Угол опережений (регулировка момента зажигания)
Глава 8
Системы зажигания
Основные принципы работы систем зажигания
Функциональные требования
Основное назначение системы зажигания состоит в том, чтобы обеспечивать ценообразование в цилиндре в конце фазы сжатия и воспламенять сжатый объем воздушно-топливной смеси. Чтобы искра пробила воздушный промежуток 0,6 мм при нормальных атмосферных условиях (I бар) требуется напряжение 2—3 кВ. Чтобы искра пробила подобный промежуток в цилиндре двигателя, имеющего степень сжатия 8:1, потребуется уже приблизительно 8 кВ. Для более высоких степеней сжатия и более слабых смесей, может понадобиться напряжение до 20 кВ. Система зажигания должна преобразовывать нормальное напряжение батареи 12 В до уровня порядка 8-20 кВ и, кроме того, должна подвести это высокое напряжение к нужному цилиндру и в нужное время. Некоторые системы зажигания могут развивать напряжение порядка 40 кВ. Обычное (классическое) зажигание — предшественник современной системы, которой управляет электроника. Стоит заметить, что принципы функционирования большинства систем зажигания очень похожи. Одна обмотка катушки подключается к источнику питания, затем ток в ней прерывается, создавая высокое напряжение во второй обмотке. Система зажигания с катушкой
состоит на различных компонентов и узлов, параметры и конструкция которых зависят в основном от двигателя, в котором система должна использоваться. При рассмотрении конструкции системы зажигания необходимо принимать в расчет множество факторов, и самыми важными из них будут:
♦ конструкция камеры сгорания;
♦ качество воздушно-топливной смеси;
♦ диапазон скоростей двигателя;
♦ нагрузка двигателя;
♦ температура сгорания топлива;
♦ предназначение двигателя;
♦ регулирование состава продуктов сгорания.
Типы систем зажигания
Классификация систем зажигания показана в табл. 8.1.
Генерация высокого напряжения
Если две катушки (первичная и вторичная обмотки) памятны на одном и том же железном сердечнике, то любое изменение магнитного поля одной катушки вызовет изменение напряжения в другой. Это произойдет, когда ток в первичной обмотке будет, изменялся (включаться и выключаться). Если число витков провода во вторичной катушке больше, чем в первичной, напряжение повышается. Это называется эффектом трансформации и составляет принцип действия катушки зажигания.
Величина этого «взаимонаведенного» напряжения зависит:
♦ от тока первичной обмотки;
♦ от отношения витков между первичными и вторичными обмотками;
♦ от скорости, с которой изменяется магнитное поле.
На рис. 8.1 показана типичная катушка зажигания в разрезе. Две обмотки намотаны на железном сердечнике из тонких пластин, концентрирующем магнитное поле. Некоторые катушки заполнены маслом, что способствует лучшему охлаждению и электрической изоляции.
Угол опережений (регулировка момента зажигания)
Для наибольшей эффективности работы двигателя угол опережения зажигании должен быть таким, чтобы максимальное давление от сгорания смеси достигалось через J0* после верхней мертвой точки (ПМТ) движения поршня в цилиндре. Идеальный выбор момента зажигания зависит от двух главных факторов: скорости вращения и на грузки на двигатель. Увеличение скорости вращения требует, чтобы зажигание происходило чуть раньше.
Объему воздушно топливной смеси в цилиндре для сгорания требуется определенное время (обычно около 2 мс). При более высоких скоростях вращения время, затрачиваемое поршнем, чтобы пройти то же самое расстояние, уменьшается. Более ранний момент возникновения искры гарантирует, что смесь сгорит полностью. Необходимо также изменение момента зажигания, обусловленное нагрузкой на двигатель, поскольку бедная смесь, используемая в условиях низких нагрузок, сгорает с меньшей скоростью. В этой ситуации следует увеличить угол опережения зажигания в еще большей степени. Большая нагрузка на л питатель требует и более богатой смеси, которая горит быстрее. В этом случае не обходимо некоторое уменьшение момента зажигания. В целом же при любом соотношении оборотов двигателя и нагрузки идеальный угол опережения должен гарантировать, что максимальное давление в цилиндре будет достигнуто непременно после ВМТ. Идеальный угол опережения в дальнейшем может быть уточнен с учетом температуры двигателя и возможности детонации.
Опережение зажигания регулируется множеством способов. Самый простой из них представляет механическую систему, включающую центробежный механизм опережения (реагирующий на обороты двигателя) и вакуумный регулятор (реагирующий на нагрузку). Разрежение в коллекторе практически обратно пропорционально нагрузке. Цифровые системы зажигании могут регулировать выбор момента зажигания я зависимости от температуры, а также скорости вращения и нагрузки. Значения всех функций расчета момента зажигания объединяются либо механически, либо с помощью электроники. Работа катушки зажигания основана на принципе сохранения энергии. Энергия в катушке сохраняется в форме магнитного поля. Чтобы гарантировать, что катушка накопила необходимую для зажигания энергию, требуется период активации. Данный термин обозначает время, необходимое для накопления в катушке зажигания энергии, равной LP/2 при достижении током 1 максимальной величины.