Тема: Батарейна система запалювання. Запалювання від магнето високої напруги

Мета роботи:

1. Вивчити батарейну систему запалювання, конструкцію і призначення елементів системи запалювання і їх характеристику.

2. Вивчити запалювання від магнето.

Порядок виконання:

Вивчити призначення, будову, роботу і регулювання батарейної системи запалювання.

Вивчити будову: переривника-розподільника, індукційної катушки, свічки запалювання і конденсатора.

Встановити запалювання на двигуні. На стенді КИ-968 провести випробування преривника-розподільника, конденсатора, індукційної катушки запалювання.

Перевірити кут випередження запалювання по кулачку переривника, октан-коректору, центробіжному регулятору.

Вивчити роботу контактно-транзисторних систем запалювання.

Вивчити будову і роботу магнето М-24А і М-47Б.

Провести установку магнето на двигуні ПД-10У.

Обладнання:

Магнето М-24А, М-47Б. Індукційні катушки запалювання. Переривник-розподільник. Конденсатор. Свічки запалювання. Транзисторні комутатори ТК-102. Стенд КИ-968. Плакати. Комплект ключів.

Контрольні питання:

1. Як встановити батарейне запалювання на карбюраторному багато-циліндровому двигуні?

2. Які агрегати входять в батарейну систему запалювання?

3. Яка будова переривника-розподільника індукційної катушки запалю-вання, свічок, конденсатора?

4. Яка ємність конденсатора?

5. Яке призначення має варіатор в катушці запалювання?

6. Яка будова транзисторного комутатора ТК-102?

7. Яка будова магнето М-24А і М-47Б?

8. Яка будова бесконтактної системи запалювання?

9. Як встановити магнето на двигуні?

10. Які зазори в свічці запалювання і між контактами переривника?

Завдання для самостійної роботи:

1. Описати, які агрегати входять в батарейну систему запалюванння.

2. Яка будова переривника-розподільника.

- 2 -

3. Як встановити запалювання на автомобілі ЗІЛ-130?

4. Як впливають на роботу систему запалювання конструктивні і експлуа-таційні фактори?

5. Описати будову і роботу контактно-транзисторної системи запалювання.

6. Яка будова і робота магнето М-24А і М-47Б?

7. Описати будову і роботу бесконтактної системи запалювання.

8. Намалювати схему контактно-транзисторної системи запалювання в двигунах ЗІЛ-130 і ЗМЗ-53.

9. Описати установку магнето М-24А на пусковому двигуні ПД-10У.

Література:

1. В.И. Тиминский. Справочник по электрооборудованию автомобилей, тракторов и комбайнов. – Минск: Урожай, 1985.

2. Ю.Л. Тимофеев, Н.М. Ильин. Электрооборудование автомобилей. – М.: Транспорт, 1981.

3. Л.И. Шпаков. Электрооборудование тракторов, комбайнов и автомобилей. – М.: Высшая школа, 1978.

Система запалювання

Систему запалювання застосовують у бензинових (газових) двигунах. Вона призначена для створення високовольтного іскрового розряду між електродами свічки запалювання, розподілу цих імпульсів по свічках циліндрів відповідно до порядку їх роботи та фаз газорозподілу, частоти обертання та навантаження на двигун, а також надійного і своєчасного запалювання робочої суміші.

За конструкцією системи запалювання класифікують так:

Найпростіша контактна (класична) батарейна система запалювання (КСЗ) (Рис. 3.4) — це система з безперервним накопиченням енергії в котушці індуктивності, в якій керування і комутація струму здійснюється механічним контактним переривником.

Складнішими є контактно-транзисторна (КТСЗ) та безконтактно-транзисторна системи запалювання (БТСЗ). Остання відрізняється від КТСЗ тим, що замість контактів тут використовують датчики імпульсів — найчастіше магнітоелектричні індукційні та датчики Холла.

Застосовують також тиристорні системи запалювання — з накопиченням енергії в конденсаторі. При цьому комутатором струму в первинному колі є тиристор, спосіб накопичення енергії — безперерв­ний або імпульсний, режим іскроутворення — одноразовий або багаторазовий, спосіб керування — контактний або безконтактний.

Існують комбіновані системи запалювання, коли накопичення енергії відбувається як у котушці запалювання, так і в конденсаторі, а комутація струму в котушці здійснюється відповідно транзистором і тиристором за допомогою контактів чи безконтактним способом.

На сучасних нових марках автомобілів установлюють і досконаліші мікропроцесорні системи запалювання, які максимально автоматично враховують інформацію про технічні параметри роботи двигуна в різних режимах його роботи. Для обробки цієї інформації, що надходить від різних датчиків, двигуни обладнують спеціальними мікро-ЕОМ, які за відповідними програмами забезпечують корекцію роботи систем як запалювання, так і живлення.

Робоча суміш у циліндрах карбюраторного двигуна запалюється електричною іскрою, що проскакує між електродами свічки запалювання. Повітряний проміжок між електродами свічки має великий електричний опір, тому між ними треба створити високу напругу, щоб виник іскровий розряд. Іскрові розряди мають з’являтися при певному положенні поршнів та клапанів у циліндрах і чергуватися відповідно до встановленого порядку двигуна. Ці вимоги забезпечуються системою запалювання, що складається з джерел струму (акумуляторна батарея та генератор), котушки запалювання, переривника, розподільника, конденсатора, свічок запалювання, вмикача запалювання, проводів високої і низької напруги.

Котушка запалювання служить для перетворення струму низької напруги (надходить від акумуляторної батареї або генератора) у струм високої напруги. Вона являє собою підвищувальний трансформатор, первинною обмоткою якого проходить переривчастий струм низької напруги, а такий струм високої напруги виробляється у вторинній обмотці.

Коло низької напруги проходить від позитивного затискача акумуляторної батареї (генератора) через вмикач запалювання, додатковий резистор, первинну обмотку котушки запалювання й контакти переривника на масу автомобіля, а потім на мінусовий затискач акумуляторної батареї, після якого замикається на її позитивний затискач.

До кола високої напруги входять вторинна обмотка котушки запалювання, розподільник і свічки запалювання, з’єднувальні проводи високої напруги. Котушка складається з осердя з надітою на нього ізольованою втулкою, на яку намотуються вторинна й поверх неї первинна обмотки, ізолятора, карболітової кришки із затискачами та корпусу з магнітопроводом. Зовні на корпусі котушки встановлюють резистор, що є додатковим опором (двигуни „Москвич”, МеМЗ, ГАЗ-24), який умикається послідовно в коло первинної обмотки і зменшує її нагрівання під час роботи двигуна з малою частотою обертання колінчастого вала. На автомобілі ВАЗ котушка запалювання не має додаткового опору.

Коли в первинній обмотці проходить струм низької напруги, осердя намагнічується й навколо обох його обмоток створюється сильне магнітне поле. Після розмикання контактів переривника струм у первинній обмотці припиняється, створене ним магнітне поле зникає, перетинаючи витки вторинної обмотки, в якій наводиться ЕРС індукції. Значення цієї ЕРС пропорційне швидкості зміни магнітного потоку, що пронизує обмотки котушки. Завдяки великій кількості витків у вторинній обмотці й високій швидкості зникання магнітного поля напруга на вторинній обмотці досягає 20...24 тис.В.

Водночас магнітні силові лінії перетинають витки первинної обмотки, в якій індукується ЕРС самоіндукції до 300 В, а також осердя, в якому з’являються вихрові струми, що спричиняють його нагрівання. Для зменшення нагрівання осердя виконують з окремих тонких сталевих пластин, ізольованих одна від одної окалиною.

Коли двигун працює з малою частотою обертання колінчастого вала, тривалість перебування контактів переривника в замкненому стані більша, й струм у первинному колі встигає досягти свого максимуму. В результаті ввімкнений в це коло резистор нагрівається, його опір збільшується, загальний опір первинного кола зростає, а отже, сила струму в ньому зменшується, що знижує нагрівання котушки запалювання.

Коли частота обертання колінчастого вала збільшується, тривалість перебування контактів переривника в замкненому стані зменшується, й сила струму в первинній обмотці не встигає досягти максимального значення; тому температура додаткового резистора виявляється меншою, загальний опір первинного кола знижується, внаслідок чого струм у цьому колі трохи підсилюється.

Під час пуску двигуна стартером за допомогою тягового реле додатковий резистор закорочується, й у первинну обмотку надходить струм більшої сили. Це забезпечує збільшення магнітного потоку й дає змогу дістати вищу напругу у вторинному колі, чим полегшується пуск двигуна.

Електрорушійна сила самоіндукції, що наводиться в первинній обмотці котушки запалювання, при розмиканні контактів переривника спричиняє іскріння між ними й намагається підтримати струм у первинному колі, перешкоджаючи швидкому зникненню магнітного поля. Внаслідок цього у вторинній обмотці може індукуватися недостатня ЕРС.

Для захисту контактів переривника та збільшення ЕРС у вторинній обмотці котушки запалювання паралельно контактам умикається конденсатор, який на початку розмикання їх заряджається, завдяки чому зменшується іскріння між ними. Після повного розмикання контактів конденсатор розряджається через первинну обмотку котушки запалювання, створюючи в ній імпульс струму зворотного напряму. Внаслідок цього прискорюється знищення магнітного поля, що створюється первинною обмоткою, й істотно підвищується ЕРС, яка індукується у вторинній обмотці котушки.

Розподільник запалювання слугує для періодичного розмикання кола низької напруги та розподілу струму високої напруги по свічках запалювання відповідно до порядку роботи двигуна. Він складається з об’єднаних у спільному корпусі переривника струму низької напруги й розподільника струму високої напруги.

Потреба встановлювати в розподільнику прилади, які автоматично регулюють момент запалювання робочої суміші, пояснюється ось чим. Робоча суміш у циліндрах двигуна згоряє дуже швидко (протягом 1/500...1/1000 с). Зі збільшенням частоти обертання колінчастого вала швидкість згоряння майже не змінюється, а середня швидкість руху поршня істотно зростає, й за час згоряння суміші поршень встигає набагато відійти від ВМТ. Тому згоряння суміші відбудеться в більшому об’ємі, тиск газів на поршень зменшиться, й двигун не розвиватиме повної потужності.

Рис. 3.4 Схема системи запалювання:

1 — акумуляторна батарея; 2 — стартер; 3 — провід низької напруги; 4 — амперметр; 5— вмикач запалювання (замок); 6— додатковий резистор; 7— котушка запалюван­ня; 8— вакуумний регулятор випередження запалювання; 9— переривник; 10 – конденсатор; 11 — розподільник; 12 — провід високої напруги

Це зумовлює необхідність зі збільшенням частоти обертання колінчастого вала запалювати робочу суміш з випередженням (до підходу поршня у ВМТ) з таким розрахунком, щоб суміш повністю згоріла до моменту переходу поршнем ВМТ (при найменшому об’ємі), тобто робити запалювання більш раннім. Чим вища частота обертання колінчастого вала, тим більшим має бути випередження запалювання.

Крім того, за однієї й тієї самої частоти обертання колінчастого вала випередження запалювання має зменшуватися з відкриванням дросельних заслінок і збільшуватися, коли вони закриваються. Це пояснюється тим, що при відкриванні дросельних заслінок збільшується кількість пальної суміші, яка надходить у циліндри, й водночас зменшується кількість домішуваних до неї залишкових газів, внаслідок чого підвищується швидкість згоряння робочої суміші. Коли дросельні заслінки закриваються, навпаки, кількість пальної суміші зменшується, а кількість залишкових газів у циліндрах збільшується, внаслідок чого швидкість згоряння знижується.

Випередження запалювання автоматично змінюється залежно від частоти обертання колінчастого вала за допомогою відцентрового регулятора, що складається з двох тягарців, які надіваються на осі, закріплені на пластині приводного вала, і стягуються двома пружинами. На тягарцях є штифти, які входять у прорізи планки кулачка переривника.

Коли частота обертання колінчастого вала підвищується, тягарці під дією відцентрових сил розходяться й повертають планку із кулачком у напрямі його обертання на деякий кут, чим і забезпечується більш раннє розмикання контактів переривника, тобто збільшується випередження запалювання.

Випередження запалювання змінюється автоматично також залежно від ступеня відкривання дросельних заслінок за допомогою вакуумного регулятора, порожнину якого з одного боку діафрагми сполучено з атмосферою, а з іншого, за допомогою трубки, з під дросельним простором карбюратора.

Коли заслінки закриваються, розрідження в корпусі вакуумного регулятора збільшується, діафрагма, долаючи опір пружини, прогинається назовні й через тягу повертає рухомий диск у бік збільшення випередження запалювання; коли заслінки відкриваються, розрідження зменшується, пружина вигинає діафрагму в протилежний бік, повертаючи диск переривника у бік зменшення випередження запалювання.

Крім того, всі розподільники мають також ручне регулювання випередження запалювання, що здійснюється залежно від октанового числа палива за допомогою октан-коректора.

На автомобілях ВАЗ октан-коректор має вигляд диска з поділками, причому диск установлюється на корпусі розподільника. В нерухомому стані диск утримується стопорною пластиною, що кріпиться на шпильці з гайкою. Для збільшення випередження запалювання ослабляють гайку й, повертаючи диск, здійснюють поворот корпусу в бік „ + ”, а для зменшення випередження запалювання – в бік „ – ”.

Свічка запалювання служить для створення іскрового проміжку в колі високої напруги з метою запалювання робочої суміші в циліндрі двигуна. Вона складається зі сталевого корпусу, всередині якого встановлюється керамічний ізолятор. Всередині ізолятора поміщається центральний електрод, верхня частина якого сталева, а нижню виконано зі сплаву нікелю та марганцю. Бічний електрод виготовляють з такого самого сплаву.

На карбюраторних і газових двигунах застосовують нерозбірні іскрові свічки запалювання. Вони складаються із керамічного ізолятора, всередині

якого розміщені контактний стрижень та центральний електрод, і корпусу з бічним електродом.

Ізолятор виготовляють з ураліту, боркорунду, хілуміну, сіноксалю та інших матеріалів, що мають високу електричну та механічну міцність за високих температур.

Центральний електрод і контактний стрижень герметизовані в ізоляторі струмопровідним склогерметиком. Між ізолятором і корпусом свічки встанов-люють шайбу для відведення теплоти, а часом – порошкоподібний герметик. Ущільнювальна прокладка забезпечує герметизацію циліндра. Центральний електрод виготовляють із хромотитанової сталі, а бічний – з нікеле-манганової, контактний стрижень – з м’якої сталі.

Розжарювальне число – це відокремлена величина, пропорційна середньо-му індикаторному тиску. ЇЇ визначають на випробувальному пристрої з одноциліндровим двигуном, постійно підвищуючи теплове навантаження на свічки запалювання до моменту появи розжарювального запалювання. Умовно воно означає час у секундах, після якого на свічці виникає розжарювальне запалювання, тобто займання робочої суміші не від іскри, а від розжареного ізолятора,електродів, корпусу. Розжарювальне число вибирають з такого ряду чисел: 8; 10; 11; 13; 14; 17; 20; 23; 26.

У двигунах з помірним тепловим режимом і низьким ступенем стиску встановлюють “гарячі” свічки з подовженою юбкою та широкою розточкою корпусу.

Маркування свічок запалювання означає:

- позначення нарізки на корпусі (А – нарізка М141,25; М – нарізка М 181,5);

- друга літера характеризує особливості конструкції свічки: К – з конічним ущільненням без прокладки, М – малогабаритна;

- цифри означають розжарювальне число;

- літерами після цифр позначено довжину нарізної частини корпусу (Н – 11 мм; Д – 19 мм); за їх відсутності довжина нарізної частини корпусу становить 12 мм;

- позначення виступу теплового конуса ізолятора за торець корпусу – В, відсутність виступу не позначають;

- позначення герметизації з’єднання ізолятор – центральний електрод термоцементом – Т. Герметизацію іншим герметиком не позначають.

2. Магнето об’єднує магнітоелектричний генератор, переривник і котушку запалювання. Воно виробляє струм низької напругт і перетворює його на струм високої напруги. Магнето застосовують переважно на пускових двигунах тракторів. Вони бувають одно- чи двох- іскрові, лівого або правого обертання.

Магнітна система магніто складається з двополюсного або чотириполюс-ного магніту, двох стояків і осердя індукційної котушки. Стояки і осердя виготовлені з пластин елктротехнічної сталі. Електричну мережу складають первинна і вторинна обмотки трансформатора, рухомий і нерухомий контакти переривника, закріплені відповідно на ізольованому важелі і стояку, який з’єднаний з “масою”.

На другому кінці вала магніту закріплена привідна муфта (або відцентровий автомат випередження запалювання).

Одним кінцем первинна обмотка приєднана до осердя (“маси”), а другим – до важеля рухомого контакту переривника. Кінці вторинної обмотки підключені: один – до первинної обмотки, другий – до виводу високої напруги. Далі струм високої напруги через високовольтний провід подається до свічки безпосередньо або через розподільник (у багатоциліндровому двигуні).