как автономные изделия или в виде комбинации приборов. Комбинации приборов повышают информативность, обеспечивают компактность установки и упрощают монтаж за счет применения печатного и гибкого монтажа.

3.2. Системы зажигания рабочей смеси

Система зажигания предназначена для надежного и своевременного воспламенения рабочей смеси в цилиндрах бензинового и газового двигателя при его пуске и работе на всех режимах.

Электрические системы зажигания делят на искровые, электро-

и искродуговые, накальные и поверхностного разряда.

Для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах автотракторных бензиновых двигателей применяют искровые системы зажигания, а в предпусковых подогревателях – накальные.

Искра, воспламеняющая рабочую смесь, возникает под действием высокого напряжения между изолированными электродами свечи зажигания, расположенными в камере сгорания.

Пробивное напряжение Uпр, при котором происходит искровой разряд через сжатую и нагретую рабочую смесь, прямо пропорционально зазору между электродами свечи зажигания и давлению рабочей смеси, обратно пропорционально ее температуре. При пуске холодного двигателя оно достигает 16 кВ и более, а при работе на режиме максимальной мощности – 12 кВ. Для надежного же пуска и работы двигателя необходимо, чтобы максимальное вторичное напряжение U2м, развиваемое системой зажигания, достигало 20– 30 кВ, а энергия искры – 0,06–0,1 Дж.

Такое напряжение и энергию искры получают импульсной трансформацией тока низкого напряжения в катушке зажигания с помощью накопительно-колебательного контура L–C. Работа этого контура и определяет работу искровых систем зажигания.

По способу накопления энергии различают системы с накоплением энергии в индуктивности «L» и в емкости «С». В обоих случаях для получения импульса высокого напряжения используется ка-

164

тушка зажигания – высоковольтный трансформатор с первичной обмоткой (малое число витков) и вторичной обмоткой (большое число витков). Коэффициент трансформации катушки находится в пределах 50–150.

Развитие автомобилей связано с зажиганием от магнето, которое вскоре было заменено батарейной системой зажигания, широко применяемой в различных вариантах на современных машинах. Системы зажигания по своему конструктивному и схемному исполнению делятся на классическую контактную, контактно-транзисторную и бесконтактную электронные системы зажигания.

Система зажигания от магнето. В одноцилиндровом пусковом двигателе источником тока низкого напряжения служит однофазный магнитоэлектрический генератор. Он конструктивно объединен с трансформатором TV (рис. 3.12), однокулачковым прерывателем с контактами SR и конденсатором С. Обмотка L1 одновременно является обмоткой статора генератора и первичной обмоткой трансформатора TV и вместе с конденсатором С образует накопительноколебательный контур.

Рис. 3.12. Схема системы зажигания от магнето

165

При напряжении U2 < Uпр ток в разомкнутой цепи обмотки L2 расходуется на заряд между электродами свечи зажигания FR как конденсатора.

Когда напряжение U2 в обмотке L2 увеличится до Uпр, между электродами свечи зажигания возникнет емкостный разряд – кратковременная искра голубого цвета с температурой в центре до 10 000 °С. Рабочая смесь в зоне пробоя ионизируется и сгорает. Температура газов резко увеличивается, пробивное напряжение уменьшается, и за емкостным разрядом следует индуктивный разряд – красный «хвост» искры.

Основными элементами контактной системы зажигания (ККСЗ) (рис. 3.13) являются аккумуляторная батарея, выключатель зажигания, выключатель добавочного резистора, добавочный резистор, катушка зажигания, прерывательный механизм 1, распределитель 5, конденсатор и свечи зажигания. При вращении вала распределителя 5, связанного зубчатой передачей с коленчатым валом двигателя, кулачком 4 попеременно замыкаются и размыкаются контакты 2 и 3 прерывателя 1. Неподвижный контакт 3 прерывателя соединен с массой, подвижный контакт 2 закреплен на конце подвижного рычажка с подушечкой из текстолита. Контакты 2, 3 находятся в замкнутом состоянии под действием пружины, если подушечка рычажка не касается кулачка. Когда подушечка попадает на грань кулачка, рычажок, преодолевая сопротивление пружины, поворачивается вокруг оси, закрепленной на подвижной пластине прерывательного механизма, и контакты размыкаются.

При включении зажигания и замкнутых контактов прерывате-

ля цепи первичной обмотки катушки зажигания протекает ток, сила которого растет, что приводит к созданию магнитного поля.

В момент размыкания контактов ток в первичной обмотке и созданное им магнитное поле исчезают. Во вторичной обмотке катушки зажигания индуктируется ЭДС, тем большая, чем выше скорость исчезновения магнитного поля. В это время токопроводящая пластина ротора распределителя проходит около бокового электрода крышки распределителя, соединенного высоковольтным проводом со свечой зажигания того цилиндра, в котором заканчивается процесс сжатия горючей смеси. Высокое вторичное напряжение, подаваемое на свечу зажигания, инициирует появление между ее электродами искрового разряда.

166

Система с непрерывным накоплением энергии (рис. 3.14) содержит двухтактный преобразователь напряжения, состоящий из двух транзисторов VT1 и VT2 , трансформатора T1, резисторов R2 и R3 и конденсатора C1. Двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой (диоды VD1 и VD2) служит для выпрямления выходного напряжения преобразователя. Выпрямитель нагружен накопительным конденсатором C2, параллельно которому подключен резистор R4. Тиристор VS прерывает ток в первичной обмотке L1 катушки зажигания (трансформатор T2). Управление тиристором осуществляется контактным S2 синхронизатором момента зажигания.

Рис. 3.14. Тиристорная система зажигания с непрерывным накоплением энергии в электростатическом поле конденсатора

При замыкании контактов S1 выключателя зажигания срабатывает двухтактный преобразователь напряжения. На выводах вторичной обмотки L2 трансформатора T1 появляется переменное напряжение прямоугольной формы с амплитудой 200–500 В. Выпрямленное постоянное напряжение подается на заряд накопительного конденсатора С2, если контакты S2 синхронизатора момента

168

зажигания замкнуты. Тиристор находится в закрытом состоянии, так как его цепь управления шунтирована замкнутыми контактами S2 синхронизатора.

В момент размыкания контактов S2 синхронизатора напряжение от аккумуляторной батареи GB подается через резистор R1 к управляющему электроду тиристора VS . Через открытый тиристор происходит разряд конденсатора С2 на первичную обмотку L1 катушки зажигания T2, вследствие чего в ее вторичной обмотке L2 индуктируется высокая ЭДС. При соответствующем подборе параметров элементов рассмотренной системы зажигания можно на всех режимах работы двигателя обеспечить полный заряд конденсатора и получить практически не зависящее от частоты вращения коленчатого вала двигателя вторичное напряжение. Цепочка С1–R2 обеспечивает надежный пуск транзисторного преобразователя.

Бесконтактная система зажигания с магнитоэлектрическим датчиком и нерегулируемым временем накопления энергии. Упро-

щенная схема БТСЗ с МЭД и ненормируемым временем накопления энергии приведена на рис. 3.15.

Рис. 3.15. Схема БТСЗ с МЭД и ненормируемым временем накопления энергии

Формирующий каскад БТСЗ выполнен по схеме усилителя постоянного тока на транзисторах VT1 и VT2 . При замкнутых контактах S1 выключателя зажигания и неподвижном роторе датчика G ток в управляющей цепи база–эмиттер транзистора VT1 отсутствует.

169

Транзистор VT1 находится в состоянии отсечки. Высокое напряжение на коллекторе транзистора VT1 способствует переходу в состояние насыщения транзистора VT2, а затем и выходного коммутирующего транзистора VT3. Через открытый эмиттер-коллекторный переход транзистора VT3 в первичную обмотку L1 катушки зажигания поступает ток, и в ее магнитном поле начинается процесс накопления энергии. При вращении ротора МЭД положительная полуволна генерируемого датчиком напряжения переводит транзистор VT1 в состояние насыщения. Переход база-эмиттер транзистора VT2 шунтируется эмиттер-коллекторным переходом транзистора VT1, поэтому транзисторы VT2 и VT1 лавинообразно закрываются. Сила тока в первичной обмотке L1 катушки зажигания T резко уменьшается, а во вторичной обмотке L2 возникает высоковольтный импульс вторичного напряжения, который распределителем S2 подается к соответствующей свече зажигания.

Бесконтактная система зажигания с датчиком Холла и регулируемым временем накопления энергии. В БТСЗ с МЭД и в системах зажигания с контактным управлением моментом зажигания с уменьшением частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличиваются время замкнутого состояния первичной цепи катушки зажигания и тепловые потери в ней. При этом энергия, накапливаемая в магнитном поле катушки зажигания, возрастает в меньшей степени. Поэтому для более рационального использования энергии, потребляемой от источника электроснабжения, и снижения тепловой нагрузки на элементы системы зажигания Н-t накопления энергии в магнитном поле катушки зажигания необходимо регулировать.

Принцип регулирования времени Н-t накопления энергии в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и напряжения бортовой сети электрооборудования реализован в БТСЗ автомобиля ВАЗ-2108, в состав которой входят электронный коммутатор 36.3734, датчик-распределитель и катушка зажигания.

Вотличие от контактно-транзисторных систем зажигания БТСЗ

сМЭД в магнитном поле катушки системы зажигания автомобиля ВАЗ-2108 накапливается в 1,5–2,0 раза большая энергия, а рассеиваемая мощность уменьшается в 2–3 раза. Это позволяет уменьшить габаритные размеры и массу коммутатора и улучшить выходные характеристики системы зажигания. Энергия искрового разряда повышается до 40–50 мДж. При шунтирующем сопротивлении свечи

170