Особенности технического обслуживания и диагностики электростартеров

Ресурс электростартера определяется интенсивностью его эксплуатации. Общее количество включений электростартера зависит не только от числа остановок двигателя, но и от неудачных попыток его запуска. А это определяется рабочими процессами камеры сгорания, работой системы топливоподачи, смазки и газораспределения.

Электростартеры потребляют токи большой силы и рассчитаны на кратковременные режимы работы. Во избежание перегрева обмотки и нарушения электрического контакта в разъемных соединениях, к которым относится контактный диск реле, контакты включателя зажигания, продолжительность непрерывной работы стартеров при неудачных попытках пуска двигателя не должна превышать 10–20 с.

При неудачной попытке электростартер следует выключить на 1–2 мин и только тогда производить пуск повторно. Перед повторным запуском необходимо убедиться, что двигатель внутреннего сгорания не работает, так как попытка запуска работающего двигателя приведет к поломке зубьев шестерни привода или зубьев маховика, или муфты свободного хода стартера.

Если двигатель не запускается за три попытки, то необходимо проверить его техническое состояние и устранить неисправности в системе топливоподачи или системы зажигания. Стартер следует выключать сразу после пуска двигателя, иначе произойдет заклинивание муфты свободного хода, и стартер попадет в режим «разноса» и будет разрушен Категорически запрещается приводить транспортное средство в движение с помощью электростартера при включенной передаче, так как стартер будет механически и электрически перегружен и может выйти из строя

Проверка технического состояния электростартеров производится с помощью диагностического оборудования непосредственно на двигателе или на специальных стендах при снятии стартера с двигателя. Перед проверкой стартера диагностическим оборудованием необходимо проверить техническое состояние АКБ, так как от нее зависят характеристики стартера. В процессе диагностирования двигатель прокручивают стартером с изменением потребляемой силы тока и напряжения бортовой сети. По значениям этих параметров определяют техническое состояние стартера.

На стенде проверка технического состояния стартера осуществляется в следующих режимах испытаний:

- режим полного торможения якоря стартера, когда его частота вращения равна нулю, а крутящий момент максимален. Если значения силы тока и крутящего момента ниже нормы, то это указывает на плохой контакт между коллектором и щетками. Повышение силы тока, потребляемого стартером, выше допустимого при снижении крутящего момента указывает на замыкания в обмотках возбуждения или в обмотке якоря на «массу»;

-  режим холостого хода без нагрузки, когда измеряется частота вращения вала якоря и сила тока, потребляемая стартером. По этим величинам оценивают качество сборки и исправность механических частей стартера. При неисправностях увеличивается сила потребляемого тока и снижается частота вращения вала якоря.

После устранения выявленных неисправностей стартер регулируют.

Основная литература: ОЛ1,ОЛ3,ОЛ4

Дополнительная литература: ДЛ7

Контрольные вопросы:

1. Назовите и объясните назначение основных элементов системы пуска.

2. Объясните принцип работы стартера и назовите его основные элементы.

3. Каково назначение приводного механизма? Объясните его устройство и работу.

4. Как обеспечивается отключение стартера после пуска двигателя?

5. Объясните устройство и работу муфт свободного хода различных конструкций.

6. Перечислите основные неисправности электростартеров и способы их устранения

Лекция  № 8

Тема: Система зажигания

Основные вопросы темы:

1. Требования к системам зажигания и их классификация.

2. Недостатки механических систем зажигания.

3. Регулирование угла опережения зажигания.

 

Система зажигания двигателя предназначена для генерации импульсов высокого напряжения, синхронизации их с фазой работы двигателя и распределения по цилиндрам. Импульсы высокого напряжения необходимы для создания в цилиндре электрической искры и инициирования рабочей смеси.

От мощности искры и момента ее возникновения в значительной степени зависят мощность, экономичность двигателя и токсичность выхлопных газов.

 

Момент зажигания характеризуется углом опережения зажигания, который представляет собой угол поворота маховика коленчатого вала, отсчитываемый от верхняя мёртвая точка  до момента подачи искры (рис.8.1). Угол от верхняя мёртвая точка  против направления вращения маховика считается положительным, после верхняя мёртвая точка ‑отрицательным.

В процессе работы двигателя этот угол меняется в зависимости от изменения двух независимых параметров: скорости вращения маховика и величины нагрузки на двигатель.

В автомобилях, оборудованных контактной системой зажигания, нагрузка на двигатель определяется по величине разрежения в задроссельном пространстве карбюратора (всасывающем коллекторе). Разрежение будет тем больше, чем меньше угол открытия дроссельной заслонки карбюратора. При уменьшении угла открытия уменьшается наполнение цилиндров рабочей смесью и, следовательно, давление в момент воспламенения. В тот же время увеличивается загрязнение смеси остаточными газами, что приводит к увеличению времени сгорания. Здесь под временем сгорания понимается интервал времени от искры до момента, когда горящая в цилиндре смесь достигнет максимального давления.

Рис.8.1. Контактная система зажигания:

1 – аккумуляторная батарея; 2 – замок зажигания; 3 – катушка зажигания; 4‑конденсатор; 5 – подвижный контакт прерывателя; 6 – неподвижный контакт прерывателя; 7 – кулачок прерывателя; 8 – распределитель зажигания; 9 – свечи

 

Рассмотрим назначение конденсатора С (рис.8.1). Механические контакты мгновенно разомкнуться не могут. Они имеют на своей поверхности неровности, суммарная площадь контакта которых уменьшается с увеличением угла поворота кулачка, что приводит к увеличению плотности тока (отношение силы тока к площади контакта). Неровности начинают разогреваться и гореть, что приводит к быстрому износу контактной пары и выходу системы зажигания из строя.

Конденсатор включен параллельно контактам и разряжен, когда контакты замкнуты. При размыкании контактов i1Р начинает заряжать конденсатор, а контакты в это время расходятся. Емкость конденсатора подобрана так (С=2,2мкФ), что пока она зарядится, контакты разойдутся на значительную величину и сильного искрения не будет. Однако наличие емкости снижает скорость прерывания первичного тока и, тем самым, напряжение на вторичной обмотке катушки. С этим фактом приходится мириться, чтобы продлить рабочий ресурс контактов прерывателя.

По сравнению с другими системами зажигания контактная система имеет одно неоспоримое преимущество – простоту конструкции, а недостатков много:

- недостаточная величина вторичного напряжения на высоких скоростях вращения коленчатого вала, особенно для многоцилиндровых и высокооборотных двигателей;

- недостаточная энергия искрового разряда по причине ограничения уровня запасенной энергии в первичной цепи;

- подгорание контактов прерывателя и низкий срок их службы;

- необходимость частой чистки и регулирования зазора между контактами прерывателя.

 

Основным назначением системы зажигания автомобиля является подача искрового разряда на свечи зажигания в определённый такт работы бензинового двигателя. Для дизельных двигателей под зажиганием понимают момент впрыска топлива в такт сжатия. В некоторых моделях автомобилей система зажигания, а именно ее импульсы, подаются на блок управления погружным топливным насосом.

Систему зажигания, по мере своего развития, можно разделить на три типа. Контактная система зажигания, импульсы у которой создаются во время работы контактов на разрыв. Бесконтактная система зажигания, управляющие импульсы создаются электронным транзисторным управляющим устройством – коммутатором, (хотя правильно его назвать генератором импульсов). Микропроцессорная система зажигания - это электронное устройство, которое управляет моментом зажигания, а также другими системами автомобиля. Для двухтактных двигателей, без внешнего источника питания используются системы зажигания типа магнето. Основана на принципе создания ЭДС при вращении постоянного магнита в катушке зажигания по заднему фронту импульса.

   Все вышеперечисленные виды систем зажигания похожи между собой, отличаются только методом создания управляющего импульса. Так в систему зажигания входят:

Источник питания для системы зажигания, это аккумуляторная батарея (в момент запуска двигателя), и генератор(во время работы двигателя).

Выключатель зажигания – это механическое или электрическое контактное устройство подачи напряжения на систему зажигания, или по-другому – замок зажигания. Как правило, выполняет две функции: подачи напряжения на бортовую сеть и систему зажигания, подачи напряжения на втягивающее реле стартера автомобиля.

Накопитель энергии – узел предназначенный для накопления, преобразования энергии достаточной для возникновения электрического разряда между электродами свечи зажигания. Условно накопители энергии можно разделить на индуктивный и емкостный.

   Простейший индуктивный накопитель – это катушка зажигания, которая представляет собой автотрансформатор, первичная обмотка у него подключается к плюсовому полюсу и через устройство разрыва к минусовому. Во время работы устройства разрыва, например кулачков зажигания, в первичной обмотке возникает напряжение самоиндукции. Во вторичной обмотке образуется повышенное напряжение, достаточное для пробоя воздушного зазора свечи.

Емкостный накопитель представляет собой емкость, которая заряжается повышенным напряжением и в нужный момент отдает свою энергию на свечу зажигания

Свечи зажигания, представляют собой устройство с двумя электродами находящимися друг от друга на расстоянии 0,15-0,25 мм. Это фарфоровый изолятор, насаженный на металлическую резьбу. В центре находится центральный проводник, который служит электродом, вторым электродом является резьба.

Система распределения зажигания предназначена для подачи в нужный момент энергии от накопителя к свечам зажигания. В состав системы входят распределитель, и(или) коммутатор, блок управления системой зажигания.

Распределитель зажигания (трамблёр) – устройство распределения высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам цилиндров. Обычно в распределителе собран и кулачковый механизм. Распределение зажигания может быть механическим и статическим. Механический распределитель представляет собой вал, который приводится в действие от двигателя и при помощи «бегунка» распределяет напряжение по высоковольтным проводам. Статическое распределение зажигания подразумевает под собой отсутствие вращающихся деталей. При таком варианте катушка зажигания присоединятся непосредственно к свече, а управление происходит от блока управления зажиганием. Если, например, двигатель автомобиля имеет четыре цилиндра, то и катушек будет четыре. Высоковольтные провода в данной системе отсутствуют.

 

Основная литература: ОЛ1,ОЛ3,ОЛ4

Дополнительная литература: ДЛ7

Контрольные вопросы:

1. Из каких частей состоит катушка зажигания?

2. Как устроен прерыватель?

3. Как устроен распределитель?

4. Зачем в прерывателе установлен конденсатор?

5. Каково соотношение витков первичной и вторичной обмоток катушки зажигания?

Лекция №9.

Тема: Классическая батарейная система зажигания

Основные вопросы темы:

1. Управление временем накопления энергии в катушке зажигания.

2. Электронные датчики углового положения валов двигателя.

Контактно-транзисторная система зажигания. Появление для автомобилей новых двигателей с высокой степенью сжатия (7–9) и максимальной частотой вращения коленчатого вала 5000–8000 мин, а также стремление работать на обедненных рабочих смесях для экономии топлива потребовало от системы зажигания больших энергий искрового разряда. Для этого необходимо увеличить силу тока первичной цепи катушки зажигания, которая в настоящее время ограничена условиями работы контактной группы и составляет 3,5–5 А при напряжении 12 В.

Увеличение силы тока, разрываемого контактами, снижает их надежность и срок службы. Чтобы разгрузить контактную группу прерывателя от больших

ков первичной цепи катушки зажигания, вызывающих искрение и эрозию, прерывание тока в катушке зажигания осуществляют бесконтактным элементом силовым транзистором. Контакт же прерывателя используют для управления транзистором (рис.9.1, а), сила тока базы которого незначительна (0,1–0,3 А), в то время как сила тока, проходящего через первичную обмотку катушки зажигания и эмиттерно-коллекторный переход силового транзистора, может достигать 10 А.  

 

Рис. 9.1. Контактно-транзисторная (а) и бесконтактная (б) системы зажигания: 1 аккумуляторная батарея; 2 транзистор; 3 катушка зажигания; 4 распределитель зажигания; 5 бегунок; 6 свечи зажигания; 7 контакты прерывателя; 8 кулачок; 9 выключатель зажигания; 10 индукционный датчик; Rд дополнительный резистор; N и S полюсы магнита

 

Как следует из изложенного, вращающийся вместе с бегунком 5 распределителя зажигания 4 кулачок 8 периодически разрывает контакты 7 прерывателя и тем самым соединяет управляющий электрод (базу) транзистора 2 с «массой» (отрицательным полюсом аккумуляторной батареи 7). Силовой транзистор 2 работает в режиме ключа (закрыт — открыт) и при замыкании и разрыве контактов 7 прерывателя пропускает или не пропускает ток от положительного полюса аккумуляторной батареи через первичную обмотку катушки зажигания к отрицательному полюсу аккумулятора.

 

 

Еще одной важной особенностью контактно-транзисторной системы является то, что через контакты прерывателя протекает базовый ток транзистора, который в данной схеме связан в током i1 соотношением

 

,                                                                                                            (9.1)

 

где β – коэффициент усиления транзистора по току (β = 15¸40).

Малый ток, идущий через контакты прерывателя, полностью исключает их подгорание и износ в процессе эксплуатации системы зажигания. Однако использование механических контактов не устраняет такие недостатки системы, как механическое изнашивание прерывателя (приводит в процессе эксплуатации к изменению установленного угла опережения зажигания и асинхронизму искрообразования) и ограниченный скоростной режим из-за вибрации контактов.

Остальные элементы схемы имеют следующее назначение: стабилитроны VD1, VD2 обеспечивают защиту транзистора от перенапряжений; цепочка C1, R1 уменьшает коммутационные потери энергии на нагрев транзистора; электролитический конденсатор С2 защищает транзистор VT от импульсных перенапряжений по цепи питания, возникающих в бортовой сети автомобиля при коммутации мощных потребителей.

Превышение вторичного напряжения контактно-транзисторной системой позволяет увеличить искровой промежуток в свечах зажигания до 0,8 ‑ 1,2 мм, но влияние различных утечек на процесс искрообразования остается прежним, как и в контактной системе. Величина утечек определяется состоянием поверхности теплового конуса и электродов свечи, которые, в свою очередь, зависят от вида нагара и режима работы двигателя. По виду нагара на электродах и тепловом конусе можно судить о состоянии двигателя:

1. Светло-коричневый или рыжеватый цвет – свечи работают в оптимальных условиях, регулировка системы зажигания или двигателя не требуется.

2. Сухая черная копоть – чрезмерно богатая рабочая смесь, нарушение работы системы зажигания, пробой изоляции высоковольтных проводов, а также длительная работа двигателя на малых нагрузках, когда не происходит их нагрева до температуры самоочищения.

3. Черная жирная копоть – попадание масла в камеру сгорания. Причиной может быть износ маслосъемных колец на поршнях и (или) маслосъемных колпачков на штоках клапанов.

4. Белый или светло-серый цвет теплового конуса ‑ значительный перегрев свечей. Причиной может быть: большой начальный угол опережения зажигания (раннее зажигания); нарушения в работе РУОЗ; свечи имеют малое калильное число, не соответствующее данному двигателю; в цилиндры поступает бедная смесь; применение бензинов с низким октановым числом; длительная работа двигателя на предельных нагрузках.

  Основная литература: ОЛ1,ОЛ3,ОЛ4

Дополнительная литература: ДЛ7

Контрольные вопросы:

1. Как отличается зависимость U2ш=f3(n, Rш=∞) от соответствующей зависимости в классической контактной системе?

2. Зависит ли величина тока i1 от угла замкнутого состояния контактов прерывателя и почему?

3. Почему ток, проходящий через контакты iк, с увеличением частоты уменьшается?

4. Сравните кривую первичного тока i1 с кривой тока через контакты iк по величине и по характеру зависимости от частоты n.

5. Почему при уменьшении частоты n от средних значений первичный ток увеличивается, а напряжение U2m уменьшается?

6. Почему первичный ток i1 с увеличением частоты n уменьшается?

Лекция № 10