Система зажигания

Общая схема электрооборудования. Источники тока

Весь комплекс электрических приборов и аппаратуры, включая ис­точники тока, образуют в совокупности систему электрооборудования ав­томобиля.

В соответствии с назначением все электрооборудование автомо­биля может быть разделено на следующие группы:

- источники тока (аккумуляторная батарея 2 и генератор 4 с регуля­тором 5 и ам­перметром 3), обеспечивающие электроэнергией пере­числен­ные ниже потре­бители;

- система зажига­ния у бензиновых и газо­вых двигателей для вос­пла­менения рабо­чей смеси в цилиндрах двига­теля в соответствующий момент рабочего про­цесса (пре­рыва­тель 8, катушка зажигания 9, распределитель 7, свечи зажигания 6);

- система пуска, обеспечивающая проворачивание коленчатого вала и перемеще­ние поршней во время пуска двигателя, чтобы осуществить впуск горючей смеси в ци­линдры, ее сжатие и получение первых рабочих ходов (стартер 1);

- система освещения и сигнализации, служащая для освещения до­роги и габари­тов автомобиля при движении в темное время суток, для сиг­нализации о маневрах, про­водимых автомобилем (фары 11, переключатель света фар 12, центральный переключа­тель света 13, приборы освещения и световой сигнализации 14);

- контрольно-измерительные приборы 10 и вспомогательное обору­дование.

Все приборы электрооборудования автомобиля подключаются па­раллельно с ис­точниками тока и между собой. Ввиду того, что основные элементы автомобиля изго­товлены из металла, являющегося проводником электрического тока, на автомобилях применяется однопроводная система электрооборудования. Вторым проводом являются металлические детали автомобиля, называемые корпусом («массой»). В настоящее время на большинстве автомобилей с корпусом соединены отрицательные полюса ис­точников тока.

На автомобилях применяются два типа источников тока:

- аккумуляторная батарея, питающая потребителей при неработаю­щем двигателе за счет преобразования накопленной химической энергии в электрическую (разряд);

- генератор, преобразующий механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую и питающий потребителей при работающем двигателе.

Аккумулятор является обратимым электрохимическим элементом, в котором хи­мические процессы протекают в одном направлении при про­пускании через него тока (заряд) и в противоположном при подключении к нему потребителя (разряд).

Аккумулятор представляет собой сосуд, заполненный электролитом, в который опущены два металлических электрода разного состава. В ре­зультате взаимодействия электролита с электродами между ними возни­кает разность потенциалов. Если элек­троды соединить между собой про­водником, то по нему потечет ток. Постепенно, в ре­зультате химических процессов, состав электролита и электродов изменяется – проис­ходит раз­ряд аккумулятора. Если к электродам подвести напряжение от источника тока, то химические процессы в аккумуляторе протекают в обратном на­правлении, и восста­навливается первоначальный химический состав элек­тролита и электродов. Этот про­цесс носит название заряда аккумулятора.

Среднее напряжение аккумулятора равно 2 В. Поэтому для того, чтобы напряже­ние аккумуляторной батареи соответствовало напряжению в цепях автомобильного электрооборудования (12 В), необходимо после­довательно соединить шесть аккумуля­торов. На автомобилях с дизелями для увеличения мощности стартера при его относи­тельно небольших раз­мерах используется напряжение 24 В. В этом случае на автомо­биле уста­навливают две аккумуляторные батареи.

Работа генератора основана на электромагнитной индукции – воз­никновении электрического тока в проводнике, перемещающемся в маг­нитном поле.

Генератор переменного тока проще по конструкции, надежнее в ра­боте, меньше по размерам и массе по сравне­нию с генератором постоян­ного тока. Поэтому такие ге­нераторы получили широкое распростране­ние на современных автомобилях.

Генератор переменного тока состоит из двух основных частей: ста­тора с катуш­ками, в которых индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), и рото­ра, который создает вращающееся магнитное поле. При вращении ротора магнитные силовые линии пересе­кают обмотку ста­тора, возбуждая в ней ЭДС, перемен­ную по величине и направлению. Обмотка возбужде­ния генератора при пуске двигателя получает питание от ак­кумуля­торной батареи, а во время ра­боты двигателя – от выпрямителя.

Для освещения дороги, внутреннего помещения кабины или пасса­жирского отде­ления кузова, обозначения габаритов, а также указания ма­невров, выпол­няемых автомо­билем, на нем устано­влен целый ряд наруж­ных фонарей, внутренних плафонов и ламп освещения приборов.

К приборам наружного освещения ав­томобиля относятся фары, обеспечи­вающие освещение дороги перед авто­мобилем на достаточном расстоянии для обеспечения безопасного движения с высокой скоростью; передние белые и задние красные габарит­ные фонари; фонарь освещения заднего номерного знака; фонари сигнала торможения, расположенные сзади и загорающиеся при торможении автомобиля; указатели поворота с оранжевыми рассеивателями, указывающие мигаю­щим светом направле­ние поворота ав­томобиля; белый фонарь, освещающий дорогу при движе­нии задним ходом.

На автомобилях обычно установлены следующие контрольно-изме­рительные приборы: указатели уровня топлива в баке, температуры охла­ждающей жид­кости в сис­теме охлаждения и давления масла в системе смазки двигателя. Кроме того, имеется ряд сигнальных ламп: отсутствия зарядного тока акку­муляторной батареи, включения стоя­ночного тормоза, включения указателей поворота, включения дальнего света фар и дру­гие.

Удобство применения электрических контрольно-измерительных приборов для замера неэлектрических величин за­ключается в том, что дат­чик (элемент, реагирующий на изменение контроли­руемого параметра) связан с указателем лишь электрическим проводом. Поэто­му эти два эле­мента измерительного прибора могут быть расположены на любом рас­стоянии один от другого в местах, где это необходимо и удобно. Датчики преобразуют регистрируемую величину в электрический сиг­нал, переда­ваемый на ука­затели.

На автомобилях устанавливается и еще целый ряд электрических прибо­ров: зву­ковые сигналы, сте­клоочистители, вентиляторы системы отопления, электромагнитные муфты привода вентилятора, магнитолы, электрические стеклоподъемники, регу­ляторы положения сидений, телеви­зоры, установки для кондиционирования воз­духа и другие.

Система зажигания предназначена для принудительного воспламе­нения рабочей смеси в цилиндрах двигателя.

В контактную систему батарейного зажигания (классическую) входят: аккуму­ля­торная батарея 17; катушка зажи­гания 12; прерыватель низкого напряже­ния 5 с кон­денсатором 6; распределитель им­пульсов высокого напряжения 20; свечи за­жигания 25; выключатель зажигания 8; ам­перметр 16. Преры­ватель 5 имеет два кон­такта: неподвиж­ный 3, соединенный с «мас­сой», и подвижный 2, расположенный на рычаж­ке 1 и соеди­ненный проводом 7 с пер­вич­ной обмоткой 10 катушки зажигания. В прерывателе уста­новлен вращающий­ся ва­лик с ку­лачком 4, при помощи ко­торого размыкаются контакты.

При замыкании контактов 2 и 3 прерывате­ля 5 ток от аккумулятор­ной батареи 17 про­ходит по первичной обмотке 10 катушки зажигания 12, создавая вокруг нее магнит­ное поле.

При размыкании контактов прерыва­теля обесточивается первичная обмотка ка­тушки зажигания и резко уменьшает­ся магнитное поле. Маг­нитный поток исчезающего поля пересекает витки вто­ричной 11 и первич­ной 10 обмоток, при этом индуктируется ЭДС высокого напряжения во вторич­ной и ЭДС самоиндукции в первичной обмотках.

Вращающийся ро­тор 19 распределителя своим электродом распреде­ляет им­пульсы высокого напряжения по электродам 22 крышки распреде­лителя. В соответствии с порядком работы ци­линдров двигателя эти им­пульсы подводятся к свечам зажигания 25 через высоковольтные провода 23 и помехоподавительные резисторы 24.

Ток самоиндукции, возникающий в первичной обмотке катушки за­жигания при размыкании и замыкании контактов прерывателя, замедляет процесс исчез­новения тока в первичной обмотке, что нежелательно, так как при размыкании контактов увеличива­ется период искрообразования между ними, снижаются эффективность и надежность системы зажигания.

Для устранения данных отрицательных явлений параллельно контак­там пре­рыва­теля включен конденсатор 6. В мо­мент размыкания цепи низ­кого напря­жения конденса­тор заряжается током самоиндукции, а затем при разомк­нутых контактах разряжается через пер­вичную обмотку, что увеличивает скорость исчезновения магнитного поля и ЭДС высокого на­пряжения во вторичной обмотке катушки зажигания.

Выключатель зажигания 8 необходим для остановки работающего двигателя раз­мыканием первичной обмотки ка­тушки зажигания. Он нужен и для вклю­чения зажига­ния перед пуском двигате­ля.

Выключатель 18 цепи аккумулятор­ной батареи нужен для отключе­ния ба­тареи от «массы» при выполнении элек­тротехнических работ и для остановки автомобиля на дли­тельное время. Он защищает электрообору­дование от короткого замыкания или от пожара при неисправной про­водке, а также позволяет отключить батарею от всех потребителей элек­трической энергии, непосредственно не отсоединяя провода, отходящие от нее.

С прерывателем-распределителем (на рисунке они изображены от­дельно) соеди­нены центробежный и вакуумный регуляторы угла опереже­ния зажигания, а также ок­тан-корректор. Центробежный регулятор автома­тически изменяет угол опережения за­жигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя; вакуумный – в зависимости от на­грузки (степени открытия дроссельной заслонки). Октан-корректор позво­ляет вручную изменять угол опережения зажигания в зависимости от окта­нового числа применяемого топлива.

Контактная система батарейного за­жигания сравни­тельно проста, однако имеет и существенные недостатки, особо заметные на высокофорсированных многоцилиндро­вых двигателях: быстро обго­рают и изнашиваются контакты прерывателя, так как через них проходит ток значительной силы; увеличивается зазор между контактами прерыва­теля, а следователь­но, и угол опережения зажигания, что снижает надеж­ность работы системы за­жигания; резко уменьшается ток в цепи низкого напряжения, вследствие чего снижается и ток в цепи высокого напря­же­ния; возникают перебои с воспламе­нением ра­бочей смеси; затрудняется пуск двигателя; снижаются экономичность и мощность дви­гателя.

Электронные системы зажигания отличаются от обычных систем наличием в первичной цепи транзистора, на базу которого подается управ­ляющий импульс либо от прерывателя (контактно-транзисторная система зажигания), либо от датчика (бескон­тактная система зажигания).

В контактно-транзисторной системе зажигания в цепи прерывателя возникает слабый ток базы – ток управления транзистором, в результате чего значительно улуч­шаются условия работы контактов прерывателя. Та­ким образом, появляется возмож­ность увеличения силы тока в цепи пер­вичной обмотки катушки зажигания. Управление током базы выполняют датчики импульсов.

Часть бесконтактной системы зажигания с магнитоэлектрическим датчиком пока­зана на рисунке.

При вращении магнита (число полюсов магнита равно числу ци­линдров) в об­мотке датчика возникает перемен­ный ток. При прохождении мимо сердечника по­люса магнита (диск с зуб­цами) в катушке датчика возникает ЭДС, которая подается на базу транзи­стора. Этому моменту соответствует искрообра­зова­ние на свече зажигания.

Напряжение магнитоэлектрического дат­чика зависит от частоты вращения маг­нита: с ее увеличением напряжение воз­растает. Поэтому при повышении частоты вра­щения происходит запаздывание зажигания. При малых частотах вращения выраба­ты­ваемого датчиком на­пряжения недос­таточно для переключения транзистора.

Для устранения перечисленных недостатков вводят специальный формирующий каскад. В настоящее время разработан ряд схем, различаю­щихся датчиками, форми­рующими каскадами, электронными коммути­рующими приборами и способами накоп­ления энергии.

Дата добавления: 2014-01-03