Автомобильные двигатели (АД) (стр. 13 )

На рис. 18 показаны принципиальные схемы транзисторных систем зажигания.

Рис. 18. Принципиальная схема контактно-транзисторной (а) и бесконтактной (б) систем зажигания

Применение бесконтактных систем зажигания позволяет получить стабильное искрообразование на свечах и при высоких частотах вращения коленчатого вала. Бесконтактный датчик системы зажигания не подвержен механическим износам (отсутствуют механические контакты), поэтому момент зажигания с увеличением пробега не меняется и система не требует обслуживания.

На рис. 19 приведена схема бесконтактной системы зажигания двигателя ЗИЛ-508.10.

Рис. 19. Принципиальная схема бесконтактной транзисторной системы зажигания с датчиком Холла: 1 – резистор в бегунке; 2 и 3 – соединительные колодки; 4 – свеча зажигания; 5 – наконечник свечной; 6 – провод высокого напряжения; 7 – датчик-распределитель; 8 – датчик Холла; 9 – транзисторный коммутатор; 10 – катушка зажигания; I – привод к включению зажигания

Система зажигания бесконтактная. Состоит из датчика-распределителя зажигания, коммутатора, катушки зажигания, свечей зажигания, выключателя с реле зажигания и проводов высокого напряжения. Цепь питания первичной обмотки катушки зажигания прерывается электронным коммутатором. Управляющие импульсы на коммутатор подаются от бесконтактного микроэлектронного датчика, расположенного в датчике-распределителе зажигания совместно с вакуумным и центробежным регуляторами опережения зажигания.

На инжекторных двигателях типа ВАЗ-21214 система впрыска топлива и система зажигания управляются микропроцессорной системой – контроллером.

В микропроцессорной системе зажигания не используются традиционные распределитель и катушка зажигания. Здесь применяется модуль зажигания, состоящий из двух катушек зажигания и управляющей электроники высокой энергии. Система зажигания не имеет подвижных деталей и поэтому не требует обслуживания. Она также не имеет регулировок (в том числе и угла опережения зажигания), так как управляет зажиганием контроллер.

Датчик положения коленчатого вала подает в контроллер опорный сигнал, на основании которого контроллер делает расчет последовательности срабатывания катушек в модуле зажигания. Для точного управления зажиганием контроллер использует следующую информацию: частота вращения коленчатого вала; нагрузка двигателя; температура охлаждающей жидкости; положение коленчатого вала; наличие детонации.

Отчет

1  По заданной модели АД указать основные параметры системы зажигания:

-  тип системы зажигания;

-  максимальная величина тока низкого напряжения;

-  максимальная величина вторичного напряжения катушки зажигания;

-  номинальная величина зазора между контактами прерывателя;

-  номинальная величина зазора между контактами прерывателя;

-  номинальная величина зазора между контактами свечи зажигания;

-  тепловая характеристика свечей зажигания;

-  маркировка свечей зажигания.

2  Составить структурную схему системы зажигания. Составить спецификацию функциональных частей системы зажигания.

3  Выполнить эскиз – разрез свечи зажигания с указанием частей и их температур.

4  Выполнить схему устройства катушки зажигания.

Контрольные вопросы

1  Назначение системы зажигания и ее основных элементов.

2  Принцип действия контактно-транзисторной системы зажигания. Преимущества и недостатки.

3  Принцип действия бесконтактной системы зажигания. Достоинства системы.

4  Принцип действия микропроцессорной системы зажигания. Достоинства системы.

5  Основные параметры системы зажигания.

6  Принципы регулирования угла опережения зажигания.

Лабораторная работа № 15

Устройство, работа и параметры системы пуска АД

Содержание работы: изучение назначения работы и параметров электронных системы пуска АД, а также устройства элементов пуска бензиновых АД электрическим стартером. Составление отчета.

Общие сведения

Для пуска АД коленчатому валу необходимо сообщить пусковую частоту вращения: 60–80 мин-1 – для бензиновых АД и 100–250 мин -1 – для дизельных АД.

Пуск современных АД осуществляется с помощью электрических стартеров. Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока, механизма привода и механизма управления.

Электродвигатель применяется четырехполюсный смешанного возбуждения. Во время пуска через него проходит большой ток (до 600 А), который требует увеличенного сечения проводов обмоток, коллекторных пластин, щеток.

Для передачи крутящего момента от вала электродвигателя стартера к коленчатому валу АД применяется механический привод в виде шестерни привода в совокупности с обгонной муфтой и зубчатого венца маховика с передаточным числом 10–16. Шестерня стартера должна находиться в зацеплении с зубчатым венцом только во время пуска АД. Она перемещается по винтовой нарезке вала якоря электродвигателя с поступательным и вращательным движениями, что облегчает зацепление шестерни с зубчатым венцом маховика.

Механизм управления стартера служит для соединения и разъединения шестерни привода с венцом маховика. На современных АД для управления шестерней привода применяется электромагнитное реле дистанционного включения со вспомогательными устройствами.

После запуска двигателя разъединение шестерни привода стартера с венцом маховика прекращается автоматически, так как обгонная муфта может передавать крутящий момент только в одном направлении – к маховику. В этом случае электрическая схема также автоматически отключает питание обмоток электродвигателя стартера от источников тока.

На рис. 20 показано устройство стартера, а на рис. 21 схема соединений стартера.

У электродвигателя стартера статор имеет четыре полюса с катушками обмотки. Три катушки обмотки (сериесные) соединены с обмоткой якоря последовательно, а одна (шунтовая) – параллельно. На переднем конце вала якоря установлен привод стартера, состоящий из роликовой обгонной муфты и шестерни привода. Назначение муфты – передавать крутящий момент от вала якоря двигателя к венцу маховика при пуске двигателя, а после пуска, работая в режиме обгона, не допускать передачи крутящего момента от маховика на якорь.

При включении стартера напряжение от аккумуляторной батареи через выключатель зажигания подается на обмотки тягового реле стартера (втягивающую и удерживающую). Якорь реле втягивается в магнитную систему тяго-

Рис. 20. Стартер: 1 и 2 – контакты тягового реле неподвижный и подвижный соответственно; 3 – катушка тягового реле; 4 – якорь тягового реле; 5 – резиновая заглушка; 6 – заклепка; 7 – рычаг; 8 – крышка стартера со стороны привода; 9 – шайба; 10 – заглушка; 11 – шестерня привода; 12 – муфта свободного хода; 13 – вал привода; 14 – подводящая муфта привода; 15 – корпус стартера; 16 – якорь стартера; 17 – катушка возбуждения; 18 – коллектор; 19 – крышка стартера со стороны коллектора; 20 – защитный кожух; 21 – пружина щеткодержателя; 22 – щеткодержатель; 23 – щетка

Рис. 21. Электрическая схема включения стартера:

1 – включатель зажигания и стартера; 2 – дополнительное реле стартера; 3 – стартер; 4 – выключатель стартера; 5 – обмотка удерживающая тягового реле;

6 – обмотка втягивающая тягового реле; 7 – привод стартера; 8 – обмотка возбуждения стартера; 9 – якорь стартера; 10 – щетка; 11 – выключатель аккумуляторной батареи; 12 – аккумуляторная батарея; 13 – предохраниА плавкий; 14 – указатель тока

вого реле и передвигает рычагом привод шестерни, вводя ее в зацепление с венцом маховика. Одновременно включается питание обмоток стартера.

На инжекторном двигателе ВАЗ-21214 стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока с возбуждением от четырех постоянных магнитов, совмещенный с планетарным редуктором и с электромагнитным двухобмоточным тяговым реле.

Вращение от вала якоря к валу привода передается через планетарный редуктор, состоящий из центральной шестерни, трех планетарных шестерен, водила и шестерни с внутренним зацеплением.

На бензиновых АД устанавливаются электродвигатели стартеров номинальным напряжением 12 В мощностью примерно равной 0,016–0,027 Ne.

На дизельных АД устанавливаются электрические стартеры номинальным напряжением 24 В мощностью 0,045–0,08 Ne.

Отчет

1  По заданной модели АД указать основные параметры системы пуска:

-  тип системы пуска;

-  пусковая частота вращения двигателя;

-  максимальная потребляемая сила тока стартером;

-  количество обмоток в тяговом электромагнитном реле;

-  номинальное напряжение стартера;

-  номинальная мощность стартера;

-  способ передачи крутящего момента от стартера к коленчатому валу двигателя;

-  способ отключения вала якоря электродвигателя от коленчатого вала при запуске двигателя.

2  Составить электрическую схему соединений стартера с указанием ее элементов.

3  Составить схему – разрез устройства электромагнитного тягового реле с механизмом привода с указанием составных частей.

Контрольные вопросы

1  Назначение системы пуска. Виды сопротивлений при прокрутке двигателя при запуске.

2  Тип стартера и его устройство.

3  Назначение зубчатого венца маховика.

4  Механизмы, выполняющие соединение и рассоединение вала стартера и вала двигателя при запуске.

5  Устройство электродвигателя стартера.

6  Источник тока, используемый при запуске двигателя.

Лабораторная работа № 16

Устройство, работа и параметры системы газотурбинного наддува АД

Содержание работы: изучение назначения работы и параметров системы газотурбинного наддува дизельных АД, а также устройства элементов наддува. Составление отчета.

Общие сведения

Для повышения мощности и экономичности дизельных АД широко применяется метод газотурбинного наддува. Для бензиновых двигателей этот метод имеет ограничение из-за возникновения детонации топлива.

Наддув дизельных двигателей позволяет повысить массовое наполнение цилиндров, сжигать в них большее количество топлива и тем самым повысить мощность двигателя.

Устройство, позволяющее подавать в цилиндры больше воздуха, называется турбокомпрессором (рис. 22).

Рис. 22. Схема действия турбокомпрессора:

1 – впускной трубопровод; 2 – колесо компрессора; 3 – воздухоочиститель; 4 – вал; 5 – глушитель; 6 – колесо турбины; 7 – выпускной трубопровод; А – топливо от форсунки

Турбокомпрессор состоит из центробежного одноступенчатого компрессора и радиальной центростремительной турбины, объединенные в один агрегат. Рабочие колеса компрессора и турбины соединены общим валом, вращающимся в подшипниках корпуса. Принцип работы турбокомпрессора заключается в том, что выхлопные газы из цилиндров под давлением поступают через выхлопной коллектор в камеры газовой турбины. Расширяясь, газы вращают колесо компрессора, который через воздухоочиститель всасывает воздух, сжимает его и подает под давлением в цилиндры дизеля. Избыточное давление воздуха за компрессором на номинальном режиме работы дизеля находится в пределах 0,08–0,14 МПа.

Колесо турбины отливается из жаропрочного никелевого сплава и приваривается к валу ротора. Колесо компрессора отливается из алюминиевого сплава и закрепляется на валу ротора с помощью специальной гайки.

На рис. 23 приводится устройство турбокомпрессора дизельного двигателя.

Рис. 23. Турбокомпрессор:

1 – диск; 2 – корпус; 3 – стопорное кольцо; 4 – фиксатор; 5 – средний корпус;

6 – втулка; 7 – колесо турбины с валом; 8 – корпус турбины; 9 – подшипник;

10 – маслоотражатель; 11 – уплотнительное кольцо; 12 – колесо компрессора; 13 – специальная гайка; 14 – втулка; 15 – диффузор

Технические данные компрессора для четырехтактного дизельного двигателя мощностью Ne = 230 кВт при частоте вращения коленчатого вала 2 600 мин-1 имеют следующие значения:

-  диаметр колеса – 110 мм;

-  частота вращения – 52000 мин-1;

-  давление надувного воздуха после компрессора – 0,17 МПа;

-  температура надувочного воздуха – 90–100 °С.

Для улучшения работы турбокомпрессора применяют систему промежуточного охлаждения надувочного воздуха. При этом повышается плотность охлаждаемого и его большее количество попадает в цилиндры, что позволяет больше сжигать топлива и дополнительно повышать мощность двигателя. Например, при понижении температуры воздуха на 10 % увеличение плотности воздуха составляет 5 %. При этом мощность двигателя повышается на 4 %.

Отчет

1  По заданной модели АД указать основные параметры системы наддува:

-  тип системы наддува;

-  источник энергии для работы системы;

-  ведущая и ведомая части системы;

-  частота вращения системы;

-  давление надувочного воздуха;

-  давление выхлопных газов, поступающих в систему наддува.

2  Составить структурную схему комбинированного АД с турбокомпрессором и указать основные части.

3  Составить схему устройства турбокомпрессора с указанием его частей.

Контрольные вопросы:

1  Назначение системы турбонаддува. Преимущества и недостатки.

2  Устройство турбокомпрессора и его параметры.

3  Фактор, за счет которого происходит увеличение массового наполнения цилиндров.

4  Принцип работы центробежного компрессора.

5  Дополнительные приемы повышения эффективности работы турбокомпрессора.

Библиографический список

1  Колчин, А. И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей / , . – М. : Высшая школа, 2008. – 496 с.

2  Пигарев, В. Е. Энергетические установки подвижного состава / . – М. : Маршрут, 2004. – 492 с.

3  ВАЗ-21213, ВАЗ-21214i. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. – М. : , 2010. – 288 с.

4  Кузнецов, А. С. Практическое руководство по ремонту и техническому обслуживанию автомобилей ЗИЛ-433310 / . – М. : Издательский Дом Третий Рим, 2003. – 208 с.

5  Автомобили ЗИЛ-5301 и его модификации. Руководство по эксплуатации, ремонту и техническому обслуживанию. – М. : Атласы автомобилей, 2002. – 272 с.

6  Грузовой автомобиль ГАЗ-3307. Руководство по ремонту, эксплуатации и техническому обслуживанию / под ред. – М. : Колесо, 2002.