Георгий Бранихин - Устройство автомобиля для сдающих экзамены в ГИБДД и начинающих водителей
Контактная система зажигания на современных автомобилях не применяется, однако ранее она была широко распространена. Она состоит из следующих основных элементов:
♦ катушки зажигания;
♦ прерывателя-распределителя;
♦ вакуумного и центробежного регуляторов опережения зажигания;
♦ свечей зажигания;
♦ включателя (замка) зажигания.
Ненамного опередила контактную бесконтактная система зажигания. Она отличается от контактной системы отсутствием прерывателя. Здесь его заменяет специальное устройство — бесконтактный электронный датчик, посылающий импульсы тока низкого напряжения и распределяющий ток высокого напряжения в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.
В современном автомотостроении широко применяется микропроцессорная система зажигания, входящая в систему управления инжекторными двигателями. Здесь полностью исключены механические приспособления.
Такая система зажигания состоит из модуля зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. Устройство управления системой впрыска представляет собой автономный микропроцессорный блок управления зажиганием или блок управления двигателем с подсистемой управления зажиганием.
Это устройство, пользуясь обратной связью, автоматически рассчитывает момент зажигания. При этом учитываются частота вращения коленвала двигателя и его положение, положение распредвала, нагрузка двигателя, определяемая по положению дроссельной заслонки, а также температура охлаждающей жидкости и данные датчика детонации. Регулировка опережения зажигания реализована программно в блоке управления.
Коммутаторы в микропроцессорных системах зажигания также называются воспламенителями. Электронный блок управления выполняет в микропроцессорной системе зажигания функции «головного мозга». Его работа состоит в сборе информации от датчиков. Для определения необходимого момента зажигания считывается информация с датчика положения коленчатого вала, датчика положения распределительного вала, датчика детонации и датчика угла открытия дроссельной заслонки. На основании полученной информации рассчитывается оптимальный момент зажигания, время зарядки катушки и через коммутатор выдаются команды управления первичной цепью катушки.
Блок управления системой зажигания часто объединяют с блоком управления впрыском топлива, устройство которого рассмотрено ранее.
Датчики положения коленчатого и распределительного валов дают информацию о текущих оборотах двигателя, а также о текущем положении распредвала. Датчик детонации во время работы двигателя генерирует сигнал с частотой и амплитудой, зависящей от частоты и амплитуды вибрации двигателя. Этот датчик устанавливают на блоке двигателя.
При возникновении детонации электронный блок управления корректирует угол опережения зажигания. Датчик положения дроссельной заслонки определяет нагрузку на двигатель.
Коммутатор (воспламенитель) — это транзисторные ключи, которые, в зависимости от сигнала с электронного блока управления, включают или отключают питание первичной обмотки катушки зажигания. Если в системе зажигания используется несколько катушек, то и коммутаторов может быть несколько.
Таким образом, ток высокого напряжения в нужный момент доставляется к конкретной свече зажигания. Устройство свечи зажигания показано на рис. 2.20.
Рис. 2.20. Устройство свечи зажигания:
1 — наконечник; 2 — керамический изолятор; 3 — металлический корпус; 4 — металлическое уплотнительное кольцо; 5 — внутреннее уплотнение; 6 — основание «пятиволнистого» изолятора (тепловой конус изолятора); 7 — технологическая фаска; 8 — боковой (заземляющий) электрод; 9 — воздушный зазор между керамическим изолятором и металлическим корпусом свечи; 10 — центральный электрод; 11 — специальное соединение из электропроводящей стекломассы; 12 — керамический корпус; 13 — токопроводящий стержень, запрессованный в токопроводящую стекломассу и связанный с центральным электродом
С помощью свечи зажигания образуется искровой разряд, необходимый для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя.
Главными рабочими элементами свечи являются контактный стержень с центральным электродом, отделенный от «массы» изолятором, и боковой электрод, контактирующий с «массой» через металлический корпус свечи.
Свечи устанавливают (вворачивают) специальным свечным ключом в головку блока цилиндров. Для надежного уплотнения свечи с головкой блока цилиндров используется уплотнительное кольцо. Изоляторы свечей выполняют из материалов, выдерживающих напряжение не менее 30 кВ (уралит, борокорунд и т. п.). Свечи изготавливаются с различной тепловой характеристикой и характеризуются калильным числом. Калильное число определяется как величина, пропорциональная среднему давлению, при котором начинает появляться калильное зажигание, то есть неуправляемый процесс воспламенения рабочей смеси не только искровым разрядом, но и раскаленными элементами свечи или только ими (после выключения зажигания). Калильное зажигание возникает при достижении температуры свечей примерно 900 °C. Чем выше калильное число, тем надежнее работает свеча в двигателе с высокой степенью сжатия. Калильные числа свечей зажигания имеют следующие значения: 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26.
Ресурс современных свечей зажигания составляет около 20 млн искр, что соответствует примерно 15 000 км пробега автомобиля. Поэтому заводы-изготовители предписывают замену свечей через 15 000–20 000 км пробега.
Система охлаждения
Система охлаждения предназначена для поддержания нормального теплового режима двигателя.
При сгорании топливовоздушной смеси выделяется значительное количество тепла, способного вывести из строя агрегаты двигателя.
При перегреве подвижные элементы расширятся, поршни заклинит в цилиндрах, а многие детали будут изогнуты или просто сломаны.
Для отвода избыточного тепла и предназначена система охлаждения. Она же поддерживает оптимальный тепловой режим работы двигателя. На автомобилях в подавляющем большинстве случаев применяется жидкостная система охлаждения.
Нормальная температура охлаждающей жидкости работающего двигателя составляет 80–95 °C. При пуске холодного двигателя система охлаждения помогает ему по возможности быстрее достичь рабочей температуры.
Жидкостная система охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией и расширительным бачком состоит из следующих основных элементов (рис. 2.21):
♦ рубашки охлаждения (двойных стенок
♦ блока цилиндров и головок, пространство между которыми заполнено охлаждающей жидкостью);
♦ центробежного насоса, обеспечивающего циркуляцию охлаждающей жидкости в системе;
♦ термостата (автоматического клапана, открывающегося при достижении
♦ охлаждающей жидкостью температуры 90–102 °C);
♦ радиатора, выполняющего функцию теплообменника и состоящего из двух бачков, соединенных большим количеством трубок;
♦ вентилятора, обеспечивающего прокачку воздуха между трубками радиатора;
♦ расширительного бачка, поддерживающего постоянный объем циркулирующей жидкости и определенное давление в системе;
♦ соединительных трубопроводов.
Рис. 2.21. Система охлаждения двигателя:
1 — рукав подводящий правый; 2 — термостат; 3 — хомут; 4 — шланг перепускной; 5 — парубок рубашки охлаждения выпускной; 6 — рукав отводящий правый; 7 — шланг насоса охлаждающей жидкости подводящий; 8 — патрубок переходный; 9 — пробка выпуска воздуха; 10 — рукав отводящий левый; 11 — рукав подводящий левый; 12 — труба соединительная; 13 — датчик температуры воды; 14 — сливная пробка; 15 — датчик включения электровентилятора; 16 — радиатор отопителя салона; 17 — электровентилятор; 18 — радиатор; 19 — расширительный бачок; 20 — пробка расширительного бачка; 21 — рубашка охлаждающей жидкости двигателя; 22 — насос охлаждающей жидкости; 23 — термостат; 24 — впускная труба двигателя
В большинстве автомобилей в качестве охлаждающей жидкости применяют специальные составы с низкой температурой кристаллизации — антифризы (от англ. antifreeze — «незамерзающая жидкость»). Предприятия-изготовители присваивают антифризам фирменные названия (например, «Тосол», «Лена» и т. п.) и (или) указывают температуру их замерзания, точнее, кристаллизации (тосол А-40, ОЖ-40, ОЖ-65, где ОЖ — охлаждающая жидкость).
Охлаждающая жидкость циркулирует в системе по малому кругу — при прогреве двигателя и по большому кругу — при его охлаждении. Циркуляцию охлаждающей жидкости по полым зонам неподвижных частей двигателя (рубашке охлаждения) обеспечивает механический насос (водяная помпа). При движении по большому кругу тепло, образующееся при работе двигателя, поглощается циркулирующей жидкостью, а при прохождении последней через радиатор — воздухом. Радиатор отдает тепло воздуху, который обтекает трубки. Воздух проходит через радиатор под действием электрического вентилятора. Он включается при достижении определенной температуры охлаждающей жидкости. В остальное время охлаждение происходит воздухом, проходящим через радиатор за счет движения транспортного средства.
