Конструкция, принцип действия, характеристики автомобильного генератора и оценка технического состояния

Цель работы: практическое применение знаний о генераторе.

Задача работы: Изучить основные параметры генератора

Теоретические сведения и методические указания

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 ВМТ до момента подачи искры (рис.3.1). Угол от ВМТ против направления вращения маховика считается положительным, после ВМТ‑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.3.1. К определению угла опережения зажигания

При постоянной угловой скорости это время прямо пропорционально углу поворота маховика. С увеличением нагрузки угол опережения зажигания должен увеличиваться, как это показано на рис.3.2, а. Такую характеристику имеет специальное устройство, называемое вакуумным регулятором угла опережения зажигания. При полной нагрузке на двигатель вакуумный регулятор не работает, т.к. разрежение в задроссельном пространстве близко к атмосферному. Как только при той же частоте вращения коленчатого вала произойдет уменьшение нагрузки (прикрытие дросселя), вакуумный регулятор начнет работать и угол опережения зажигания будет увеличен.

Время сгорания рабочей смеси в цилиндре определяется ее составом и слабо зависит от скорости вращения маховика. Однако с увеличением скорости за один и тот же промежуток времени поршень проходит больший путь, а коленчатый вал поворачивается на больший угол. Поэтому с увеличением скорости вращения маховика угол опережения зажигания необходимо увеличивать. Это делается специальным устройством, называемым центробежным регулятором. Характеристика центробежного регулятора приведена на рис.3.2, б.

 

а)                                                                      б)

Рис.3.2. Характеристика вакуумного (а) и центробежного (б) регуляторов

В системе зажигания имеется еще и третий угол, называемый начальным углом опережения зажигания. Этот угол имеет постоянную величину от 2° до 10° (в зависимости от типа двигателя) и устанавливается путем поворота корпуса распределителя зажигания вокруг своей оси. Эта величина является оптимальной при пуске двигателя и работе на холостом ходу. Таким образом, угол опережения зажигания является функцией трех аргументов и может быть выражен формулой

 

,                                                                       (3.1)

 

где θ(р), θ(n) – характеристики вакуумного и центробежного регулятора соответственно; θ0 – начальный угол.

Примерный вид функции θ(р,n)для различных мощностных режимов от ¼ Mmax до Mmax приведен на рис.3.3.

Контактная система зажигания состоит из трех основных элементов: катушки, контактной группы (прерывателя) и конденсатора. Схема системы приведена на рис.3.4.

Физический процесс формирования импульсов высокого напряжения на выводах вторичной обмотки катушки зажигания можно условно разделить на два этапа. На первом этапе происходит подключение первичной обмотки катушки зажигания к бортовой сети. Второй этап характеризуется отключением катушки от сети. В результате переходного процесса в первичной обмотке наводится ЭДС самоиндукции, которая вызывает ЭДС самоиндукции высокого напряжения во вторичной обмотке.

 

Рис.3.3. Совместная работа вакуумного и центробежного регуляторов:

а – область пуска; б – область холостого хода; в – рабочая область; 1 – ¼ нагрузки; 2 – ½ нагрузки; 3 – ¾ нагрузки; 4 – полная нагрузка (вакуумный регулятор отключен); 5 – начальный угол опережения зажигания

Для анализа процессов, происходящих на первом этапе, обратимся к рис.3.5, а. Первичная обмотка катушки зажигания представлена двумя электрическими параметрами: активным сопротивлением R и индуктивностью L. Процесс нарастания первичного тока i1 описывается дифференциальным уравнением

 

.                                                                                      (3.2)

Решением уравнения (3.1) является функция

 

,                                                                                (3.3)

 

где UБС – напряжение бортовой сети.

Из этого выражения видно, что в первое мгновение (t=0) после замыкания контакта К прерывателя ток i1 равен нулю. Затем он возрастает по экспоненциальному закону асимптотически, стремясь к значению i1=UБС/R, как показано на рис.3.5, б. Интервал времени, в течение которого ток в первичной обмотке изменяется от нуля до максимального значения, составляет несколько миллисекунд. На этом этапе во вторичной обмотке наводится ЭДС, достигающая нескольких десятков вольт, что недостаточно для пробоя искрового промежутка свечи.

Рис.3.4. 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

 

В момент времени tразм контакты разомкнутся. Этому этапу соответствует схема, приведенная на рис.3.5, в. Здесь контакт прерывателя представлен в виде резистора переменной величины r. Когда контакт замкнут r=0, полностью разомкнут r= .

При протекании электрического тока по первичной обмотке катушки зажигания создается магнитное поле, обладающее энергией:

 

.                        (3.4)

Энергия не может возникать и исчезать мгновенно. Невозможность мгновенного исчезновения энергии из магнитной системы определяет собой закон коммутации. Согласно этому закону, ток в индуктивности L в первое мгновение после размыкания контактов равен току до размыкания, т.е. теоретически электрическая цепь разомкнута, а ток в ней остался неизменным.

Но в действительности не существует таких коммутаторов (механических или электронных), которые мгновенно меняли бы свое сопротивление от r=0 до r= . Обязательно существуют некоторые значения 0<r< . Конкретные величины r определяются вольт-амперной характеристикой контактов, которая носит статистический характер. Поэтому количественное определение величины r в каждый момент времени представляет собой сложную задачу. Однако можно утверждать, что если в цепи существует сопротивление и по нему идет ток, то появится падение напряжения. UK=r i1 p, называемое напряжением коммутации. Это напряжение приложено между подвижным контактом прерывателя и «массой».

Найдем величину напряжения на первичной обмотке катушки зажигания в момент присутствия UK. Для этого схему (рис.3.5, в) преобразуем к виду (рис.3.5, г). Здесь первичная обмотка представлена комплексным сопротивлением XL. Величину напряжения U1 на клеммах а и б первичной обмотки найдем из уравнения

 

,                                                                                                 (3.5)

 

где Uбс – напряжение бортовой сети.

Отсюда

 

 или .                                                         (3.6)

Проанализируем последнее выражение. Если r=0, то U1=Uбс.

При изменении r от нуля до бесконечности UК во много раз может превысить Uбс. Например, в момент коммутации ток имел величину i1Р = 2А, сопротивление контактов 100 Ом, тогда U1 = 12 ‑ 2·100 = ‑ 188 В. Полученное импульсное напряжение с амплитудой 188В прикладывается к первичной обмотке трансформатора (катушке зажигания). Тогда на выводах вторичной обмотки появится напряжение, равное

 

,                                                                                       (3.7)

 

где µ - коэффициент полезного действия (µ ≈ 0,8); w2 и w1 – числа витков первичной и вторичной обмоток катушки зажигания: w2=220 витков,w1 =22000 витков.

 

Рис.3.5. К анализу процессов в катушке зажигания

 

Подставив численные значения, получим

U2 = 0,8·188·22·103/200 = 16,5 кВ.

Это напряжение достаточно для пробоя искрового промежутка свечи зажигания.

Факт появления высокого напряжения на вторичной обмотке катушки зажигания только в момент размыкания контактов прерывателя можно качественно описать с позиций закона электромагнитной индукции. Согласно этому закону в любом проводнике, пронизываемом изменяющимся по величине магнитным потоком, возникает ЭДС. Если проводник замкнут, то ЭДС создает электрический ток, который порождает свой магнитный поток, направленный против первоначального возбуждающего магнитного потока.

Формально этот закон выражается так:

 

.                                                                                           (3.8)

 

В катушке зажигания с индуктивностью L первичной обмотки магнитный поток пропорционален току i1Р:

 

,                                                                                                 (3.9)

 

где к – коэффициент, зависящий от магнитных параметров сердечника.

Подставив последнее выражение в формулу закона электромагнитной индукции, получим

 

.  (3.10)

 

Отсюда следует, что ЭДС самоиндукции в первичной обмотке при размыкании контактов прерывателя зависит от двух величин: скорости изменения первичного тока i1Р и его величины в момент размыкания контактов. Можно считать, что E ≈ U1 (3.4), тогда для получения максимального напряжения на первичной обмотке и, следовательно, на вторичной обмотке (3.5), необходимо иметь максимальное значение i1Р.

Значение тока i1Р зависит от времени Т, в течение которого контакты прерывателя замкнуты. На рис. 3.5, б Т = tразм - tзам, где tразм, tзам – моменты замыкания и размыкания контактов.

Время Т зависит от двух величин: угла замкнутого состояния контактов (УЗСК) и скорости вращения кулачка прерывателя. УЗСК – угол поворота кулачка 2 (рис.3.6), при котором контакты 1, 3 прерывателя находятся в замкнутом состоянии, УЗСК = 90°-α.

При практической эксплуатации системы зажигания УЗСК определяется по зазору δ между подвижным и неподвижным контактами в положении, когда они полностью разведены кулачком. Когда δ постоянна, то увеличение скорости вращения кулачка приведет к уменьшению промежутка времени Т, уменьшению величины тока i1Р и напряжения на вторичной обмотке катушки зажигания.

Рассмотрим назначение конденсатора С (рис.3.4). 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.

Содержание работы

1. Изучить физические основы и принципы действия контактной системы зажигания.

2. Снять зависимости величины тока в первичной обмотке и напряжения на вторичной обмотке от скорости вращения кулачка прерывателя при различных зазорах между контактами.

3. Снять характеристики вакуумного и центробежного регуляторов опережения зажигания.

Работа выполняется на испытательном стенде мод. КИ-968.

Порядок выполнения работы

1. Заготовить таблицы для результатов измерений: табл.3.1 – для контактной системы зажигания, табл.3.2 – для характеристик вакуумного и центробежного регуляторов.

Таблица 3.1

n, мин-1	i1, А		Нип, мм		U2, кВ
	δ1= мм	δ2= мм	δ1= мм	δ2= мм	δ1= мм	δ2= мм

 

Таблица 3.2

Центробежный регулятор		Вакуумный регулятор
n, мин-1	Θ0 (n)	Частота вращения n= мин-1
		-Р, мм.рт.ст.	Θ0 (р)

 

Примечание: n – скорость вращения валика прерывателя; i1 – ток первичной обмотки; δ – зазор между контактами прерывателя; Нип – величина искрового промежутка стандартного разрядника; U2 – напряжение во вторичной обмотке; θ0 - угол опережения зажигания; -Р – разрежение, создаваемое вакуумным насосом стенда КИ - 968.

2. Собрать на стенде КИ-968 исследовательскую схему (рис.3.4). Ток в первичной обмотке катушки зажигания измерять амперметром, а напряжение на вторичной обмотке – по величине искрового промежутка стандартного разрядника.

3. Снять рабочие характеристики (зависимости первичного тока и вторичного напряжения от частоты вращения кулачка прерывателя системы зажигания при двух зазорах между контактами прерывателя: δ1 и δ2). Величина зазоров измеряется плоским щупом. Минимально возможный зазор δ≈0,1 мм, максимальный ‑ δ≈0,8 мм. После выставления зазоров необходимо проверить факт замыкания и размыкания контактов по амперметру, поворачивая валик прерывателя вручную. При правильной работе прерывателя стрелка амперметра, контролирующего ток в первичной обмотке катушки зажигания, будет изменяться скачкообразно.

Рабочие характеристики снимать при следующих скоростях вращения привода: 600, 800, 1100, 1400, 1700, 2000, 2300, 2600, 2900, 3200 мин-1. Величину вторичного напряжения определить по величине искрового промежутка на разряднике стенда, при котором система зажигания начинает давать перебои, т.е. когда пробивное напряжение становится равным максимальной амплитуде напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания. В стандартном разряднике для пробоя каждого миллиметра зазора требуется 1,5 кВ напряжения. Для получения зазора, при котором начинаются перебои, рекомендуется после установки соответствующей частоты вращения сначала свести электроды разрядника до получения устойчивого разряда, затем разводить электроды до перебоев (заметных на глаз пропусков пробоя искрового промежутка). Для получения нормальной рабочей характеристики (с наименьшим случайным разбросом показаний) необходимо на всех частотах вращения добиваться по возможности одинаковых перебоев.

Данные характеристики внести в табл.3.1. По данным таблицы построить графики. При этом масштаб напряжений и токов для всех зазоров должен быть одним и тем же, что необходимо для сравнения их между собой и соответствующего анализа. Рекомендуемое расположение графиков представлено на рис.3.7, а.

4. Снять характеристику центробежного регулятора опережения зажигания, для этого необходимо:

- переключить высоковольтный провод катушки зажигания в верхнее гнездо левой панели стенда;

- включить привод стенда на соответствующее прерывателю направление вращения;

- включить АБ;

- установить «0» лимба синхронографа против любой светящейся риски;

- плавно увеличивая частоту вращения валика прерывателя, следить за светящейся риской. Частоту, при которой светящаяся риска начнет смещаться (начало работы центробежного регулятора), принять за первую точку снимаемой характеристики (при этом угол опережения зажигания считать равным 0). Характеристику снимать с интервалом 100 мин-1 до частоты вращения, при которой светящаяся риска на лимбе перестает смещаться;

- выключить АБ;

- снизить частоту вращения привода до минимальной и выключить привод стенда.

5. Снять характеристику вакуумного регулятора опережения зажигания, для этого необходимо:

- соединить шланг вакуумной системы стенда со штуцером вакуумного автомата прерывателя;

- включить привод стенда на соответствующее прерывателю направление вращения;

- включить АБ;

- установить частоту вращения привода стенда несколько выше той, при которой центробежный регулятор дает максимальный угол опережения зажигания;

- установить «0» лимба синхронографа против одной из светящихся рисок;

автомобильный аккумуляторный зажигание электроника

Рис.3.7. Характеристики контактной системы зажигания

 

- создать вакуумным насосом разрежение не менее 600 мм.рт.ст. и по мере падения величины разрежения фиксировать углы опережения зажигания по лимбу синхронографа при следующих значениях разрежения, мм.рт.ст.: 600, 500, 400, 300, 200, 100, 50 и 0;

- выключить АБ;

- снизить частоту вращения привода стенда до минимальной и выключить привод стенда.

Полученные данные внести в табл.3.2 и построить графики. Примеры построения графиков даны на рис.3.7, б, в.

 

Контрольные вопросы

1. Как изменяется и почему: ток через контакты прерывателя при изменении зазора между ними; вторичное напряжение при уменьшении зазора между контактами; вторичное напряжение при увеличении частоты вращения валика прерывателя; вторичное напряжение при уменьшении частоты вращения валика прерывателя до нуля? Сравните полученные характеристики регулятора опережения зажигания с образцами характеристик исправных автоматов и сделайте выводы о соответствии их образцам и о техническом состоянии испытываемых в лабораторной работе регуляторов.
2. Из каких частей состоит катушка зажигания?
3. Как устроен прерыватель?
4. Как устроен распределитель?
5. Зачем в прерывателе установлен конденсатор?
6. Каково соотношение витков первичной и вторичной обмоток катушки зажигания?
7. Что означает термин «пробивное напряжение»?
8. Как должны располагаться по отношению друг к другу электроды стандартного разрядника?
9. Куда подсоединяется боковой электрод стандартного разрядника?
10. При каких условиях на стандартном разряднике появляются перебои в искрообразовании?
11. На чем основано измерение вторичного напряжения системы зажигания с помощью стандартного разрядника?
12. От каких факторов зависит максимальная величина вторичного напряжения в катушке зажигания?
13. Как влияет на скорость исчезновения магнитного потока в катушке зажигания скорость размыкания контактов прерывателя?
14. В какой момент происходит пробой искрового промежутка: в самом начале появления вторичного напряжения или по достижении определенной величины?
15. Появляется или нет напряжение во вторичной обмотке при замыкании контактов?
16. Почему не происходит пробоя искрового промежутка при замыкании контактов?
17. Показать на рабочей схеме путь первичного тока.
18. Показать на схеме путь вторичного тока.
19. Какой элемент схемы является источником вторичного тока?
20. Как изменяется ток в первичной обмотке после замыкания контактов прерывателя?
21. Что означает термин «угол замкнутого состояния контактов»?
22. Что означает термин «угол опережения зажигания»?
23. Как устроен центробежный регулятор опережения зажигания?
24. Как устроен вакуумный регулятор опережения зажигания?
25. От каких факторов зависит время замкнутого состояния контактов?

Основная литература: ОЛ1ОЛ2

Дополнительная литература: ДЛ5ДЛ6

Практическая работа № 4

Конструкция, принцип действия, характеристики и оценки технического состояния регуляторов напряжения

Цель работы: практическое применение знаний о регуляторе напряжения.

Задача работы: Изучить основные параметры регуляторов напряжения

Теоретические сведения и методические указания

Первыми электронными системами зажигания являлись контактно-транзисторные аккумуляторы типа ТК-102. Принципиальная схема такого устройства приведена на рис.4.1.

Схема работает следующим образом. При включении замка зажигания К3 напряжение аккумуляторной батареи поступает через резисторы R3, R4 на клемму Б катушки зажигания и через первичную обмотку W1 подается на эмиттер транзистора VT. Резисторы R3 и R4 представляют собой добавочное сопротивление типа СЭ 107. Нормально открытый контакт КС расположен в тяговом реле стартера и замыкается только на время пуска двигателя. При вращении кулачка 2 подвижный и неподвижный контакты прерывателя периодически замыкаются, соединяя клемму Д с «массой», с которой также соединен коллектор транзистора VT. Поэтому при замкнутых контактах прерывателя база транзистора VT через обмотку W1 импульсного трансформатора Т соединена с коллектором. Транзистор открыт и через его коллектор-эмиттерный переход идет ток i1 первичной обмотки катушки зажигания. Закон изменения через i1 определяется уравнением (3.2) с тем отличием, что в величину R входит и сопротивление коллектор-эмиттерного перехода открытого транзистора. Это сопротивление во много раз больше сопротивления замкнутых контактов в контактной системе зажигания и составляет величину около 1,0 – 2,0 Ом. Ввиду этого обстоятельства активное сопротивление первичной обмотки типа Б 114-Б снижено до 0,42 Ом путем увеличения диаметра провода и снижения числа витков. Однако коэффициент трансформации в этой катушке составляет 235. Максимальное значение тока i1 достигает 10А (в контактной системе i1=3А). Таким образом, в контактно-транзисторной системе катушка зажигания запасает больше энергии, чем в контактной. В момент размыкания контактов прерывателя, база транзистора оказывается соединенной с эмиттером через обмотку W2 импульсного трансформатора Т и резистор R2. Транзистор VT закрывается, обеспечивая обрыв тока i1. Трансформатор Т увеличивает скорость закрытия транзистора, которая во много раз больше скорости размыкания контактов в контактной системе. Таким образом, значение производной (3.6) больше, чем в контактной системе, что наряду с большим коэффициентом трансформации приводит к увеличению вторичного напряжения. Когда транзистор закрыт, через первичную обмотку катушки зажигания идет начальный ток коллектора, который не оказывает влияния на работу системы.

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

 

,                                                                                                             (4.1)

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, приведенной на рис.4.1, 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:

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

6. 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.

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

8. 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.

Содержание работы

1. Изучить принципиальную схему контактно-транзисторной системы зажигания на базе коммутатора ТК-102.

2. Определить зависимость вторичного напряжения, силы тока, потребляемого катушкой зажигания, и силы тока, проходящего через контакты прерывателя, от скорости вращения кулачка распределителя.

3. Сравнить полученные зависимости с аналогичными зависимостями для контактной системы зажигания.

4. Определить зависимость величины по п.2 от величины шунтирующего сопротивления (нагара) на изоляторе свечи зажигания.

Порядок выполнения работы

1. Начертить схему экспериментальной установки для испытания контактно-транзисторной системы зажигания, приведенной на рис.4.2.

2. Заготовить табл.4.1 для фиксации результатов измерений.

 

Таблица 4.1

n, мин-1

Ток контактов i1, мА

Ток катушки, i1, А

Величина искрового промежутка, мм

Вторичное напряжение U2m, кВ

Rm

Rm1

Rm2

Rm

Rm1

Rm2

Rm

Rm1

Rm2

Rm

Rm1

Rm2

 

3. Убедиться, что тумблер макета системы зажигания выключен.

4. Подключить источник питания к макету системы, соблюдая полярность.

5. Соединить выводы прерывателя, установленного на стенде КИ-968 с соответствующими зажимами макета системы зажигания.

6. Установить зазор 7…10 мм между электродами разрядника макета. Включить привод стенда на направление вращения, соответствующее прерывателю.

7. Устанавливая частоту вращения кулачка прерывателя равной 550, 800, 1100, 1400, 1700, 2000, 2300, 2600 мин-1, каждый раз выполняя операции, указанные в следующем пункте.

8. Включить тумблер макета системы зажигания. Снять показания значений тока с приборов и занести в таблицу значения силы тока i1 в первичной обмотке катушки зажигания и проходящего через контакты прерывателя IK. Величину вторичного напряжения определить по величине искрового промежутка на разряднике системы зажигания, при котором искрообразование начнет давать перебои, т.е. когда пробивное напряжение становится равным максимальной амплитуде вторичного напряжения U2m. В стандартном разряднике для пробоя каждого миллиметра воздушного зазора требуется 1,5 кВ напряжения. Для получения зазора, при котором начинаются перебои, рекомендуется сначала свести электроды разрядника до получения устойчивого разряда. Затем разводить электроды до перебоев (заметных на глаз пропусков пробоя искрового промежутка). Для получения нормальной рабочей характеристики (с наименьшим случайным разбросом показаний) необходимо на всех частотах добиваться по возможности одинаковых перебоев. Включить тумблер макета системы зажигания.

9. Подключить параллельно электродам разрядника шунтирующее сопротивление Rш1, величина которого задается преподавателем, и повторить снятие характеристики U2ш=f(n, Rш1).

10. Повторить п.9 при другом шунтирующем сопротивлении.

11. Начертить графики зависимостей i1=f1(n, Rш=∞), ik=f2(n, Rш=∞), U2ш=f3(n,, Rш=∞), U2ш= f4(n, Rш=Rш1), U2ш= f5(n, Rш=Rш2). Сравнить эти графики с соответствующими графиками контактной системы зажигания и сделать выводы о видах и причинах отличий.

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?

7. Как влияет шунтирующее сопротивление Rш на величину U2m и почему?

8. Что приводит к снижению шунтирующего сопротивления Rш на изоляторе свечи в двигателе?

9. Что означает термин «шунтирующее сопротивление» для свечи зажигания реального двигателя?

10. Взаимозаменяемы ли катушки зажигания контактно-транзисторной и контактной систем? Чем отличаются эти катушки?

11. Из каких частей состоит коммутатор ТК-102?

12. Какую роль выполняет транзистор в коммутаторе ТК-102?

13. Почему в контактно-транзисторной системе питания контакты прерывателя не обгорают?

14. Требуется ли в контактно-транзисторной системе регулировать УЗСК в процессе эксплуатации?

15. Почему в контактно-транзисторной системе при включении стартера шунтируется не весь блок добавочных сопротивлений, а только половина?

16. С каким элементом внутри коммутатора ТК-102 имеет электрическую связь его зажим, обозначенный буквой «К»?

Основная литература: ОЛ1ОЛ2

Дополнительная литература: ДЛ5ДЛ6

Практическая работа № 5

Конструкция, принцип действия, характеристики и оценки технического состояния катушки зажигания

Цель работы: практическое применение знаний о катушке зажигания.

Задача работы: Изучить основные параметры катушки зажигания

Теоретические сведения и методические указания

В настоящей работе изучаются: диод, стабилитрон, транзистор, логическая цифровая микросхема, операционный усилитель, аналого–цифровой и цифроаналоговый преобразователи, триггер, счетчик, запоминающие устройства.

Диод. Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор, имеющий два вывода. Один из них называется анодом, другой – катодом. Диод хорошо проводит ток от анода к катоду и плохо от катода к аноду. Условное графическое преображение диода приведено на рис.5.1,а. Диоды классифицируют по ряду признаков, одними из которых являются назначение и вид исходного материала. По назначению диоды делятся на выпрямительные, высокочастотные и сверхвысокочастотные. По типу исходного материала – на германиевые и кремниевые. Кремниевые отличаются от германиевых более широким диапазоном рабочих температур (-60°С…+125°С) и некоторыми другими эксплуатационными параметрами.

Эксплуатационные свойства диода во многом определяются его вольт-амперной характеристикой (ВАХ). ВАХ представляет собой зависимость тока через диод от напряжения между анодом и катодом (рис.5.1,б).

ВАХ диода состоит из двух ветвей: прямой, расположенной в 1-м квадранте, и обратной, расположенной в III квадранте осей координат. Диод работает на прямой ветви ВАХ, если напряжение UАК на аноде положительно относительно катода. При изменении этого напряжения от нуля до Uоткр, ток через диод очень мал. При UАК = Uоткр ток резко возрастает, и в дальнейшем его величина уже не зависит от UАК. Величина Uоткр называется напряжением открытия диода. Для выпрямительных диодов Uоткр=0,2¸0,3 В.

Если поменять полярность напряжения, приложенного к электродам диода, то он начнет работать на обратной ветви ВАХ. Эта ветвь характеризуется тем, что при изменении UАК, приложенного в обратной полярности, через диод будет течь ток J0 от катода к аноду.

Величина этого тока практически не зависит от UАК и на несколько порядков меньше прямого. Ток J0 называется обратным током диода. Величина J0 будет сохранять свое значение, пока UАК< Uпр. При UАК> Uпр обратный ток резко возрастает и диод выходит из строя. Напряжение Uпр называется обратным напряжением пробоя.

Выпрямительные диоды характеризуются следующими основными параметрами:

- обратный ток J0 – ток, протекающий через диод при подаче на него обратного напряжения;

- максимально допустимое обратное напряжение Uобр max – предельное значение напряжения, приложенного к диоду в обратном направлении, при котором еще не наступает пробой. Обычно Uобр max=0,85Uпр;

- максимальный выпрямленный ток – предельное значение выпрямленного тока, при котором температура диода не превосходит допустимой величины;

- диапазон рабочих температур – для германиевых диодов - 40°С…+70°С; кремниевых -60°С…+125°С.

Стабилитрон. Обратная ветвь ВАХ является рабочей в специальных диодах, называемых стабилитронами. Стабилитроны предназначены для поддержания постоянной величины UАК при изменении протекающего через них тока. В стабилитронах рабочим является пр