Строительные машины и оборудование, справочник






Характеристики системы зажигания


Категория:
   Электрооборудование автомобилей


Характеристики системы зажигания

Протекание процессов в системе зажигания можно разделить на три этапа: замыкание контактов прерывателя и нарастание первичного тока; размыкание контактов прерывателя и индуктирование вторичного напряжения; искровой разряд между электродами свечи.

достижения первичным током максимального значения, к моменту размыкания контактов первичный ток достигает значения так называемого тока разрыва. Определен он может быть при подстановке в формулу значения времени замкнутого состояния контактов.

После размыкания контактов первичная обмотка катушки, в магнитном поле которой накопилась энергия L/p/2, оказывается замкнутой на конденсатор. В результате образуется колебательный контур, содержащий индуктивность, емкость и сопротивление. В колебательном контуре возникает затухающий колебательный процесс и первичный ток совершит несколько периодов затухающих колебаний, которые в случае отсутствия вторичной обмотки исчезнут, когда вся энергия магнитного поля катушки преобразуется в тепло на сопротивлении контура.



Вторичная цепь обладает емкостью С2, которая слагается из емкостей витков вторичной обмотки и проводов высокого напряжения.

Вторичная обмотка вместе с емкостью вторичной цепи образует колебательный контур, связанный с колебательным контуром первичной цепи. Поэтому, если искровой промежуток между электродами свечи сделать таким большим, что вторичного напряжения будет недостаточно для его пробоя, вторичное напряжение, так же как и первичное, будет совершать затухающие колебания.

Для оценки возможного максимального значения вторичного напряжения U2 max, развиваемого катушкой зажигания, может служить уравнение баланса энергий в колебательном процессе. В момент, когда первичный ток после размыкания контактов упадет до нуля, вся энергия магнитного поля перейдет в энергию электрического поля на емкостях, т. е. первичное и вторичное напряжения будут максимальными. Часть энергии А выделится в виде тепла. Тогда уравнение баланса энергии для данного момента будет иметь вид

Рис. 1. Изменение первичного тока и вторичного напряжения во времени

Уменьшение индуктивности L приводит к увеличению тока /р, так как при этом первичный ток будет нарастать быстрее и за такое же время замкнутого состояния достигнет большего значения. Однако уменьшать индуктивность бесконечно нельзя, так как величина L входит также в числитель подкоренного выражения и ее чрезмерное уменьшение может привести к уменьшению вторичного напряжения.

Уменьшением сопротивления R можно также добиться увеличения тока, однако исходя из требования надежности работы контактов ток не должен быть более 3,5—5,0 А. При большем токе контакты быстро подгорают и выходят из строя. Аналогичное ограничение действует и в отношении напряжения питания первичной цепи U.

Уменьшение емкости конденсатора должно приводить к увеличению вторичного напряжения. Однако уменьшение емкости приводит к увеличению вторичного напряжения только до определенного предела. При дальнейшем уменьшении емкости напряжение начинает резко падать. Это объясняется тем, что формула для расчета вторичного напряжения не учитывает влияния емкости на искрение контактов. На практике при уменьшении емкости до определенных пределов иск-рогашение на контактах резко ухудшается и большая часть энергии магнитного поля идет на нагрев искры или дуги, воз-никаюших при размыкании контактов. В результате напряжение, развиваемое катушкой, падает. Наиболее выгодное значение емкости С1 находится в пределах 0,15—0,3 мкФ.

Рис. 2. Влияние емкости Сi на вторичное напряжение

Теоретически вторичное напряжение увеличивается с уменьшением емкости С2 вторичной цепи, которая определяется емкостями катушки зажигания, проводов высокого напряжения и свечей зажигания. Однако уменьшить ее ниже определенного предела, составляющего 40—70 пФ, не представляется возможным.

Уменьшение коэффициента трансформации W1 /W2 также согласно зависимости для вторичного напряжения должно приводить к его повышению. Однако из теории трансформатора известно, что каждому типу нагрузки (активная, реактивная) и ее значению соответствует оптимальный коэффициент трансформации. Исходя из этих соображений и производится выбор коэффициента трансформации.

Время замкнутого состояния контактов прерывателя t3 влияет на величину U 2тах через ток разрыва /р. Увеличение t3 приводит к увеличению, и здесь действует уже известное ограничение, связанное с величиной. Однако влияние на вторичное напряжение этим не ограничивается. Конструктивно прерывательный механизм контактной системы зажигания выполнен так, что время t3 задается УЗСК а3, который зависит только от профиля кулачка и является постоянной величиной при различных частотах вращг ния. Время замкнутого состояния с увеличением частоты вращс ния будет уменьшаться.

Из формулы видно, что время замкнутого состояния при одинаковом соотношении а3/ац, которое определяется формой кулачка, уменьшается как с увеличением частоты вращения, так и с увеличением числа цилиндров. Уменьшение времени замкнутого состояния с увеличением частоты вращения приводит к уменьшению тока разрыва. Это означает, что при увеличении частоты вращения коленчатого вала уменьшается вторичное напряжение, развиваемое катушкой зажигания. Вторичное напряжение, развиваемое той же катушкой зажигания на двигателе с большим числом цилиндров, будет также меньше за счет уменьшения времени замкнутого состояния контактов. Теоретически при очень малых частотах первичный ток успевает достигнуть максимального значения. Поэтому развиваемое вторичное напряжение должно быть постоянным при уменьшении частоты вращения с того момента, когда обеспечивается нарастание первичного тока до максимального значения. Это подтверждают и приведенные зависимости. Однако приведенные зависимости не учитывают, что при очень малых частотах вращения происходит такое уменьшение скорости размыкания контактов, которое сопровождается усилением искрения контактов прерывателя. Вследствие этого большая часть энергии идет на искрообразование, уменьшается скорость уменьшения первичного тока в момент размыкания контактов, что, естественно, приводит к уменьшению развиваемого напряжения.

Мы рассмотрели процессы, протекающие в контактной системе зажигания при отсутствии пробоя высоким напряжением искрового промежутка свечи зажигания. В действительности напряжение, достаточное для пробоя, t/np значительно меньше напряжения U 2тах- Поэтому При ДОСТИЖеНИИ равенства U2=U„p происходит искровой разряд и колебательный процесс, характеризуемый гармоническими колебаниями, нарушается. Отношение U 2maJU„v характеризует предельные возможности системы зажигания и называется коэффициентом запаса. Для обеспечения нормальной работы двигателя коэффициент запаса должен быть около 1,5.

Поскольку к моменту пробоя искрового промежутка не вся энергия магнитного поля катушки преобразуется в энергию электрического поля емкостей С1 и С2, искровой разряд содержит две составляющие: емкостную и индуктивную.

Емкостная фаза разряда характеризуется быстроисчезающей яркой искрой голубоватого цвета. При этом происходит резкое падение вторичного напряжения, а вторичный ток достигает нескольких десятков ампер. Сопровождается емкостный разряд специфическим треском.

Оставшаяся часть энергии выделяется в виде индуктивной части разряда. Индуктивный разряд происходит при значительно меньшем вторичном напряжении, ток не превышает 0,1 А, а продолжительность во много раз больше продолжительности емкостного разряда. Искра индуктивного разряда наблюдается в виде слабого желтовато- или красновато-фиолетового свечения.

Рис. 3. Влияние числа цилиндров двигателя на характеристики системы зажигания

Основную роль в воспламенении рабочей смеси имеет емкостная фаза. Однако индуктивная составляющая также полезна. Вследствие своей большой длительности она способствует дальнейшему нагреву начального объема воспламенившейся смеси, что сказывается особенно благоприятно при пуске холодного двигателя.

Недостатки контактной системы зажигания. Рассмотрение процессов физических явлений, протекающих в контактной системе зажигания, позволяет отметить ряд свойственных ей недостатков. Все они накладывают определенные ограничения на величину развиваемого катушкой зажигания вторичного напряжения.

Недостатком контактной системы зажигания является наличие механических контактов в механизме прерывателя. Механические контакты ограничивают уровень первичного тока и вследствие этого вторичное напряжение. Кроме того, возникающие при размыкании контактов электрические разряды приводят в процессе эксплуатации к их износу. При этом контакты подвержены одновременно эрозии и коррозии. Эрозия контактов связана с явлением переноса металла с одного контакта на другой, что приводит к образованию на одном из контактов бугров, а на другом — впадин. Это приводит к ухудшению условий размыкания и нарушению установленного УЗСК- Коррозия вызывает ухудшение электрического контакта за счет появления непроводящих пленок. Эрозия и коррозия контактов, нарушая их нормальную работу, приводят к перебоям в искрообразовании.

Наиболее важным недостатком контактной системы зажигания является уменьшение развиваемого вторичного напряжения с увеличением частоты вращения и числа цилиндров двигателя, а также при низкой частоте вращения коленчатого вала.

Система зажигания является также источником радиопомех, появление которых обусловлено физикой протекающих в ней процессов. На автомобилях, оборудованных радиосвязью, помехи мешают нормальной ее работе. Для снижения уровня радиопомех необходимо экранирование распределителя, высоковольтных проводов, свечей зажигания. Однако это приводит к значительному увеличению емкости вторичной цепи и, как следствие, к резкому уменьшению вторичного напряжения. Экранировать контактную систему зажигания не представляется возможным, так как при этом не обеспечивается надежность искрообразования на всех режимах работы двигателя.

Недостатки контактной системы зажигания не позволяют развивать двигатели внутреннего сгорания в части увеличения степени сжатия и частоты вращения коленчатого вала, а также применения на грузовых автомобилях восьмицилиндровых двигателей. Указанные тенденции в развитии двигателей требуют такого повышения вторичного напряжения, которое контактная система зажигания при условии сохранения на необходимом уровне надежности принципиально обеспечить не может. От современных двигателей требуется высокая топливная экономичность. Одним из путей уменьшения расхода топлива является использование обедненной рабочей смеси. Для надежного воспламенения такой смеси требуется значительное увеличение энергии разряда, которого можно достичь, увеличивая пробивное напряжение. Достигается увеличение напряжения пробоя увеличением искрового промежутка между электродами свечи. Однако необходимое увеличение пробивного напряжения требует такого повышения вторичного напряжения, которого контактная система обеспечить не может. Даже на четырехцилиндровых двигателях необходимая величина коэффициента запаса обеспечена не будет.

Читать далее:

Категория: - Электрооборудование автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины