Вахламов В.К., Шатров М.Г., Юрчевский А.А. Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и двигателя

Подождите немного. Документ загружается.

(рис. 45.5) внутри корпуса 13 расположены вал 12 привода, а также

на шариковом

радиально-упорном

подшипнике (на рисунке не

показан) установлен опорный диск 16. На диске с помощью вин-

та 14 и эксцентрика

/фиксируется

пластина

10с

контактами пре-

рывателя. Подвижный контакт нагружен плоской пружиной. Он

изолирован от корпуса прерывателя и с помощью проводника 75

соединен с контактным винтом 77, через который к нему подве-

дена средняя точка катушки зажигания. Второй (неподвижный)

контакт прерывателя представляет собой одно целое с пласти-

ной 10, т. е. соединен с корпусом прерывателя

(«массой»).

На подвижном контакте прерывателя расположена текстоли-

товая подушечка, с помощью которой кулачок 5, связанный с

приводным валом 12 через центробежный регулятор опережения

зажигания, замыкает и размыкает контакты при своем вращении

вместе с валом 72. Зазор между контактами прерывателя регули-

руется с помощью эксцентрика 7, которым пластина 10 повора-

чивается на некоторый угол вокруг стопорного винта 14. Между

контактами прерывателя (выводом и «массой») включен конден-

сатор емкостью

0,2...0,35

мкФ для уменьшения искрообразования

от тока самоиндукции на контактах.

На многих прерывателях-распределителях батарейной системы

зажигания конденсатор устанавливают на внешней стороне кор-

пуса 13. Корпус сверху закрыт крышкой 2, в которой по перимет-

ру расположены гнезда для проводов, идущих к свечам зажига-

ния, а в центре — гнездо, подводящее высокое напряжение от

катушки зажигания. В этом гнезде установлен подпружиненный

угольный контакт, упирающийся в латунную токоразносную пла-

стину 3, закрепленную на пластмассовом роторе 4.

При вращении ротора высоковольтное напряжение распреде-

ляется по контактам гнезд для проводов свечей зажигания, при-

чем токоразносная пластина проходит мимо контактов с зазором

0,2...0,3

мм. Таким образом, высокое напряжение пробивает два

искровых промежутка — в распределителе и свече зажигания.

Для регулирования момента воспламенения рабочей смеси в

бензиновом двигателе в зависимости от частоты вращения колен-

чатого вала прерыватель-распределитель оснащается двумя регу-

ляторами опережения зажигания — центробежным ц вакуумным.

В центробежном регуляторе (рис. 45.5, вид А) кулачок может

поворачиваться вокруг оси приводного вала 12. Для этого кулачок

выполнен как одно целое с втулкой, имеющей в нижней части

траверсу 20 с косыми прорезями. Верхний конец вала ступенча-

тый. На тонком конце вала установлена втулка с кулачком, кото-

рая фиксируется запорным кольцом. В верхней части втулки вы-

полнена

лыска

для установки на это место ротора распределителя

и передачи ему вращения. На фланце приводного вала 12 на осях

установлены дугообразные металлические пластины 21 (грузики),

680

стягиваемые к центру пружинами 22. На грузиках расположены

штифты 23, входящие в прорези траверсы 20 втулки кулачка. При

увеличении частоты вращения центробежная сила, действующая

на грузики, преодолевая усилие стяжных пружин, вызывает пово-

рот грузиков вокруг их осей 24 (грузики расходятся). Штифты 23

грузиков

21,

входящие в косые прорези траверсы, вызывают по-

ворот ее вместе с кулачком прерывателя и ротором распределите-

ля на некоторый угол вперед по направлению вращения. Поэтому

момент набегания кулачка на подушечку прерывателя наступает

раньше.

Чем больше частота вращения вала,

тем

на больший угол впе-

ред по направлению вращения центробежный регулятор повора-

чивает кулачок и тем раньше происходит разрыв контактов, сле-

довательно, тем больший угол опережения зажигания реализует-

ся в цилиндре двигателя.

Пружины, стягивающие грузики центробежного регулятора,

имеют разную жесткость. Это обеспечивает требуемый нелиней-

ный закон изменения угла опережения зажигания в зависимости

от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Возможный диапазон работы центробежного регулятора огра-

ничивается

частотой вращения, при которой грузики расходятся

полностью

(500...2500

мин~').

Вакуумный регулятор опережения зажигания расположен в та-

рельчатом корпусе 19 с крышкой 25. Между корпусом и крышкой

установлена диафрагма 29, нагруженная пружиной 28. С внешней

стороны в крышку 25 через регулировочную и

уплотнительную

прокладки ввинчен штуцер

для соединения с трубкой, по ко-

торой разрежение из впускного трубопровода двигателя передает-

ся в камеру вакуумного регулятора.

Диафрагма 29 с помощью тяги 30 и штифта 31 шарнирно со-

единена с опорным диском 16, установленным в корпусе на ша-

риковом подшипнике. В зависимости от положения дроссельной

заслонки карбюратора меняется разрежение во впускном трубо-

проводе двигателя.

В случае прикрытия дроссельной заслонки величина разреже-

ния увеличивается, следовательно, возрастает разрежение и под

крышкой 25 вакуумного регулятора (справа от диафрагмы 29, на

рис. 45.5, вид Б). Тогда под действием атмосферного давления ди-

афрагма, преодолевая усилие пружины 28, занимает положение

Н.

Мембрана перемещается вправо и увлекает за собой тягу 30, ко-

торая поворачивает опорный диск 16 против хода часовой стрел-

ки. Контакты прерывателя вместе с опорным диском поворачи-

ваются навстречу вращению кулачка и размыкаются раньше — угол

опережения зажигания увеличивается.

Открытие дроссельной заслонки карбюратора приводит к умень-

шению разрежения во впускном трубопроводе. Тогда пружина 28

681

перемещает диафрагму 29 влево (положение

и опорная плас-

тина 16 поворачивается по ходу часовой стрелки, т. е. в направле-

нии вращения кулачка — угол опережения зажигания уменьшает-

ся. Трубка для передачи разрежения из впускного трубопровода

двигателя к вакуумному регулятору опережения зажигания при-

соединена к карбюратору в зоне расположения дроссельной за-

слонки. При закрытой дроссельной заслонке, когда двигатель ра-

ботает на холостом ходу,

отверстие

для присоединения вакуум-

ной трубки оказывается выше дроссельной заслонки (т. е. в зоне

расположения диффузора, но несколько ниже его), где разреже-

ние невелико и регулятор опережения зажигания не работает.

Кроме двух регуляторов

опережения

зажигания, устанавливаю-

щих момент воспламенения рабочей смеси при изменении нагруз-

ки на двигатель и его частоты вращения, прерыватель-распредели-

тель оснащают октан-корректором — устройством для ручной уста-

новки начального угла опережения зажигания, относительно кото-

рого функционируют автоматические центробежный и вакуумный

регуляторы. Октан-корректор устанавливает начальный угол опе-

режения зажигания в зависимости от сорта (октанового числа) топ-

лива. Корпус 13 прерывателя-распределителя закреплен на блоке

двигателя с помощью двух пластин

11.

На нижней пластине нане-

сена шкала, по которой ориентируются при повороте корпуса 13 в

посадочном гнезде блока. Для этого пластина 11 жестко закреплена

на блоке. Верхняя пластина, выполненная в виде стрелки указате-

ля, установлена на корпусе распределителя. Обе пластины фикси-

руются между собой винтом. Овальная прорезь в пластине 11 позво-

ляет поворачивать корпус

относительно

блока на

некоторый

угол,

определяемый длиной прорези. После установки указателя на пла-

стине в середину

шкалы

обеспечивается возможность поворота кор-

пуса распределителя влево или вправо, для изменения начального

угла установки опережения зажигания.

Рассмотренными тремя устройствами осуществляется незави-

симое друг от друга регулирование угла опережения зажигания.

Центробежный регулятор поворачивает кулачок прерывателя, ва-

куумный регулятор поворачивает опорный диск, на котором смон-

тированы контакты прерывателя, а октан-корректором вручную

поворачивают корпус прерывателя-распределителя в блоке ци-

линдров двигателя. При работе двигателя реальный текущий

угол

опережения зажигания устанавливается автоматически центробеж-

ным и вакуумным регуляторами относительно начального угла,

установленного октан-корректором.

Наряду с такими положительными качествами

классических

систем зажигания, как простота и дешевизна, наличие большого

диапазона регулирования угла опережения зажигания при стабиль-

ности высокого напряжения на выходе, они имеют ц существен-

ные недостатки:

682

недостаточное высоковольтное напряжение на всех частотах

вращения коленчатого вала двигателя;

недостаточная энергия искрового разряда, ограниченная ма-

лым запасом энергии в первичной цепи;

небольшой срок службы контактов прерывателя из-за электри-

ческой эрозии, нарушения зазора и момента воспламенения при

износе подшипников скольжения приводного вала и кулачка в

процессе эксплуатации, а также нестабильности характеристик

автоматов регулирования опережения зажигания;

нагрев первичной обмотки катушки зажигания на низких час-

тотах из-за увеличения времени замкнутого состояния контактов

прерывателя.

Все это приводит к потере мощности двигателя и повышению

токсичности отработавших газов из-за ухудшения процесса сгора-

ния рабочей смеси.

Бесконтактные прерыватели-распределители. Бесконтактные

системы зажигания лишены многих недостатков, присущих кон-

тактным классическим системам.

распределителе

системы зажигания с магнитоэлектрическим

датчиком (рис. 45.6) внутри корпуса 3 на подшипниках 19 сколь-

жения установлен приводной вал

18.

На нижнем конце вала наса-

жена муфта 7 для, соединения с приводом от распределительного

вала двигателя. Для смазывания подшипника 19 используют наби-

вочную масленку 4. В корпусе расположен также шариковый

ради-

ально-упорный

подшипник

для фиксации вала 18 от осевых

смещений. Над подшипником находится центробежный регуля-

тор угла опережения зажигания (его конструкция аналогична рас-

смотренной для прерывателя-распределителя контактной систе-

мы зажигания). Над центробежным регулятором размещен

ради-

ально-упорный

шариковый

подшипник 75, на котором установ-

лен опорный диск вакуумного регулятора опережения зажигания

с закрепленным на нем статором 13 магнитоэлектрического дат-

чика. Статор состоит из двух круглых пластин 22 и 24 с отогнуты-

ми перпендикулярно плоскости пластин зубьями. После сложе-

ния пластин одна на другую внутри образуется свободное про-

странство, в котором размещается катушка 23 датчика.

Таким образом, после сборки узла внешнее магнитное поле

может возбуждать ЭДС в катушке только при воздействии магнит-

ного потока через щели между зубьями. Для этого ширину зубьев

делают меньше расстояния между ними. На валу 18 установлен

кольцевой постоянный магнит 26 так, чтобы он находился в

середине катушки 23 датчика, поскольку разноименные полюсы

кольцевого магнита располагаются по торцам пластин 25 и 27 с

отогнутыми зубьями аналогично пластине 24 статора. Зубья плас-

тин 25 и 27 образуют полюсные наконечники, между каждой па-

рой

(N—S)

которых присутствует

магнитосиловой

поток посто-

683

Рис.

45.6. Распределитель системы зажигания с

магнитоэлектрическим

датчиком:

7 — соединительная муфта; 2 — монтажная пластина; 3 — корпус; 4 — масленка;

5—

контакт;

6—

вакуумный регулятор; 7 — крышка распределителя; 8 — элек-

трод; 9 — наружные контакты;

—

токоразносная

пластина;

— ротор; 12

втулка; 13 — статор датчика; 14 — стойка; 75 и 17 — шариковые подшипники;

16— центробежный регулятор; 18 — приводной вал; 19 — подшипник скольже-

ния; 20— установочные метки; 21 — магнитный ротор; 22 и 24 — пластины

статора; 23 — катушка; 25 и 27 — пластины с полюсными наконечниками для

магнита;

26—

кольцевой магнит

684

6789

Рис. 45.7. Прерыватель-распределитель системы зажигания с датчиком

Холла:

1 — муфта; 2 — валик; 3 —

маслоотражательное

кольцо; 4 — сальник; 5 —

корпус;

6—

втулка; 7— подшипник;

8—

неподвижная пластина; 9 — защитный

экран;

10—

крышка распределителя; 11 — ротор; 12 — винт; 13 — датчик Холла;

14 — экран датчика; 75

—-

втулка; 16 — центробежный автомат;

77—

кабельный

разъем; 18 — вакуумный регулятор

янного магнита 26. Этим

магнитосиловым

потоком при вращении

магнита 26 с полюсными наконечниками 25 и 27 в катушке инду-

цируются электрические импульсы, которые используются для

управления силовым транзистором, прерывающим ток в первич-

ной обмотке катушки зажигания.

Центробежный регулятор вызывает поворот магнитного блока

с полюсными наконечниками 25

27 относительно приводного

вала 18. При повороте полюсных наконечников в сторону враще-

ния вала происходит явление обгона его магнитным блоком, и

угол опережения зажигания уменьшается. Поворот же катушки

685

статора вакуумным регулятором в сторону направления вращения

приводного вала 18 вызывает увеличение угла опережения зажи-

гания.

Ротор 77 распределителя установлен на втулке 72, на которой

собран магнитный блок с полюсными наконечниками. Как и в

контактной системе зажигания, на роторе располагается токораз-

носная пластина 10 (иногда называемая центральным контактом

ротора). В нее упирается подпружиненный угольный электрод

размещенный в центре крышки 7 распределителя. К электроду

подводится высокое напряжение от катушки зажигания. По пери-

ферии крышки расположены наружные контакты 9 для проводов

к свечам зажигания. На статоре 13 и магнитном роторе 21 (блок

магнита 26 с полюсными наконечниками 25 и 27)

выштампованы

метки 20 для начальной установки угла опережения зажигания

при сборке датчика распределителя.

Распределитель зажигания с датчиком Холла (рис. 45,7) содер-

жит некоторые механические элементы такого же назначения, что

и в двух рассмотренных устройствах. Приводной валик 2 с помо-

щью муфты 7 (качающейся на оси для компенсации несооснос-

ти) соединен с распределительным валом. Внутренняя полость

корпуса 5 защищена от попадания в нее масла сальником 4 и мас-

лоотражательным

кольцом 3. Непосредственно за сальником рас-

положен центробежный автомат 76 — регулятор угла опережения

зажигания. Он вызывает поворот втулки 75 с экраном 14 (стакано-

образной формы с боковыми прорезями) относительно приводно-

го вала 2. С внутренней стороны экрана находится магнит, с внеш-

ней — датчик 13 Холла. Датчик закреплен на пластине, имеющей

возможность поворачиваться на подшипнике

/при

изменении угла

опережения зажигания с помощью вакуумного регулятора 18.

Подшипник

в свою очередь установлен в неподвижной плас-

тине 8, зафиксированной в корпусе 5. Втулка 6 в середине пласти-

ны выполняет функцию центрирующего подшипника для вала при-

вода ротора 77 распределителя, расположенного в крышке 10. На

корпусе 5 установлен кабельный разъем

для связи с коммута-

тором, формирующим электрические импульсы для катушки за-

жигания.

45.3. Коммутаторы

К коммутатору предъявляются следующие требования:

формирование электрического импульса необходимой величи-

ны и длительности в первичной обмотке катушки зажигания;

формирование управляющего импульса для катушки зажига-

ния в необходимый момент в целях искрообразования в свече в

соответствии с формой импульса, поступающего от магнитоэле-

ктрического датчика или датчика Холла;

686

Рис. 45.8, Электрическая схема коммутатора 13.3734:

R1—R10—

резисторы;

С/—С7—конденсаторы;

VT1—

VT3

— транзисторы; VD1—

VD4 — диоды

поддержание заданного уровня управляющего импульса неза-

висимо от колебаний напряжения бортовой сети автомобиля.

По существу, часть схемы

датчик—транзистор

(см. рис. 45.2, б)

является простейшим коммутатором. С помощью этой схемы дос-

таточно просто понять принцип работы коммутатора.

Практическое применение находят коммутаторы, выполнен-

ные по более сложным электрическим схемам. Объясняется это

тем, что ни один из используемых в системах зажигания бескон-

тактных датчиков не вырабатывает достаточно большого электри-

ческого сигнала, которым можно было бы управлять мощным си-

ловым транзистором. Поэтому коммутаторы содержат усилители,

элементы, формирующие вид сигнала, и элементы защиты. Для

изучения их рабочих процессов требуется специальная подготовка

читателя по электронике. Специалисту — механику по эксплуата-

ции и техническому обслуживанию автомобилей достаточно изу-

чить функциональное назначение отдельных групп элементной

базы коммутатора, чтобы уметь с ними работать в повседневной

практике. Коммутатор модели 13.3734 (рис. 45.8) предназначен для

работы совместно с магнитоэлектрическим датчиком. Ключевым

элементом, коммутирующим ток в первичной обмотке зажига-

ния, служит мощный силовой транзистор

VT3.

Транзистор

VT2

является одним из каскадов усилителя сигнала датчика. Этот кас-

кад работает в режиме

эмиттерного

повторителя. На базу выход-

ного транзистора

VT3

напряжение подается с резистора R9, вклю-

ченного в цепь транзистора

VT2.

Это обеспечивает неизменность

знака сигнала на входе (базе) транзистора

VT3.

Транзистор VT1

служит предварительным усилителем, формирующим сигнал уп-

равления силовым транзистором. На базу этого транзистора через

диод

VD2,

резистор R3, параллельно которому включен конден-

сатор С7, подается сигнал магнитоэлектрического датчика

687

Цепь

C//?J

уменьшает фазовое запаздывание сигнала датчика

на его пути к базе транзистора. Цепь, в которую входят VD3, R4,

R5 и

С2,

определяет защищенный от перенапряжений режим ра-

боты транзистора

VTL

Кроме того, элементы

VDJ,

Rl,

VD2,

R2 и

R3 влияют на коррекцию формы сигнала, поступающего от дат-

чика к базе транзистора

VT1.

Коммутаторы изготовляют в металлическом корпусе, а плас-

тину с расположенными на ней элементами электроники — как

правило, из стеклотекстолита (печатным монтажом).

Силовой

тран-

зистор при работе сильно нагревается, поэтому его размещают

или на отдельном радиаторе из материала с хорошей теплопро-

водностью (например, алюминия), или непосредственно на алю-

миниевом корпусе коммутатора. Последний в этом случае служит

радиатором, однако влияет на температурный режим элементов,

расположенных внутри корпуса. Поскольку от силового транзис-

тора требуется хороший теплоотвод, размеры коммутаторов дос-

таточно большие.

В последние годы автоэлектроника начинает осваивать выпуск

коммутаторов по технологии изготовления больших гибридных

интегральных микросхем, представляющих собой толстопленоч-

ные микросхемы. Такой коммутатор состоит из одной, двух или

более интегральных управляющих микросхем и такого же числа

силовых транзисторов. На базе этих сборок создаются

одно-,

двух-

и многоканальные коммутаторы, позволяющие управлять одной,

двумя и более катушками зажигания. Разработаны коммутаторы

для управления несколькими катушками зажигания для каждой

свечи двигателя в отдельности.

45.4. Контроллеры

Оптимальный угол опережения зажигания, который влияет на

полноту отдаваемой двигателем мощности, и минимум токсично-

сти отработавших газов зависят от многих параметров работы дви-

гателя: частоты вращения коленчатого вала двигателя, разреже-

ния во впускном трубопроводе (задроссельном пространстве),

температуры охлаждающей жидкости. Угол опережения зажига-

ния выбирают по оптимальной характеристике регулирования с

учетом указанных режимных параметров по информации от дат-

чиков начала отсчета.

В отечественном контроллере модели

МС-2715.03

(рис. 45.9)

сигналы от датчиков начала отсчета

НО,

угловых импульсов

УИ,

разрежения

Д/"

в задроссельном пространстве впускного коллек-

тора и температуры

ох

охлаждающей жидкости подаются на входы

аналого-дискретного

(аналого-цифрового) преобразователя.

Синусоидальный сигнал магнитоэлектрического датчика НО

преобразуется в единичный прямоугольный импульс (меандр),

688

Аналого-дискретный

преобразователь

Рис. 45.9. Структурная схема контроллера модели

МС-2715.03:

— начало отсчета;

УИ—

угловые импульсы;

Д/^

— разрежение в коллекторе;

ох

температура охлаждающей жидкости; ФИЗ - формирователь импульса за-

жигания

;

ВК

- канал управления; ЭПХХ - экономайзер принудительного

холостого хода

командующий началом работы процессора. Сигнал

УЯот

магни-

тоэлектрического датчика частоты вращения преобразуется из

синусоидального в последовательность прямоугольных импульсов.

Аналоговый сигнал

ДР

разрежения в задроссельном простран-

стве усиливается и преобразуется в единичный меандр, а сигнал

датчика температуры

ох

— в логическую единицу. После преобра-

зования и формирования цифровых кодов информационных сиг-

налов в

аналого-дискретном

преобразователе они поступают к

входам процессора.

^603°

Srf

I-40

=-зо

^-20

Ио§3

5000

4000

„

&»

Рис.

45.10.

Исходные данные, вводимые в запоминающее устройство микро-

процессора для карбюраторного (а) и дизельного (б) двигателей

Задача процессора

—-

на основании информации об оптималь-

ной характеристике регулирования двигателя (закладывается в па-

мять процессора для каждого двигателя индивидуально и в соот-

ветствии с хранящейся в памяти процессора картой углов опере-

жения зажигания,

рис.

45.10)

выбрать необходимый угол и осу-

ществить формирование в блоке ФИЗ (см. рис. 45.9) импульса за-

жигания

выбрать канал управления

ВК

цкя

многоканальных

систем зажигания (в данном случае

двухканальной)

и подгото-

вить сигнал для управления устройствами регулирования

топли-

воподачей ЭПХХ. Процессор, обладая большим объемом памяти и

с предварительно заложенной информацией, выполняет преиму-

щественно логические операции.

45.5. Катушки зажигания

Катушки зажигания выполняют в основном по типовой схеме.

Они различаются по конструкции магнитной цепи. Катушки с зам-

кнутой магнитной цепью (рис.

45.11,

а,

б) располагаются на од-

ном из кернов Ш- или

П-образного

сердечника, установленного с

зазором относительно ярма. Такие катушки имеют меньшее рассе-

ивание магнитной энергии, но более трудоемки при массовом про-

изводстве. Обмотки 1 и 3, изолированные между собой прокладка-

ми, расположены на каркасе из изоляционного материала. Внутри

каркаса установлен стержневой сердечник 2, составленный из пла-

стин электротехнической стали толщиной 0,3 ...0,35 мм, изолиро-

ванных друг от друга окалиной или тонким слоем шеллака.

У большинства катушек с разомкнутой магнитной цепью

(рис.

45.11,

в...е)

первичная обмотка, содержащая 250

...350

вит-

ков провода типа ПЭЛ диаметром 0,6

...0,85

мм, располагается

поверх вторичной обмотки для лучшего охлаждения. Вторичная

обмотка содержит

18...26

тыс. витков провода ПЭЛ диаметром

0,07...0,09 мм.

В собранном виде (см. рис.

45.11,

д,

е)

катушка размещена в

корпусе (стакане) 13, внутри которого располагается наружный

магнитопровод

14.

Нижний торцевой частью катушка опирается

на керамический изолятор

15.

В корпус 13 катушки заливают транс-

форматорное масло. Между корпусом и карболитовой крышкой 8

устанавливают герметизирующее кольцо

после чего крышку

завальцовывают.

В центре крышки вмонтирован вывод 9, который

изнутри через пружину 10 поджимает пластину

77с

припаянным

к ней концом вторичной высоковольтной обмотки.

Конец первичной обмотки и проводник от места последова-

тельного соединения первичной и вторичной обмоток подведены

соответственно к выводам

и 72. Сбоку на корпусе катушки

меж-

ду

двумя керамическими пластинами 4 с дугообразным вырезом

смонтирован

проволочный дополнительный резистор (вариатор) 5.

690

Рис.

45.11.

Схема и конструкция катушки зажигания

Б-И5,

общие виды

катушек зажигания с замкнутой (а,

и разомкнутой

(в...ё)

магнитной

цепью:

/и 3 — высоковольтная и низковольтная обмотки катушки; 2 — сердечник; 4 —

керамические пластины; 5 — дополнительный резистор (вариатор);

6—

гермети-

зирующее кольцо; 7, 9 и 12 — выводы; 8 — крышка; 10 — пружина; 11 —

контактная пластина; 13 — корпус; 14 — магнитопровод; 15 — изолятор

Он подсоединен своими концами к выводу 7 первичной обмотки

катушки и к дополнительному свободному выводу. Вариатор за-

мыкается контактами в тяговом реле стартера при пуске двигате-

ля. Этим несколько компенсируется падение напряжения аккуму-

ляторной батареи, которое приводит к уменьшению напряжения

691

вторичной обмотки и ухудшению

искрообразования

из-за потреб-

ления стартером большого разрядного тока.

После пуска двигателя и начала работы генератора

блокировка

вариатора отключается, и первичная обмотка получает импульс-

ное питание от прерывателя через вариатор. Для обеспечения ка-

чественного искрообразования во время падения напряжения ак-

кумуляторной батареи при пуске двигателя первичная обмотка

катушки рассчитана на напряжение 6... 8 В. После пуска двигателя

и восстановления напряжения бортовой сети автомобиля избыток

напряжения гасится вариатором. В системах зажигания с высоки-

ми пусковыми характеристиками вариатор отсутствует.

45.6. Свечи зажигания

Воспламенение рабочей смеси в цилиндре двигателя осуще-

ствляется свечой зажигания. Высоковольтное напряжение, посту-

пающее на электрод свечи от катушки зажигания через распреде-

литель, вызывает искровой разряд (пробой) в зазоре между элек-

тродами свечи и воспламеняет рабочую смесь. Зазор между элект-

родами — это воздушный искровой промежуток. Именно свечи с

воздушным искровым промежутком наиболее распространены в

современных автомобильных поршневых двигателях. В роторно-

поршневых

и газотурбинных двигателях иногда используют свечи

поверхностного

разряда,

когда искровой разряд проходит частич-

но по воздуху, частично по поверхности изолятора.

При работе в двигателе свеча испытывает на себе большие ко-

лебания температуры: от 70 °С для свежей (холодной) порции ра-

бочей смеси до

2700°С

во время рабочего хода поршня. Кроме

того, в процессе рабочего хода давление в цилиндре двигателя

может достигать

5...6

МПа, и на поверхность (сечение) свечи,

установленной в камере сгорания, действует сила

0,5...

1,2 кН. Это

давление стремится

выдавать

свечу из ее резьбового гнезда

или

выдавить из ее изолятора центральный электрод либо

электрод

вместе с изолятором, который

завальцован

с усилием

25...30

кН.

При этом на свечу действует постоянная вибрационная нагрузка.

Резьбовое соединение (при установке свечи в двигатель) ис-

пытывает преднатяг с крутящим моментом

40...60

Н-м.

Кроме

механических нагрузок свеча испытывает нагрузку от высокого

напряжения, вызывающего пробой искрового (воздушного) про-

межутка и выбивание ионов металла электродов. В результате это-

го зазор между электродами увеличивается на

0,015

мм на каждые

1000 км пробега автомобиля.

В продуктах сгорания находятся вещества, которые вызывают

химическую коррозию электродов. Кроме того, отложение нагара

на изоляторе и электродах свечей, вызванное неполным сгорани-

ем топлива, или нагара из-за масла, попадающего на свечу и

вы-

692

Рис. 45.12. Свечи зажигания: стандартная (а), экранированная

(б)

и ус-

тановка свечи в головке блока цилиндров двигателя (в):

1 — колпачок; 2 — стержень; 3 — изолятор; 4 — корпус; 5 и 6

—

центральный и

боковой электроды; 7 —

ушютнительная

шайба; 8 — уплотнитель; 9 — токопро-

водящий

стеклогерметик;

10 — накатка в нижней части стержня;

— резистор;

— пружина; 13 — проводник; 14 — керамическая втулка; 15 — гайка; 16 —

резиновая втулка

горающего

на ней, создает

токопроводящую

массу. Эта масса шун-

тирует электроды и приводит к уменьшению напряжения во вто-

ричной цепи системы зажигания или к прекращению искрообра-

зования в зазоре свечи. Такой же эффект дает загрязнение внеш-

него электрода и изолятора под капотом двигателя.

В случае пуска двигателя при низких температурах возможна кон-

денсация влаги на изоляторе и электродах свечи внутри цилиндра.

Это также приводит к невозможности образования искрового раз-

ряда в зазоре между электродами. Следовательно, изолятор свечи

должен быть стойким к смачиванию и иметь нулевое

влагопогло-

щение. Для этого его покрывают глазурью. Раскаленный высокими

температурами нагар может вызвать преждевременное воспламене-

ние рабочей смеси или после выключения зажигания.

Конструкции свечей, отвечающие условиям эксплуатации, по-

казаны на рис.

45.12.

Стандартная свеча имеет стержень 2 и изолятор 3. Колпачок 1

используется для подключения высоковольтного провода к свече

зажигания. Изолятор 3 завальцован в корпус 4. В нижней части

693

корпуса (изолированно от него) установлен центральный хромо-

титановый электрод 5 с расширенной верхней частью и боковой

электрод 6 из

никельмарганцевого

сплава (приварен к корпусу).

Центральный электрод 5 контактирует со стержнем 2 через

то-

копроводящий

стеклогерметик

9. В нижней части стержня 2 вы-

полнена накатка

10с

утолщением для того, чтобы стержень нельзя

было извлечь после заливки

стеклогерметиком.

Экранированная свеча имеет корпус 4 с боковым 6 и централь-

ным 5 электродами в нижней части. В центральный электрод упи-

рается подпружиненный помехоподавляющий резистор

11,

рас-

положенный внутри изолятора. Пружина 12 верхним концом кон-

тактирует с проводником 13, Провод высокого напряжения гер-

метизируется резиновой втулкой 16 и центрируется в корпусе ке-

рамической втулкой 14, закрепленной в корпусе гайкой 15.

Свечи маркируют группой букв и цифр, содержащих инфор-

мацию о резьбе: буква А

—резьба

141x25,

М — резьба

Ml8x1,5;

цифра — калильное число (8, 11, 14, 17, 20, 23, 26); следующая

буква обозначает длину резьбовой части (Н —

мм, Д — 19 мм;

длина 12 мм на свече не обозначается). Последняя буква обознача-

ет, выступает ли конец изолятора за торец корпуса свечи (буква В).

Иногда последней буквой Т обозначается герметизация централь-

ного электрода термоцементом; если используется другой герме-

тик, обозначение отсутствует.

Например, маркировка М26ДВ означает: свеча с диаметром

резьбы 18 мм при шаге 1,5 мм имеет калильное число 26 и длину

резьбовой части 19 мм, а конец изолятора выступает за торец

корпуса свечи.

Многие типы отечественных и зарубежных свечей зажигания

взаимозаменяемы.

Нормальная работа свечи обеспечивается при температуре теп-

лового конуса не более

850...900

°С.

При температуре

400...

500

°С

исчезает нагар — свеча самоочищается.

Температурный режим работы свечей примерно одинаков, а

эксплуатационные температурные режимы двигателей различны.

Поэтому свечи изготовляют с различной тепловой характеристи-

кой —

калильным

числом. Это отвлеченный показатель, определя-

емый на испытательных стендах и зависящий от индикаторного

давления на пороге калильного зажигания. Чем выше калильное

число, тем в более высоком тепловом режиме может работать све-

ча зажигания.

45.7. Система зажигания с электронным распределением

высокого напряжения

Система зажигания с электронным распределением высоко-

вольтных импульсов не имеет механических устройств,

присущий

694

Рис.

45.13.

Структурная схема цифровой системы зажигания (а), а также

схемы ключевых устройств для катушки зажигания, обслуживающей одну

свечу (б), и для двух катушек, обслуживающих четыре свечи

(в):

1 — комплекс датчиков; 2 — согласующее устройство; 3 — аналого-цифровой

преобразователь; 4 — процессор; 5 — формирователь импульса зажигания; 6 —

формирователь выбора канала; 7 — постоянное запоминающее устройство, 8 —

блок обработки

данных;

9 — коммутатор; 10 — блок силовых ключей;

—

катушки зажигания, U — напряжение питания

прерывателям-распределителям традиционных конструкций. Она

может содержать одну, две, четыре или более катушек зажигания

в зависимости от числа цилиндров двигателя. Распространены ка-

тушки зажигания для многоцилиндровых двигателей, устанавли-

ваемые непосредственно на свечу. В этом случае высоковольтные

провода отсутствуют. Коммутирование тока осуществляется по

низковольтной цепи.

Применение электронного распределения не только уменьша-

ет число механических элементов в системе зажигания, но и уп-

рощает ее техническое обслуживание и снижает уровень электро-

магнитных помех. Электронное распределение зажигания целесо-

образно использовать в цифровых системах зажигания.

695

В структуре такой системы (рис. 45.13, а) основным элементом

является блок цифрового формирования управляющих сигналов,

включающий в себя комплекс датчиков, контроллер с микро-

процессором и блок обработки данных с постоянным запомина-

ющим устройством (ПЗУ). Электронный распределитель является

конечным элементом системы. Он содержит формирователь им-

пульсов на нескольких выходах в зависимости от кода сигнала,

поступающего на его вход от дешифратора выбора канала. На вы-

ходах распределителя выделяются управляющие силовыми клю-

чами импульсы в соответствии с порядком работы двигателя. На-

пример, для четырехцилиндрового двигателя открываются ключи

последовательно к приходу поршня в ВМТ в порядке 1 —

3—4—2

или 1 — 2—4—3.

Угол опережения зажигания устанавливается микропроцессо-

ром контроллера на основании карты углов для каждого режима,

которая закладывается в память ПЗУ процессора индивидуально

для каждого типа двигателя (см. рис.

45.10).

Карта углов опереже-

ния зажигания должна корректироваться, поскольку характерис-

тики двигателя меняются из-за изнашивания деталей двигателей

в процессе эксплуатации.

Как следует из рис.

45.13,

электронный распределитель зажига-

ния представляет собой объединенную в одном блоке группу из

четырех ключевых элементов бесконтактной системы зажигания.

При использовании в электронном распределителе зажигания

двух катушек с раздельными первичной и вторичной обмотками

оба (начало и конец) высоковольтных вывода вторичной обмотки

подключают к свечам зажигания. Образуется электрическая цепь

из последовательно соединенных элементов: свеча — обмотка ка-

тушки зажигания — свеча.

Искрообразование возникает сразу в двух свечах: в одной свече —

на такте сжатия, вызывая рабочий ход, в другой — на такте рас-

ширения (искра будет холостая, бесполезная). В дальнейшем про-

цессы меняются местами. В двух других цилиндрах такие же про-

цессы повторяются со сдвигом на 360° угла

ПКВ

двигателя.

Применение электроники в системах зажигания дает следую-

щие преимущества:

облегчается пуск двигателя при низких температурах даже при

разряженной аккумуляторной батарее;

обеспечивается оптимальная установка угла опережения зажи-

гания, что снижает токсичность отработавших газов и дает неко-

торую экономию топлива;

возможна работа двигателя на обедненных смесях;

уменьшается эрозия контактов прерывателя в контактно-тран-

зисторных системах зажигания;

в цифровых системах зажигания исключаются

механичеигие

лемснты

прерывателя-распре

делителя;

696

обеспечивается повышение вторичного высоковольтного на-

пряжения;

улучшается приемистость двигателя на разгонных режимах;

уменьшается излучение электромагнитных помех, чем обеспе-

чивается лучшая электромагнитная совместимость электронного,

навигационного оборудования и систем связи.

Контрольные вопросы

Каким образом осуществляется воспламенение топливной смеси в

карбюраторном двигателе?

2. Какие

конструкции

механических и электронных устройств приме-

няют для

коммутирования

тока в первичной обмотке катушки зажига-

ния?

3. Для чего

устанавливают

конденсатор параллельно контактам пре-

рывателя?

4. Для чего

нужен,

как устроен и работает центробежный регулятор

ушла

опережения зажигания?

5. Объясните устройство и работу вакуумного регулятора опережения

зажигания.

6. Что такое

октан-корректор

и для чего он нужен?

7. Как устроены катушка и свечи зажигания?

8. Для чего нужен контроллер?

9. Какие датчики используют для совместной работы с контролле-

ром?

10. Объясните

принцип

функционирования электронных распредели-

телей зажигания.

Глава 46

СВЕТОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

46.1.

Приборы наружного освещения

Для освещения дороги в темное время суток, освещения каби-

ны грузового или салона легкового автомобиля и автобуса, для обо-

значения габаритов автомобиля, а также указания участникам до-

рожного движения о намерениях водителя выполнить маневр (пе-

рестроение из ряда в ряд, поворот или торможение) на автомоби-

ле установлен комплекс наружных фонарей, внутренних плафонов

и ламп освещения. На автомобилях специального назначения (са-

нитарные, пожарные, милицейские) дополнительно устанавлива-

ют проблесковые маяки (желтые, красные, синие), а также под-

вижные поисковые прожекторы.

Основными источниками света на автомобиле являются при-

боры наружного освещения:

фары, обеспечивающие

двухрежимное

освещение дороги (ближ-

ний и дальний свет);

белый фонарь, включающийся при движении задним ходом;

фонарь освещения номерного знака;

осветители номера маршрута и указателей начального и конеч-

ного пунктов движения (для автобусов).

Иногда на автомобили устанавливают дополнительное свето-

техническое оборудование —

противотуманные

фары для улучше-

ния видимости при движении в тумане или при снегопаде.

Автомобильные фары (рис.

46.1)

могут иметь симметричное или

асимметричное регулирование. Они должны обеспечивать освеще-

ние дороги на расстоянии не менее 100 м при работе в режиме

дальнего света и не менее 30 м в режиме ближнего света. Распро-

странены устройства головного освещения в виде двух или четы-

рех круглых фар, а также двух прямоугольных фар.

Независимо от внешней формы каждая фара содержит опти-

ческую систему, установленную в корпусе и имеющую устрой-

ство для регулирования направления светового потока. Оптичес-

кая система европейского типа, в свою очередь, содержит одно-

или

двухрежимный

источник света (лампу), отражатель (рефлек-

тор), рассеиватель прямых лучей и экран для

уменьшения

ослеп-

ления водителей встречных автомобилей ближним светом.

Для реализации

двухрежимного

освещения в оптической системе

используются

двухнитевые

лампы (нити 1 и 3) с встроенным экра-

ном 2 Лампу устанавливают в «слепой» зоне рефлектора. Формиро-

вание светового потока для режима дальнего света (рис.

46.1,

в)

698

Рис

46.1.

Диаграммы световых полей на полотне дороги при симметрич-

ной (а) и асимметричной (б) регулировке фар и ход лучей при дальнем

(в) и ближнем (г) свете в оптической системе европейского типа:

1 — нить лампы для ближнего света; 2 — экран; 3 — нить лампы для дальнего

света

осуществляется при работе ближней к цоколю нити 3 накалива-

ния. Для ближнего света (рис. 46.1, г) используют нить 1 накали-

вания, расположенную над экраном 2. При работе этой нити фор-

мируется световой поток, направленный вниз, на дорогу перед

автомобилем.

Типы ламп для головного освещения показаны на рис. 46.2,

а...

д.

Фару головного освещения устанавливают в гнездо 5 (рис. 46.3),

монтируемое в специальное отверстие кузова (или оперения) ав-

томобиля. Рефлектор

/крепится

в держателе

с помощью ободка 3

и винтов 77. Держатель 6 закреплен в корпусе пружинами 8. В пере-

дней части рефлектора 7 находится стеклянный рассеивателъ 2

Обычно по месту контакта с венцом рефлектора рассеиватель гер-

метизируют и

завальцовывают

в целях предотвращения попадания

внутрь фары влаги. Винты 4 и 72 служат для правильной установки

рефлектора в гнезде

для установки фары, т. е. для регулирования

направления светового потока. Внутри рефлектора находятся лампа

и экран 10 для защиты от прямых лучей Лампа имеет устройство

699