l6_ie

5/17/2018 L6_IE - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/l6ie 1/10

LUCRAREA NR. 6

STUDIUL APRINDERII CLASICE

1 Scopul lucrării

Identificarea şi studiul componentelor sistemului de aprindere (SA) clasică, a schemeielectrice, a principiului de funcţionare şi trasarea principalelor caracteristici.

2 Consideraţii teoretice 2.1 SA are drept scop producerea şi declanşarea scânteilor electrice la momente de timp bine

determinate, pentru aprinderea amestecului carburant în cilindrii motoarelor cu aprindere prinscânteie (MAS).

2.2 Schema electrică a SA este prezentată în figura 6.1 şi cuprinde:- bateria de acumulatoare (sursa de alimentare cu energie electrică) (1);- bobina de inducţie (2) cu înf ăşur ările primar ă (2a) şi secundar ă (2b);- ruptor - distribuitorul cu dispozitivele de reglare a avansului:

- contactul ruptorului (3), ciocănelul (4), axul (5) şi cama (6);- corpul distribuitorului (7), rotorul (8), contactul mobil (9), capacul (10) şi contactele fixe

(ploturile) (11);- bujiile (12);- conductoarele de ÎT (13);- conductorul central (14);- rezistorul Rb;- condensatorul C.

Fig.6.1 Schema electrică de principiu a aprinderii clasice

2.3 Func ţ ionare: La pornirea motorului, mişcarea de rotaţie este transmisă şi axuluiruptorului (5) pe care este fixată cama (6). Prin rotirea camei, contactul ruptorului (3) se închide şi sedeschide periodic.Când contactul ruptorului este închis prin primarul bobinei de inducţie (2a) se stabileşte un curent peurmătorul traseu: borna "+" a bateriei de acumulatoare, rezistorul Rb, înf ăşurarea primar ă a bobinei

de inducţie, ruptor, masă, borna "-" a bateriei. La trecerea curentului prin înf ăşurarea primar ă a bobinei de inducţie se creează un câmp magnetic în jurul spirelor ale cărui linii se închid prin miezul bobinei, prin aer şi printr-un ecran feromagnetic - vezi figura 6.2.Prin deschiderea contactului ruptorului, curentul prin înf ăşurarea primar ă se întrerupe şi ca urmarefluxul magnetic în miezul bobinei de inducţie va avea o variaţie bruscă.Această variaţie bruscă a fluxului magnetic determină autoinducerea în primar a unei tensiuni deordinul sutelor de volţi şi inducerea în secundar a unei tensiuni de ordinul zecilor de kilovolţi.Tensiunile sunt propor ţionale cu numărul de spire din primar şi secundar. În acest moment însă rotorul (8) al distribuitorului (7) se află cu contactul mobil (9) în dreptul unui plot (11) al capacului(10), prin care se transmite înalta tensiune la o bujie, tensiune ce va declanşa scânteia electrică între



electrozii săi - vezi figura 6.1- (15). Aşadar curentul indus în înf ăşurarea secundar ă are următorultraseu: înf ăşurarea secundar ă (2b) a bobinei de inducţie, conductorul central (14), contactul central şilateral (9), plotul lateral (11), conductorul (13), bujia (12), masă.

Fig.6.2 Traseul liniilor de câmp magnetic

2.4 Descrierea elementelor componente ale SA Rezistorul Rb - are rolul de a compensa creşterea rezistenţei primarului bobinei la creştereatemperaturii. Ea se confecţionează din Cr-Ni care are o rezistivitate şi un coeficient de temperatur ă al

rezistivităţii foarte mare şi se plasează în exteriorul bobinei.La turaţii joase curentul din primar este ridicat şi prin mărirea rezistenţei lui Rb acesta este limitat.La turaţii mari curentul este mic în circuitul primar, rezistenţa Rb lucrând la rece nu limitează curentul decât foarte puţin. Deci Rb are rol protector şi regulator de curent.Condensatorul C - are rolul de a înmagazina o parte din energia arcului electric produs ladeschiderea contactelor, micşorând uzura lor şi contribuind la obţinerea unei tensiuni înalte însecundar prin recedarea energiei bobinei de inducţie.Bobina de inducţie (BI) (2) este un autotransformator ridicător de tensiune. Ea are în generalaceeaşi construcţie pentru toate tipurile de automobile. Deosebirile care apar între diferitele tipuri de

bobine se refer ă la materialul carcasei (tablă sau masă plastică), la masa de umplere (bituminoasă,r ăşini epoxidice sau ulei mineral), locul de amplasare a rezistenţei adiţionale (în carcasă, înexteriorul bobinei sau lipsa acesteia), puterea bobinei(mică, medie, mare), tensiunea dealimentare(12V, 24V). De asemenea, există bobine de inducţie care au inductivitatea înf ăşur ării

primare mică (bobine rapide), bobine cu două înf ăşur ări secundare pentru motoarele cu doi cilindrii, bobine ecranate închise într-o carcasă metalică, bobine de tip transformator etc.În figura 6.2 sunt evidenţiate următoarele păr ţi componente ale unei bobinei de inducţie de tipautotransformator:- miezul feromagnetic (1) executat din foi de tablă silicioasă sau dintr-un pachet de sârmă de fier moale;- înf ăşurarea secundar ă (2) bobinată pe un tub electroizolant (carton electrotehnic) în jurul miezului,din sârmă de CuEm cu diametrul Φ2= 0,06 – 0,08 mm având un număr de spire 15000 - 25000aşezate pe 60 - 80 straturi. Între straturile înf ăşur ării secundare se aşează câte 2 - 4 straturi de hârtiede condensator cu grosimea de 0,02 mm. Primul şi ultimul strat au un număr redus de spire pentru a

evita str ă pungerile.- înf ăşurarea primar ă (3) bobinată izolat (prin intermediul cartonului gofrat) peste înf ăşurareasecundar ă, din sârmă de CuEm cu diametrul Φ1 = 0,7 -1 mm, având un număr de 200 - 400 spireaşezate pe 5 - 6 straturi. Între straturi se aşează hârtie de cablu sau mătase lăcuită de 0,1 – 0,2 mm.

Dispunerea înf ăşur ării primare peste cea secundar ă asigur ă o r ăcire mai bună a înf ăşur ării

primare (este str ă bătută de curenţi de 2,5 - 3A faţă de 0,1 – 0,2 mA care trec prin înf ăşurareasecundar ă) şi se realizează o izolare mai simpl ă şi mai economică a înf ăşur ării secundare (pentru aevita str ă pungerile).În cazul bobinei de inducţie de tip autotransformator pentru închiderea liniilor de câmp magnetic seutilizează un ecran magnetic (vezi figura 6.3) sau carcasa dacă aceasta este metalică.



Întregul ansamblu este introdus într-o carcasă de tablă sau bachelită, mediul fiind uleiul detransformator sau o masă izolantă solidă. Capacul carcasei este din bachelită şi prezintă trei borne.Borna centrală este cea de înaltă tensiune deoarece este în legătur ă, printr-un electrod, cu miezul defier la care este legat începutul înf ăşur ării secundare printr-un conductor flexibil. Sfâr şitul înf ăşur ăriisecundare se leagă împreună cu începutul înf ăşur ării primare la una din bornele de joasă tensiunenotată cu B- (1 sau Rup - după tipul bobinei). Sfâr şitul înf ăşur ării primare se leagă la cealaltă bornă de joasă tensiune notată cu B+ (15 sau Bat).

Fig. 6.3.

Ruptor-distribuitorul este un ansamblu având ca elemente de bază: ruptorul, distribuitorul şimecanismele de reglare a avansului funcţie de turaţie (centrifugal) şi funcţie de sarcină (vacuumatic).Ruptorul este constituit dintr-un contact N.Î.(1) care se deschide prin acţiunea exterioar ă a unei came(2) dispusă pe un ax (3) ce este antrenat de motorul termic prin arborele cu came şi având turaţia dedouă ori mai mică decât a motorului - vezi figura 6.4. Cama are un număr de proeminenţe egal cucel al cilindrilor. Contactul mobil este acţionat de camă prin intermediul unei proeminenţe dinmaterial plastic numită ciocănel.

Fig. 6.4

Distribuitorul este format din rotorul (8) pe care se află contactul mobil (9) şi din contactele fixe (11)(ploturi) încorporate în capac. Rotorul se află pe acelaşi ax ce antrenează cama. Pe capac, în exterior,în dreptul ploturilor se află bornele pentru introducerea conductoarelor de înaltă tensiune.Distribuitorul are rolul de a repartiza înalta tensiune de la BI la bujiile aflate în cilindrii motorului.

Pentru funcţionarea corectă a SA este necesar ă realizarea unui unghi optim de avans laaprindere. Unghiul de avans (δ) este unghiul măsurat între poziţia manivelei arborelui motor corespunzătoare momentului declanşării scânteii şi poziţia corespunzătoare PMS (PMI) (fig.6.5).

Ex. BI 93121

R1= 3- 3.4 Ω

L1= 11- 15 mH

R2= 6- 9 Ω

L2= 50- 65 H



Fig.6.5

Dacă scânteia este declanşată prea devreme, presiunea gazelor va constitui o for ţă de senscontrar mişcării pistonului care se află în faza de compresie. Motorul va funcţiona anormal, se vasupraînc

ălzi, va produce b

ătăi metalice (detona

ţii), la tura

ţii mici se va opri, consumul de

combustibil va creşte iar puterea motorului va scădea.Dacă scânteia este declanşată la PMS (PMI) sau mai târziu, arderea se va prelungi în

destindere. Motorul se va încălzi, vor apare pierderi mari de căldur ă prin gazele de ardere, putereava scădea, consumul va creşte. În cazul întârzierilor mari la aprindere, o parte a amesteculuicarburant va continua să ardă în galeria de evacuare.

Avansul la aprindere cuprinde avansul fix stabilit manual şi avansul variabil care se stabileşteautomat în funcţie de turaţie şi de sarcină.

Modificarea unghiului de avans se realizează acţionând fie asupra camei care acţionează ruptorul, fie asupra platoului pe care se află plasate contactele ruptorului.Rotirea camei în acelaşi sens cu sensul de antrenare al axului conduce la mărirea avansului, iar rotirea în sens invers a camei are ca efect scăderea avansului.

Deplasarea platoului în sensul de antrenare al axului ruptorului are ca efect scăderea avansului, iar deplasarea în sens contrar are ca efect mărirea avansului.

Necesitatea regulatoarelor de avans:

Odată cu creşterea turaţiei, timpul disponibil pentru ardere scade deoarece în acelaşi intervalde timp viteza pistonului creşte faţă de viteza de ardere a amestecului carburant. Este necesar ă astfelmărirea timpului disponibil pentru ardere prin mărirea avansului la aprindere. Aceasta se realizează cu ajutorul regulatorului centrifugal.

Odată cu creşterea sarcinii creşte şi cantitatea de amestec carburant admisă în cilindrii şi caurmare creşte presiunea şi temperatura la sfâr şitul cursei de compresiune. Viteza de ardere fiind maimare în acest caz este necesar să se reducă unghiul de avans la aprindere. Dispozitivul carerealizează în acest caz micşorarea avansului este regulatorul vacuumatic.

Regulatorul centrifugal - figura 6.6 are în componenţă următoarele elemente: axul (1) pe care este plasat un ansamblu format din placa (2) solidar ă cu contragreutăţile (3) prin ştifturile (4),contragreutăţi legate între ele prin arcurile (5).Pe capul de ax este introdus subansamblul camă (6) - contact distribuitor (7) solidar cu placa deconducere (8) care se poate roti liber pe capul de ax fiind antrenat în rotaţia axului de bolţurile (9).



Fig. 6.6.

Func ţ ionare: La creşterea turaţiei contragreutăţile (3) se depărtează de centru datorită for ţeicentrifuge tensionând arcurile elicoidale (5). Bolţurile (9) aflate în locaşurile plăcii de conducere (8)

produc rotirea ansamblului camă (6) - contact distribuitor(7) în acelaşi sens cu cel de antrenare al

axului (1) realizând o creştere a avansului la aprindere, deci o deschidere a contactelor ruptorului(acţionat de camă) mai înainte de ajungerea pistonului cilindrului (aflat în compresie) în PMS.Pentru fiecare turaţie se stabileşte un echilibru între for ţa centrifugă a contragreutăţilor şi for ţaelastică a arcurilor. De la o anumită turaţie contragreutăţile nu se mai pot deplasa avansul r ămânândconstant.

Regulatorul vacuumatic figura 6.7 este format din capsula vacuumatică (1) prevăzută cu racordul pentru conducta din material plastic (2), branşată la priza de vacuum sub clapeta carburatorului. Îninteriorul capsulei se află membrana (3) pe care este fixată tija (4) de acţionare a platouluicontactelor iar în cealaltă parte a membranei arcul (5).

Fig. 6.7 Regulatorul vacuumatic

Func ţ ionare: Odată cu scăderea sarcinii motorului (la mersul în gol), clapeta carburatorului seînchide ceea ce produce creşterea depresiunii în dreptul prizei de vacuum. Prin creşterea depresiunii,membrana (3) se deplasează spre dreapta comprimând resortul (5) (care constituie mărimea

prescrisă). Odată cu membrana se deplasează şi tija (4) care roteşte platoul în sens invers antrenăriicamei, ceea ce determină mărirea avansului la aprindere.La creşterea sarcinii, depresiunea se micşorează şi arcul împinge spre stânga membrana şi tija careva roti platoul în acelaşi sens cu cel al camei determinând micşorarea avansului.Fişele de ÎT - servesc pentru transmiterea impulsurilor de ÎT de la BI la distribuitor şi bujii.Bujiile - au rolul de a favoriza aprinderea amestecului carburant în cilindrii MAS prin scânteia careapare între cei doi electrozi ai lor.Elementele componente ale unei bujii sunt - figura 6.8: 1- piuli ţa de strângere, 2- izolatorul, 3-corpul metalic, 4- electrodul central, 5- electrodul lateral, 6,7 şi 8- garnituri de etanşare inferioare şisuperioare.



a.

b.

Fig. 6.8 a –Bujia; b – Deosebiri constructive între bujii cu valori termice diferite

Corpul bujiei este executat din oţel termorezistent în care se află filetul având o partehexagonală pentru aplicarea cheii de strângere. Izolatorul este executat din material ceramic cu

proprietăţi mecanice, electrice şi chimice speciale. Electrozii sunt executaţi din oţeluri de wolfram,nichel şi crom rezistente la temperaturi înalte, eroziune electrică şi chimică.

O caracteristică importantă a bujiei este valoarea termică. Aceasta exprimă capacitatea detransmitere a căldurii din camera de ardere a motorului către mediul exterior. Valoarea termică semăsoar ă indirect prin timpul (în secunde sau sutimi de minut) care trece de la pornirea unui motor etalon, până la apariţia primei aprinderi prin incandescenţă (preaprindere) datorită supraîncălzirii

bujiei. Temperatura vârfului electrodului central este cu atât mai mare, cu cât valoarea termică a bujiei este mai mică. Există astfel bujii: calde (lungi), intermediare (medii), reci (scurte).

Bujiile româneşti sunt simbolizate cu litere şi cifre care indică tipul filetului , destinaţia,valoarea termică.

3. Montajul şi aparatura necesară

Pentru efectuare lucr ării se vor utiliza :- standul ELKON SUPER 3A-M având comutatoarele şi aparatele de măsurare conectate îndomeniile de lucru corespunzătoare studiului aprinderii;- testerul GS 3127 care se va cupla corespunzător;- osciloscopul catodic;- alte aparate de măsurare şi elemente de circuit.

Montajul necesar pentru studiul ruptorului este prezentat în figura 6.9.



Fig.6.9

Montajul necesar pentru studiul bobinei de inducţie este prezentat în figura 6.10.

Fig. 6.10 Schema de montaj pentru studiul bobinei de inducţie

4. Desf ăşurarea lucrării

4.1 Se va explica funcţionarea sistemului de aprindere clasică.4.2 Se vor studia din punct de vedere constructiv şi funcţional elementele componente ale

sistemului de aprindere:- ruptorul, distribuitorul şi mecanismele de reglare a avansurilor centrifugal şi vacuumatic;- bobina de inducţie;- bujiile.

4.3 Se va determina timpul relativ de închidere al contactelor ruptorului:τ = tî/(tî+td) în care tî- timpul de închidere

td- timpul de deschidereObservaţie: tî ~αî

td~ αd

αî - unghiul de închidere (unghiul Dwell / unghiul camei)αd - unghiul de deschidereAtunci τ(%) = [tî/(tî+td)] 100 se numeşte procent Dwell .Modul de lucru:- se fixează corect ruptorul pe stand verificându-se strângerea;



- se realizează montajul din figura 6.8;- se acţionează manual axul ruptor-distribuitorului până când se închide contactul ruptorului;Atenţie la domeniul de măsurare al ampermetrului !- se reglează curentul prin circuit cu ajutorul reostatului astfel încât ampermetrul să indice 1A;- se porneşte standul, se selectează sensul de rotaţie al axului ruptor-distribuitorului (spre dreapta) şise antrenează acest ax cu turaţii variabile;- se vizualizează la osciloscop tensiunea de pe rezistorul Rp;

- pentru aceleaşi valori ale turaţiei se vor citi:- curentul indicat de ampermetru (instrument magnetoelectric),- timpii de închidere şi deschidere vizualizaţi la osciloscop şi se va completa tabelul T1.

Tabelul T1n[rot/min]I[A]tî[ms]td[ms]

d i

i

t t

t

+=τ

4.4 Se va determina curentul de rupere (Ir) şi se va calcula energia magnetică (Wm)înmagazinată în bobina de inducţie.Modul de lucru:- se realizează montajul din figura 6.9;- se porneşte standul şi se antrenează axul ruptor-distribuitorului cu turaţii variabile;- se desenează forma curentului din primar, prin vizualizarea tensiunii de pe rezistorul Rr laosciloscop, pentru turaţiile n1=1000 rot/min, n2=2500 rot/min;- în funcţie de turaţie se notează:

- valoarea curentului de rupere (determinată cu ajutorul osciloscopului),- valoarea medie a curentului prin primarul bobinei de inducţie (indicată de ampermetru), în

tabelul T2.- se va completa tabelul T2 calculând şi energia Wm şi se vor trasa grafic I1(n), Ir(n) în acelaşi sistemde coordonate.

Tabelul T2n[rot/min] 1000 … 3000I1[A]Ir [A]Wm=L1Ir

2/2 [J]Observaţie: Valoarea lui L1 se va considera în funcţie de tipul bobinei studiate (ex.L1=12 mH).

4.5 Se vor vizualiza şi se vor determina tensiunile din primarul şi secundarul bobinei deinducţie.Modul de lucru:- se realizează montajul din figura 6.9 conectând borna '+B' a bobinei direct la borna '+' de la masade lucru;- se porneşte standul şi se antrenează axul cu turaţii variabile;- se desenează formele de undă ale tensiunilor din primar şi secundar pentru o anumită turaţie,corespunzătoare rezistenţelor, bujiei şi eclatorilor vizualizate pe tester;- se citesc valorile de vârf ale tensiunilor din primar şi secundar, pe tester în funcţie de turaţie şi secompletează tabelul T3. Se trasează grafic U p(n) şi Us(n).



Tabelul T3n[rot/min]

R S1=0,5 MUP[V] R S1=1 M

EclatoriBujie

R S1=0,5 MUS[V] R S1=1 M

EclatoriBujie

4.6 Se va citi căderea de tensiune pe contactele ruptorului, utilizând testerul şi se va nota(∆Ur ).

4.7 Se vor determina unghiurile de închidere αî şi deschidere αd ale contactelor ruptorului şise vor trasa caracteristicile de avans - centrifugal δ=δ(n)

-vacuumatic δ =δ(?p).Modul de lucru:

- se realizează montajul din figura 6.9 excluzând testerul, osciloscopul şi rezistorul Rr;- se realizează legătura pentru sincronizarea lămpii de avans;- se citesc unghiurile de închidere şi deschidere pe panoul standului şi se notează;- se antrenează axul la o turaţie n=500 rot/min şi se roteşte corpul ruptor-distribuitorului astfel încâtînceputul unui segment luminos să corespundă gradaţiei 00 de pe panoul standului;δ = δ (n)- se creşte turaţia şi se citeşte deplasarea unghiular ă a segmentului luminos faţă de reperul 00;- se trec rezultatele în tabelul T4 şi se trasează grafic;

Tabelul T4n[rot/min]

δ[o

RD]

- se scade turaţia până la n=500 rot/min;δ = δ (∆ p)- se obturează orificiul capsulei vacuumatice;- se creşte depresiunea cu ajutorul unei pompe de vid şi se urmăreşte deplasarea unghiular ă asegmentului luminos;- se trec rezultatele în tabelul T5 şi se trasează grafic.

Tabelul T5∆ p[mmHg]δ[o RD]

5. Conţinutul referatului

Referatul va conţine :- schemele de montaj utilizate în cadrul lucr ării ;- tabelele cu datele experimentale, observaţiile aferente şi reprezentările grafice unde este cazul ;- formele de undă ale curentului primar i1(t) şi tensiunilor din primar şi secundar u1(t), u2(t)vizualizate la osciloscop ;- r ăspunsurile la următoarele întrebări :

a. Care este rolul SA ?



b. Care este rolul condensatorului plasat în paralel cu contactul ruptorului ?c. Care sunt motivele dispunerii înf ăşur ării primare peste cea secundar ă la BI ?d. Cum se realizează modificarea avansului fix ?e. Ce se întâmplă cu turaţia de antrenare a motorului la scoaterea furtunului de la capsula

vacuumatică la mersul în gol, pe automobil ?f. Care sunt cele două procedee de determinare a procentului Dwell ?g. Ce se observă cu energia înmagazinată în bobina de inducţie la creşterea turaţiei ? Care

este cauza ? Ce dezavantaj decurge din aceasta ?

Modele constructive - Bobine de inducţie

l6_ie

Documents