Главная 24 Как все устроено 24 Система зажигания

Система зажигания

В двигателях с принудительным воспламенением рабочей смеси, к которым относятся бензиновые и газовые двигатели, применяется система зажигания, т. е. система, обеспечивающая поджог топливовоздушной смеси перед началом рабочего хода поршня в конце такта сжатия.

Система зажигания двигателя предназначена для генерации импульсов высокого напряжения, вызывающих вспышку рабочей смеси в камере сгорания, синхронизацию этих импульсов с фазой двигателя и распределение импульсов по цилиндрам двигателя.

Воспламенение горючей смеси в камере сгорания автомобильного бензинового или газового двигателя осуществляется посредством электрического разряда, возникающего между электродами свечи зажигания, ввернутой в головку блока цилиндров. Бесперебойное искрообразование между электродами свечи зажигания происходит при высоком напряжении (8…30 тыс. вольт). На прогретом двигателе к моменту искрообразования рабочая смесь сжата и имеет высокую температуру, близкую к температуре воспламенения, поэтому для ее воспламенения требуется искровой разряд небольшой мощности.

Однако имеется ряд режимов работы двигателя, когда требуется очень мощная искра. К таким режимам относятся:

  • пусковой режим;
  • работа на бедных смесях при частичном открытии дроссельной заслонки;
  • работа на холостом ходу;
  • работа при резких открытиях дросселя.

Электрическая искра вызывает появление в ограниченном объеме рабочей смеси первых активных центров, от которых начинается развитие бурно протекающей химической реакции окисления топлива (т. е. его горения), сопровождающейся выделением тепла.

От мощности искры и момента зажигания рабочей смеси в значительной мере зависят экономичность и устойчивость работы двигателя, а также токсичность отработавших газов.

Учитывая условия, в которых работают двигатели внутреннего сгорания, к системам зажигания предъявляются следующие требования:

  • система зажигания должна создавать напряжение, достаточное для пробоя искрового промежутка (зазора) свечи зажигания, обеспечивая при этом бесперебойное искрообразование на всех режимах работы двигателя;
  • искра, образующаяся между электродами свечи зажигания, должна обладать достаточной энергией и продолжительностью действия для воспламенения рабочей смеси при всех возможных режимах работы двигателя;
  • момент зажигания должен быть строго определенным и соответствовать условиям работы двигателя;
  • работа всех элементов системы зажигания должна быть надежной при высоких температурных и механических нагрузках, которые испытывает двигатель;
  • электроды свечи зажигания в процессе работы не должны подвергаться значительной эрозии.

Напряжение, необходимое для пробоя искрового промежутка свечи зажигания, зависит от многих факторов, таких как давление, температура и состав рабочей смеси; расстояние между электродами свечи зажигания (зазор); материал и температура электродов; полярность высокого напряжения.

Так, при пуске холодного двигателя пробивное напряжение достигает 16…30 тыс. вольт и более, а при работе прогретого двигателя достаточно 10…12 тыс. вольт.

Воспламенение смеси должно осуществляться в точно определенный момент относительно достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ). Это обусловлено тем, что смесь сгорает не мгновенно, а в течение некоторого, пусть даже короткого, промежутка времени.

Если воспламенение происходит позднее, чем нужно, то смесь сгорает в процессе такта расширения (рабочего хода), и догорает в выпускном трубопроводе. В результате уменьшается среднее давление газов в процессе рабочего хода поршня, и, соответственно, снижается мощность двигателя. Кроме того, происходит перегрев деталей системы выпуска отработавших газов и увеличивается количество вредных веществ, выбрасываемых в окружающую среду.

При слишком раннем воспламенении рабочая смесь вспыхивает до прихода поршня в ВМТ, из-за чего поршень испытывает сильные встречные удары от детонирующего топлива, сопровождающиеся звонким металлическим стуком в двигателе. Раннее воспламенение уменьшает мощность и КПД двигателя и приводит к быстрому износу деталей кривошипно-шатунного механизма (КШМ), особенно поршневой группы.

Угол между положением коленчатого вала, соответствующим моменту искрового разряда между электродами свечи зажигания, и положением, при котором поршень находится в ВМТ, называется углом опережения зажигания. Оптимальный угол опережения зажигания зависит от частоты вращения коленчатого вала и от нагрузки двигателя.

Если коленчатый вал вращается с большой частотой, скорость движения поршня увеличивается, и время, отводимое для сгорания рабочей смеси, сокращается. В этом случае для того, чтобы рабочая смесь успела полностью сгореть, необходимо поджечь ее немного раньше, до прихода поршня в ВМТ, т. е. увеличить угол опережения зажигания.

Повышение нагрузки на двигатель сопровождается увеличением угла открытия дроссельной заслонки и наполняемости цилиндров, а также снижением частоты вращения коленчатого вала двигателя. В результате продолжительность такта расширения и процесса сгорания смеси увеличивается, поэтому смесь нужно поджечь немного позже, т. е. уменьшить угол опережения зажигания.

По этим причинам современные системы зажигания оснащены устройствами, автоматически изменяющими угол опережения зажигания в зависимости от режима работы двигателя.

Распределительная функция системы зажигания связана с тем, что автомобильные двигатели в подавляющем большинстве выполняются многоцилиндровыми, при этом процессы, происходящие в разных цилиндрах сдвинуты по времени из соображений уравновешенности и сбалансированности узлов и деталей подвижной группы КШМ. Следовательно, система зажигания должна обеспечить подачу искрового разряда в каждый цилиндр строго в соответствии с протекающим в нем тактом, положением поршня и клапанов газораспределительного механизма (ГРМ).

Устройства, обеспечивающие своевременную подачу искры в каждый цилиндр двигателя, называют распределителями зажигания. Конструкция распределителя зависит от типа системы зажигания, применяемой в двигателе, но принцип действия и выполняемые функции у таких устройств одинаковы.

Особенности работы двигателя и определяют основные требования к системе зажигания. При этом важным для системы зажигания является стабильность регулировочных характеристик, поскольку даже самое небольшое их изменение в процессе работы негативно отражается на мощности двигателя и его экономичности, а также в количестве вредных веществ, выбрасываемых в окружающую среду.

Требования, предъявляемые к приборам системы зажигания

Приборы системы зажигания должны отвечать следующим требованиям:

  • иметь простую конструкцию при эффективной работе;
  • обладать малой массой и габаритными размерами;
  • быть надежными и долговечными при минимальных эксплуатационных затратах;
  • обеспечивать бесперебойное воспламенение рабочей смеси на всех режимах работы двигателя;
  • обеспечивать автоматическое изменение угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала;
  • не создавать помех для работы радиоэлектронной аппаратуры и компьютерной техники, применяемой на автомобиле.

В настоящее время отечественные и зарубежные производители автомобильных двигателей серийно выпускают следующие типы систем зажигания:

  • батарейная с механическим прерывателем (классическая контактная);
  • контактно-транзисторная;
  • контактно-тиристорная;
  • бесконтактно-транзисторная;
  • цифровая с механическим распределителем;
  • цифровая со статическим распределителем;
  • микропроцессорная система управления автомобильным двигателем (МСУАД).

Батарейная (контактная) система зажигания использовалась на первых двигателях внутреннего сгорания с воспламенением рабочей смеси от электрической искры. Высокое напряжение в такой системе создается посредством явлений самоиндукции, имеющих место в трансформаторе (катушке зажигания) при протекании переменного тока через одну из его обмоток. При этом переменный ток возникает при разрыве электрической цепи от аккумуляторной батареи. Прерывание тока в контактной системе зажигания осуществляется механическим прерывателем, что и является слабым звеном этой системы.

Термин «батарейная система зажигания» возник при появлении первых автомобильных двигателей с электроискровой системой зажигания. На таких автомобилях еще не использовались генераторные установки, и единственным источником электроэнергии являлись аккумуляторные батареи. В настоящее время чаще употребляется термин «контактная система зажигания».

Контактно-транзисторная система зажигания пришла на смену классической контактной системе с появлением достаточно мощных и портативных полупроводниковых приборов. Однако, полностью отказаться от механического способа разрыва электрических цепей в такой системе конструкторы не решились — механический прерыватель периодически отсоединял базу транзистора от питающей цепи аккумуляторной батареи, запирая или отпирая, таким образом, цепь эмиттер-коллектор транзистора, через которую проходил ток в первичную обмотку катушки зажигания.

Преимущество контактно-транзисторной системы зажигания заключалось в том, что через контакты прерывателя проходил ток меньшей величины, чем в прерывателе классической системы, что благотворно сказывалось, в первую очередь, на сроке службы контактов прерывателя, но не решало многих проблем батарейной системы зажигания с механическими элементами.

Следующим этапом развития системы зажигания явилось применение бесконтактных транзисторных систем . Контакты прерывателя, замыкаемые и смыкаемые механическим путем, уступили место магнитоэлектрическому датчику-ротору. Датчик вращался в магнитном поле неподвижного статора специальной конструкции и генерировал импульсы, позволяющие управлять транзистором первичной (низковольтной) цепи системы зажигания.

Бесконтактно-транзисторная система зажигания имеет существенное преимущество перед контактной и контактно-транзисторной системами — в ее работе не использовался такой нежный и ненадежный элемент, как электрические контакты, управляемые механическим путем.

Несколько иной способ получения высокого напряжения для образования искрового разряда на свечах зажигания применяется в тиристорных (конденсаторных) системах зажигания . В отличие от рассмотренных выше систем зажигания, использующих для накопления высоковольтной энергии индуктивность (катушку зажигания), в тиристорных системах накопление энергии осуществляется в емкостном накопителе, т. е. конденсаторе. Для работы такой системы необходимы дополнительные устройства, в частности, преобразователь напряжения и управляющий элемент — тиристор.

Система зажиганияПреимущество тиристорных систем зажигания заключается в том, что для накопления электроэнергии в конденсаторе требовалось значительно меньше времени, чем в системах с индуктивными накопителями.

Кроме того, работа тиристорной системы зажигания практически не зависела от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Эти факторы были решающими при выборе типа системы зажигания для автомобилей с высокооборотистыми двигателями, в том числе — для гоночных автомобилей и мотоциклов. Тем не менее, недостатки этой системы, в. т. ч. очень короткая продолжительность искрового разряда, не позволили ей вытеснить классические системы зажигания с индуктивными накопителями энергии.

Прогрессирующее развитие компьютерной техники привело к появлению совершенной новых типов систем зажигания, использующих для своей работы всевозможные датчики, управляющей программой бортового компьютера автомобиля. Сначала появились системы зажигания с цифровым управлением , а затем и микропроцессорные системы управления автомобильным двигателем .

Электроника, управляемая датчиками, оказалась несравненно надежнее и функциональнее, чем механика и электромеханика. Так, например, датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) совместно с некоторыми другими корректирующими датчиками (датчик фаз, датчик положения дроссельной заслонки, датчик скорости) полностью заменил такой ненадежный элемент системы зажигания, как прерыватель. Имея простую конструкцию и миниатюрные габариты, датчики, тем не менее, великолепно справлялись с возложенными на них функциями.

Кроме того, наиболее ценным последствием внедрения компьютера в автомобиль явилась возможность централизованного управления системами двигателя и согласовать работу систем зажигания, питания и охлаждения.

В последние годы устаревшие типы системы зажигания, использующие в работе механические, транзисторные и тиристорные прерыватели, интенсивно уступают место более современным системам, управляемым посредством электроники и компьютерной техники.

В двигателях современных бензиновых и газовых автомобилей все шире применяются цифровые и микропроцессорные системы, комплексно управляющие системами зажигания и питания двигателя, а также осуществляющими контроль над выбросами продуктов сгорания топлива в окружающую среду, что позволило получить ряд существенных преимуществ с точки зрения динамики, экономичности и экологичности двигателей.

Тем не менее, для того, чтобы ясно понимать работу самых совершенных систем зажигания, необходимо знать принцип работы старой и доброй контактной (батарейной) системы зажигания, позволившей впервые воспламенить рабочую смесь в цилиндре двигателя с помощью электрической искры.

О admin

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Check Also

Как быстро выучить пдд, легко запомнить билеты пдд

Наличие водительского удостоверения открывает множество возможностей: расширяет перспективы в поиске работы; всегда можно подменить друга за рулем в дальней поездке; взять машину напрокат и, наконец, ...

Сайт обо всем

Адаптивное освещение: что это, как работает? Устройство AFLS

Системы автоматического подстраивания света фар под дорожную обстановку помогает не только сделать ночные поездки более комфортными для водителя, но и снизить аварийность в темное время ...

Зазор между электродами свечей зажигания: измерение, регулировка

Зазор между электродами свечей зажигания: измерение, регулировка Работа двигателя внутреннего сгорания во многом зависит от состояния свечей зажигания. Они отвечают за своевременность воспламенения топливной смеси ...

Как удалить воду из бензобака?

Удаляем воду из бензобака Откуда вода берется в бензобаке Признаки наличия Чем опасна вода в топливном баке Способы удаления Предотвращения попадания Наличие воды в бензобаке ...

Подвеска автомобиля — все, что нужно знать о ней автовладельцам

Подвеска автомобиля — все, что нужно знать о ней автовладельцам Подвеска автомобиля — все, что нужно знать о ней автовладельцам 1. Подвеска автомобиля: все самое ...

Масляный насос: устройство, принцип работы, типы

Поговорим о сердце любого двигателя внутреннего сгорания – маслонасосе. Именно масляный насос нагнетает давление в системе смазки, позволяя смазывать трущиеся пары, отводить тепло и продукты ...

Подогрев руля: установка комплекта своими руками

В зимнее время года даже исправная система отопления салона автомобиля не способна обеспечить приятные тактильные ощущения от рулевого колеса. Исправить ситуацию может подогрев руля. Рассмотрим ...

Все автомобильные науки на одном сайте — Part 146

Представь себе ситуацию: приходит начинающий «Шумахер» в контору, торгующую компонентами для тюнинга, закупает кованые поршни, злые распредвалы, форсунки от Porsche, бензонасос от GT-R, турбину… Тратит ...

Езда с активным круиз-контролем: ноги в руки — журнал За рулем

В помощники беру Volvo S60, оснащенный кучей электронных ассистентов. Мне в первую очередь нужен адаптивный круиз-контроль, умеющий поддерживать не только заданную скорость, но и дистанцию ...

Фильтр тонкой очистки топлива – защита от больших проблем

Åñëè ìàøèíà íà÷èíàåò äåðãàòüñÿ íà áîëüøèõ îáîðîòàõ íà äîðîãå â ãîðó, òî ïî÷òè îäíîçíà÷íî, ÷òî åé ìàëî òîïëèâà. Ñêîðåå âñåãî, ýòî ïðîèñõîäèò èç-çà òîãî, ÷òî ...

Реле топливного нососа

Как проверить топливный насос, диагностика неисправностей Владельцы автомобилей с большим пробегом нередко сталкиваются с таким явлением, как упавшее или полностью отсутствующее давление в топливопроводе. Причины ...

Как проверить вакуумный усилитель тормозов: принцип работы, устройство

Устройство и принцип работы вакуумного усилителя тормозов и как его проверить Сегодня продукция автомобильной промышленности является высокотехнологичной и скоростной. Поэтому для лучшего торможения на всех ...

Редукционный клапан масляного насоса, для чего нужен, как работает, как проверить и заменить

Редукционный двигатель масляного насоса: устройство и ремонт неисправностей Бесперебойная работа автомобильного двигателя зависит от множества факторов: качества топлива, системы вентиляции и охлаждения устройства. Нельзя забывать ...

Вибрация руля на скорости и при торможении, причины

Причины появления вибрации руля на скорости и при торможении Приветствую вас друзья на сайте ремонт авто своими руками. Хороший водитель сразу же заметит изменения в ...

Принцип работы и схема подключение генератора

Самая основная функция генератора – зарядка батареи аккумулятора и питание электрического оборудования двигателя. Генератор – механизм, который превращает механическую энергию в электрическую. Генератор имеет вал, ...

Что такое и как работает автомобильный иммобилайзер

Иммобилайзер — надежная система защиты автомобиля от угона Иммобилайзер – это охранное устройство автомобиля. Его задача – защита транспортного средства от угона путем блокировки (разрыва) ...

Резонатор глушителя: устройство, принцип работы, ремонт

Резонатор глушителя: устройство, принцип работы, ремонт При езде на автомобиле каждый механизм во время работы издает громкие звуки. В некоторых случаях звуки бывают сильные и ...

Как устроена подвеска современного автомобиля простыми словами

Ïîäâåñêà àâòîìîáèëÿ – ýòî ñîâîêóïíîñòü ìåõàíèçìîâ, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò óïðóãóþ ñâÿçü ìåæäó ðàìîé (èëè êóçîâîì) è ìîñòàìè èëè êîëåñàìè ìàøèíû, óìåíüøåíèå äèíàìè÷åñêèõ íàãðóçîê íà êîëåñà è ...

Автомобильные предохранители: виды и типы, почему перегорают, как вытащить и проверить

Половина неисправностей электрооборудования автомобилей связана с предохранителями. Их количество в машине может быть больше ста. Водитель должен знать виды автомобильных предохранителей, их назначение, способы проверки ...

Койловеры что это такое? Делаем спортивную подвеску – своими руками, Автоблог

Койловеры что это такое? Делаем спортивную подвеску – своими руками Не успели мы разобраться с таким понятием как даунпайп, как наши народные тюнеры нашли новую ...

Иридиевые свечи зажигания: срок службы, цена, какие лучше купить

Ряд проблем, сопровождающий работу свечей зажигания, вынуждал производителей совершенствовать продукцию. Одним из решений стали иридиевые свечи. Среди основных трудностей насчитывались: Со временем попытки изменить принцип ...

Торсионная подвеска: принцип работы, видео

Автомобильная подвеска – это система, соединяющая колеса с рамой или несущим кузовом автомобиля. Она состоит из элементов упругости, узлов, направляющих ход колес (шарнирно закрепленных рычагов, ...

Жидкое стекло для авто: как покрыть, выбрать, цена, отзывы

Все без исключения автолюбители хотят видеть свой автомобиль чистым, аккуратным и ухоженным. С помощью современных технологий полированияэто стало возможным. Еще совсем недавно на прилавках автомагазинов ...

Устройство автомобиля для «чайников»

Устройство автомобиля, или что нужно знать, перед тем как сесть за руль Автомобиль в двадцать первом веке уже вовсе не является роскошью. Скорее всего, это ...