Архив WinRAR_1 / 3 - Электорооборудование / 74 - ТО элементов батарейной системы зажигания
.doc74. Технічне обслуговування елементів батарейної системи запалювання.
Контактно-батарейная (классическая) система зажигания
Основные элементы контактно-батарейной системы зажигания (рис. 2.1): источник тока - аккумуляторная батарея GB, катушка зажигания T, распределитель (прерыватель-распределитель) П-Р, свечи зажигания FV, конденсатор C и дополнительный резистор Rд.
Катушка зажигания (рис. 2.2) преобразует постоянный ток низкого напряжения ( 12...14 В) в импульсы тока высокого напряжения (12...30 кВ), необходимые для образования искрового разряда. Она представляет собой автотрансформатор, первичная обмотка 1 которого имеет 200...400 витков (0,7...0,8 мм), а вторичная 2 - 20...30 тыс. витков (0,01...0,07 мм). Первичная обмотка размещается поверх вторичной, что облегчает отвод тепла.
Магнитная цепь состоит из сердечника 3 и внешнего магнитопровода 4. Сердечник и внешний магнитопровод собраны из тонких листов электротехнической стали. Это необходимо для уменьшения потерь на вихревые токи и способствует более быстрому изменению магнитного потока в момент прерывания первичной цепи.
Между сердечником и внешними частями магнитопровода имеются прокладки из немагнитного материала. Такая конструкция вызывает необходимость в большом числе ампер-витков и увеличивает расход меди. Но это обеспечивает быстрое спадание магнитного потока.
Распределитель (рис. 2.3) состоит из прерывателя, прерывающего в нужный момент цепь низкого напряжения, и распределителя, распределяющего импульсы тока высокого напряжения по свечам в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Кроме того, распределитель снабжен устройством для автоматического регулирования угла опережения зажигания - центробежным автоматом, обеспечивающим изменение угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения колончатого вала двигателя, вакуумным регулятором - в зависимости от нагрузки (положения дроссельной заслонки, а также устройством для установки начального угла опережения зажигания (октан-корректор) в зависимости от применяемого топлива.
Прерыватель состоит из кулачковой шайбы, установленной на валике, и контактной пары. Кулачковая шайба изготовляется с гранями такого профиля, при котором достигаются быстрый подъем рычага (размыкание контактов), плавный спуск и отсутствие дребезжания (при их замыкании). Число граней равно числу цилиндров. Кулачок, вращаясь, попеременно замыкает и размыкает контакты прерывателя, замыкая первичную цепь катушки зажигания.
Распределитель представляет собой вращающийся электрод (ротор) проходящий мимо неподвижных электродов (сегментов), запрессованых в крышке распределителя. Число подвижных электродов (сегментов) распределителя равно числу цилиндров. Каждый сегмент соединяется проводом с соответствующей свечой. Ток высокого напряжения поступает из вторичной обмотки катушки в ротор распределителя, откуда через искровой промежуток 0,5 мм - в один из сегментов распределителя и далее проскакивает в виде искры между электродами свечи.
Прерыватель и распределитель должны работать синхронно с кривошипно-шатунным механизмом двигателя. Поэтому кулачковая шайба прерывателя и ротор распределителя сидят на одном валу и приводятся во вращение зубчатой передачей от распределительного вала двигателя.
Центробежный регулятор (рис. 2.4) располагается на валике распределителя и действует на кулачок прерывателя. С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя грузы расходятся и смещая сдвижную пластинку и связанный с ней кулачок прерывателя по направлению вращения кулачка вследствие чего размыкание прерывателя происходит раньше.
Вакуумный регулятор (рис. 2.5) регулирует опережение зажигания при изменении загрузки двигателя (положение дроссельной заслонки). При прикрытой заслонке разряжение (вакуум) во впускном трубопроводе увеличивается и диафрагма, преодолевая сопротивление пружины, перемещается, изменяя опережение зажигания.
Вакуумный регулятор представляет собой корпус, разделенный эластичной мембраной. Одна полость сообщается с задроссельным пространством карбюратора, а вторая - с атмосферой. Мембрана через тягу воздействует на прерыватель. При уменьшении нагрузки двигателя снижаются наполнение цилиндра рабочей смесью и давление в момент воспламенения, а это требует увеличения угла опережения зажигания. В этот момент мембрана изгибается и поворачивает диск прерывателя на некоторый угол.
Имеется также устройство для установки начального угла опережения (октан-корректор).
В результате применения топлива с большим октановым числом возникает детонация, связанная с чрезвычайно быстрым сгоранием смеси. Чтобы устранить детонацию, необходимо уменьшить угол опережения зажигания. Угол опережения зажигания изменяется в зависимости от сорта топлива октан-корректором вручную.
В первичной обмотке при размыкании прерывателя индуцируется ЭДС до 200...300 В, направленная в ту же сторону, что и первичный ток, который стремится задержать исчезновение последнего. При отсутствии конденсатора ЭДС самоиндукции вызывает образование между контактами прерывателя сильной искры, через которую будет проходить первичный ток еще некоторое время после момента размыкания контактов. Одновременно конденсатор способствует увеличению вторичного напряжения.
При пуске двигателя стартером напряжение аккумуляторной батареи снижается до 9...6 В, следовательно, уменьшаются сила тока в первичной обмотке катушки и напряжение во вторичной. Для устранения этого недостатка первичная обмотка рассчитывается на номинальное напряжение 9 В. Последовательно с этой обмоткой включается дополнительный резистор, который в момент пуска двигателя закорачивается, и ток через обмотку будет иметь номинальное значение.
Этот резистор обычно выполняется из материала с большим температурным коэффициентом. В контактно-батарейной системе зажигания он одновременно служит вариатором. При малой частоте вращения из-за большого тока резистор нагревается, его сопротивление значительно возрастает, а ток снижается. При большой частоте вращения сила тока уменьшается и, следовательно, уменьшаются его нагревание и сопротивление, что вызывает повышение тока разрыва и напряжения во вторичной обмотке.
Свечи зажигания предназначены для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Они работают в сложных условиях. Температура в камере сгорания достигает 2200 °С и выше, а давление 6 ... 7 Мпа. При этом температура наружного конуса свечи может колебаться от +85 до -600С. Вторичное напряжение, приложенное к электродам свечи, может, быть 20 кВ и выше. В процессе работы электроды свечи подвержены коррозии и эрозии.
К свечам предъявляются следующие основные требования:
высокая механическая прочность, обеспечивающая возможность выдержать давление газов в цилиндре, достигающее 7 МПа и более.
высокая электрическая прочность изолятора при нагревании до 2500 °С;
способность переносить резкие и частые колебания температур, обусловленные омыванием свечи сгорающей и свежей смесями, поступающими в цилиндры двигателя.
На современных карбюраторных двигателях применяются неразборные свечи зажигания, отличающиеся друг от друга размерами, формой, материалом изоляторов, способом крепления изолятора в корпусе свечи, конструкцией и материалом электродов.
Свеча зажигания (рис. 2.6) состоит из металлического корпуса с резьбой для ввертывания в головку цилиндра. В корпусе закреплен изолятор 3, внутри которого проходит контактный стержень 2, служащий центральным электродом 5. К торцу корпуса приварен боковой электрод 6.
Для бесперебойной работы свечи зажигания, температура нижней части изолятора должна быть в пределах 400...900 °С, при этом происходит сгорание нагара (самоочищение свечи). При температуре ниже 400 °С токопроводящий нагар откладывается на изоляторе. При этом в результате возникновения тока утечки напряжение, развиваемое катушкой зажигания, уменьшается и может оказаться меньше пробивного напряжения свечи, что приведет к перебоям в зажигании. При температуре 850... 900 °С может возникнуть самопроизвольное зажигание от накаленных частей свечи. Калильное зажигание вызывает преждевременное зажигание, падение мощности и является неуправляемым процессом, приводящим к значительным поломкам двигателя. Температура, до которой изолятор свечи нагревается, зависит от конструкция свечи , т.е от отношения площади нагрева к площади охлаждения.
Свечи с малой площадью и большой теплоотдачей называются "холодными". Свечи с большой площадью нагрева и малой теплоотдачей называются "горячими". "Холодные" свечи применяются на быстроходных двигателях с большой степенью сжатия, а "горячие " - на тихоходных с меньшей степенью сжатия.
Тепловую характеристику свечи оценивают калильным числом -отвлеченной величиной, пропорциональной среднему индикаторному дав- лению в цилиндре, при котором во время испытания свечи на специальной моторной установке возникает калильное зажигание.
По ГОСТ 2043-74 установлен определенный ряд калильных чисел 8, 11, 14, 17, 23, 26. Чем больше калильное число, тем холоднее свеча зажигания.
В табл. 2.1 приведены технические характеристики катушек зажигания, а в табл. 2.2 - свечей зажигания.
2.5. Принцип работы контактно-батарейной (классической) системы зажигания
При включенном ключе зажигания SA (см. рис. 2.1) и замкнутых контактах прерывателя в первичной цепи будет протекать ток от положительного полюса аккумуляторной батареи GB через резистор Rд, первичную обмотку катушки зажигания W1, контакты прерывателя К, отрицательный вывод аккумуляторной батареи. Ток, проходящий по первичной обмотке катушки зажигания, создает вокруг витков обмотки нарастающий по значению магнитный поток, который, пересекая витки первичной обмотки, индуцирует в них ЭДС самоиндукции, направленную навстречу току и, следовательно, замедляющую его нарастание, поэтому в витках вторичной обмотки будет индуцироваться ЭДС взаимоиндукции значением не более 2...3 кВ.
При размыкании контактов прерывателя магнитный поток резко уменьшается, пересекая витки первичной и вторичной обмоток и магнитопровод. При этом в первичной обмотке индуцируется ЭДС самоиндукции 200...300 В, а во вторичной обмотке - до 20 кВ и более. Высокое напряжение создает между электродами свечи зажигания искровой разряд.
Для уменьшения искрения между контактами прерывателя параллельно им включается конденсатор, вследствие чего уменьшается окисление контактов и повышается ЭДС во вторичной обмотке катушки зажигания. Конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки, создавая в начальный момент импульс тока обратного направления, что ускоряет исчезновение магнитного поля и повышает ЭДС во вторичной обмотке.