Система зажигания

Структурная часть

Деятельность преподавателя

Деятельность учащихся

Цели

1. Организационный момент – 1 мин.

Приветствует учащихся, отмечает в журнале отсутствующих.

Учащиеся приветствуют преподавателя, командир помогает преподавателю отметить отсутствующих.

Подготовка учащихся к работе на занятии, включение учащихся в деловой ритм.

2. Актуализация опорных знаний через опрос учащихся – 4 мин.

Ребята, скажите, пожалуйста, об источниках электрической энергии?

Учащиеся отвечают на заданные преподавателем вопросы.

Выяснение степени ознакомления с устройством автомобиля.

3.

Мотивация учебной деятельности – 1 мин.

Итак, ребята, мы с вами вспомнили, об источниках электрической энергии.

А сегодня рассмотрим систему зажигания.

Учащиеся внимательно слушают преподавателя.

Организация внимания учащихся, обеспечение восприятия нового материала.

4. Изучение нового материала – 25 мин.

Итак, тема нашего занятия: «Система зажигания».

Цель, которая будет стоять перед нами — разобраться, как работает система зажигания?

Я надеюсь, что ответ на этот вопрос вы найдете в течение нашего занятия.

«Ребята, как вы думаете, для чего предназначена система зажигания?»

Система зажигания предназначена для создания тока высокого напряжения и распределения его по свечам цилиндров. Импульс тока высокого напряжения подается на свечи в строго определенный момент времени, который меняется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. В настоящее время на автомобилях может устанавливаться контактная система зажигания или бесконтактная электронная система.

Контактная система зажигания

Контактная система зажигания
а) электрическая цепь низкого напряжения
1 - "масса" автомобиля; 2 - аккумуляторная батарея; 3 - контакты замка зажигания; 4 – катушка зажигания; 5 - первичная обмотка (низкого напряжения); 6 - конденсатор; 7 - подвижный контакт прерывателя; 8 - неподвижный контакт прерывателя; 9 - кулачек прерывателя; 10 - молоточек контактов

Контактная система зажигания
б) электрическая цепь высокого напряжения
1 - катушка зажигания; 2 - вторичная обмотка (высокого напряжения); 3 - высоковольтный провод катушки зажигания; 4 - крышка распределителя тока высокого напряжения; 5 - высоковольтные провода свечей зажигания; 6 - свечи зажигания; 7 - распределитель тока высокого напряжения ("бегунок"); 8 - резистор; 9 - центральный контакт распределителя; 10 - боковые контакты крышки

Контактная система зажигания состоит из: 

 катушки зажигания, 

 прерывателя тока низкого напряжения, 

 распределителя тока высокого напряжения 

 вакуумного и центробежного регуляторов опережения зажигания, 

 свечей зажигания, 

 проводов низкого и высокого напряжения, 

 включателя зажигания. 

Катушка зажигания предназначена для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Как и большинство приборов системы зажигания, она располагается в моторном отсеке автомобиля.

Принцип работы катушки зажигания очень прост и знаком нам из школьного курса физики. Когда по обмотке низкого напряжения протекает электрический ток, то вокруг нее создается магнитное поле. Если же прервать ток в этой обмотке, то исчезающее магнитное поле индуцирует ток уже в другой обмотке (высокого напряжения).За счет разницы в количестве витков обмоток катушки, из 12-ти вольт мы получаем необходимые нам 20 тысяч вольт! Цифра весьма впечатляющая, но это как раз то напряжение, которое в состоянии пробить воздушное пространство (около миллиметра) между электродами свечи зажигания. Если кто из вас, испугавшись этой цифры, решил вообще не дотрагиваться до чего-либо электрического в машине, то напрасно. "Убивает не напряжение, а ток" - известное выражение у электриков, как нельзя лучше подходит к ситуации с автомобилем. В системе зажигания очень маленькие токи, поэтому если вы и дотронетесь до проводов или приборов системы, то будет лишь несколько "неприятно", но не более того. Да и произойдет это, только если вы стоите босиком (в мокрой обуви) на сырой земле или если одна рука на `корпусе`, а другая на 20-ти тысячах. Прерыватель тока низкого напряжения - нужен для того, чтобы размыкать ток в цепи низкого напряжения. Именно при этом во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения, который затем поступает на центральный контакт распределителя.

Контакты прерывателя находятся под крышкой распределителя зажигания. Пластинчатая пружина подвижного контакта постоянно прижимает его к неподвижному контакту. Размыкаются они лишь на короткий срок, когда набегающий кулачок приводного валика прерывателя-распределителя надавит на молоточек подвижного контакта. Параллельно контактам включен конденсатор. Он необходим для того, чтобы контакты не обгорали в момент размыкания. Во время отрыва подвижного контакта от неподвижного, между ними хочет проскочить мощная искра, но конденсатор поглощает в себя большую часть электрического разряда и искрение уменьшается до незначительного. Но это только заметная глазу половина полезной работы конденсатора. Он еще участвует и в увеличении напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания. Когда контакты прерывателя полностью размыкаются, конденсатор разряжается, создавая обратный ток в цепи низкого напряжения, и тем самым, ускоряет исчезновение магнитного поля. А чем быстрее исчезает это поле, тем больший ток возникает в цепи высокого напряжения.

«Ребята, а зачем такой длинный разговор о такой маленькой штучке в такой большой машине?"

Так вот учтите, при выходе конденсатора из строя двигатель работать не будет! Напряжение во вторичной цепи получится недостаточно большим для того, чтобы пробить воздушную преграду между электродами свечи зажигания. Может быть, иногда, слабая искорка и будет проскакивать, но нам нужна достаточно `горячая` и стабильная искра, которая гарантированно воспламенит рабочую смесь и обеспечит нормальный процесс ее сгорания. А для этого, как раз и необходимы те самые, страшные 20 тысяч вольт, в приготовлении которых участвует и конденсатор.Прерыватель тока низкого напряжения и распределитель высокого напряжения расположены в одном корпусе и имеют привод от коленчатого вала двигателя. Часто водители называют этот узел коротко - "прерыватель-распределитель" (или еще короче - "трамблер").

Крышка распределителя и распределитель (ротор) тока высокого напряжения предназначены для распределения тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя. После того, как в катушке зажигания образовался ток высокого напряжения, он попадает (по высоковольтному проводу) на центральный контакт крышки распределителя, а затем через подпружиненный контактный уголек на пластину ротора. Во время вращения ротора ток `соскакивает` с его пластины, через небольшой воздушный зазор, на боковые контакты крышки. Далее, через высоковольтные провода, импульс тока высокого напряжения попадает к свечам зажигания. Боковые контакты крышки распределителя пронумерованы и соединены (высоковольтными проводами) со свечами цилиндров в строго определенной последовательности. Таким образом, устанавливается `порядок работы цилиндров`, который выражается рядом цифр. Как правило, для четырехцилиндровых двигателей, применяется последовательность: 1 - 3 - 4 - 2. Это означает, что после воспламенения рабочей смеси в первом цилиндре, следующий "взрыв" произойдет в третьем, потом в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Такой порядок работы цилиндров установлен для равномерного распределения нагрузки на коленчатый вал двигателя. Подача высокого напряжения на электроды свечи зажигания должна происходить в конце такта сжатия, когда поршень не доходит до верхней мертвой точки примерно 4О - 6О, измеряя по углу поворота коленчатого вала. Этот угол называют углом опережения зажигания.

«Ребята, что такое угол опережения зажигания?»

Необходимость опережения момента зажигания горючей смеси обусловлена тем, что поршень движется в цилиндре с огромной скоростью. Если смесь поджечь несколько позже, то расширяющиеся газы не будут успевать делать свою основную работу, то есть давить на поршень в должной степени. Хотя горючая смесь и сгорает в течение 0,001 - 0,002 секунды, поджигать ее надо до подхода поршня к верхней мертвой точке. Тогда в начале и середине рабочего хода поршень будет испытывать необходимое давление газов, а двигатель будет обладать той мощностью, которая требуется для движения автомобиля.

Первоначальный угол опережения зажигания выставляется и корректируется с помощью поворота корпуса прерывателя-распределителя. Тем самым мы выбираем момент размыкания контактов прерывателя, приближая их или наоборот, удаляя от набегающего кулачка приводного валика прерывателя-распределителя. Однако, в зависимости от режима работы двигателя, условия процесса сгорания рабочей смеси в цилиндрах постоянно меняются. Поэтому для обеспечения оптимальных условий, необходимо постоянно менять и указанный выше угол (4О - 6О). Это обеспечивают центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания. Центробежный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания, в зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя. При увеличении оборотов коленчатого вала двигателя, поршни в цилиндрах увеличивают скорость своего возвратно-поступательного движения. В тоже время скорость сгорания рабочей смеси остается практически неизменной. Это означает, что для обеспечения нормального рабочего процесса в цилиндре, смесь необходимо поджигать чуть раньше. Для этого искра между электродами свечи должна проскочить раньше, а это возможно лишь в том случае, если контакты прерывателя разомкнутся тоже раньше. Вот это и должен обеспечить центробежный регулятор опережения зажигания.

Схема работы центробежного регулятора угла опережения зажигания
а) расположение деталей регулятора 
1 - кулачок прерывателя; 2 - втулка кулачков; 3 - подвижная пластина; 4 - грузики; 5 - шипы грузиков; 6 - опорная пластина; 7 - приводной валик; 8 - стяжные пружины

Схема работы центробежного регулятора угла опережения зажигания
б) грузики вместе
в) грузики разошлись

Центробежный регулятор опережения зажигания находится в корпусе прерывателя-распределителя. Он состоит из двух плоских металлических грузиков, каждый из которых одним из своих концов закреплен на опорной пластине, жестко соединенной с приводным валиком. Шипы грузиков входят в прорези подвижной пластины, на которой закреплена втулка кулачков прерывателя. Пластина с втулкой имеют возможность проворачиваться на небольшой угол относительно приводного валика прерывателя-распределителя. По мере увеличения числа оборотов коленчатого вала двигателя, увеличивается и частота вращения валика прерывателя-распределителя. Грузики, подчиняясь центробежной силе, расходятся в стороны, и сдвигают втулку кулачков прерывателя `в отрыв` от приводного валика. То есть набегающий кулачок поворачивается на некоторый угол по ходу вращения навстречу молоточку контактов. Соответственно контакты размыкаются раньше, угол опережения зажигания увеличивается. При уменьшении скорости вращения приводного валика, центробежная сила уменьшаются и, под воздействием пружин, грузики возвращаются на место - угол опережения зажигания уменьшается. Вакуумный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания, в зависимости от нагрузки на двигатель. На одной и той же частоте вращения коленчатого вала двигателя, положение дроссельной заслонки (педали газа) может быть различным. Это означает, что в цилиндрах будет образовываться смесь различного состава. А скорость сгорания рабочей смеси как раз и зависит от ее состава. При полностью открытой дроссельной заслонке (педаль газа `в полу`) смесь сгорает быстрее, и поджигать ее можно и нужно попозже. То есть угол опережения зажигания надо уменьшать. И наоборот, когда дроссельная заслонка прикрыта, скорость сгорания рабочей смеси падает, поэтому угол опережения зажигания должен быть увеличен.

Вакуумный регулятор угла опережения зажигания
а) угол опережения зажигания - уменьшен
б) угол опережения зажигания - увеличен

Вакуумный регулятор крепится к корпусу прерывателя - распределителя. Корпус регулятора разделен диафрагмой на два объема. Один из них связан с атмосферой, а другой, через соединительную трубку, с полостью под дроссельной заслонкой. С помощью тяги, диафрагма регулятора соединена с подвижной пластиной, на которой располагаются контакты прерывателя. При увеличении угла открытия дроссельной заслонки (увеличение нагрузки на двигатель) разряжение под ней уменьшается. Тогда, под воздействием пружины, диафрагма через тягу сдвигает на небольшой угол пластину вместе с контактами в сторону от набегающего кулачка прерывателя. Контакты будут размыкаться позже - угол опережения зажигания уменьшится. И наоборот - угол увеличивается, когда вы уменьшаете газ, то есть, прикрываете дроссельную заслонку. Разряжение под ней увеличивается, передается к диафрагме и она, преодолевая сопротивление пружины, тянет на себя пластину с контактами. Это означает, что кулачок прерывателя раньше встретится с молоточком контактов и разомкнет их. Тем самым мы увеличили угол опережения зажигания для плохо горящей рабочей смеси.

Свеча зажигания 
1 - контактная гайка; 2 - изолятор; 3 - корпус; 4 - уплотнительное кольцо; 5 - центральный электрод; 6 - боковой электрод

«Ребята, а как Вы думаете, для чего нужна свеча зажигания?»

Свеча зажигания необходима для образования искрового разряда и зажигания рабочей смеси в камере сгорания двигателя. Когда импульс тока высокого напряжения от распределителя попадает на свечу зажигания, между ее электродами проскакивает искра. Именно эта "искорка" воспламеняет рабочую смесь и обеспечивает нормальное прохождение рабочего цикла двигателя. Свеча зажигания маленькая, но очень важная деталь вашего двигателя. Высоковольтные провода служат для подачи тока высокого напряжения от катушки зажигания к распределителю и от него на свечи зажигания.

Учащиеся записывают название темы занятия.

Учащиеся отвечают на поставленный преподавателем вопрос.

Учащиеся записывают в тетради, для чего предназначена система зажигания.

Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя.

Учащиеся записывают в тетради, из чего состоит контактная система зажигания.

Учащиеся отвечают на поставленный преподавателем вопрос.

Учащиеся записывают в тетради на последствия выхода из строя конденсатора.

Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя.

Учащиеся отвечают на поставленный преподавателем вопрос.

Учащиеся записывают в тетради, необходимость опережения момента зажигания горючей смеси.

Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя.

Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя.

Учащиеся самостоятельно работают с наглядным пособием, слушают объяснения преподавателя.

Учащиеся отвечают на поставленный преподавателем вопрос.

Учащиеся записывают в тетради, для чего нужна свеча зажигания.

Преподаватель сообщает тему урока и нацеливает учащихся на изучение нового материала.

Изучение нового материала начинается с вопроса: «Для чего предназначена система зажигания?»

Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Контактная система зажигания»

Преподаватель обращает внимание, из чего состоит контактная система зажигания.

Преподаватель обращает внимание на последствия выхода из строя конденсатора.

Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Прерыватель - распределитель»

Преподаватель обращает внимание на необходимость опережения момента зажигания горючей смеси.

Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Схема работы центробежного регулятора угла опережения зажигания»

Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Вакуумный регулятор угла опережения зажигания»

Применяется объяснительно-иллюстрированный метод, используются наглядное пособие «Свеча зажигания».

Преподаватель обращает внимание, для чего нужна свеча зажигания?

5.Закрепление изучаемого материала – 8 мин.

Итак, давайте закрепим материал нашей темы. Я предлагаю вам обратиться к записям в своих тетрадях с целью повторения материала.

Ну, а теперь ответьте на вопрос:

«Для чего предназначена система зажигания?»

Учащиеся работают со своими тетрадями.

Предполагаемый ответ:

Для создания тока высокого напряжения и распределения его по свечам цилиндров.

Самостоятельная работа с тетрадями.

Используется метод контроля.

6.Обобщение и систематизация изучаемого материала – 2 мин.

Предлагаю рассказать, что нового учащиеся узнали на уроке.

Слушают вопросы, отвечают, делают выводы по изученному материалу.

7.Подведение итогов занятия и оценка деятельности учащихся – 3 мин.

Вначале занятия перед вами был поставлен вопрос: «Принцип действия системы зажигания?»

Я надеюсь, что вы уже сможете ответить на этот вопрос.

Итак,

1. Какова цель нашего занятия?

2. Достигли ли мы ее?

3. Что нового вы сегодня узнали?

4. Вам понравилось занятие?

Преподаватель делает выводы по результатам занятия, анализирует работу учащихся.

Знакомит с оценками за работу на уроке.

Каждый учащийся высказывает свое мнение по данному вопросу.

Учащиеся отвечают на поставленные преподавателем вопросы.

Учащиеся слушают, анализируют, делают выводы.

Рефлексия

8.Сообщение домашнего задания – 1 мин.

К следующему уроку знать устройство автомобиля.

Учащиеся записывают домашнее задание.

Информация домашнего задания, инструкция по его выполнению.