Система зажигания автомобиля: как работает

Система зажигания автомобиля: как работает

Автоматизм воспламенения топливовоздушной смеси (ТВ-смесь), присущий дизельным двигателям, в которых химическая реакция горения паров цетанового топлива начинается под воздействием значительного повышения температуры и интенсивного сжатия, совершенно не пригоден для легкотопливных ДВС, т.к. устойчиво управлять моментом самовоспламенения бензиновой топливовоздушной смеси в процессе работы ДВС пока никак не удается. Единственный пригодный для бензиновых ДВС способ воспламенения горючей смеси — это способ электроискрового зажигания т.е. система зажигания автомобиля. Такое воспламенение называется принудительным.

Интенсивная электрическая искра, которая является запалом в современных автомобильных системах зажигания, формируется в свече зажигания посредством разряда на нее индуктивного накопителя (катушки зажигания).

Уже отмечалось, что совокупность индуктивного накопителя и свечи зажигания это одно из ранних, но очень удачных изобретений для системы зажигания. Дело в том, что индуктивный накопитель легко, точно и просто управляется по времени разряда любым спусковым устройством, начиная от контактной пары и кончая бортовым компьютером. V индуктивного накопителя больше КПД, чем у емкостного. Он высоконадежен, имеет стабильные параметры, недорого стоит и прост в изготоалении. Он обладает также свойствами повышающего трансформатора, а, следовательно, может управляться по относительно низкому напряжению.

Электроискровое зажигание
Но главное достоинство индуктивного накопителя заключается в формировании эффективно работающей в тяжелых условиях камеры сгорания высоковольтной искры.
Объясняется это тем, что искровой разряд от индуктивного накопителя имеет две фазы: очень короткую емкостную (не более 1-2 мкс) и длительную (от 3 до 10 мс) индуктивную. Емкостная фаза разряда — высоковольтная (не менее 10 000 вольт), с большой плотностью электрической энергии (до 50 кВт-с) в импульсе. Во время этой фазы происходит электрический пробой искрового промежутка свечи зажигания и образование электроискрового шнура в этом промежутке. Температура в искровом шнуре достигает 10 000°С, и происходит первоначальное воспламенение горючей смеси.
Емкостная фаза — это разряд емкости С2 вторичной цепи системы зажигания.
Часть энергии искрового разряда переходит в индуктивную фазу разряда. Так как искровой шнур это сильно ионизированный жгут газа с низким внутренним сопротивлением, напряжение на электродах свечи быстро и резко падает (до 2000 В), а ток разряда становится незначительным(около 100 мА).

При этих условиях электроискровой разряд переходит в тлеющую низковольтную индуктивную фазу.

Наличие длительной индуктивной фазы способствует увеличению продолжительности принудительного выжигания остатков топливовоздушного заряда.
Ясно, что длительность электроискрового разряда и соотношение длительностей его фаз сильно зависят от тех условий в камере сгорания, в которых он протекает.

Электроискровое зажигание
В современных электронных системах зажигания с помощью практически безынерционного микропроцессора реализуется автоматическое упрааление такими параметрами высоковольтной искры в свече зажигания, как: длительность разряда, энергия разряда, момент разряда относительно заданного начала отсчета, запрет (пропуск) зажигания при отключении цилиндра, перемещение момента воспламенения в сторону уменьшения или увеличения угла опережения зажигания с целью предотвращения детонации в цилиндре или для управления частотой вращения двигателя на холостом ходу.

Последняя из перечисленных функций позволяет классифицировать современную систему зажигания как автотронную систему.