Электроника и электрооборудование Т и ТТМО

Электроника и электрооборудование Т и ТТМО

Методические указания к выполнению практических работ

для студентов – очной формы обучения

по направлению подготовки бакалавров 190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», профиль подготовки

190603 «Автомобильный сервис»

 

 

 

 

Брянск 2013

 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

 

«Брянская государственная

инженерно-технологическая академия»

(ФГБОУ ВПО «БГИТА»)

 

Кафедра «Технический сервис»

 

Утверждены Научно-методическим советом БГИТА Протокол № ______________________ от "____" __________________ 2012 г.

 

 

Электроника и электрооборудование Т и ТТМО

 

Методические указания к выполнению практических работ

для студентов – очной формы обучения

по направлению подготовки бакалавров 190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», профиль подготовки

190603 «Автомобильный сервис»

 

 

Брянск 2013

 

 

УДК 656.13 (075.8)

 

ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ Т И ТТМО / Методические указания к выполнению практических работ для студентов – очной формы обучения по направлению подготовки бакалавров 190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», профиль подготовки 190603 «Автомобильный сервис»" / Брянск. гос. технол. акад. Сост. П.В. Тихомиров, - Брянск: БГИТА, 2013 – 16 с.

 

 

В методическом указании даны задания для выполнения самостоятельной работы.

Библиограф. назв.

 

 

Рецензенты: к.т.н., проф. кафедры «Детали машин», БГТУ Стриженок А.Г.

к.т.н., проф. зав. кафедрой «Технический сервис» Лобанов В.Н.

 

 

Рекомендованы редакционно-издательской и методической комиссиями

механико-технологического факультета БГИТА

 

Протокол №____ от «____»_________2013 г.

Содержание

Введение………………………………………………………………….…..
Практическая работа № 1. Аккумуляторные батареи (АКБ)……………….
Практическая работа № 2. Генератор переменного тока…………………..
Практическая работа № 3.Регуляторы напряжения……………………....
Практическая работа № 4. Электростартерная система пуска.……………..
Практическая работа № 5. Системы зажигания……………..……………...
Практическая работа № 6. Искровые свечи………….………………….....
Практическая работа № 7. Системы освещения……………………………
Практическая работа № 8. Контрольно-измерительные приборы……….
Список использованных источников……………………………………….
Приложение……………….……………………………………………..…...

Введение

Эксплуатационная надежность, экономичность, активная безопасность и экологические качества автомобиля в значительной степени определяются работой его электрооборудования. Электрооборудование современного автомобиля представляет собой очень сложную систему, включающую более 100 изделий, а его стоимость составляет примерно 30% стоимости автомобиля.

С точки зрения системного подхода электрооборудование автомобиля может быть представлено в виде ряда самостоятельных функциональных систем – электроснабжения, пуска, зажигания, освещения и сигнализации, информации и диагностирования, автоматического управления двигателем и трансмиссией и др.

При подготовке к практическим работам используется лекционный материал, плакаты, приборы электрооборудования, учебная литература и интернет.

Рекомендуется, получив задание, сначала ознакомиться с содержанием соответствующей работы по данному методическому указанию.

Письменный отчет по практической работе составляется во время самоподготовки в соответствии с приведенными в методическом указании заданиями. Отчет должен содержать краткий теоретический материал с ответами на вопросы. Отчет выполняется на странице тетради с обозначением основных элементов, описанием их работы. Особое внимание должно быть обращено на правильность терминологии и соответствие условных обозначений существующим ГОСТам. Не следует приводить общих описаний и дословных выдержек из учебников. Описание работы узла или механизма должно быть ясным и кратким со ссылкой на проработанные разделы учебной литературы. Список литературы указывается в конце общего описания. Выполненный в таком виде отчет, защищается устным пояснением на занятии.

В процессе выполнения работы студентами преподаватель контролирует порядок и правильность выполнения работ, проводит собеседование. Общая оценка по практической работе проставляется в конце занятия, после чего вы-дается задание на следующее занятие. Зачет по практическим работам проставляется в конце семестра по совокупности сданных работ.

Практическая работа № 1 (2 часа)

Аккумуляторные батареи (АКБ)

 

1.1 Цель работы: изучить устройство, маркировку и методы зарядки АКБ, а также научиться определять емкость при помощи мультиметра.

 

1.2 Теоретическая часть

1.2.1 Устройство АКБ

Аккумуляторная батарея (АКБ) представляет собой химический источник тока, запасающий энергию, необходимую для питания электрического стартера, вращающего двигатель при пуске [4]. Кроме того, она обеспечивает работу электрических приборов автомобиля при недостатке или отсутствии развиваемой генератором мощности. На транспортных средствах в основном применяются свинцовые стартерные батареи, состоящие из последовательно соединенных аккумуляторов, установленных в общем корпусе (рисунок 1.1).

 

Рисунок 1.1 - Устройство обслуживаемой АКБ:

1 – корпус; 2 – отрицательный электрод (пластина); 3 – сепаратор; 4 – положительный электрод (пластина); 5 – баретка; 6 – опорные призмы; 7 – крышка; 8 – пробка заливного отверстия; 9 – положительный вывод; 10 – межэлементная перемычка (соединительный мостик); 11 – отрицательный вывод.

Так называемые «необслуживаемые» батареи отличаются от обычных замедленным «выкипанием» воды из электролита и большим его резервным объемом.

 

1.2.2 Маркировка АКБ

По ГОСТу Р 53165-2008 на каждой АКБ должно быть нанесено:

- товарный знак или наименование предприятия-изготовителя;

- условное обозначение батареи;

- знаки полярности: плюс «+» и минус «–»;

- дата изготовления (месяц, год);

- номер НД (нормативного документа) на данную батарею;

- номинальная емкость в ампер-часах (А.ч);

- номинальное напряжение в вольтах (В);

- ток холодной прокрутки в амперах (А);

- масса батареи (если она 10 кг и более);

- знаки безопасности;

- символ переработки.

На АКБ, предназначенных на экспорт, дополнительно должно быть нанесено: «ГОСТ 959-2002», надпись «сделано в (наименование страны-изготовителя)» и буква «Т» для экспорта в страны с тропическим климатом.

 

1.2.3 Методы заряда АКБ

Генератор переменного тока

 

2.1 Цель работы: изучить устройство, принцип работы генератора переменного тока, а также проводить проверку генератора мультиметром.

 

2.2 Теоретическая часть

2.2.1 Устройство генератора переменного тока

Генератор – одно из важнейших устройств автомобиля (рисунок 2.1). Без него становиться невозможным нормальное функционирование всех блоков, узлов и приборов, которым нужна электрическая энергия. После запуска двигателя автогенератор включается на запитывание бортовой сети, а также на зарядку аккумуляторной батареи. Важно следить и периодически проверять натяжение ремня генератора. От этого зависит не только срок службы самого ремня, но и нормальная зарядка аккумуляторной батареи. При неправильной регулировке ремень может проскальзывать, в результате чего будет вырабатываться недостаточное напряжение. В такой ситуации аккумуляторная батарея не будет получать необходимый заряд и со временем может разрядиться [7].

2.2.2 Принцип работы генератора переменного тока

Генератор переменного тока приводиться в работу с помощью коленчатого вала через ремень привода. Он превращает механическую энергию, созданную двигателем автомобиля, в электрическую.

Вращающаяся часть привода называется ротором. Как правильно, в основных моделях это электрический магнит, обеспечивающий магнитное поле, которое в дальнейшем передается на статор.

Через коллекторные (роторные) кольца и щетки передается напряжение. Роторные кольца — это медные кольца, расположенные на задней части самого ротора. Они вращаются с ротором и коленчатым валом. Щетки прижимаются пружинами к кольцам. Щетки находятся на месте и не трутся поперек колец, что позволяет току передаваться от неподвижной части генератора к вращающейся.

Статор – это внешняя часть генератора переменного тока. Он состоит из трех катушек с проводом, окружающих ротор.

Магнитное поле, произведенное вращением ротора в статоре тоже вращается. Так как поле передвигается поперек катушек статора, оно производить электро потоки в них. Именно эти потоки заряжают аккумулятор.

Аккумулятор – это постоянный ток. Генератор переменного тока – переменный. Для того, чтобы переделать переменный в постоянный то необходим диодный мост. Он и расположен в задней части привода.

На диодном мосте обычно располагаются 9-10 диодов (диод — устройство с 2 контактами, позволяющее электрическому потоку проходить в одном направлении через него.)

Основные диоды, выпрямляющие напряжение для заряжения аккумулятора соединяются с тремя выводами статора. Кроме этого, выводы статора соединены с дополнительными диодами, дающие напряжение регулятору напряжения и лампе контролирующей зарядку.

Лампа, контролирующая зарядку, необходима генератору постоянного тока для контроля исправности привода и для запуска генератора. Генератор постоянного тока без лампы не запуститься на стандартных оборотах.

 

Рисунок 2.1 – Устройство автомобильного генератора переменного тока:

1 – задний подшипник; 2 – выпрямительный блок; 3 – контактные кольца; 4 – щетка; 5 – щеткодержатель; 6 – кожух; 7 – диод; 8 – втулка подшипника; 9 – винт; 10 – задняя крышка; 11 – крыльчатка; 12 – винт; 13 – ротор; 14 - обмотка статора; 15 – передняя крышка; 16 – вал ротора; 17 – шайба; 18 – гайка; 19 – шкив; 20 – передний подшипник; 21 – обмотка ротора; 22 - статор

2.2.3 Проверка исправности генератора переменного тока

В случае возникновения каких-либо проблем с электропитанием первый вопрос, который встает перед водителем – как проверить работу генератора. Разумеется, идеальный вариант провести диагностику на СТО. Но для выявления в полевых условиях (в собственном гараже) неисправности генератора, возможно при помощи обычного мультиметра.

Рассмотрим порядок диагностирования мультиметром:

1. Необходимо убедиться, что приводной ремень в хорошем состоянии и его натяжение в норме (приложение 2). Также проверить проводку генератора и аккумулятора (она должна быть в норме и не окислена, места крепления не ржавые).

2. Далее проверяем реле генератора. Перенапряжение в бортовой сети автомобиля способно вывести из строя различные приборы. Для поддержания правильной разности потенциалов используется реле-регулятор. Мультиметр переключаем в режим измерения напряжения. Заводим автомобиль. На клеммах АКБ или выходах генератора замеряем величину напряжения. Правильное значение должно быть в диапазоне 14-14.2 В. Нажимаем на акселератор (здесь понадобиться помощь помощника). Величина напряжение не должна измениться более чем на 0.5В. Если значения замеренных параметров отличаются от приведенных, это говорит о неправильной работе реле-регулятора.

3. Проверяем диодный мост, состоящий из шести диодов. Из них три можно назвать «положительными», а три – «отрицательными». Половина диодов имеет массу на аноде, а остальные – на катоде. Для проверки переводим мультиметр в режим «звука». Если замкнуть контакты щупов, будет слышен писк. Проверяем каждый диод в обоих направлениях. Писк должен быть слышен только в одном. Если диод звонится в обе стороны – значит, он пробит и его нужно менять. Желательно в таком случае произвести замену сразу всего моста.

4. Проверяем статор генератора. Данный блок выполнен в виде полого металлического цилиндра. Внутри уложена обмотка генератора. Для проверки нужно предварительно отсоединить от диодного моста выводы статора. Осматриваем состояние обмотки. Не должно быть подгораний и механических повреждений. Переводим тестер в режим измерения сопротивления. Проверяем обмотку на пробой. С этой целью замеряем сопротивление между корпусом статора и любым из выводов обмотки. Значение должно быть как можно большим, в идеале – стремящимся к бесконечности. Если тестер показывает меньше 50 КОм – значит, автогенератор скоро выйдет из строя.

5. Проверяем ротор генератора. Этот узел выполнен в виде металлического стержня, на который наматывается обмотка. На одном из концов стержня находятся кольца. По ним скользят щетки генератора. Извлекаем ротор и осматриваем состояние обмотки и подшипников. Проверяем мультиметром целостность обмотки. Замеряем сопротивление между контактными кольцами. Его значение должно быть порядка нескольких Ом. В случае короткого замыкания (сопротивление около нуля) или обрыва цепи требуется замена ротора.

 

Вышеописанный алгоритм может с успехом применяться как на большинстве современных автомобилей, так и на отечественных ВАЗ 2106, 2107, 2114 и т.д. главное условие – напряжение бортовой сети 12В.

 

2.3 Порядок выполнения работы и составления отчета

2.3.1 Изучить самостоятельно теоретический материал по теме практической работы:

- устройство генератора переменного тока;

- принцип работы генератора переменного тока;

- диагностика генератора переменного тока.

2.3.2 По имеющимся генераторам переменного тока:

- расшифровать маркировку;

- описать, на какие автомобили возможна установка;

- провести диагностику;

- дать заключение.

 

2.4 Контрольные вопросы

2.4.1 Поясните назначение, устройство и принцип работы генератора переменного тока?

2.4.2 Каким образом проводится диагностика генератора переменного тока?

2.4.3 Поясните порядок проверки состояния, регулировки натяжения и как проводится замена приводных ремней?

 

Практическая работа № 3 (2 часа)

Регуляторы напряжения

 

3.1 Цель работы: изучить назначение, виды и принцип действия регуляторов напряжения.

 

3.2 Теоретическая часть

3.2.1 Назначение регуляторов напряжения

Регулятор напряжения поддерживает напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды [9]. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции - защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузки, автоматически включать в бортовую сеть цепь обмотки возбуждения или систему сигнализации аварийной работы генераторной установки.

3.2.2 Виды и устройство регуляторов напряжения

Конструкция, технология изготовления и схемное исполнение регуляторов напряжения тесно связаны друг с другом [10]. Основные тенденции развития конструкций и схем обуславливаются стремлением миниатюризировать регулятор, чтобы при встраивании в генератор он занимал меньше места, увеличить число выполняемых им функции (например, наряду со стабилизацией напряжения сообщать о работоспособности генераторной установки, предотвращать разряд аккумуляторной батареи при неработающем двигателе), а также повысить качество выходного напряжения.

Вибрационные реле-регуляторы (рисунок 3.1, а) и контактно-транзисторные регуляторы (рисунок 3.1, б) в настоящее время полностью заменены электронными транзисторными регуляторами напряжения. С развитием электроники наметились существенные изменения в схемном и конструктивном решениях электронных регуляторов. Теперь их можно разделить на две группы - регуляторы традиционного схемного исполнения с частотой переключения, меняющейся с изменением режима работы генератора, и регуляторы со стабилизированной частотой переключения, работающие по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ). По конструкции регуляторы традиционного схемного исполнения выполняются либо на навесных элементах, расположенных на печатной плат, либо в виде гибридных схем, регуляторы с ШИМ могут быть гибридного исполнения или полностью выполненными на монокристалле кремния. Число транзисторов в традиционных схемах невелико, обычно значительно меньше десятка, в регуляторах с ШИМ это число составляет несколько десятков. Последнее стало возможно с развитием электроники, так как в микросхемах, выполненных на монокристалле кремния, стоимость схемы мало зависит от числа транзисторов. Применение же ШИМ позволяет повысить качество стабилизации напряжения и предотвратить влияние на регулятор внешних воздействий.

а) б) в)   Рисунок 3.1 – Схемы регуляторов напряжения: а – простейшая схема вибрационного реле-регулятора; б – контактно-транзисторный регулятор напряжения РР362; в – Электронный транзисторный регулятор напряжения (1 – генератор; 2 – регулятор)

 

3.2.3 Принцип работы

Все регуляторы напряжения работают по единому принципу. Напряжение генератора определяется тремя факторами - частотой вращения ротора, силой тока, отдаваемой генератором в нагрузку, и величиной магнитного потока, создаваемой током обмотки возбуждения. Чем выше частота вращения ротора и меньше нагрузка на генератор, тем выше напряжение генератора. Увеличение силы тока в обмотке возбуждения увеличивает магнитный поток и с ним напряжение генератора, снижение тока возбуждения уменьшает напряжение.

Все регуляторы напряжения, отечественные и зарубежные, стабилизируют напряжение изменением тока возбуждения. Если напряжение возрастает или уменьшается, регулятор соответственно уменьшает или увеличивает ток возбуждения и вводит напряжение в нужные пределы.

Блок-схема регулятора напряжения представлена на рисунке 3.2.

 

 

Рисунок 3.2 – Блок-схема регулятора напряжения:

1 – регулятор; 2 – генератор; 3 – элемент сравнения; 4 – регулирующий элемент; 5 – измерительный элемент

 

Регулятор 1 содержит измерительный элемент 5, элемент сравнения 3 и регулирующий элемент 4. Измерительный элемент воспринимает напряжение генератора 2 Ud и преобразует его в сигнал Uизм., который в элементе сравнения сравнивается с эталонным значением Uэт.

Если величина Uизм. отличается от эталонной величины Uэт, на выходе измерительного элемента появляется сигнал Uo, который активизирует регулирующий элемент, изменяющий ток в обмотке возбуждения так, чтобы напряжение генератора вернулось в заданные пределы.

Таким образом, к регулятору напряжения обязательно должно быть подведено напряжение генератора или напряжение из другого места бортовой сети, где необходима его стабилизация, например, от аккумуляторной батареи, а также подсоединена обмотка возбуждения генератора. Если функции регулятора расширены, то и число подсоединений его в схему растет.

Чувствительным элементом электронных регуляторов напряжения является входной делитель напряжения. С входного делителя напряжение поступает на элемент сравнения, где роль эталонной величины играет обычно напряжение стабилизации стабилитрона. Стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжении ниже напряжения стабилизации и пробивается, т.е. начинает пропускать через себя ток, если напряжение на нем превысит напряжение стабилизации. Напряжение же на стабилитроне остается при этом практически неизменным.

Ток через стабилитрон включает электронное реле, которое коммутирует цепь возбуждения таким образом, что ток в обмотке возбуждения изменяется в нужную сторону. В вибрационных и контактно-транзисторных регуляторах чувствительный элемент представлен в виде обмотки электромагнитного реле, напряжение к которой, впрочем, тоже может подводиться через входной делитель, а эталонная величина - это сила натяжения пружины, противодействующей силе притяжения электромагнита.

Коммутацию в цепи обмотки возбуждения осуществляют контакты реле или, в контактно-транзисторном регуляторе, полупроводниковая схема, управляемая этими контактами.

Особенностью автомобильных регуляторов напряжения является то, что они осуществляют дискретное регулирование напряжения путем включения и выключения в цепь питания обмотки возбуждения (в транзисторных регуляторах) или последовательно с обмоткой дополнительного резистора (в вибрационных и контактно- транзисторных регуляторах), при этом меняется относительная продолжительность включения обмотки или дополнительного резистора.

 

3.3 Порядок выполнения работы и составления отчета

3.3.1 Изучить самостоятельно теоретический материал по теме практической работы:

- назначение регулятора напряжения;

- виды и устройство регуляторов напряжения;

- принцип работы.

3.3.2 По своему варианту (приложение 3) составить отчет согласно пункта 3.3.1.

 

3.4 Контрольные вопросы

3.4.1 Поясните назначение, устройство и принцип работы регулятора напряжения?

3.4.2 Поясните в чем особенность автомобильных регуляторов напряжения?

3.4.3 Какие источники напряжения подводятся к регулятору напряжения?

 

Практическая работа № 4 (2 часа)

Системы зажигания

 

5.1 Цель работы: изучить виды систем зажигания, рабочий процесс, а также рассмотреть вольт-амперную характеристику разряда.

 

5.2 Теоретическая часть

Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах бензиновых двигателей.

Система состоит из двух частей, низковольтной, обеспечивающей в нужный момент прерывание тока низкого напряжения в первичной обмотке высоковольтного трансформатора (катушки зажигания), и высоковольтной, обеспечивающих получение импульсов высокого напряжения и своевременного распределения их по свечам соответствующих цилиндров.

Обобщенно структуру системы зажигания можно представить по представленной схеме (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 – Обобщенная структура системы зажигания

 

Рассмотрим подробнее каждый из элементов системы представленного на рисунке 5.1:

1. Источник питания для системы зажигания - бортовая сеть автомобиля и ее источники питания - аккумуляторная батарея (АКБ) и генератор.

2. Выключатель зажигания.

3. Устройство управления накоплением энергии - определяет момент начала накопления энергии и момент "сброса" энергии на свечу (момент зажигания). В зависимости от устройства системы зажигания на конкретном авто может представлять из себя: механический прерыватель; транзисторный коммутатор с бесконтактным датчиком; микропроцессорный блок управления зажиганием и т.д.

Механический прерыватель, непосредственно управляющий накопителем энергии (первичной цепью катушки зажигания). Данный компонент нужен для того, чтобы замыкать и размыкать питание первичной обмотки катушки зажигания. Контакты прерывателя находятся под крышкой распределителя зажигания. Пластинчатая пружина подвижного контакта постоянно прижимает его к неподвижному контакту. Размыкаются они лишь на короткий срок, когда набегающий кулачок приводного валика прерывателя-распределителя надавит на молоточек подвижного контакта.

Параллельно контактам включен конденсатор (condenser). Он необходим для того, чтобы контакты не обгорали в момент размыкания. Во время отрыва подвижного контакта от неподвижного, между ними хочет проскочить мощная искра, но конденсатор поглощает в себя большую часть электрического разряда и искрение уменьшается до незначительного. Но это только половина полезной работы конденсатора - когда контакты прерывателя полностью размыкаются, конденсатор разряжается, создавая обратный ток в цепи низкого напряжения, и тем самым, ускоряет исчезновение магнитного поля. А чем быстрее исчезает это поле, тем больший ток возникает в цепи высокого напряжения. При выходе конденсатора из строя двигатель нормально работать не будет - напряжение во вторичной цепи получится недостаточно большим для стабильного искрообразования.

 

5.2.1 Контактная система зажигания (классическая)

Прерыватель располагается в одном корпусе с распределителем высокого напряжения - поэтому распределитель зажигания в такой системе называют прерывателем-распределителем. Такая система зажигания называется классической системой зажигания. Общая схема классической системы представлена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 – Общая схема контактной (классической) системы зажигания

Это наиболее старая из существующих систем - фактически она является ровесницей самого автомобиля. За границей такие системы прекратили серийно устанавливать в основном к концу 1980-х годов, у нас такие системы на "классику" устанавливаются до сих пор. Кратко принцип работы выглядит следующим образом - питание от бортовой сети подается на первичную обмотку катушки зажигания через механический прерыватель. Прерыватель связан с коленчатым валом, что обеспечивает замыкание и размыкание его контактов в нужный момент. При замыкании контактов начинается зарядка первичной обмотки катушки, при размыкании первичная обмотка разряжается, но во вторичной обмотке наводиться ток высокого напряжения, который, через распределитель, также связанный с коленчатым валом, поступает на нужную свечу.

Также в этой системе присутствуют механизмы корректировки опережения зажигания - центробежный и вакуумный регуляторы.

5.2.2 Электронная система зажигания

Бесконтактная система зажигания является конструктивным продолжение контактно-транзисторной системы зажигания. В данной системе зажигания контактный прерыватель заменен бесконтактным датчиком. Бесконтактная система зажигания стандартно устанавливается на ряде моделей отечественных автомобилей, а также может устанавливаться самостоятельно вместо контактной системы зажигания. Общая схема бесконтактной системы зажигания представлена на рисунке 5.3.

 

Рисунок 5.3 - Общая схема бесконтактной системы зажигания

Существует множество модификаций данной системы - с применением других типов датчиков, с применением нескольких датчиков и пр.

 

Микропроцессорные системы зажигания (рисунок 5.4).В этом случае блок управления получает информацию о работе двигателя (обороты, положение коленчатого вала, положение распределительного вала, нагрузка на двигатель, температура охлаждающей жидкости и пр.) от датчиков и по результатам алгоритмической обработки этих данных управляет коммутатором, который, в свою очередь, управляет накопителем энергии. Регулировка опережения зажигания реализована программно в блоке управления.

Систему EFS (нем. Einzel Funken Spule) называют системой независимого зажигания (рисунок 5.5), так как в ней (в отличие от систем синхронного зажигания) каждая катушка и управляется независимо и дает искру только для одного цилиндра. В этой системе каждая свеча имеет свою индивидуальную катушку зажигания. Кроме отсутствия в системе механических движущихся частей, дополнительным преимуществом является то, что при выходе и строя катушки перестанет работать только один "ее" цилиндр, а система в целом сохранит работоспособность.

Как уже говорилось при рассмотрении микропроцессорных систем управления зажиганием, коммутатор в таких системах может представлять собой один блок для всех катушек зажигания, отдельные блоки (несколько коммутаторов) для каждой катушки зажигания, а, кроме того, он может быть как интегрирован с электронным блоком управления, так и может устанавливаться отдельно. Катушки зажигания также могут стоять как отдельно, так и единым блоком (но в любом случае они стоят отдельно от ЭБУ), а кроме того, могут быть объединены с коммутаторами.

 

Рисунок 5.4 – Общая схема микропроцессорных систем зажигания

 

Рисунок 5.5 - Общая схема систем независимого зажигания

 

Одной из наиболее популярных разновидностей EFS-систем является так называемая COP система (Coil on Plug - "катушка на свече") - в этой системе катушка зажигания ставится прямо на свечу. Таким образом, стало возможным полностью избавится еще от одного не вполне надежного компонента системы зажигания - от высоковольтных проводов.

Система статического синхронного зажигания с двухвыводными катушками зажигания (одна катушка на две свечи) - DFS (нем. Doppel Funken Spule) система (рисунок 5.6). Кроме систем, с индивидуальными катушками, используются и системы, где одна катушка обеспечивает высоковольтный разряд на двух свечах одновременно. При этом получается, что в одном из цилиндров, который находится в такте сжатия, катушка дает "рабочую искру", а в сопряженном с ним, который находится в такте выпуска) дает "холостую искру" (поэтому такая система часто называется системой зажигания с холостой искрой - "wasted spark"). Например, в 6-цилиндровом V-образном двигателе на цилиндрах 1 и 4 поршни занимают одно и то же положение (оба находятся в верхней и нижней мертвой точке одновременно) и движутся в унисон, но находятся на разных тактах. Когда цилиндр 1 находится на компрессионном ходу, цилиндр 4 - на такте выпуска, и наоборот.

 

Рисунок 5.6 - Общая схема системы DFS (DIS)

 

Катушки зажигания в системе DFS могут устанавливаться как отдельно от свечей и связываться с ними высоковольтными проводами (как в системе EFS), так и прямо на свечах (как в системе COP, но в этом случае высоковольтные провода все равно используются для передачи разряда на свечи смежных цилиндров - условно такую систему можно назвать "DFS-COP").

 

5.2.3 Вольт-амперная характеристика разряда

Для зажигания рабочей смеси электрическим способом необходимо образование электрического разряда между двумя электродами свечи, которые находятся в камере сгорания. Протекание электрического разряда в газовом промежутке может быть представлено вольт-амперной характеристикой (рисунок 5.7).

Участок 0ab соответствует несамостоятельному разряду. Напряжение возрастает, ток остается практически неизменным и по силе ничтожно мал. При дальнейшем увеличении напряжения скорость движения ионов по направлению к электродам увеличивается. При начальном напряжении U_н начинается ударная ионизация, т. е. такой разряд, который, однажды возникнув, не требует для своего поддержания воздействия постороннего ионизатора. Если поле равномерное, то процесс поляризации сразу перерастает в пробой газового промежутка. Если поле неравномерное, то вначале возникает местный пробой газа около электродов в местах с наибольшей напряженностью электрического поля, достигшей критического значения. Этот тип разряда называется короной и соответствует устойчивой части вольт-амперной характеристики bc. При дальнейшем повышении напряжения корона захватывает новые области межэлектродного пространства, пока не произойдет пробой (точка с), когда между электродами проскакивает искра. Это происходит при достижении напряжением значения пробивного напряжения U_пр.

Рисунок 5.7 - Вольт-амперная характеристика разряда в воздушном промежутке.

 

Проскочившая искра создает между электродами сильно нагретый и ионизированный канал. Температура в канале разряда радиусом 0,2...0,6мм превышает 10000 К.

Сопротивление канала зависит от силы протекающего по нему тока. Дальнейшее протекание процесса зависит от параметров газового промежутка цепи источника энергии. Возможен или тлеющий разряд (участок de), когда токи малы, или дуговой разряд (участок тп), когда токи велики вследствие большой мощности источника тока и малого сопротивления цепи. Оба эти разряда являются самостоятельными и соответствуют устойчивым участкам вольт-амперной характеристики. Тлеющий разряд характеризуется токами 10^-5…10^-1 и практически неизменным напряжением разряда. Дуговой разряд характеризуется значительными токами при относительно низких напряжениях на электродах.

 

5.3 Порядок выполнения работы и составления отчета

5.3.1. Изучить самостоятельно теоретический материал по теме практической работы:

- назначение систем зажигания;

- виды систем зажигания;

- принцип работы.

5.3.2 По своему варианту (приложение 3) составить отчет согласно пункта 5.3.1, и ответ на вопрос по индивидуальному заданию (приложение 5).

 

5.4 Контрольные вопросы

5.4.1 Из каких общих элементов состоит система зажигания?

5.4.2 Какие существуют системы зажигания и в чем их различия?

5.4.3 Какие датчики применяются в микропроцессорных системах зажигания и для чего?

 

 

Практическая работа № 6 (2 часа)

Искровые свечи зажигания

 

6.1 Цель работы: изучить устройство, виды, принцип работы и научиться определять причины выхода из строя свечей зажигания.

 

6.2 Теоретическая часть

Свеча зажигания – это устройство, расположенное в головке цилиндра двигателя внутреннего сгорания, работающего по принципу зажигания смеси воздуха и топлива от искры. Свеча зажигания соединена с головкой цилиндра посредством резьбы. Ее рабочая часть запущена в камеру сгорания двигателя. Верхняя часть служит для обеспечения подачи высокого напряжения от системы зажигания на искровой разрядник свечи зажигания.

Основной функцией свечи зажигания является зажигание смеси воздуха и топлива в камере сгорания двигателя в пунктуально данном моменте. Основным эксплуатационным параметром свечи зажигания является калильное число, информация о величине которого дается всеми фирмами-изготовителями в обозначении.

6.2.1 Устройство и виды свечей зажигания

Свеча зажигания (рисунок 6.1) во взаимодействии с другими компонентами двигателя, а именно, с системой зажигания и системой приготовления топливной смеси определяет в решающей массе функции двигателя. Свеча должна гарантировано обеспечивать старт, бесперебойную эксплуатацию во время форсирования и максимальной производительности двигателя. Свеча зажигания при всех условиях эксплуатации должна доставить искровую энергию в камеру сгорания без разгерметизации и перегрева. Детали свечи, находящиеся в камере сгорания, подвергаются высоким термическим, механическим, электрическим нагрузкам, а также химическому воздействию продуктов неполного сгорания топлива.