МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ                      

      БРЕСТСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра АТП и П 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА  №1

 

ПО  ДИСЦИПЛИНЕ:

«Электрооборудование автомобилей» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                           
 

                                                                                                                        Выполнил:

                                                                                                                        студент гр.ТЭА-811

                                                                                                                        Коцюбко В.М.                                                                  

                                                                                                    

                                                                                                                         Проверил:

                                                                                                                         Панасюк И. М. 
 
 
 
 
 

                                                               

                                                            БРЕСТ 2009г. 

 
 

 

 

1.Введение 

Автомобиль  ГАЗ-3110 «Волга» 
 

Рис 1. Автомобиль ГАЗ 3110 

     ГАЗ 3110 «Волга» выпускается Горьковским  автозаводом с 1994 г. Автомобиль конструировался  на основе ГАЗ-24 и по сути является ее усовершенствованной моделью. Просторный салон, плавный ход, возможность оснастить машину гидроусилителем руля и кондиционером в сочетании с низкой ценой сделали ее довольно популярной на постсоветском пространстве. Также в последнее время на модель устанавливают вполне современный впрысковый мотор ЗМЗ-402.10 (2,4 л., 150 л. с).

 

Рис 2. Двигатель  ЗМЗ-402.10 

     Однако  «Волга» не отличается надежностью, имеет архаичную подвеску, а большую  часть огромного багажника занимает размещенное там запасное колесо. Тем не менее завод постоянно  модернизирует автомобиль, а цена позволяет закрыть глаза на некоторые недостатки.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Система зажигания

Общие сведения

               Система зажигания  предназначена для принудительного  воспламенения рабочей смеси  в камере сгорания бензиновых двигателей  точно в заданный момент времени. Для выполнения этого должны быть созданы импульсы высокого напряжения требуемой мощности, обеспечено надежное зажигание рабочей смеси в определенный момент рабочего цикла двигателя, распределены импульсы высокого напряжения по цилиндрам в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.

  На  автомобилях, оборудованных бензиновыми  двигателями внутреннего сгорания, применяются следующие системы зажигания:

- батарейная с механическим прерывателем (классическая);

-  контактно-транзисторная;

- контактно-тиристорная;

- бесконтактно-транзисторная;

- цифровая с механическим распределителем;

- цифровая со статическим распределителем;

- микропроцессорная система управления автомобильным двигателем   

  (МСУАД).

   Контактная (классическая) система зажигания  содержит следующие основные элементы: катушка зажигания, свечи зажигания, прерыватель-распределитель, конденсатор, источник энергии постоянного тока аккумуляторная батарея или генератор). В данной системе ток первичной обмотки катушки зажигания прерывается контактами, т.е. механически.

   Контактно-транзисторная система зажигания состоит в основном из тех же элементов, что и классическая, и отличается от нее наличием транзистора, двух резисторов и отсутствием конденсатора, шунтировавшего в классической системе зажигания контакты прерывателя. Особенностью такой системы является то, что в ней контакты прерывателя коммутируют только незначительный ток базы транзистора, в то же время ток через первичную обмотку катушки зажигания коммутирует транзистор.

   В контактно-тиристорных системах зажигания  энергия искрообразования накапливается не в магнитном поле катушки зажигания, а в электрическом поле специального накопительного конденсатора, который в нужные моменты времени подключается к катушке зажигания.

   Контактно-тиристорных системы зажигания подразделяются на системы с импульсным и системы с непрерывным накоплением энергии.

   В системах с импульсным накоплением  энергии процессы зарядки и разрядки накопительного конденсатора разделены паузами, а в системах с непрерывным накоплением таких пауз нет.

   Основной особенностью бесконтактных системах зажигания является то, что в них прерыватель заменен бесконтактным датчиком, который вырабатывает импульсы в строго определенные моменты времени.  
 
 
 
 
 

   

   

   Цифровые  системы зажигания (ЦСЗ) позволяют с большей точностью воспроизводить характеристики управления угла опережения зажигания любой сложности при высокой температурной устойчивости и надежности. В ЦСЗ информация от датчиков параметров рабочего процесса двигателя, используемая при выработке сигнала управления угла опережения зажигания, преобразуется в серии дискретных электрических импульсов, синхронно связанных с вращательным движением коленчатого вала. Амплитуда импульсов постоянна, а их число пропорционально значению измеряемого параметра. Начальные числа, характеризующие отдельные параметры рабочего процесса двигателя, с помощью импульсных устройств и логических элементов преобразуются в кодовые комбинации, определяющие закон управления моментом искрообразования.

   Микропроцессорные системы зажигания (МПСЗ) обладают высокой гибкостью управления и возможностью реализации комплексных функций и характеристик. В МПСЗ используется принцип программируемой логики, который предполагает управление моментом искрообразования по определенной программе, занесенной в универсальное управляющее устройство. В зависимости от введенной программы управляющее устройство способно обеспечить требуемые характеристики не только системы зажигания, но и электронных систем топливоподачи.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       

       

                   3. Устройство системы зажигания.                                                                                                                                          

 

Рис 3. Изображение  системы зажигания с указанием  каталожных номеров 

3.1 Свеча зажигания

  Свеча зажигания (А14ВР) предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя. Для образования искры в свече на ее электроды подается высокое напряжение от катушки зажигании. При достижении разности потенциалов на электродах значения пробивного напряжения, между ними происходит разряд.

   

   Рисунок 4 – Свеча зажигания:

1 - контактная головка стержня; 2 - изолятор; 3 - накатка на стержне; 4 - корпус; 5 - стеклогерметик; 6 и 7 - соответственно уплотнительные прокладки и кольцо; 8 и 9 - соответственно боковой и центральный электроды. 
 
 

   

   

   Свеча зажигания (рисунок 4) состоит из стального корпуса 4 и керамического изолятора 2, внутри которого помещается центральный стержень с накаткой 3, обеспечивающий прочное его соединение с токопроводящим стеклогерметиком 5. Нижний конец стержня образует центральный электрод 9. Изолятор закрепляется развальцовкой верхней части корпуса 4 и уплотняется прокладкой 6. Для герметизации стыка с головкой цилиндра имеется уплотнительное кольцо 7.

   Бесперебойное искрообразование между электродами свечи зажигания происходит при высоком напряжении [(8—30)×10³В]. 

3.2 Высоковольтные провода

  Высоковольтные  провода предназначены для подвода без потерь энергии от катушки к распределителю и от него к свечам. В зависимости от величины распределенного сопротивления оболочка провода имеет различную окраску. 
    Красные высоковольтные провода имеют распределенное сопротивление 2 кОм на метр длины (точнее 1,8—2,2 кОм) и пробивное напряжение 18 кВ.Для систем зажигания высокой энергии применяют провода синего цвета (силиконовая изоляция) с распределенным сопротивлением 2,55 кОм (2,28—2,82 кОм) и пробивным напряжением до 30 кВ. Зарубежные высоковольтные провода, как правило, отличаются повышенным распределенным сопротивлением (более строгие требования к подавлению радиотелепомех у систем зажигания высокой энергии). Величина распределенного сопротивления может быть в пределах 9—25 кОм на метр, т.е. заметно больше наших красных и синих проводов. 
  Высоковольтные провода имеют медную токопроводящую жилу, изолированную поливинилхлоридным пластикатом, резиной или полиэтиленом. Поверх изоляции токопроводящей жилы провода еще имеют оболочку из поливинилхлоридного пластиката и резины повышенной маслобензостойкости.

  Системы зажигания автомобильных бензиновых двигателей являются источником радиопомех. Высоковольтные провода таких систем зажигания выполняют роль антенн, излучающих энергию этих радиопомех. Для того, чтобы уровень радиопомех не превышал нормированных значений, высоковольтные провода на двигателе устанавливаются с помехоподавительными резисторами(на рис 4-№402.3707230) , которые установлены в наконечнике свечи.

   

  3.3 Катушка зажигания

  Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения (поступающего от аккумуляторной батареи или генератора) в ток высокого напряжения, то есть представляет собой повышающий трансформатор, по первичной обмотке которого проходит прерывистый ток низкого напряжения, а во вторичной обмотке появляются импульсы тока высокого напряжения.

  Катушка зажигания  состоит из сердечника с надетой на него картонной трубкой, на которую наматывается вторичная и поверх нее первичная  обмотки, изолятора, пластмассовой крышки  и алюминиевого корпуса.  
 
 
 
 

  

  

  Внутренняя полость катушки заполняется трансформаторным маслом, улучшающим изоляцию обмоток и охлаждение катушки. Снаружи на корпусе катушки зажигания устанавливается добавочный резистор. Он является дополнительным сопротивлением, подключенным последовательно в цепь первичной обмотки к клеммам катушки зажигания, и уменьшает ее нагрев при работе двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала.

  Когда по первичной обмотке протекает  ток низкого напряжения, сердечник намагничивается и вокруг обеих его обмоток создается сильное магнитное поле. При размыкании контактов прерывателя ток в первичной обмотке прекращается и исчезает созданное им магнитное поле, пересекая витки вторичной обмотки, в которой наводится электродвижущая сила (ЭДС) индукции. Величина этой ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего обмотки катушки. Благодаря большому количеству витков во вторичной обмотке и большой скорости исчезновения магнитного поля напряжение на вторичной обмотке достигает 20... 24 тыс. В. Одновременно происходит пересечение магнитными силовыми линиями витков первичной обмотки, в которой индуцируется ЭДС самоиндукции величиной до 300 В и сердечника, в котором появляются вихревые токи, вызывающие его нагрев. Для уменьшения нагрева сердечник делают из отдельных тонких стальных пластин, изолированных друг от друга окалиной.

  При работе двигателя с малой частотой вращения контакты прерывателя находятся в замкнутом состоянии более длительный период, и ток в первичной цепи успевает достигнуть своего максимума. В результате включенный в эту цепь резистор нагревается, вследствие чего увеличивается его сопротивление и общее сопротивление первичной цепи, а следовательно, сила тока в ней снижается, что уменьшает нагрев катушки зажигания. При увеличении частоты вращения коленчатого вала время замкнутого состояния контактов прерывателя уменьшается, ток в первичной обмотке не успевает достигнуть максимальной величины, поэтому температура дополнительного резистора оказывается меньше и общее сопротивление первичной цепи снижается, вследствие чего ток в первичной цепи катушки несколько усиливается.

  Во  время пуска двигателя стартером  с помощью специальных контактов тягового реле стартера дополнительный резистор закорачивается, и в первичную обмотку поступает ток большей силы. Это обеспечивает увеличение магнитного потока и позволяет получить более высокое напряжение во вторичной цепи, чем облегчается пуск двигателя.

  ЭДС самоиндукции, которая наводится  в первичной обмотке катушки зажигания, при размыкании контактов прерывателя вызывает искрение между ними и повышает обгорание контактов. Кроме того, ЭДС самоиндукции препятствует быстрому исчезновению магнитного поля и тем самым уменьшает величину ЭДС, индуктируемой во вторичной обмотке. 
 
 
 

3.4 Датчик-распределитель

        Датчик-распределитель служит для распределения высоковольтного напряжения по свечам зажигания в соответствии с работай цилиндров.

   Датчик-распределитель зажигания (рис. 5) приводится во вращение от заднего конца распределительного вала через муфту 1. Валик датчика вращается в двух металлокерамических втулках, которые смазываются маслом, поступающим из системы смазки двигателя. Вытекание масла предотвращается маслоотражательной манжетой, установленной в корпусе 2.

   Датчик-распределитель зажигания четырехискровой, неэкранированный, с вакуумным 3 и центробежным 4 регуляторами опережения зажигания. Имеет встроенный микроэлектронный датчик 5, выдающий импульсы напряжения при прохождении через его паз стального экрана с прорезями.

   Центробежный  регулятор (рис. 5) опережения зажигания состоит из приводного валика 14 датчика-распределителя с ведущей пластиной 17, грузиков 15, установленных на осях 19, и ведомой пластины 13 с оттяжными пружинами 18. С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя и, соответственно, приводного валика 14, грузики под действием центробежных сил поворачиваются на своих осях, преодолевая упругость пружин. При этом они упираются в ведомую пластину 13 и поворачивают ее вместе с экраном, приклепанным к втулке пластины, в направлении вращения приводного валика на определенный угол а. В результате этого датчик будет выдавать импульсы тока высокого напряжения раньше, т. е. с увеличением угла опережения зажигания.

   При снижении частоты вращения коленчатого вала центробежные силы уменьшаются и пружины поворачивают ведомую пластину с экраном 9 в обратную сторону, уменьшая угол опережения зажигания.

   Вакуумный регулятор изменяет угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель (открытия дроссельных заслонок). Вакуумный регулятор 3 (рис. 5); состоит из корпуса, внутренняя полость которого с одной стороны диафрагмы 20 соединена с атмосферой, а с другой стороны с помощью трубки — с задроссельным пространством. Тягой 21 диафрагмы она соединена с опорной пластиной 17 датчика. При малой нагрузке на двигатель тяга 21, перемещаясь, поворачивает опорную пластину датчика против направления вращения приводного валика датчика-распределителя, увеличивая опережение зажигания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 5. Датчик-распределитель зажигания:

1 —муфта; 2 — корпус; 3 — вакуумный регулятор; 4 — центробежный регулятор; 5 — бесконтактный датчик; 6 — опорная пластина датчика; 7 — держатель переднего подшипника датчика; 8 — крышка; 9 — ротор; 10 — защитный экран; 11— держатель переднего подшипника валика, в сборе с опорной пластиной датчика; 12 — шайба крепления проводов; 13 — ведомая пластина центробежного регулятора с экраном; 14—валик с ведущей пластиной центробежного регулятора; 15 — грузики; 16 — уплотнительная манжета; 17 — опорная пластина; 18—пружины; 19 — ось грузиков; 20 — диафрагма; 21 — тяга регулятора; 22—корпус вакуумного регулятора; 23—штуцер соединения с задроссельным пространством; α — угол регулирования центробежного регулятора

     По  мере увеличения нагрузки пружина через тягу поворачивает опорную пластину в направлении вращения приводного валика, вследствие чего опережение зажигания уменьшается. 

Транзисторный коммутатор

     Коммутатор-(типа 131.3734) представляет собой электронное устройство служащее для прерывания тока в первичной обмотке катушки зажигания. Начало и конец прерывания регулируется импульсами с датчика-распределителя зажигания. В схеме коммутатора предусмотрена цепь регулирования времени прохождения тока через катушку зажигания в 
 
 
 
 

зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Для прерывания тока в катушке зажигания, в коммутатор встроен мощный высоковольтный транзистор и предусмотрена защита коммутирующих цепей от тока самоиндукции в момент размыкания цепи низкого напряжения.

3.5 Выключатель зажигания

  Выключатель (замок) зажигания состоит из корпуса, внутри которого размещены: замочный механизм, электрическая контактная группа, а также противоугонное устройство. При повороте ключа в замке зажигания происходит поворот подвижной части контактной группы и подключение к источникам питания различных приборов электрооборудования. Контактная часть замыкает и размыкает цепь зажигания низкого напряжения, включает стартер, контрольно-измерительные приборы, а также соединяет с источниками тока приборы, имеющие свои выключатели (отопитель, стеклоочиститель, радиоприемник и др.). Действие противоугонного устройства состоит в том, что после выключения зажигания и вынимания ключа из замка выдвигается специальный стержень, который входит в паз вала рулевого управления и стопорит его. Таким образом замок зажигания препятствует включению зажигания и стартера посторонним лицом, а также «запирает» руль, усложняя тем самым угон автомобиля. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

               
 
 
 
 

4.Описание  работы системы зажигания 

  Принцип действия бесконтактной системы зажигания следующий. При включении зажигания поворотом ключа выключателя зажигания 2 (см. приложение 1) от положительного вывода аккумуляторной батареи 1 через цепь первичной обмотки катушки зажигания 3, транзисторный коммутатор 4, корпус автомобиля к отрицательному выводу аккумуляторной батареи протекает ток, создающий в первичной обмотке катушки зажигания магнитное поле, линии которого, замыкаясь через сердечник катушки зажигания, пронизывают витки обеих обмоток.

  При вращении коленчатого вала, когда  в одном из цилиндров будет  заканчиваться такт сжатия рабочей  смеси, датчик-распределитель пошлёт импульсный сигнал на транзисторный коммутатор, который разомкнет цепь первичной  обмотки катушки зажигания. При размыкании контактов ток в первичной обмотке катушки зажигания прекращается и исчезает магнитное поле, что приводит к индуцированию в обеих обмотках ЭДС. Так как число витков вторичной обмотки значительно больше числа витков первичной, то в ней ЭДС достигает величины, достаточной для пробоя воздушного зазора между электродами свечи . В момент появления высокого напряжения ротор распределителя 5 проходит под неподвижным электродом, соединенным со свечой того цилиндра, в котором заканчивается такт сжатия. В результате между электродами свечи происходит электрический разряд и воспламенение смеси в цилиндре. Ток высокого напряжения протекает от вторичной обмотки через ротор, неподвижный электрод распределителя и помехоподавительные резисторы, проскакивает в виде искры между электродами свечи и через корпус автомобиля, аккумуляторную батарею, выключатель зажигания,  первичную обмотку возвращается на вторичную обмотку катушки зажигания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       

       

5.Методы  диагностики системы  пуска 

5.1 Возможные неисправности системы зажигания

   Двигатель не запускается. Основные причины: ослабление крепления или окисление наконечников проводов в цепи низкого напряжения, обрыв в проводах либо замыкание их на корпус, отсутствие высокого напряжения на свечах зажигания (неплотность посадки в гнездах или обрыв (окисление) наконечников проводов высокого напряжения, сильное повреждение проводов или контактного уголька, зависание уголька в крышке распределителя зажигания, утечка тока через трещины (прогары) либо влагу в крышке или роторе распределителя зажигания); нарушение порядка присоединения проводов высокого напряжения к контактам крышки распределителя зажигания; несоответствие норме зазора между электродами или замасливание свечей зажигания; повреждение свечей зажигания (трещины на изоляторе); неправильная установка момента зажигания.

   Способы устранения в зависимости от неисправности: проверить и при необходимости отрегулировать момент зажигания, заменить провода, устранить замыкание проводов на корпус, заменить контактный уголек, протереть от влаги или заменить крышку распределителя зажигания, проверить и при необходимости исправить порядок присоединение проводов высокого напряжения к контактам крышки распределителя зажигания, протереть свечи зажигания, при необходимости отрегулировать зазор между их электродами, заменить свечи зажигания.

   Двигатель работает неустойчиво  или глохнет на холостом ходу. Основные причины: слишком раннее зажигание в цилиндрах двигателя; чрезмерный зазор между электродами свечей зажигания.

   Способы устранения в зависимости от неисправности: проверить и при необходимости  отрегулировать момент зажигания, отрегулировать зазор между электродами свечей зажигания.

   Двигатель неравномерно и неустойчиво  работает при большой  частоте вращения коленчатого вала. Основные причины: ослабление пружин грузиков регулятора опережения зажигания.

   Способы устранения в зависимости от неисправности: отрегулировать или заменить пружины грузиков регулятора опережения зажигания.

   Перебои в работе двигателя на всех частотах вращения коленчатого вала. Основные причины: ослабление крепления, повреждение проводов или окисление их наконечников; износ или повреждение контактного уголька в крышке распределителя зажигания; сильное подгорание центрального контакта ротора распределителя зажигания; трещины, загрязнение или прогары в роторе либо крышке распределителя зажигания; износ электродов или замасливание свечей зажигания, значительный нагар, трещины на изоляторе свечей.