Электрооборудование, источники тока, система зажигания
Источниками тока на мотоциклах служат генератор и аккумуляторная батарея — они превращают, соответственно, механическую и химическую энергию в электрическую. Потребителями тока являются системы зажигания, освещения и сигнализации, а также устанавливаемые на многие мотоциклы электростартер, электровентилятор системы охлаждения двигателя и другие вспомогательные приборы.
Аккумуляторная батарея обеспечивает током потребители (в том числе пуск электростартером), когда двигатель мотоцикла не работает. При этом батарея разряжается; ее заряд происходит во время работы двигателя за счет тока, поступающего от генератора.
Состоит батарея из нескольких аккумуляторов, соединенных последовательно. Поскольку на абсолютном большинстве мотоциклов применяется электрооборудование, рассчитанное на напряжение 12 В (вместо устаревшего на 6 В), число аккумуляторов равно шести при напряжении каждого элемента около 2 В. Широко распространены свинцово-кислотные аккумуляторы, у которых пластины в виде свинцовых решеток, заполненных активной массой, расположены в корпусе (банке), залитом сернокислотным электролитом. Пластины отделены друг от друга сепаратором из химически инертного материала, позволяющего электролиту и электрическому току проникать сквозь него.
Рис. 21. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея
1 — положительный токоотвод (пластина из свинца);
2 — положительный электрод;
3 — пластина в конверте-сепараторе;
4 — отрицательный токоотвод;
5 — отрицательный электрод;
6 — блок положительных электродов;
7 — межэлементное соединение;
8 — крышка батареи;
9 — корпус из кислотоупорного материала, заполненный электролитом;
10 — выводные клеммы;
11 — блок электродов в сборе;
12 — блок отрицательных электродов
Для нормальной работы свинцово-кислотного аккумулятора полости его банок должны сообщаться с атмосферой, поскольку при заряде выделяются газы; кроме того, часть воды из состава электролита может выкипать. Такие батареи нуждаются в контроле уровня электролита и его плотности. В настоящее время получают распространение так называемые необслуживаемые аккумуляторные батареи.
Количество электрической энергии, которую может выдать потребителям полностью заряженная аккумуляторная батарея, называется ее емкостью и измеряется в ампер-часах. Энерговооруженный мотоцикл с большим рабочим объемом двигателя и оснащенный электростартером, нуждается в батарее емкостью 14–20 А•ч и более, в то время как для мотоцикла без электропуска вполне достаточно батареи емкостью 4–9 А•ч.
При работе двигателя питание потребителей электрическим током и заряд аккумуляторной батареи осуществляет генератор. Принцип его действия основан на явлении электромагнитной индукции — при пересечении магнитного поля витком провода в последнем возникает электрический ток. Магнитное поле создается либо постоянными магнитами, либо электромагнитом, обмотку которого называют обмоткой возбуждения генератора. В любом генераторе различают два узла: подвижный — ротор и неподвижный — статор. Мощности генераторов современных мотоциклов различны: 90 Вт («Минск», «Сова»), 140 Вт («Иж»), 420 Вт («Урал-Волк»), у зарубежных моделей встречаются и более мощные генераторы.
Существует два типа генераторов: постоянного тока (динамо) и переменного тока (альтернатор).
Генераторы постоянного тока — коллекторные машины, они из-за низкой удельной мощности в настоящее время на мотоциклах не применяются. Исключение составляет генератор «Тулы» и «Муравья», где он одновременно выполняет роль электростартера (такой комбинированный узел называется династартером).
Генераторы переменного тока отличаются количеством фаз (одно- и трехфазные), способом образования магнитного поля (постоянными магнитами или электрическим током) и видом ротора. В однофазных генераторах переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов на статоре расположено несколько катушек, соединенных последовательно или группами по две катушки. Обычно одна группа катушек питает систему зажигания, другая — через выпрямитель и регулятор напряжения — все остальные потребители тока (в том числе подзаряжает аккумуляторную батарею). При этом напряжение, подводимое к цепи системы зажигания, не выпрямляется и может быть более 12 В (например, порядка 160 В у мотоциклов производства ЗиД).
Рис. 22. Однофазный генератор переменного тока с возбуждением от постоянного магнита
а — возникновение электрического тока в магнитном поле;
б — устройство альтернатора «Сова»;
1 — ротор с постоянными магнитами;
2 — статор;
3 — обмотки освещения;
4 — обмотки системы зажигания
В трехфазных генераторах переменного тока с возбуждением от электромагнитов ток из обмоток, расположенных на статоре и соединенных по схеме «звезда» или «треугольник», подается к выпрямителю и затем поступает к потребителям, в том числе к системе зажигания. Выпрямитель (обычно в виде «моста» на шести диодах) может быть как встроенного типа («Урал»), так и в виде отдельного блока («Иж»).
Рис. 23. Трехфазный генератор переменного тока с возбуждением от электромагнита («Иж-Юпитер-5»)
1 — выпрямитель и регулятор напряжения (БПВ-14-10);
2 — ротор;
3 — статор с обмотками;
4 — щетки;
5 — кулачок контактной системы зажигания;
6 — контакты системы зажигания
Системы зажигания служат для воспламенения горючей смеси в цилиндре в конце такта сжатия. Во всех мотоциклетных двигателях топливовоздушная смесь воспламеняется за счет электрической искры, возникающей между электродами свечи зажигания при напряжении 15–30 тыс. В.
Существуют системы зажигания контактного и бесконтактного типов, они могут работать как с аккумуляторной батареей, так и без нее.
Контактные системы зажигания. До конца 80-х годов прошлого века на бензиновых ДВС применяли так называемую батарейную систему зажигания, в которую входят контактный прерыватель, катушка зажигания и свечи зажигания.
Рис. 24. Схема батарейной системы зажигания
2 — замок зажигания;
3 — катушка зажигания;
4 — первичная обмотка;
5 — вторичная (высоковольтная) обмотка;
6 — свеча зажигания;
7 — вращающийся кулачок;
8 — контакты прерывателя;
9 — конденсатор
Контактный прерыватель, состоящий из подвижного и неподвижного контактов, задает момент образования искры.
Рис. 25. Контактный прерыватель («Иж-Юпитер-5»)
2 — токоподводящая пружина;
3 — подвижный контакт (молоточек) цепи зажигания левого цилиндра;
4 — текстолитовая подушка молоточка;
5 — неподвижный контакт (наковальня);
6 — нижнее основание (правый цилиндр);
7 — эксцентрик регулировки зазора между контактами;
8 — винт фиксации регулировки зазора;
9 — контактная группа цепи зажигания правого цилиндра;
10 — смазочный фильц;
11 — кулачок;
12 — паз регулировки опережения зажигания левого цилиндра;
13 — паз регулировки опережения зажигания правого цилиндра
Подвижный контакт размещен на изолированном от корпуса рычажке (молоточке), который приводится в движение кулачком, вращающимся синхронно с коленчатым валом двигателя. В двухтактных двигателях искра должна возникать один раз за один оборот коленчатого вала, поэтому прерыватель системы зажигания размещают непосредственно на цапфе коленчатого вала. В четырехтактных двигателях воспламенение смеси происходит один раз за два оборота, поэтому прерыватель размещают на конце распределительного вала, вращающегося в два раза медленнее коленчатого.
Неподвижный контакт закреплен на основании (наковальне), соединенном с «массой». В заданный момент кулачок своим выступом поднимает подвижный контакт, разрывая тем самым цепь первичной обмотки катушки зажигания. В этот момент из-за быстрого изменения напряженности магнитного поля во вторичной обмотке катушки наводится (индуцируется) ток высокого напряжения. Конденсатор, включенный параллельно контактам, уменьшает искрообразование на них и, следовательно, обгорание контактов.
В двухцилиндровых двухтактных двигателях каждый цилиндр имеет свою цепь зажигания. В двухцилиндровых четырехтактных двигателях один кулачок обслуживает двухискровую катушку зажигания. В них искра проскакивает во время одного цикла в каждом цилиндре дважды: около ВМТ — в установленный момент искрообразования и около НМТ — во время такта выпуска, когда она не влияет на рабочий процесс. В некоторых четырехтактных двигателях с двумя и более цилиндрами используют распределитель зажигания автомобильного типа с одной катушкой.
Рис. 26. Схема батарейной системы зажигания с двухискровой катушкой зажигания («Урал», «Днепр»)
1 — аккумуляторная батарея;
2 — замок зажигания;
3 — двухискровая катушка зажигания;
4 — первичная обмотка;
5 — вторичная (высоковольтная) обмотка;
6 — кулачок;
7 — контакты прерывателя;
8 — конденсатор;
9 — свечи зажигания
Катушка зажигания представляет собой трансформатор. Она преобразует ток низкого напряжения, поступающий к ее первичной обмотке от аккумуляторной батареи (или альтернатора, работающего без аккумулятора), в ток высокого напряжения во вторичной обмотке, который направляется по высоковольтному проводу к свече.
Рис. 27. Катушка зажигания
а — устройство;
б — внешний вид у мотоцикла «Сова»;
в — мотоцикла «Иж»;
г — мотоцикла «Урал» (двухискровая);
1 — сердечник;
2 — первичная обмотка;
3 — вторичная обмотка;
4 — контакт провода высокого напряжения;
5 — провод высокого напряжения;
6 — контакты первичной обмотки
Обмотки катушки зажигания наматываются на сердечник из пластин трансформаторного железа. Первичная обмотка имеет несколько сотен витков толстого провода, а вторичная 15–20 тыс. витков тонкого провода. Корпус катушки неразборный, ремонту она не подлежит.