MU_k_LR_Elektroobladnannya_ch2

Навчальне видання

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторних робіт з дисципліни «Електричне та електронне обладнання автомобілів»

(для студентів всіх форм навчання напряму підготовки 6.070106 «Автомобільний транспорт»)

Частина2

Укладачі:

Попов Дмитро Володимирович Криволап Віктор Васильович

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Донбаська національна академія будівництва і архітектури.

кафедра «Автомобілі та автомобільне господарство»

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторних робіт з дисципліни «Електричне та електронне обладнання автомобілів»

(для студентів всіх форм навчання напряму підготовки 6.070106 «Автомобільний транспорт»)

Частина2

Макіївка ДонНАБА 2010

Лабораторна робота №4

Система запалювання.

Мета роботи - вивчити схеми, принципи функціонування системи запалювання автомобільних двигунів, освоїти методи її діагностики й технічного обслуговування й способи усунення несправностей.

4.1.Основні відомості

Система запалювання повинна задовольняти наступним основним вимогам :

-забезпечувати напругу, достатню для пробою іскрового проміжку між електродами свічки;

-іскра, що утворюється між електродами свічки, повинна мати достатню енергію для надійного запалення робочої суміші як при пуску, так і на всіх можливих режимах роботи двигуна;

-момент запалення робочої суміші повинен відповідати найвигіднішому куту випередження запалювання всіх режимах роботи двигуна.

Батарейне запалювання.

Рис.4.1. Принципова схема класичної системи батарейного запалювання:

1 – акумуляторна батарея;

2 – переривач;

3 – котушка запалювання;

4 – вимикач додаткового резистора; 5 – розподільник;

6 – свічки запалювання;

7 – вимикач запалювання

Класична система батарейного запалювання з однієї котушкою й багатоіскровим механічним розподільником дотепер широко поширена на автомобілях.

Головною перевагою цієї системи є її простота, забезпечувана подвійною функцією механізму розподільника : переривання ланцюга постійного струму для генерування високої напруги й синхронний розподіл високої напруги по циліндрах двигуна.

4

Кулачек переривача приводиться в обертання від розподільного вала із частотою обертання вдвічі менше частоти обертання колінчатого вала двигуна.

При замиканні контактів переривника через первинну обмотку котушки запалювання піде струм. Цей струм створює магнітний потік, який замикається через сердечник котушки, пронизуючи витки обох обмоток.

При розмиканні контактів струм у первинній обмотці переривається, а магнітний потік, створений цим струмом, зникає. Завдяки цьому в кожному витку обох обмоток буде наводитися ЕРС, пропорційно швидкості зникнення магнітного потоку. Через те що вторинна обмотка складається з великої кількості витків, які з'єднані послідовно, сумарна ЕРС досягне значної величини (10...20 кВ). Висока напруга від вторинної обмотки через ротор розподільника й дроти високої напруги підводиться до чергової свічки запалювання. При досягненні вторинною напругою значення пробивної напруги між електродами свічки відбувається іскровий розряд.

В момент розмикання контактів ЕРС, що індицюється в первинній обмотці котушки запалювання, досягає 200...300В. Якби в системі був відсутній конденсатор С1, включений паралельно контактам переривника, то ця ЕРС самоіндукції викликала б появу сильної іскри, контакти обгоряли й швидко виходили б з ладу. Крім того, зникнення первинного струму і створеного їм магнітного потоку вповільнювалося, а тому величина вторинної напруги зменшувалася.

Класична система запалювання має ряд переваг, до яких слід віднести простоту конструкції й невисоку вартість апаратів запалювання, можливість регулювання кута випередження запалювання в широких межах без зміни величини вторинної напруги. Разом з тим класична система запалювання має ряд принципових недоліків:

а) недостатня величина вторинної напруги на високих і низьких частотах обертання колінчатого вала двигуна й, як наслідок, малий коефіцієнт запасу за вторинною напругою, особливо для багатоциліндрових і високообертних двигунів, а також при екрануванні високовольтних проводів;

б) недостатня енергія іскрового розряду через обмеження рівня запасеної енергії в первинному ланцюзі;

в) надмірне нагрівання котушки запалювання в зоні низьких частот обертання колінчатого вала двигуна й особливо при зупиненому двигуні, якщо замок запалювання включений і контакти переривника замкнені;

г) порушення робочого зазору в контактах у процесі експлуатації й, як наслідок цього, необхідність зачищення контактів, тобто систематичний відхід під час експлуатації;

д) низький термін служби контактів переривника; е) підвищена асинхронність моменту іскроутворення внаслідок зношування

кулачка; ж) висока похибка нового моменту іскроутворення внаслідок розкиду

характеристик механічних автоматів випередження в процесі експлуатації. Перераховані недоліки класичної системи запалювання приводять у підсумку

до погіршення процесу згоряння робочої суміші, а, отже, до втрати потужності двигуна й збільшенню емісії газів, що відробили.

5

Безконтактні системи запалювання.

УБСЗ контакти переривника замінені безконтактним датчиком, який виробляє електричні імпульси в строго задані моменти часу. Ці імпульси надходять

усхему керування струмом первинної обмотки котушки запалювання.

Унайбільш простих безконтактних системах запалювання (рис 4.2.) пристрій керування 4 перетворить сигнали з датчика 1, здійснюючи посилення його потужності, і робить комутацію вихідного каскаду, навантаженням якого служить котушка запалювання 5. При цьому використовуються ті ж механічні автомати випередження запалювання, що й у класичній і контактно - транзисторної системах.

Рис.4.2. Блок - схема безконтактної системи запалювання.

Електронний пристрій 4, що функціонально й конструктивно поєднує формувач 2 і вихідний каскад 3, у вітчизняній літературі прийнято називати комутатором.

Основними недоліками БСЗ є механічний спосіб розподілу енергії по циліндрах двигуна, недосконалість механічних автоматів кута випередження запалювання, похибки моменту іскроутворення через механічну передачу від колінчатого вала до розподільника.

Найбільш повно відповідають усім вимогам, пред'явленим до сучасних систем запалювання, системи з електронним регулюванням кута випередження запалювання. Серед способів реалізації цих систем можна виділити два основні – аналоговий і цифровий. Аналоговий спосіб ставиться до електронних систем запалювання більш раннього покоління, коли елементна база, використовувана для їхньої побудови, мала малий ступінь інтеграції (системи запалювання ІІ покоління). Цифрові системи запалювання (ІІІ покоління) є більш досконалими, В основу їх роботи покладені принципи, широко застосовувані в обчислювальній техніці .

Під час роботи двигуна датчики 1...4 (рис. 4.3) передають інформацію про частоту обертання, навантаження двигуна, положення колінчастого валу; температуру ДВС і температуру навколишнього середовища.

На підставі цієї інформації, обробленої в інтерфейсі 5 обчислювальний пристрій 6 визначає оптимальний для даного режиму кут випередження запалювання. При статичному розподілі енергії застосовується двоканальний комутатор 7, два вихідні транзистори якого поперемінно комутують струм у первинних обмотках двовивідної або однієї чотири вивідної (у чотирьох циліндрового двигуна ) котушці запалювання. При цьому блок керування формує два сигнали, керуючих роботою комутатора.

6

Рис.4.3 Блок-схема цифрової системи запалювання зі статичним розподілом енергії по циліндрах.

Останнім досягненням у цій області стали мікропроцесорні системи (системи IV покоління). Мікропроцесорні системи керування автомобільним двигуном лише умовно можна віднести до систем запалювання, тому що функція безпосереднього запалювання є в них частиною рішення питання про оптимізацію характеристик двигуна.

4.2 Апарати батарейного запалювання.

Котушка запалювання.

Рис. 4.3. 12-тивольтова автомобільна котушка запалювання Б13:

1- низьковольтний затискач ; 2 — зовнішній магнітопровід; 3 - вторинна обмотка; 4 - первинна обмотка; 5 - торцевий ізолятор; 6 - сердечник; 7 - кожух; 8 - додатковий резистор; 9 - ізолятор додаткового резистора; 10 - низьковольтний затискач ВК-Б; 11 - високовольтна кришка; 12 - високовольтний вивід; 13 - низьковольтний затискач ВК; 14 - настановна скоба.

7

Сердечник 6 котушки набраний із пластин трансформаторної сталі товщиною 0.35 мм, ізольованих друг від друга окалиною. На сердечник натягнута ізолююча трубка, на яку намотана вторинна обмотка 3. Кожний шар цієї обмотки ізольований конденсаторним папером, а останні шари намотано із зазором 2...3мм, щоб зменшити небезпеку пробою ізоляції.

Первинна обмотка 4 намотана поверх вторинної обмотки, що полегшує відвід від неї тепла. Корпус 7 котушки штампований з листової сталі. Усередині корпуса встановлений зовнішній магнітопровід 2 із трансформаторної сталі. Порцеляновий ізолятор 5 і карболітова кришка 11 запобігають можливості пробою між сердечником і корпусом котушки. Кришка має чотири вихідні клеми: центральну високовольтну 12 і три низьковольтні 1,10,13. Один кінець вторинної обмотки виводиться до клеми високої напруги 12, інший кінець вторинної обмотки й кінець первинної обмотки з'єднані між собою й підведені до клеми 1. Інший кінець первинної обмотки з'єднано із клемою 13 (ВК).

Число витків обмоток котушки запалювання 220...330 для первинної й 18...26 тис. для вторинної. Відповідно діаметр дротів первинної обмотки 0.52...0.86 мм, а вторинної - 0.07...0.09. Коефіцієнт трансформації 62...130.

Простір між обмотками й корпусом котушки заповнене трансформаторним маслом.

До клеми “ ВК.Б”(10) приєднаний додатковий резистор 8.При пуску двигуна котушка запалювання живиться від батареї, напруга якої знижено до 6...8В через споживання стартером великого струму, що приводить до зниження струму в первинній обмотці. З урахуванням цієї обставини первинна обмотка котушки розраховується на напругу 6...8В, а решта напруга гаситься в додатковому резисторі. Останній при пуску двигуна закорочується контактами на втягувальному реле стартера.

У деяких системах запалювання (ВАЗ) додатковий резистор відсутній, що обумовлене високими характеристиками електропускової системи.

Переривник-розподільник запалювання.

Він перериває ланцюг первинної обмотки котушки й розподіляє високу напругу по свічах у необхідній послідовності.

Крім того, переривник - розподільник обладнаний пристроєм для автоматичного регулювання кута випередження запалювання, а також пристроєм для установки початкового кута випередження запалювання. Зміна кута випередження запалювання залежно від частоти обертання колінвала забезпечується відцентровим регулятором, а залежно від навантаження - вакуумним регулятором.

Будова відцентрового регулятора наведена на рис 4.4. На головному валику 4 закріплена пластина з осями 7 для установки тягарець 2. Тягарці можуть провертатися навколо осі 7 і зв’язані між собою пружинами 6. На кожному тягарці є штифт 5, що входить у прорізі пластини 3, укріпленої на втулці кулачка 1. Привод кулачка здійснюється від валика через тягарці.

8

Стрілка покажчика рівня палива постійно перебуває наприкінці шкали

Стрілка покажчика рівня палива вертається до початку шкали при повному баку

Стрілка покажчика рівня палива пересувається стрибками й часто падає до початку шкали

Рис.4.4. Будова відцентрового регулятора:

1 — кулачок; 2 — тягарці; 3 - пластина кулачка; 4 -провідний валик; 5 — штифт; 6 — пружина; 7 — вісь тягарця:

а) положення тягарець на холостому ходу двигуна; б) положення при максимальній

частоті обертання вала двигуна

Зі збільшенням частоти обертання, починаючи з деякого її значення, тягарці під дією відцентрової сили розходяться . При цьому штифти рухаючись по прорізах пластини, провертають її й пов'язаний з нею кулачок убік обертання ведучого валика. При зменшенні частоти обертання тягарці за допомогою зворотних пружин вертаються у вихідне положення.

Відцентровий регулятор збільшує кут випередження запалювання на 14...18° за розподільчим валом.

Вакуумний регулятор (рис.4.5), що дозволяє змінювати кут випередження запалювання залежно від навантаження, являє собою корпус 3, розділений еластичною мембраною 4. Одна порожнина мембрани через патрубок 2 з’єднується з простором карбюратора за дроселем, а друга - з атмосферою. Мембрана 4 через тягу 5 діє на пластину 6 переривника.

Через те що розрідження у впускному трубопроводі при закритому дроселі збільшується, мембрана прогинається й провертає диск 6 переривника, що дає додаткове випередження до 5...12° за розподільчим валом .

Рис. 4.5. Принцип роботи вакуумрегулятора:

1 язворотна пружина; 2 ккпатрубок для з'єднання з карбюратором; 3 скорпус мембрани; 4 ягумова мембрана; 5 — тяга; 6 – диск переривника

9

Для установки початкового кута випередження корпус переривникарозподільника робиться рухливим і забезпечується настановним гвинтом, а під корпусом переривника-розподільника встановлюється шкала з поділками. Залежно від октанового числа бензину корпус переривника закріплюється в потрібному положенні. Цей пристрій називають октан - коректором.

Три описані пристрої регулюють кут випередження запалювання незалежно: відцентровий регулятор повертає кулачок переривника, вакуумний регулятор - пластину переривника, октан-коректор - корпус розподільника. Реальний кут випередження запалювання складається з кута початкової установки й кутів, автоматично встановлюваних відцентровим і вакуумним регуляторами.

Свічки запалювання

Сучасна свічка відкритого виконання полягає, як правило, з металевого корпуса 4, що має різьблення для укручування в головку циліндра 5, бічного електрода 9, ізолятора 3 з контактною головкою 2 і центральним електродом 8. Між конічними посадковими місцями ізолятора й корпуса кладе ущільнювальна тепловідводяща шайба 7. Між головкою блоку циліндрів і свічки установлюється ущільнювальне кільце 6.

Рис. 4.6. Конструкція свічі запалювання відкритого типу:

1 – контактний пристрій;

2 –сердечник;

3 – ізолятор;

4 – корпус;

5 – головка блока циліндрів;

6 – ущільнююче кільце;

7 – тепловідводяща шайба;

8 – центральний електрод;

9 – бічний електрод

Маркування свічки запалювання повинно містити:

-позначення різьблення на корпусі (А – різьблення М 14х1.25 або М - різьблення М 18х1.5);

-жарове число;

-позначення довжини різьбової частини корпуса (Н-11мм, Д-19мм), довжину різьбової частини корпуса 12мм не позначають;

-позначення виступу теплового конуса ізолятора за торець корпуса - В; відсутність виступу не позначають;

-позначення герметизації по з'єднанню ізолятор - центральний електрод термоцементом - Т; герметизацію іншим герметиком не позначають.

10

* Або горить постійно (не мигає), якщо на автомобілі встановлений реле-переривник 23.3747 аварійної сигналізації й покажчиків повороту.

Таблиця Б.3 Можливі несправності контрольних приладів, їх причини й методи усунення

Стрілка покажчика температури охолодної рідини постійно перебуває на початку шкали

Стрілка покажчика температури охолодної рідини постійно перебуває в червоній зоні