Лабораторна робота № 2 дослідження контактно-батарейної системи запалювання

1 МЕТА РОБОТИ

Ознайомиться з конструкцією і технічними характеристиками елементів системи. 1.2 Вивчити принцип дії та електричні процеси в ланцюгах системи запалювання за допомогою осцилографа. Зняти характеристики функціональних елементів і робочі характеристики системи запалювання. Одержати практичні навики по діагностуванню технічного стану системи.

2 АПАРАТУРА І ПРИЛАДИ

2.1 Електропривод розподільника з регульованою частотою обертання (ПР).

2.2 Переривач розподільник 30.3706 (Р).

2.3 Котушка запалювання Б-115 (КЗ).

4. Свічі запалювання А-17ДВ (FV) -4шт.

5. Вакуумний насос з вакуумметром.

6. Автотестер Ц4328.

7. Амперметр 0-5А (РА).

8. Осцилограф двоканальний З1-93 (N).

9. Стробоскоп «ДЖЕТ-М».

10. Вимикачі (SA)-2шт.

11. Комплект високовольтних дротів.

12. Джерело постійної напруги - 12В (АКБ).

3 ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

3.1 Склад системи

Основними функціональними елементами системи є:

котушка запалювання, переривач - розподільник, свічі запалювання.

Котушка запалювання Б115. Неекранована, автотрансформаторного типу з убудованим додатковим резистором (варіатором). Призначена для перетворення низької напруги у високу напругу пробою іскрового проміжку свічі в чотирьох, шести і восьми циліндрових високо оборотних автомобільних ДВС з використанням контактних систем запалювання. Котушка має наступні технічні параметри:

• номінальна напруга (В) 12

• коефіцієнт трансформації 83

• струм розриву (А)

при 500 хв^-1 2,4

при 2500 хв^-1 1.1

- безперебійне іскроутворення хв^-1

на стандартному трьохелектродним розряднику (5 — 7 мм) 2500

- пікова вторинна напруга (кВ) не менш,

при 500 хв^-1 23

при 42500 хв^-1 13

- число витків вторинної обмотки 20800

- опір вторинної обмотки (Ом) 8084

- індуктивність вторинної обмотки (Гн) 43,6

- число витків первинної обмотки 250

- опір первинної обмотки (Ом) 2

- індуктивність первинної обмотки (мГн) 7,4

- додатковий опір (Ом) 2

у холодному стані 1,1

Переривач - розподільник 30.3706 неекранований призначений для переривання струму в первинному ланцюзі котушки запалювання контактним способом, розподіл високої напруги по свічах чотирьох циліндрового автомобільного ДВС динамічним способом; керування моментом запалювання в залежності від частоти обертання і навантаження двигуна по засобах центробіжного і вакуумного автоматів. Має наступні технічні параметри:

• робоче положення вертикальне

• напрямок обертання праве

• кількість переривань струму і розподіли 4

• асинхронізм іскроутворення (град) +1

• зазор між контактами перивача (мм) 0,37 - 0,43

• кут замкнутого стану контактів (град) 52-58

• опір пружини перивача (г) 500 - 600

• максимальні обороти безперебійного

іскроутворення (хв^-1) 3000

• регулювання моменту запалювання центробіжним автоматом (град) у швидкісному діапазоні 400 - 2600 хв^-1 (мал. 1) 16,5

• регулювання моменту запалювання вакуумним автоматом (град)

у діапазоні розрядження 10.6-53.Зкпа (мал.2) 7

• ємність конденсатора (мкф) 0,2-0,25

• опір подавительного резистора (Ом) 9600

Рис 1 - Характеристика центробіжного автомата

Рис.2 - Характеристика вакуумного автомата.

Іскрова свіча запалювання А - 17ДВ неекранована призначена для перетворення електричної енергії високої напруги в енергію іскрового розряду для запалення робочої суміші в циліндрах карбюраторних автомобільних двигунів. Має наступні технічні параметри:

- калільне число 17

- іскровий проміжок (мм) 0,86 - 0,5

- матеріал ізолятора кераміка

- захисна покриття корпуса хім. оксидування

- матеріал центрального електрода сталь 1ЗХ25Т - Е

бічного електрода нікель - марганцевий

сплав НМЦ-5

- діаметр центрального електрода (мм) 2,5

- бічного електрода (мм) 2,0

- наробіток свічі в експлуатації (тис. км) 25

3.2 Основні залежності між конструктивними та електричними параметрами.

Рівень вторинної напруги, що визначає працездатність системи запалювання визначається конструктивними параметрами котушки запалювання, величиною струму первинного ланцюга і швидкістю його зміни.

Де і₁ - миттєве значення струму первинного ланцюга;

М - взаємоіндукція котушки запалювання.

Максимальне значення струму первинного ланцюга в момент його розмикання I_р, для двотактного двигуна можна визначити на підставі параметрів системи, режиму її роботи, конструктивних і електричних параметрів ланцюга по формулі

де К_д - коефіцієнт дуги (для контактних систем);

U_б - напруга батареї (АКБ);

R₁ ⁼ Rw₁+ R_д — опір первинного ланцюга;

Rw₁ - активний опір первинної обмотки котушки запалювання;

R_д - опір додаткового резистора (варіатора);

L₁ - індуктивність первинної обмотки котушки запалювання;

Z - число циліндрів двигуна;

n - частота обертання колінчатого вала;

- відносний кут замкнутого стану контактів перивача;

ά₃, ά_р - кути відповідно замкнутого і розімкнутого стану

контактів перивача.

Коефіцієнт дуги Кд, враховує зниження вторинної напруги через наявність електричної дуги на контактах перивача в момент їхнього розмикання. Величина r_д визначається значеннями напруги U_б, максимального струму розриву I_{Р max}, швидкістю розмикання (частотою обертання) матеріалом і станом поверхні контактів. Вибір величини r_д виробляється по емпіричних залежностям (Рис. 3)

Рис.3 – Визначення коефіцієнтів дуги r_д для вольфрамових контактів

Формулу для визначення пікових значень вторинної напруги U_2m на підставі балансу енергії в реактивних елементів системи. З урахуванням утрат, що мають місце в реальних системах, це вираження запишеться

де К_т - коефіцієнт трансформації котушки запалювання;

К_т - коефіцієнт магнітного зв'язку обмоток котушки запалювання (для котушок з розімкнутим магніто проводом Км=0,9 - 0,96)

С₁ - ємність конденсатора первинного ланцюга;

С₂ – розподільна ємність вторинного ланцюга (для чотирьох циліндровій системи С₂= 0,1-0,12 нФ класичної

К_п - коефіцієнт утрат, що враховує втрати на вихрові струми гистерезис у сталі магніто проводу котушки запалювання, а також шунтуюча дія нагару свічі (для класичної системи К_п=0,75-0,85).

W_ЕМ=0,5L₁I_p² (4)

Енергію іскрового розряду на свічі запалювання визначають на підставі аналізу осцилограми зміни напруги пробою і струму через іскровий проміжок.

4 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

4.1 Підготувати стенд до проведення роботи.

Вимикачі напруги 220В-12В в положення включене; ручку керування приводом установити в крайнє ліве (проти годинникової стрілки) положення; вимикача SA1, SA2 у положення виключено; органи керування осцилографом і автотестером.

4.2 Вимірити опір.

Вимірити опір обмоток котушки запалювання і варіатора за допомогою автотестера.

4.3 Вимірити кут замкнутого стану контактів.

Вимірити кут замкнутого стану контактів перивача за допомогою автотестера в режимі омметра і вимірювального лімба.

4.4 Вимірити опір гнітючого резистора.

Вимірити опір гнітючого резистора розподільника за допомогою автотестера.

4.5 Зібрати схему системи запалювання.

Зібрати схему системи запалювання на стенді і підключити вимірювальні прилади (рис.4). Надати зібрану схему на перевірку викладачеві.

Рис.4 Схема електричних підключень класичної системи запалювання.

4.6 Перевірити працездатність системи.

Ввімкнути живлення 220В запустити привід на середні обороти, перевести вимикач SA1 у замкнутий стан, SA2 - у замкнуте. Включити живлення 12В.

4.7 Зняття робочих характеристик системи.

Підключити автотестер до системи в такий спосіб. Загальний вивід (*) до клеми “-”, центральний до клеми “+”, вимірювальний (n) до клеми “2” котушки запалювання. Вибрати режим виміру, установить органи керування у відповідне положення. Підключити осцилограф до системи в такий спосіб. Вхід першого каналу YI до клеми “Б”, за допомогою штатного вимірювального кабелю. Вхід другого каналу YII підключити до виводу “2” котушки запалювання по засобах штатного вимірювального кабелю з дільником напруги 1:10, корпусний вивід обох каналів на клему “ВК” котушки запалювання.

Встановити органи керування осцилографом:

атенюатор I каналу на межу 0,2 V/справ, II каналу-10 В/справ.; ручку повернути в положення 10 m/дел; забезпечити відкритий вхід «~» обох каналів.

Представити схему для перевірки викладачем.

Включити живлення ~220В, установити мінімальні обороти приводу, включити живлення 12В, спостерігати осцилограми зміни струму і напруги первинного ланцюга.

Встановити частоту обертання n=300 хв^-1 по тахометрі і по черзі виконувати наступні операції. Вимірювати за допомогою осцилографа максимальні напруги первинного ланцюга U_1m, записати показники амперметра PA-I_{1порівн.} Вимірювати за допомогою осцилографа величину струму розриву 1_р1(1-й канал). По осцилограмі ЕРС первинного ланцюга визначити тривалість іскрового розряду t_ІР. зашунтувати варіатор вимикачем SA1 і записати показання амперметра PA-I_{1порівн.} Величина вторинної напруги U_2m визначається побічно по первинної з урахуванням коефіцієнта трансформації КТ. Повторити перераховані операції для різних оборотів, результати вимірів занести в таблицю 1. Зарисувати в зошиті осцилограми зміни струму і напруги для крайніх крапок швидкісного режиму.

Таблиця 1.

Частота Мін-1 Параметри	300	500	700	900	1100	1300	1600	2000	2500
U1m (B)
I1cp (A)
Ip1=U/1.2 (A)
tІР (ms)
I1cp (A)
U2m=U1m*КТ (кв)

За результатами вимірів побудувати робочі характеристики U_2m, I_cp, I cpl = f(n) в одній системі координат.

8. Оцінити вплив конденсатора первинного ланцюга С₁ на величину вторинної напруги.

Оцінити вплив конденсатора первинного ланцюга С₁ на величину вторинної напруги. Порівняти осцилограми струму 1_р1 при замкнутому і розімкнутому вимикачі SA2. Осцилограми зарисувати в звіті. Відключити живлення 12В, зупинити привід, виключити живлення 220В. Від’єднати вимірювальні кабелі осцилографа.

8. Зняти характеристики центробіжного регулятора випередження запалювання.

Зробити підключення стробоскопа по такому способу : вивід «маса» до клеми «-» стенда, вивід «котушка запалювання» до клеми 2 котушки, високовольтний перехідник вставити в розрив виходу 4-го циліндра кришки розподільника. Схему підключення представити на перевірку викладачеві.

Включити живлення 220В стенда. Встановити мінімальні обороти двигуна приводу і включити живлення 12В.Встановити обороти приводу n<300 хв^-1. Направити стробоскоп на лімб з градировкою і обертовий диск. Збільшуючи частоту обертання вимірювати кут випередження запалювання.

Результати вимірювань внести в табл. 2. Початкове положення мітки відповідає початковому рахуванню.

Таблиця 2

Частота хв-1	300	500	800	1200	1700	2200	2600	3000	3600
Ά°

За даними таблиці 2 побудувати ά₁°=f(Р). Результати порівняти з паспортними даними.

4.10 Дослідити характеристики вакуумного регулятора випередження запалювання.

Установити частоту обертання вала розподільника 1000...1500 хв^-1 за указівкою викладача. Змінюючи ступінь розрядження за допомогою вакуум-насоса, вимірювати кути випереджень запалювання за допомогою стробоскопа і результати вимірювань занести в табл. 3

Таблиця 3

Розрядж. Р, Кг/див2	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5
ά1°

За даними таблиці побудувати графік ά₂°=f(Р). Результати порівняти з паспортними даними.

4.11 Вимірювати кут замкнутого стану контактів перивача (КЗСК) за допомогою автотестера.

Підключення автотестеру виконати аналогічно п. 4.4. і встановити режим роботи «». Встановити обороти приводу n=500 хв^-1 і вимірювати УЗКС в динамічному режимі. Зупинити привід, відключити живлення 220В.

Вимірювати УЗСК у статичному режимі. Для цього виключити живлення 220В, виключити живлення 12В и в ручну провернути диск приводу. Величину УЗСК визначити по лімбі, реєструючи замкнутий стан контактів по амперметрі РА. Отримані дані порівняти з паспортними даними.

При необхідності виконати регулювання перивача при відключеному живленні і знятій кришці розподільника.

4.12 Провести аналітичний розрахунок робочих характеристик

Провести аналітичний розрахунок робочих характеристик I_p=f(n), U_2m=f(n) відповідно до формул (2), (3) теоретичної частини методичних вказівок. Порівняти робочі характеристики, отримані досвідченим шляхом, зробити висновок що достовірності, отриманих результатів.

4.13 Визначити енергію, що накопичується в електричному полі котушки запалювання відповідно до формули (;) і даним таблиці 1.

5 КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ.

5.1 Склад і призначення елементів класичної системи запалювання.

5.2 Вимоги, пропоновані до систем запалювання автомобільних двигунів.

5.3 Методи і способи виміру вторинної напруги систем запалювання.

5.4 Робочі характеристики систем запалювання.

5.5 Які параметри і фактори визначають величину струму розриву?

5.6 Методи і способи вимірювання кута замкнутого стану.

5.7 Які параметри і фактори визначають величину вторинної напруги?

5.8 Які втрати енергії відбуваються при функціонуванні класичної системи запалюванням і як вони враховуються при розрахунках

5.9 Призначення і функціонувань варіатора.

5.10 Призначення і функціонування конденсатора первинного ланцюга.

5.11 Методи і засоби вимірювання кута випередження запалювання.

5.12 Принцип дії класичної системи запалювання.

5.13 Пристрій і функціонування центробіжного автомата випередження запалювання.

5.14 Пристрій і функціонування вакуумного коректора.

5.15 Які фактори визначають величину пробивної напруги свічок запалювання.

5.16 Достоїнства і недоліки класичної системи запалювання.

Для підготовки відповідей контрольних питаннях даної теми, поряд з матеріалом, викладеним у дійсних методичних вказівках і результатами проведеної роботи, використовуватися підручниками.

6 ЗМІСТ ЗВІТУ

6.1 Найменування і ціль роботи.

6.2 Перелік апаратури і приладів, які використовуються при проведенні роботи.

6.3 Основні аналітичні вираження і залежності.

6.4 Схеми електричних підключень.

6.5 Таблиці і графіки результатів вимірювань.

6.6 Осцилограми результатів досліджень.

6.7 Висновки про технічний стан системи і її елементів.

6.8 Відповіді на контрольні питання.