2015-03-27
877ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15
Тема: СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ АВТОМОБИЛЯ
Цель работы: Ознакомление с общим устройством системы зажигания
Основные сведения.
Система зажигания используется только в бензиновых и газовых двигателях. С ее помощью топливовоздушная смесь, попавшая в цилиндры двигателя, поджигается в строго определенный момент времени. Воспламенение смеси внутри цилиндра происходит при образовании искры между электродами свечи зажигания при подаче к ней тока напряжением 18 000-20 000 В.
Система зажигания должна отвечать следующим требованиям:
¨ простота конструкции,
¨ малые габаритные размеры,
¨ долговечность и надежность при эксплуатации,
¨ бесперебойность воспламенения смеси как при пуске, так и при всех
режимах работы двигателя,
¨ автоматическое изменение угла опережения зажигания в зависимости
от частоты вращения коленчатого вала двигателя,
¨ независимость ее работы от изменения нагрузки на двигатель,
¨ не создавать помех для работы радио и телеприемников.
Эти требования, а также тенденции развития ДВС, связанные с повышением их экономичности, снижением токсичности отработавших газов, уменьшением массы и габаритных размеров, повышением частоты вращения коленчатого вала и степени сжатия оказывают влияние на конструкцию и схемное исполнение системы зажигания.
Известны три разновидности систем зажигания: контактная, бесконтактная и микропроцессорная. Контактная система на современных автомобилях не применяется. Однако ранее она была широко распространена. Отдадим ей должное, так как она верой и правдой служила на протяжении многих лет, и рассмотрим ее принципиальное устройство. Контактная система зажигания (рис. 2.34)
Состоит из следующих основных элементов:
· катушки зажигания;
· прерывателя-распределителя;
· вакуумного и центробежного регуляторов опережения зажигания;
· свечей зажигания;
· включателя (замка) зажигания.
Включатель зажигания объединен с замком зажигания и служит сразу для нескольких целей: для включения стартера, системы зажигания, питания контрольно-измерительных приборов, подачи питания на переключатели света, на стеклоочистители и другие приборы. В данный момент нас интересует то, что с его помощью включается система зажигания и ток низкого напряжения (12 В), вырабатываемый бортовой сетью автомобиля, поступает от аккумуляторной батареи и генератора на катушку зажигания, которая преобразует его в ток высокого напряжения. Этот ток передается в трамблер (механический распределитель зажигания), подающий ток на свечи зажигания.
В автомобиле имеется два источника электрического тока: аккумуляторная батарея и генератор. Эти два источника вырабатывают ток низкого напряжения (12-14 В). Но для того, чтобы между электродами свечи проскочила искра и смогла поджечь рабочую смесь, необходим ток высокого напряжения - около 20 ООО В, а в некоторых двигателях и до 70 ООО В. Для этого в системе зажигания предусмотрены две электрические цепи — низкого и высокого напряжения.
Катушка зажигания (иногда ее называют бобиной) преобразует ток низкого напряжения в ток высокого напряжения. Если по обмотке провода пропустить низкое напряжение, то вокруг нее создастся магнитное поле. В момент прерывания подачи тока в этой обмотке исчезающее магнитное поле индуцирует ток уже в обмотке высокого напряжения. Необходимые 20 ООО В получаются за счет специального подбора количества витков в обмотках высокого и низкого напряжения. Прерыватель тока низкого напряжения служит для размыкания контактов в цепи низкого напряжения. В этот момент во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения, который затем поступает на центральный контакт распределителя.
Как уже говорилось, к настоящему времени контактная система зажигания безнадежно устарела и в передовом автомобилестроении не используется. Поэтому мы не будем подробно рассматривать ее устройство и работу. Ненамного ее опередила бесконтактная система зажигания (рис. 2.35).
Она отличается от контактной системы отсутствием прерывателя (того самого, при размыкании контактов которого во вторичной обмотке катушки зажигания образовывался ток высокого напряжения). В бесконтактной системе прерыватель заменен специальным устройством (бесконтактным электронным датчиком), посылающим импульсы тока низкого напряжения и распределяющим ток высокого напряжения в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. В современном автомотостроении широко применяется микропроцессорная система зажигания, входящая в систему управления инжекторными двигателями (рис. 2.37).
Здесь полностью исключены механические приспособления. Такая система зажигания состоит из модуля зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. Устройство управления системой впрыска представляет собой автономный микропроцессорный блок управления зажиганием или блок управления двигателем с подсистемой управления зажиганием. Это устройство, пользуясь обратной связью, автоматически рассчитывает момент зажигания. При этом учитываются частота вращения коленчатого вала двигателя и его положение, положение распределительного вала, нагрузка двигателя, определяемая по положению дроссельной заслонки, а также температура охлаждающей жидкости и данные датчика детонации. Регулировка опережения зажигания реализована программно в блоке управления. Коммутаторы в микропроцессорных системах зажигания также называются воспламенителями.
Электронный блок управления выполняет в микропроцессорной системе зажигания функции головного мозга. Его работа состоит в сборе информации от датчиков. Для определения необходимого момента зажигания считывается информация с датчика положения коленчатого вала, датчика положения распределительного вала, датчика детонации, датчика угла открытия дроссельной заслонки. На основании полученной информации рассчитывается оптимальный момент зажигания, время зарядки катушки и через коммутатор выдаются команды управления первичной цепью катушки. Как уже говорилось, блок управления системой зажигания часто объединяют с блоком управления впрыском топлива, устройство которого рассмотрено ранее. Итак, несколько слов о датчиках.
Датчики положения коленчатого и распределительного вала дают информацию о текущих оборотах двигателя, а также текущем положении распределительного вала.
Датчик детонации во время работы двигателя генерирует сигнал с частотой и амплитудой, зависящей от частоты и амплитуды вибрации двигателя. Этот датчик устанавливают на блоке двигателя. При возникновении детонации электронный блок управления корректирует угол опережения зажигания. Датчик положения дроссельной заслонки определяет нагрузку на двигатель. Его работа рассмотрена в подразделе, посвященном устройству и работе системы питания инжекторного двигателя.
Коммутатор (воспламенитель) - это транзисторные ключи, которые в зависимости от сигнала с электронного блока управления включают или отключают питание первичной обмотки катушки зажигания. Если в системе зажигания используется несколько катушек, то и коммутаторов может быть несколько. Таким образом, ток высокого напряжения в нужный момент доставляется к конкретной свече зажигания. Устройство свечи зажигания показано на рис. 2.36.
С помощью свечи зажигания образуется искровой разряд, необходимый для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Главными рабочими элементами свечи являются контактный стержень с центральным электродом, отделенный от «массы» изолятором, и боковой электрод, контактирующий с «массой» через металлический корпус свечи. Свечи устанавливают (вворачивают) специальным свечным ключом в головку блока цилиндров. Как вы уже знаете, при работе двигателя в его цилиндрах создается высокое давление. Для надежного уплотнения свечи с головкой блока цилиндров используется уплотнительное кольцо. Изоляторы свечей выполняют из материалов, выдерживающих напряжение не менее 30 кВ (уралит, кристаллокорунд, борокорунд и т.п.). Свечи изготавливаются с различной тепловой характеристикой и характеризуются калильным числом. Калильное число определяется как величина, пропорциональная среднему давлению, при котором начинает появляться калильное зажигание, т.е. неуправляемый процесс воспламенения рабочей смеси не только искровым разрядом, но и раскаленными элементами свечи или только ими (после выключения зажигания). Калильное зажигание возникает при достижении температуры свечей примерно 900°С. Чем выше калильное число, тем надежнее работает свеча в двигателе с высокой степенью сжатия. Калильные числа свечей зажигания имеют следующие значения: 8,11,14,17, 20, 23,26.
Ресурс современных свечей зажигания составляет около 20 миллионов искр, что соответствует примерно 15 тысячам километров пробега автомобиля. Поэтому заводы-изготовители предписывают замену свечей через 15-20 тысяч километров пробега. Здесь же заметим, что некачественный бензин значительно сокращает жизнь свечи. Удобно и целесообразно заменять свечи при переходе на зимний режим эксплуатации (и наоборот). Бывалые водители рекомендуют возить с собой запасной комплект свечей. Много места в машине он не займет, зато в случае необходимости (при выходе из строя какой-либо свечи или значительном ухудшении ее работы) вы сможете быстро восстановить работоспособность двигателя.
Контрольные вопросы.
1. Расскажите устройство и принцип работы контактной системы зажигания.
2. Расскажите устройство и принцип работы бесконтактной системы зажигания.
3. Расскажите устройство и принцип работы микропроцессорной системы зажигания.
4. Рассказать про коммутатор и датчик детонации.
5. Описать устройство и назначение свечи зажигания.
6. Требования предъявляемые к системе зажигания.
