страница - 24
Глава 3
Система зажигания
Содержание
Введение................................................................................................................1
Источник питания..............................................................................................2
Катушка зажигания..........................................................................................3
Свеча зажигания................................................................................................4
Опережение зажигания и сгорание..........................................................5
Система зажигания с маковичным генератором (магдино)........6
Батарейные системы зажигания................................................................7
Электронные системы зажигания..............................................................В
Системы управления двигателем...............................................................9
1 Введение
Рассмотрев технические аспекты двухтактных и четырехтактных двигателей испособы подачи топливовоздушной смеси в цилиндр, можно переходить к процессу воспламенения. Для работы двигателя необходимо придумать какой-нибудь способ инициации сгорания в строго определенный момент каждого ра-бочегоиикла.Наиболееобщепринятымспосо-бомявляется использование кратковременной высоковольтной искры. Высоковольтная искра проскакивает с изолированного электрода в центре запальной свечи на массу(заземление на корпус) через небольшой воздушный промежуток.
К неотъемлемым элементам любой системы зажигания относятся следующие. Во-первых, необходимо найти способ получения электрической энергии дляпитания системы Даже несмотря на то, что во многих случаях источником энергии служит батарея, следует обеспечить ее подзарядку, в противном случае система скоро перестанет работать в связи с тем, что батарея разрядилась. Питание от батареи или от отдельной обмотки питания подводится к катушке зажигания. Это устройство преобразуетток небольшого напряжения и большой силы ("низковольтный"] В ТОК большого напряжения и низкой силы ("высоковольтный), необходимый для образования искры на электродах Обычно в современных Системах приходится говорить о преобразовании напряжения 12 вольт в напряжение порядка 40 киловольт.
Для управления и изменения момента ис-крообраэования требуется какой-нибудь коммутатор механического типа в виде кснтактногопрерывателя или егоэлектронного аналога - индуктивного датчика, или датчика угла поворота коленчатого вала в сочетании с блоком электронного управления (ECU). Кроме того, необходим способ изменения момента искрообразования (опережения и запаздывания], механически или при помощи электроники оптимизирующий угол опережения зажигания на всех частотах вращения двигателя.
В этой Главе рассматриваются основные теории, принципы и методы, связанные с образованием искры иуправлением моментом искрообразования.
5 Источник питения
Вопросы получения электрической энергии подробно описываются в 10 Главе. Следует отметить, что для питания системы зажигания требуется постоянное низковольтное напряжение, благодаря которому можно получить искру для воспламенения.
Непосредственное зажигение
В наиболее простой форме питание системы зажигания осуществляется от обмотки зажигания, расположенной в основном генераторе. Главное преимущество такой системы - в независимости источника питания отнагрузок в электрической системе машины. Единственный существенный недостаток состоит в том. что при низких частотах вращения двигателя, преобладающих при его работе, энергия, отдаваемая обмоткой питания, можетбыть недостаточна для образования мощной искры. На практике конструкторыгарантируют, что эта проблема не возникнет при нормальных условиях, разве что только из-за старой проводки, да еще загрязненной или плохо отрегулированной свечи зажигания возрастет потребление энергии, способное создать некоторые затруднения.
Батарейное зажигание
Альтернативой вышеописанному подходу может служить система, в которой питание поступает из общей системы электрооборудования. Этот подход чаще всего встречается на машинах, которые оснащены полноценной системой электрооборудования с аккумуляторной батареей, обеспечивающей питание при неработающем двигателе или при запуске. Это позволяет избежать всевозможных проблем с запуском, связанных с низкой энер-гоотдачей. свойственной системам непосред-ственногоэажигания.Тем на менее.проблемы, связанные с проводкой и свечами зажигания, все еше остаются. Кроме того, для обеспечения питанием системыэажигания и работы электростартере батарея всегда должна быть полностью заряжена,
3 Катушка аажигения
Принцип действия
Для образования искры электрический ток должен пробить воздушный промежуток, существующий между двумя электродами свечи зажигания. Поскольку воздух - плохой проводник электричества, требуется очень высокое напряжение для преодоления сопротивления этого промежутка, а также сопротивления самой системы и всех ее узлов. Если система находится в абсолютно работоспособном состоянии, то сопротивление предсказуемо. Однако старая проводка, следы коррозии на контактах, загрязненная свеча зажигания, а также переобедненная или переобогащенная топпивовоздушная смесь приводятк увеличению общего сопротивления, которое противостоит образованию искры. Катушка зажигания преобразует низкое напряжение от батареи илиобмотки питания в высокое напряжение (или высоковольтное питание). В результате получается высоковольтная цепь с достаточно низкой силой тока, но, несмотря на это, она идеальна для осуществления воспламенания. Этот эффект достигается в катушке за счет процесса, называемого электромагнитной индукцией: при протекании в проводнике электрического тока создается слабое электромагнитное поле вокруг этого проводника. Если второй проводник оказывается в электромагнитном поле первого.внем наводится слабый ток. Если в первом проводнике ток прекращается, то по мере нарастания и исчезновения поля во втором проводнике происходит то же самое. Другими словами, один и тот же результат можно получить при движении второго проводника в поле или движении поля через проводник. При рассмотрении одного проводника этот эффект очень слаб, но его можно значительно увеличить, намотав иэпроволоки две отдельных катушки, одну поверх другой. В катушках зажигания, применяющихся в системах зажигания, первичная (низковольтная) и вторичная [высоковольтная] обмотки располагаются одна поверх другой ню железном сердечнике, который используется для усиления воздействия поля или "магнитной индукции". Первичная обмотка состоит из нескольких сотен витков толстой медной
Рис. 3.3а Катушка зажигания с металлическим корпусом
В центре металлического корпуса расположен железный сердечник. Вторичная обмотка намотана вокруг сердечника и подсоединена к центральному высоковольтному выводу. Первичная обмотка навита вокруг вторичной обмотки, а ее коты подсоединены к положительному и отрицательному выводам на крышке катушки зажигания
проволоки, а вторичная обмотка, к которой подсоединяется толстый высоковольтный провод (который далее присоединяется к свечному наконечнику и свече зажигания], состоит из нескольких тысяч витков тонкой медной проволоки, Когда на первичную обмотку поступает напряжение, создается магнитное поле. При отключении низковольтного напряжения, питающего первичную обмотку, поле исчезает, и по мере его прохождения через витки вторичной обмотки, индуцируется импульс высокого напряжения, требуемый дпн образования искры,
Типы катушек
Всего на мотоциклах применяется три основных типа катушек, Катушки первого типа изготавливаются в металлическом корпусе и содержат железный центральный сердечник, вокруг которого расположена вторичная обмотка (см. рис. 3,3а]. Первичная обмотка располагается снаружи вторичной, и вся эта конструкция размещается внутри металлической емкости, Иногда емкость заполняется маслом для улучшения отвода тепла, образующегося в катушке.
Катушки второго типа сейчас встречаются гораздо чаще, В них расположение первичной
и вторичной обмоток на центральном сердечнике, набранном из железных пластин, выполнено наоборот [см, рис 3,36), Вся эта конструкция затем покрывается пластмассой для противостояния воздействию обычной для мотоциклов вибрации. Такая катушка приобрела популярность благодаря своей жесткой конструкции, На многщипиндровых машинах широко применяются катушки, питающие две свечи зажигания, у которых используются два высоковольтных вывода вторичных обмоток; обычно такие системы называют "системами с вспомогательной или холостой искрой" [см, рис. 3,86, стр, 3,11 ]. Наиболеесавременныекатушкитретьеготипа объединены со свечным наконечником (см. рис, 3,3в) ихчасто называют "стержневыми катушками". Размер и вес такой катушки значительно ниже, чем у катушек второго типа, а ихглавное преимущество в том, что отпадает необходимость в высоковольтном проводе.
4 Свеча зажигания
Свеча зажигания предназначена для подвода высоковольтного импульса от свечного наконечника к центральному, или положитель-
ному электроду, передачи его по воздушному промежутку к боковому электроду в виде искры и затем отвода его на массу [заземление]. Свеча зажигания-неремонтопригодная деталь системы зажигания, предназначенная для работы в течение определенного периода, по окончании которого [когда она изнашивается и разрушается] ее выбрасывают и заменяют новой,
Свеча зажигания великолепно подходит под эти требования, как с точки зрения низкой стоимости, так и ответственной роли, которую она надежно исполняет. Фактически, низкая стоимость свечи зажигании вводит в заблуждение, поскольку это - деталь прецизионного исполнения, но в значительной степени она связана с громадными объемами производства свечей. Изменяющиеся требования, предъявляемые к свечам зажигания, а также разнообразные и неблагоприятные условия, при которых они должны работать на двигателях различного типа, привели к тому, что свечи производятся в запутанном сочетании размеров, длин резьб и характеристик теппоотводз.
Конструкция
В верхней части свечи находится круглая клемма, к которой присоединяется высоковольтный провод посредством свечного наконечника [см. рис. 3.4а, стр. 3.4]. Клемма навинчивается нз центральный электрод, который обычно изготавливается из никелевого сплава, стойкого к воздействию теплоты и содержащихся в топливе элементов, вызывающих коррозию; часто внутри центрального эпектредз располагается медный сердечник для улучшения отвода тепла, В некоторых свеча* электрод изготавливается из экзотических сплавов серебра, платины, палладия или золота. Их применение обусловлено увеличением эрозионостойкости и улучшением работоспособности, особенно при неблагоприятных условиях.
Центральный электрод проходит через керамический изолятор и выступает из его нижней части. Изолятор предназначен для предотвращения утечки электричества с центрального электрода иего защитыот большей части тепла, выделяемого двигателем. Изолятор закрепляется в рлетаплическом корпусе свечи завальиовкой его верхней части. Для предотвращения протечек газа между центральным электродом и изолятором, а также между изолятором и корпусом свечи устанавливаются уплотнения. Корпус свечи изготавливается из стали и обычно для предотвращения коррозии покрывается никелем. На верхней части корпуса находится шестигранник, за который свечу можно заворачивать и отворачивать, В нижней части корпуса нанесена резьба, позволяющая заворачивать свечу в головку цилиндра; на резьбовой части свечи располагается съемное металлическое кольцо, предназначенное для ее уплотнения. В самой нижней части свечи есть боковой или отрицательный электрод. Он приварен к корпусу свечи и служит отрица тельным проводником для искры.
Применяются две разновидности посадочной поверхности сеечи: плоская и коническая (см. рис, 3.46, стр. 3.4), Посадочная поверхность -это часть корпуса, расположенная над резьбой, которая соприкасается с головкой цилиндров. Если посадочнаяпаверхностъплоская.то свеча комплектуется уплотнитепьной шайбой [кольцом), В противном случае, посадочная поверхность - коническая, не требующая установки шайбы.
Типы
Стандартные свани
Центральный электрод слегка выступает из отверстия резьбовой части свечи, а нижней конец изолятора (называемый тепловым конусом) располагается внутри него, Свечи такого типа подходят для старых двигателей.
Свечи с выступающим тепловым конусом изоляторе
Из отверстия резьбовой части свечи выступают как центральный электрод, так и тепловой конус изолятора (см, рис. 3,4а, стр. 3.4). Электроды значительно быстрее прогреваются по сравнению с электродами свечей стандартного типа, что способствует их очистке, а при высоких частотах вращения • снижению вероятности возникновения калильного зажигания. Свечи такого типа подходят дли использования на современных двигателях.
Свечи с памехоподавитепьным сопротивлением
Втакихсаечахэажиганиявцентральной части располагается сопротивление для по давления радиопомех [см. рис. 3.4в, стр, 3,4].
Свечи с попуповерхностным реэ рядом
Они разработаны для того, чтобы при про-скакивании на боковой эпектрод[ы] или корпус (в зависимости от типа электрода) путь искры проходил по торцу изолятора. Зто способствует очистке свечи, поскольку искра эффективна выжигает любые отложения [см, рис. 3.4г, стр. 3.4)
Применение боковых электродов, которые не закрывают торец центрального электрода, способствует раскрытию области новообразования топпивовоэдушной смеси, Использование нескольких боковых электродов теоретически приводит к образованию нескольких искр, хотя на практике ток идет по линии наименьшего сопротивления, а следовательно, еспиодинбоковой электрод загрязнен сильнее другого, работать будет тот. что чище. Другое преимущество использования нескольких боковых электродов заключается в том, что при попеременном проскакивании искры между несколькими электродами большая часть свечи будет оставаться чистой,
Длина резьбовой части
Длина резьбовой части - это просто длина той части корпуса свечи, на которой нанесена
К свече зажигания
Высоковольтный провод
Разъем первичной обмотки >■* катушки зажигания ГфЛ {низковольтный)
4— Пластиковый корпус
Сердечник катушки
■
■ j
Первичная обмотка (сотни витков проволоки}
Вторичная обмотка [тысячи витков проволоки)
Рис. 3,36 Катушка зажигания с пластиковым корпусом
Первичная обмотка навита вокруг центрального сердечника, набранного из множестиа пластин, а вторичная обмотка навита поверх первичной и подключена к высоковольтному выводу катушки зажигания. Вся эта конструкция заключена в пластмассовый корпус, предохраняюший ее от воздействий влаги и вибрации.
Рис. З.Зв Катушка зажигания, комбинированная со свечным колпачком, в разреза [слева]и на двигателе(справа)
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74]