Система зажигания

Система зажигания

В бензиновых двигателях перед системой зажигания стоит задача воспламенять топливно-воздушную смесь в камерах сгорания цилиндров. Благодаря этому происходит сгорание. Воспламенение осуществляется с помощью искры, т.е. кратковременного дугового разряда между электродами свечи зажигания.

Рабочая смесь может проявить свою оптимальную эффективность только в том случае, если она воспламеняется точно в нужный момент. Кроме этого, надежная работающая при любых условиях система зажигания является условием безупречной работы катализатора. Если возникают перебои в зажигании, то катализатор может быть поврежден или даже вообще выведен из строя вследствие перегрева при дожигании несгоревшей рабочей смеси.

При этом само зажигание представляет собой сложный процесс. В зависимости от числа оборотов двигателя каждую секунду и в каждый цилиндр с абсолютной точностью должны направляться десятки искр. Причем правильным должно быть не только время, но и энергия зажигания: нужно, чтобы было минимум 0,2 мдж на отдельное зажигание при самом благоприятном соотношении в составе рабочей смеси, свыше 3 мдж при обогащенной или обедненной рабочей смеси. Если энергии зажигания недостаточно, воспламенения не происходит. В этом случае возникают фатальные перебои в сгорании.

Управление зажиганием

От воспламенения рабочей смеси до ее полного сгорания проходит две миллисекунды. При одном и том же составе рабочей смеси это время остается постоянным. Поэтому искра зажигания должна соскакивать как раз в тот момент, когда давление сгорания оптимально при любом режиме работы двигателя.

Определением точного момента зажигания занимается блок управления, который также контролирует систему впрыска. В программу процессора заложена информация о моментах зажигания для различных состояний нагрузки на двигатель. Для того, чтобы из запоминающего устройства выбрать нужный момент зажигания, блок управления получает информацию о состоянии нагрузки на двигатель в данный момент.

Для этого он оценивает такие данные, переданные отдельными датчиками, как температура и число оборотов двигателя, а также положение дроссельной заслонки и распредвала.

Оптимальный момент зажигания

Момент зажигания должен быть выбран так, чтобы были выполнены следующие четыре требования:

  • Максимальная мощность двигателя,
  • Экономный расход топлива,
  • Предотвращение детонации двигателя,
  • Максимально чистый выхлоп

Например, если вы лишь слегка нажимаете на педаль газа (частичная нагрузка), рабочая смесь в камерах сгорания сгорает медленнее. Чтобы, несмотря на это, полностью использовать энергию топлива, блок управления в этом случае вызывает воспламенение смеси раньше.

Самые лучшие показатели устанавливаются тогда, когда топливно-воздушная смесь воспламеняется в момент максимальной компрессии. В четырехтактном двигателе это тот момент, когда поршень от движения вверх хода сжатия хочет перейти к обратному движению рабочего такта.

Зажигание и сгорание

Разумеется, момент зажигания не находится точно в верхней мертвой точке (ВМТ). Т.к. частицам топлива нужно около трех тысячных секунды, чтобы воспламениться. Поэтому стартовый выстрел для искры звучит еще во время движения поршня вверх (зажигание с опережением). Напротив, давление сгорания возникает тогда, когда поршень только пересек ВМТ. Т.к. топливно-воздушной смеси всегда требуется одно и то же время для воспламенения, то зажигание осуществляется раньше по мере возрастания числа оборотов двигателя.

Положение коленвала и поршня в момент зажигания Z при опережении зажигания.


 ТЕХНИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

Детонационное сгорание

В бензиновых двигателях при определенных условиях возникают аномальные процессы сгорания. Они ограничивают повышение мощности и степени эффективности. Нежелательные процессы сгорания называются детонацией. При этом происходит взрывообразное сгорание частиц рабочей смеси, которые еще не были охвачены фронтом пламени. В этом случае момент зажигания сильно сдвинут в сторону опережения.

Характеристика изменения давления в камере сгорания: зажигание Za при правильном моменте зажигания, зажигание Zb – слишком раннее (детонационное сгорание), зажигание Zc – слишком позднее.

При этом могут встречаться скорости фронта сгорания до 2000 м/с., в то же время при нормальном сгорании возникает скорость всего 30 м/с. Если взрывное сгорание с сильным подъемом давления продолжается долго, могут быть повреждены головка блока цилиндров и прокладка головки блока цилиндров, поршни, подшипники и свечи зажигания.

Датчики детонации регистрируют колебания нерегулярного зажигания и побуждают блок управления сдвинуть зажигание чуть назад. Благодаря регулировке зажигания можно, например, двигатель, сконструированный для работы на супербензине, временно перевести на стандартный бензин.