>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебное пособие

Гоночные мотоциклы

23. Системы зажигания

В течение десятков лет на гоночных мотоциклах применяли только зажигание от магнето (рис. 87). Однако теперь наряду с магнето широко используется батарейное зажигание. В качестве источника электроэнергии в этом случае служит малогабаритный серебряно-цинковый аккумулятор емкостью 5—12 А•ч, достаточный для работы двигателя в течение нормальной шоссейно-коль-цевой гонки. Количество пластин увеличивают за счет уменьшения их толщины; корпус аккумулятора изготовляют из прозрачной пластмассы.

Преимуществами батарейного зажигания считают более горячую искру и большую стабильность момента зажигания (при зажигании от магнето наблюдается больший разбег появления искры по ходу поршня).

Рис. 87. Гоночное магнето фирмы «Лукас»

Для точной работы системы зажигания кулачок прерывателя должен быть установлен на самостоятельном валике, опирающемся на два подшипника, что устраняет нежелательное биение кулачка, которое почти неизбежно, если кулачок установлен на конце коленчатого вала. Профиль кулачка должен обеспечивать период замкнутого состояния контактов прерывателя 0,005—0,006 с.

На многоцилиндровых двигателях каждый цилиндр обслуживается самостоятельными катушкой зажигания и прерывателем.

Молоточек прерывателя облегчают, а пружину его усиливают во избежание отрыва молоточка от профиля кулачка при высокой частоте вращения. Например, при 10 000 размыканий в минуту необходимая сила сжатия контактов прерывателя составляет 6,5—7 Н.

Свечи гоночных двигателей тщательно подбираются так, чтобы они выдерживали высокую температуру, не перегреваясь и не вызывая преждевременных вспышек или детонации. Для теплостойких (холодных) свечей характерна укороченная юбочка изолятора, охватывающая нижний конец центрального электрода и соприкасающаяся с продуктами сгорания (рис. 88). Уменьшение поверхности изолятора, омываемой горячими газами, уменьшает поглощение тепла и снижает температуру изолятора. Одновременно применяют массивные электроды, менее склонные к прокаливанию.

Рис. 88. Тепловой ряд свечей (слева — «горячая» свеча о длинной юбочкой изолятора, справа — «холодная»)

Центральный электрод изготовляют из металлов с высокой теплопроводностью — меди или серебра; срок службы медных электродов меньше. Фирма «Чемпион» использует центральный электрод из сплава золота и палладия. При достаточной теплостойкости электродов целесообразно, чтобы они были расположены ближе к камере сгорания, что ускоряет воспламенение смеси. В качестве материала для изоляторов применяют керамику с высокой теплопроводностью (на базе окиси алюминия).

При малой поверхности изолятора возрастает возможность коротких замыкании от попадания масла, так как сокращается путь утечки тока. Поэтому свечи гоночных двигателей работают хорошо только на больших частотах вращения, когда температура изолятора достаточно высока для быстрого сжигания случайно попавших на него капелек масла. Наоборот, при снижении частоты вращения самоочистка ухудшается и свечи дают перебои.

Большую помощь в борьбе с перегревом изоляторов и обгоранием электродов оказал переход на малые свечи с диаметрами резьбы 14 и 10 мм. Малые свечи более универсальны, потому что они не так чувствительны к высокой температуре и в то же время меньше замасливаются при неполной нагрузке двигателя. С уменьшением размера резьбы удалось сократить количество типов свечей для обслуживания двигателей разнообразного назначения.

Тем не менее применяется довольно широкий ассортимент свечей для форсированных двигателей, представление о нем дает табл. 27.

Таблица 27.
Запальные свечи для двигателей гоночного типа

В компактных полусферических головках цилиндров четырехтактных двигателей переход на малые свечи освобождает часть поверхности камеры сгорания, благодаря чему могут быть увеличены клапаны. С другой стороны, улучшаются условия охлаждения головки из-за уменьшения местного скопления металла в бобышке для установки свечи. Последнее особенно существенно при двухискровом зажигании, когда размещение двух свечей в компактной камере сгорания иногда представляет некоторые трудности. Двухискровое зажигание, дающее некоторое увеличение мощности за счет быстроты и полноты сгорания заряда, применяют чаще на цилиндрах с рабочим объемом 125 см³ и выше. Эго увеличение мощности может достигать 4 %.

На рис. 89 показана схема двухискрового батарейного зажигания гоночного одноцилиндрового двигателя CZ класса 125 см³.

Рис. 89. Схемы двухискровой системы зажигания одноцилиндрового двигателя CZ класса 125 см³

Источником электроэнергии служит аккумулятор 6 В емкостью 7 А•ч. Две катушки зажигания 1 включены в цепь зажигания последовательно. Каждая вторичная обмотка присоединена к одной из свечей 2. Таким образом, в момент размыкания прерывателя 3 в обеих свечах одновременно появляется искра. Кулачок прерывателя получает вращение от одного из распределительных валов.

Несколько иначе работает батарейная система двухискрового зажигания двухцилиндровых гоночных двигателей «Ява» классов 250 и 350 см³ (рис. 90). Здесь имеются две независимые цепи зажигания и два прерывателя, действующих от кулачка с двумя выступами. В каждую цепь включена одна катушка зажигания, один конец вторичной обмотки первой катушки соединен со свечой первого цилиндра, а второй конец со свечой второго цилиндра. Точно так же вторая катушка зажигания обслуживает свечи разных цилиндров. При таком устройстве в случае выхода из строя одной цепи зажигания двигатель может работать с небольшой потерей мощности, поскольку в каждом цилиндре продолжает действовать одна свеча.

Рис. 90. Схема двухискровой системы зажигания двухцилиндровых двигателей «Ява» классов 250 и 350 см³

На один оборот кулачка такая система зажигания дает восемь искр, причем искры появляются в свечах каждый раз при приближении поршней к в. м. т. Следовательно, искры, проскакивающие между электродами свечей, в конце хода сжатия являются рабочими, а в конце хода выпуска — холостыми. На некоторых двигателях лучшие показатели работы были получены при запаздывании появления искры в одной из свечей на 4—6° (по углу поворота коленчатого вала) относительно искры другой свечи. Для такой регулировки в двойном прерывателе одну пару контактов вместе с молоточком делают поворотными по отношению к оси кулачка. Это позволяет обеспечить желательный разбег искр или одновременно искрообразоваиие в обеих свечах.

Батарею крепят к раме в местах, менее подверженных воздействию вибрации двигателя, вызывающей выкрашивание активной массы из пластин и снижение электрической емкости. Для предохранения батареи от сотрясений используют эластичные прокладки из губчатой резины.

При дальнейшем повышении частот вращения традиционные системы зажигания могут оказаться неудовлетворительными из-за ограниченной возможности увеличения частоты искрообразования. Большинство неполадок в работе системы зажигания при больших частотах вращения возникает из-за прерывателя, подверженного влиянию инерционных сил. Для преодоления этих неполадок разработаны электронные системы зажигания с применением транзисторов. Они позволяют заменить механический прерыватель индукционным датчиком, создающим в нужный момент начальный электрический импульс. Для электронной системы зажигания фирма «Бош» разработала также датчик в виде вращающегося диска с отверстием, сквозь которое в момент, когда в свече требуется искра, проходит луч света, падающий на фотоэлемент.

Благодаря воздействию света в фотоэлементе возникает начальный электрический импульс.

Схема одной из электронных систем зажигания фирмы «Бош» представлена на рис. 91. Ротор 1 с постоянными магнитами индуцирует переменный ток в первичной обмотке 6 катушки зажигания 3. Через «открытый» транзистор 7, заменяющий механический прерыватель, ток проходит по первичной цепи. При положении ротора, соответствующем положению поршня в момент зажигания, в катушке 4 датчика индуцируется импульс напряжения, который внезапно «закрывает» проход тока через транзистор. Непосредственно перед этим моментом ток, проходящий через транзистор, достигает наибольшей силы. Исчезновение магнитного поля первичной обмотки индуцирует высокое напряжение во вторичной обмотке 5 и вызывает появление искры в свече 2.

Рис. 91. Схема транзисторной системы зажигания фирмы «Бош»

Другой вариант электронных систем — конденсаторное зажигание — схематически изображен на рис. 92. Постоянные магниты 1 ротора индуцируют в заряжающей обмотке 9 переменное напряжение. Через диод 2 проходит пульсирующий постоянный ток, заряжающий конденсатор 3. При положении ротора, соответствующем положению поршня в момент зажигания, в катушке датчика 8 индуцируется импульс напряжения, который «открывает» тиристор 7. В результате конденсатор разряжается через первичную обмотку 5 катушки зажигания, причем в ее вто-ричиой обмотке 6 индуцируется ток высокого напряжения, подводимый к свече 4.

Рис. 92. Схема конденсаторной системы зажигания фирмы «Бош»

Электронные системы зажигания обладают многими преимуществами. Они не имеют изнашивающихся детален, надежно работают при высоких частотах вращения, хорошо защищены от атмосферных воздействий, стабильны в регулировке и не требуют ухода; напряжение на свече с увеличением частоты вращения повышается. Электронные системы зажигания применяются на многих гоночных мотоциклах. Тенденция к увеличению числа цилиндров и одновременно числа искр, необходимых в единицу времени, предопределяет более широкое применение транзисторных систем зажигания в будущем.