карбюратора и соединенной с ней полости регулятора возрастает. Под действием атмосферного давления диафрагма 24 прогибается в сторону пружины 22, заставляя ее сжиматься, тяга 25 поворачивает подвижной диск 12 против направления вращения кулачка распределителя, и угол опережения зажигания увеличивается. Изменение регулировки опережения зажигания вакуумным регулятором по кулачку составляет от 0 до 10° при разрежении в пределах 0,01– 0,033 МПа.
Октан-корректор предназначен для ручного изменения угла опережения зажигания в зависимости от детонационной стойкости бензина. С помощью октан-корректора можно изменять опережение зажигания в пределах ±12°. Угол изменяется с помощью гаек 18 (см. рис. 2.53) и измеряется по шкале 19 стрелкой
20.
В последнее время на автотракторных двигателях начинает устанавливаться батарейная система зажигания с применением полупроводниковых приборов – транзисторная система зажигания. В контактно-транзисторных системах зажигания полупроводниковые приборы используются в качестве усилителя, включенного между первичной обмоткой катушки зажигания и прерывателем, с тем чтобы уменьшить ток в момент размыкания его контактов и одновременно увеличить ток в первичной обмотке катушки.
Совершенствование транзисторных систем зажигания идет по пути замены прерывателя импульсным генератором с полупроводниковым усилителем (бесконтактно-транзисторные системы). При этом ток в первичной цепи катушки зажигания получается прерывистым, а отсутствие контактов повышает надежность системы зажигания.
Система зажигания от магнето
Система применяется для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных двигателей тракторов и состоит из магнето, свечей зажигания и проводов высокого напряжения. Основным элементом системы является магнето – магнитоэлектрическая машина, состоящая из генератора переменного тока низкого напряжения с прерывателем и трансформатора тока высокого напряжения с распределителем.
Наибольшее распространение получили системы магнето с вращающимся магнитом и неподвижными обмотками (рис. 2.55). В этом случае постоянный магнит 14 вращается между полюсными наконечниками П-образного магнитопровода 13. В верхней части магнитопровода размещен сердечник трансформатора 12 с первичной 11 и вторичной 10 обмотками, образующими трансформатор тока высокого напряжения. Один конец первичной обмотки присоединен к сердечнику, т. е. к «массе», а другой – к неподвижному контакту 4 прерывателя.
117
Рис. 2.55. Схема зажигания от магнето
Вторичная обмотка одним концом соединена с первичной обмоткой и через нее с «массой», а другим с зажимом 8 свечи зажигания. Магнит 14 приводится во вращение от коленчатого вала двигателя. На одном валу с магнитом установлен кулачок 3 прерывателя. Параллельно контактам прерывателя подключен конденсатор 6, уменьшающий искрение в контактах прерывателя и повышающий напряжение во вторичной обмотке.
При вращении магнита в сердечнике магнитопровода создается магнитный поток, изменяющийся по величине и направлению. При пересечении им витков первичной обмотки в ней индуцируется ток низкого напряжения (12-15 В), который проходит через неподвижный 4 и подвижный 2 контакты прерывателя, соединенные пружиной 1, и через магнитопровод 13 на второй конец первичной обмотки. Когда ток в первичной обмотке достигает наибольшей величины (2-3 А), кулачок прерывателя размыкает цепь, и исчезающий магнитный поток индуцирует во вторичной обмотке ток высокого напряжения (до 24 кВ), который через зажим 8 и провод 7 подается к свече. Для предохранения изоляции вторичной обмотки от пробивания током высокого напряжения предусмотрен воздушный зазор 9, сопротивление которого выше, чем искрового. Для выключения зажигания и остановки двигателя есть выключатель 5.
Источники питания электроэнергией
В качестве источников питания электроэнергией на автотракторных двигателях используются аккумуляторные батареи и генераторы постоянного или переменного тока.
Аккумуляторная батарея представляет собой электрохимическое устройство, в котором электрическая энергия, поступающая в процессе зарядки от внешнего источника, затрачивается на образование химических соединений, а в процессе разрядки происходит превращение химической энергии в электрическую. Она предназначена для питания потребителей электроэнергией при пуске двигателя, работе его на малой частоте вращения и после остановки.
Наиболее распространены свинцово-кислотные аккумуляторные батареи стартерного типа, надежные в работе, но имеющие большие габариты, массу и дорогие в изготовлении. Обычно аккумуляторная батарея, состоит из трех или
118
шести отдельных аккумуляторов, соединяемых последовательно. Каждый аккумулятор развивает э. д. с. до 2,2 В.
Рис. 2.56. Аккумуляторная батарея
Аккумуляторы размещены в корпусе 6 (рис. 2.56), разделенном перегородками 7 на отделения 8. Каждый аккумулятор состоит из блока положительных и отрицательных пластин 13, установленных на опорных призмах 14, сепараторов и крышки 11 с пробкой 3, В отделении находится электролит (раствор химически чистой серной кислоты в дистиллированной воде), залитый через наливное отверстие в крышке. Пластины отливаются в виде решетки из сплава, содержащего 94% свинца и 6% сурьмы. Для увеличения емкости аккумулятора ячейки решеток заполняют активной массой, приготовленной из свинцового порошка и раствора серной кислоты для отрицательных пластин и из свинцового сурика и раствора серной кислоты – для положительных пластин. Активная масса участвует в химической реакции, протекающей в аккумуляторе. Одноименные пластины соединяются между собой баретками 5 в полублоки положительных и отрицательных пластин, причем каждая положительная пластина располагается между двумя отрицательными. Во избежание короткого замыкания между разноименными пластинами устанавливаются сепараторы – изоляционные прокладки, изготовленные из древесины, стекловойлока или микропористого эбонита. Одноименные полублоки связаны между собой с помощью штырей 4 и перемычек 1. Крайние штыри батареи выведены наружу в виде клемм 2.
Сверху батарея закрывается пластмассовой крышкой 11. Места соединения крышки и корпуса уплотняют асбестом и заливают битумной мастикой 12. Крышка имеет отверстия для заливки электролита. Отверстия закрываются пробками 3 на резьбе. Пробки имеют вентиляционные отверстия 10 для выхода газов. Аккумуляторная батарея переносится с помощью ручки 9.
Генератор – электрическая машина, преобразующая механическую энергию двигателя в электрическую. Генератор служит для питания потребителей электрической энергией и зарядки аккумуляторной батареи при определенной частоте вращения коленчатого вала двигателя.
Привод генератора осуществляется от коленчатого вала двигателя клиноременной передачей, имеющей постоянное передаточное число, поэтому частота вращения генератора зависит от скоростного режима работы двигателя. Частота вращения вала тракторных двигателей изменяется в отношении 1:3,5, а
119
автомобильных – 1:8, поэтому для поддержания на клеммах генератора напряжения в заданных пределах устанавливают специальные устройства – релерегуляторы. По принципу действия и устройству генераторы бывают постоянного и переменного тока. На автомобилях и тракторах обычно устанавливаются 12или 24-вольтные генераторы мощностью 150–3500 Вт.
Генератор постоянного тока состоит из корпуса 5 (рис. 2.57) с полюсами и обмоткой возбуждения 7, якоря 6 с обмоткой и коллектором 3, крышек 4 и 11. На задней крышке 4 расположены щетки 14 с щеткодержателями 12 на пружинах 13. Они закрыты защитной лентой, закрепленной винтом 15. Вал якоря установлен в шарикоподшипниках 2 и 9. Передний подшипник закрыт крышкой 1. Задний подшипник 9 смазывается через масленку 8. Охлаждается генератор во время работы с помощью шкива-вентилятора 10.
Рис. 2.57. Генератор постоянного тока
Реле-регулятор – специальное устройство, устанавливаемое с генераторами постоянного тока, предназначено для автоматического включения и выключения генератора, поддержания постоянного напряжения на клеммах генератора и защиты его от перегрузки. Реле-регулятор (рис. 2.58), состоящий из трех электромагнитных приборов – реле обратного тока РОТ, регулятора напряжения PH, ограничителя тока ОТ, включен в цепь генератор – аккумуляторная батарея.
120
Рис. 2.58. Схема реле-регулятора
Реле обратного тока предназначено для предотвращения разрядки батареи. Оно автоматически отключает генератор от батареи при уменьшении напряжения на зажимах генератора. Регулятор напряжения предназначен для поддержания постоянного напряжения на зажимах генератора при изменении частоты вращения коленчатого вала. Ограничитель тока предназначен для предотвращения повышения силы тока сверх допустимого для данного генератора предела, что могло бы привести к перегреву обмоток генератора.
Все приборы реле-регулятора расположены на общей панели и герметически закрыты крышкой. На панели закреплены три изолированные клеммы: Б (батарея), Я (якорь) и Ш (шунт). Клемма Б соединена с аккумуляторной батареей через амперметр, клемма Я – с обмоткой якоря генератора, клемма Ш – с шунтовой обмоткой генератора. Корпус релерегулятора соединен с корпусом генератора.
Увеличение мощности потребителей электрической энергии на автомобилях и тракторах привело к такому росту размеров и массы генераторов постоянного тока, что размещать их на двигателях стало затруднительно, поэтому широкое распространение получили генераторы переменного тока. Такие генераторы проще по конструкции, имеют меньшие габариты и массу при той же мощности, более длительный срок эксплуатации, способны заряжать аккумуляторную батарею на малой частоте вращения холостого хода двигателя. Современные генераторы переменного тока имеют преимущественно электромагнитное возбуждение.
121
Рис. 2.59. Генератор переменного тока
Генератор переменного тока (рис. 2.59) представляет собой трехфазную синхронную электрическую машину, состоящую из статора 4, ротора 6, передней 3 и задней 8 крышек, вентилятора 2 и приводного шкива 1. Обмотка возбуждения расположена на стальной втулке, которая жестко закреплена на валу 5. Концы обмотки припаяны к контактным кольцам 7, напрессованным на изоляционную втулку вала ротора. Вал вращается в двух шарикоподшипниках, помещенных в передней и задней крышках. Внутри задней крышки расположен полупроводниковый выпрямитель и щеткодержатель 9 со щетками и пружинами. Вентилятор 2 служит для обдува и охлаждения генератора. Установочная мощность генераторов переменного тока составляет 200–1000 Вт.
Переменный ток, полученный в генераторе, подается к выпрямителю, где преобразуется в постоянный, и далее направляется к потребителям и на зарядку аккумуляторной батареи. Для автотракторных генераторов переменного тока применяются полупроводниковые выпрямители – селеновые и кремниевые. Наиболее распространены кремниевые выпрямители ввиду высокой теплостойкости, долговечности, небольших размеров.
Свойство полупроводниковых выпрямителей пропускать ток только в одном направлении позволяет отказаться от реле обратного тока, что упрощает конструкцию реле-регулятора. Для генераторов переменного тока большой мощности применяются контактно-транзисторные и бесконтактнотранзисторные регуляторы напряжения, которые предотвращают подгорание и износ контактов, наблюдающиеся у вибрационных регуляторов напряжения.
Система пуска Типы пусковых устройств
Система пуска предназначена для быстрого и надежного запуска двигателя внутреннего сгорания путем сообщения коленчатому валу скорости, обеспечивающей нормальное протекание рабочего процесса. Частота вращения коленчатого вала, обеспечивающая пуск двигателя, называется пусковой частотой вращения. Для карбюраторных двигателей она равна 5–8 с-1, для дизелей – 21 – 42с-1.
Для вращения коленчатого вала в момент пуска необходимо приложить большой крутящий момент для преодоления сопротивлений сжимаемой смеси (воздуха), трения движущихся частей двигателя, разгона их от состояния покоя до пусковой частоты вращения.
Пуск двигателя осуществляется с помощью пусковых устройств, которые делятся на основные, предназначенные для прокручивания коленчатого вала, и вспомогательные, облегчающие пуск.
122
Существуют следующие способы пуска автотракторных двигателей: пуск от руки, пуск электрическим стартером и пуск вспомогательным карбюраторным двигателем.
Пуск от руки осуществляется за счет мускульной силы человека. При этом коленчатый вал двигателя проворачивается с помощью рукоятки, сцепляемой с храповиком коленчатого вала, или с помощью шнура, наматываемого на маховик. Пуск от руки может применяться для карбюраторных двигателей мощностью 35– 45 кВт и дизелей мощностью 18–22 кВт.
Пуск электрическим стартером получил наибольшее распространение на всех автомобильных двигателях, многих автотракторных дизелях и пусковых двигателях дизелей. Стартер представляет собой электрический двигатель постоянного тока последовательного возбуждения с механизмом привода и включающим устройством. Питается стартер от аккумуляторной батарей.
Включающее устройство предназначено для включения электрической цепи стартера при пуске двигателя и выключения ее после пуска. Включающие устройства могут быть с непосредственным (механическим) и дистанционным (электромагнитным) управлением. При непосредственном управлении ввод шестерни стартера в зацепление ее с зубчатым венцом маховика, а также замыкание электрической цепи стартера осуществляется с помощью электроконтактного устройства, действующего при нажатии на педаль стартера. Такое управление стартером применяется на тракторах, самоходных шасси и др., где стартер и аккумуляторная батарея расположены вблизи от места водителя. При дистанционном управлении электрическая цепь стартера замыкается с помощью специального реле, что позволяет избежать сложной системы привода при значительном удалении места водителя от двигателя. Такое управление стартером применяется на большинстве автомобилей.
Механизм привода стартера может быть механическим и электромагнитным. При механическом приводе шестерня стартера вводится в
зацепление с зубчатым венцом маховика с помощью рычажного устройства, включаемого водителем. Для предотвращения повреждения стартера после запуска двигателя шестерня стартера устанавливается на муфте свободного хода роликового или фрикционного типа. При электромагнитном приводе шестерня стартера вводится в сцепление с зубчатым венцом маховика с помощью специального электромагнита, что предотвращает возможность включения стартера при работающем двигателе. Мощность стартера зависит от типа, мощности и размеров двигателя и колеблется от 0,3 до 15 кВт.
Основными частями стартера с дистанционным управлением является стальной цилиндрический корпус 26 (рис. 2.60) с четырьмя полюсными сердечниками 23, обмоткой возбуждения 25, якорь 24, в пазах которого уложена обмотка 22, коллектор 27 и щетки 29, укрепленные на передней крышке 30. Обмотка возбуждения стартера включена последовательно в обмотку якоря. Вал 28 якоря вращается в бронзовых втулках. С валом якоря связана шестерня 17, вводимая в зацепление с зубчатым венцом маховика при пуске двигателя. Шестерня вводится в зацепление принудительно рычагом 10 в момент включения стартера.
123
Рис. 2.60. Стартер с дистанционным управлением и его электрическая схема
При повороте ключа КЗ выключателя зажигания 36 включаются зажигание и стартер СТ. В этом случае ток от аккумуляторной батареи 38 поступает в обмотку 33 реле включения. Сердечник 34 реле при этом намагничивается и замыкает контакты 35, включив тем самым втягивающую 6 и удерживающую 7 обмотки тягового реле. При прохождении тока по обмоткам 6 и 7 якорь 8 втягивается внутрь втулки 4. При этом связанный с якорем рычаг 10 включения через муфту 19 включения и пружину 18 введет шестерню 17 в зацепление с венцом маховика. Вход зубьев шестерни в венец маховика облегчается тем, что втулка 21, перемещаясь по винтообразной нарезке 20 вала якоря, сообщает шестерне 17 кроме поступательного еще и вращательное движение. Когда шестерня войдет в зацепление, контактное кольцо 3, связанное с якорем через шток 5, замкнет контакты 1 тягового реле и включит стартер. Одновременно контактное кольцо прижмется к упругому контакту 2, и ток от аккумуляторной батареи пойдет в первичную обмотку катушки 32 зажигания через зажим ВК, минуя вариатор 31. При замыкании контактов тягового реле втягивающая обмотка 6 закорачивается, после чего якорь реле удерживается только одной обмоткой 7. Магнитное поле, создаваемое этой обмоткой, оказывается достаточным для удержания стартера во включенном состоянии.
После пуска двигателя якорь стартера разобщается с венцом маховика муфтой свободного хода 11. Муфта состоит из наружной обоймы 12 с втулкой 21 и внутренней обоймы 14 с шестерней 17. Наружная обойма имеет четыре клиновидных паза, в которых размещены ролики 13. С помощью пружины 15 через толкатель 16 ролики 13 отжимаются в узкую часть пазов и заклиниваются между обоймами, благодаря чему при вращении якоря против часовой стрелки шестерня передает крутящий момент на венец маховика. Когда двигатель запущен, частота вращения внутренней обоймы превысит частоту вращения наружной. При этом сила трения, преодолев сопротивление пружины, выведет ролики в широкую часть пазов. Обоймы муфты будут разобщены и якорь
124