Система зажигания инжекторного двигателя

Система зажигания служит для воспламенения топлива, что и позволяет ему превращаться в силу, приводящую автомобиль в движение. Искра зажигания должна появиться в правильный момент, быть достаточно длинной, сильной и долговременной. А от работы всей системы зависит мощность мотора, расход топлива и даже содержание вредоносных веществ в выхлопных газах.

При сжатии в цилиндре топливовоздушной смеси в камере сгорания образуется давление в 20-40 бар, а температура возрастает до 400-600°C. И хотя цифры впечатляют, но, оставаясь в покое, топливо при таких условиях не воспламенится. Для этого необходима искра.

Искра образуется между боковыми и центральным электродами свечи зажигания. Расстояние между ними определяет мощность искры, а она прямо влияет на то, произойдет ли возгорание. При маломощном разряде, топливовоздушная смесь может не воспламениться.

Для того чтобы в свече возникла искра, необходима энергия. В системе зажигания есть катушка, функция которой и заключается в аккумулировании энергии, а затем передаче на свечу ее часть. Напряжение, создаваемое катушкой зажигания, многократно превышает силу разряда, возникающего в свече. Она способна накопить 60-120 мДж энергии и обеспечить напряжение в 25-40 кВ.

Чтобы воспламенение топлива произошло, необходимо сочетание нескольких факторов. Искра должна обладать действительно большой силой заряда. А какой именно, зависит от типа смеси. Так, для стехиометрической это 0,2 мДж, а для «бедной» или «богатой» — 3 мДж. В момент разряда возле свечи должно быть не слишком много и не слишком мало топлива и примешиваемых к нему газов, их количество должно быть оптимальным. Именно эта часть смеси и распространит горение на все остальное топливо.

Для качественного сгорания топлива необходимо соблюдение таких условий:

• искра должна сохраняться достаточно долгий промежуток времени;

• топливовоздушная смесь должна быть однородной и распыленной равномерно;

• стехиометрический состав должен быть уравновешен.

Длина самой искры так же немаловажна для процесса горения топлива. Чем она больше, тем лучше. Увеличить ее можно, увеличивая зазор между электродами свечи зажигания. Чтобы выставить это расстояние правильно, необходимо опираться на техническую документацию двигателя.

Момент зажигания — это важный фактор. От воспламенения топливной смеси до ее полного сгорания проходит примерно три миллисекунды. Именно поэтому зажигание должно произойти в определенный момент, так, чтобы смесь полностью сгорела до перехода поршнем верхней мертвой точки (ВМТ). Своевременное зажигание и диктует качественные свойства двигателя: экономию топлива, мощность мотора, вредность паров сгорания.

 

 

Важно понимать, что при увеличении интенсивности вращения коленвала, скорость движения поршня возрастает, но скорость горения топлива остается прежней. Так возникает ситуация, приводящая к падению давления: когда поршень находится далеко от верхней мертвой точки, объем пространства для горения смеси больше, что и снижает давление. А это, в свою очередь, снижает мощность двигателя.

Если же интенсивность вращения коленвала остается неизменной, но увеличивается нагрузка на мотор, важно, чтобы зажигание происходило позже. Ведь объем топлива в цилиндры при таком режиме поступает больший, а вот количество остаточных газов, смешиваемых с ним, уменьшается. Это ведет к уменьшению времени, необходимого для полного сгорания смеси. Поэтому и искра должна возникать позже.

Для правильной работы системы разряд должен возникать тогда, когда давление, вне зависимости от режима работы двигателя, оптимально. Поэтому воспламенение смеси до того, как поршень окажется в верхней мертвой точке, необходимо, но момент этот не одинаков.

Определяющей здесь является позиция коленчатого вала по отношению к ВТМ: момент зажигания обозначается в градусах до мертвой точки. Этот угол и называется углом опережения зажигания.

Если момент зажигания приближается к ВМТ — он называется поздним, УОЗ становится меньше. Если отдаляется — ранним, УОЗ становится больше. Чем интенсивнее движение коленвала, тем больше должен быть угол опережения зажигания.

Инжекторные системы хороши тем, что сами определяют УОЗ в зависимости от трех основных факторов: режима работы, скорости вращения коленчатого вала и нагрузки на мотор. Анализируя эти показатели, система управления двигателем высчитывает оптимальный УОЗ.

Детонация двигателя — это настолько же нехорошо, как и звучит. Этим термином обозначаются непредсказуемый взрыв, который случается в двигателе в случайный момент времени. Опасен он тем, что может стать причиной полного выхода двигателя из строя.

 

 

Детонация случается при слишком раннем УОЗ и высокой степени сжатия. Происходит она в результате самопроизвольного возгорания топливовоздушной смеси.

Сила самого взрыва незначительна, но температура и давление возрастают, что и может привести к поломке деталей двигателя. Чаще всего возникают повреждения поршней и прокладки головки блока цилиндров, особенно возле клапанов.

Вероятность возникновения детонации особенно высока при:

• высокой нагрузке на мотор и приближающейся к критической частоте оборотов коленвала;

• разгоне — когда нагрузка на двигатель большая, но обороты малые; такая детонация слышится как серия стуков и металлического звона, её принято считать самым опасным видом детонации, так как рёв мотора способен полностью заглушить звуки взрывов;

• конструктивных дефектах двигателя;

• некачественном топливе.