Как работает система зажигания

21

Прежде чем говорить об устройстве, необходимо четко уяснить, какие требования предъявляются к системе зажигания и как они ею выполняются.
Рассуждая логически, нетрудно понять, что требований этих всего два.

Во-первых, искра в цилиндре двигателя должна быть достаточно мощной, способной воспламенить сжатую рабочую смесь.

Во-вторых, она должна возникать в строго определенный момент времени.

Представьте себе цилиндр, в котором на ничтожную долю секунды все «замерло» в ожидании Ее Величества Искры. Чуть-чуть раньше или мгновением позже появится Она — двигатель еще или уже не сможет выдать всего, на что он способен.
Остановимся на этих требованиях подробнее.
Качество искры (выделяемая в ней энергия) зависит от величины напряжения, развиваемого системой зажигания. Оно снимается со вторичной обмотки катушки зажигания, и величина его для каждого двигателя должна быть не ниже некоторого уровня, определяемого в основном пробивным напряжением между электродами свечи зажигания.
Пробивное напряжение, в свою очередь, прямо пропорционально зазору в свече зажигания, давлению в цилиндре в момент пробоя искрового промежутка и обратно пропорционально температуре. Давление и температура меняются в зависимости от режима работы двигателя. Как правило, пробивное напряжение имеет наибольшую величину при пуске холодного двигателя из-за низкой температуры в цилиндре. По мере прогрева двигателя пробивное напряжение уменьшается. Кроме того, с ростом частоты вращения коленчатого вала уменьшается время для отвода тепла в стенки камеры сгорания и цилиндра, и средняя температура в цилиндре растет, что приводит к еще большему снижению пробивного напряжения. Последняя зависимость иллюстрируется графиком, представленным на рис. 1.

зажигание
В процессе работы свечи зажигания происходит электроэрозионный износ ее электродов — зазор между ними увеличивается. Для образования искры к электродам нужно прикладывать все большее и большее напряжение. Если свечу вовремя не заменить на новую или не подрегулировать зазор, может наступить такой момент, когда пробивное напряжение возрастет настолько, что система зажигания будет не в состоянии его обеспечить. Понятно, что в этом случае искра не «проскочит».
Итак, мы выяснили, отчего зависит величина пробивного напряжения. Для надежного воспламенения рабочей смеси напряжение, развиваемое системой зажигания, должно превышать пробивное не менее чем в полтора раза на всех режимах работы двигателя. При этом надо учитывать, что напряжение во вторичной цепи системы зажигания зависит от параметров самой этой цепи. Каких же? В первую очередь от ее емкости и шунтирующей нагрузки.
Рассмотрим и их по порядку.
Цепь высокого напряжения включает в себя вторичную обмотку катушки зажигания, высоковольтный провод, свечной наконечник и свечу. Замыкается цепь через «массу» мотоцикла.
Известно, что два проводника, разделенные диэлектриком (например, воздушным промежутком), представляют собой простейший конденсатор, имеющий некоторую емкость. Другими словами, любая электрическая цепь обладает какой-то емкостью. Высоковольтная цепь системы зажигания — не исключение, и каждый ее элемент можно рассматривать как одну обкладку конденсатора. Другой же обкладкой является «масса» мотоцикла. Между ними существует емкость Сп. Но если емкости катушки зажигания Ci, свечного наконечника С3, свечи зажигания С, — величины постоянные, зависящие только от их конструктивного исполнения, то емкость высоковольтного провода С2 зависит от его длины. Поэтому для снижения общей емкости цепи высоковольтный провод необходимо делать как можно более коротким.
Наличие емкости между элементами высоковольтной цепи и «массой» (на самом-то деле никаких «конденсаторов», конечно, нет) условно показано на рис. 2.

зажи
Но почему емкость должна быть меньше?
Ток, индуцируемый во вторичной обмотке катушки зажигания, поступает на центральный электрод свечи и после «проскакивания» искры — на «массу» мотоцикла.
Однако на рис. 2 видно, что ток может утекать на «массу», минуя свечу, через емкости С|( С}, Сз и С,. Согласно законам электротехники, чем меньше величины этих емкостей, тем больше их емкостные сопротивления. Значит, меньшими будут утечки тока через них и потери напряжения в цепи.
Конечно же, вторичная цепь имеет и какое-то активное сопротивление. Оно определяется, в основном, конструкцией катушки зажигания, и в эксплуатации влиять на него невозможно. Но в процессе работы двигателя на электродах свечи образуется нагар. Если свечу периодически не очищать от него, то со временем между ее центральным электродом и корпусом образуется токопроводящий мостик, имеющий сопротивление Rm. Таким образом, электроды свечи шунтируются — ток утекает на «массу», напряжение в цепи падает. Так, при величине шунтирующего сопротивления равной одному мегаому (10″ Ом) напряжение на электродах свечи значительно понизится, искра будет слабой или же вообще не проскочит.
Быть может, для человека, знакомого с электротехникой, все сказанное выше вполне понятно и не требует пояснений. Но для некоторых читателей даже эта моя попытка рассказать о процессах, происходящих в высоковольтной цепи системы зажигания, может показаться весьма заумной. Поэтому для лучшего понимания сути дела предлагаю сравнить образование искры на свече с выстрелом из пневматической винтовки, имеющей «дырявый» ствол. При выстреле сжатый воздух будет стараться вырваться наружу через каждую «дырку» подобно тому, как ток «утекает» на «массу» по всевозможным «паразитным» цепям. Понятно, что если таких «дыр» (читай — «паразитных» цепей) будет слишком f* много или они будут чересчур большими (с незначительным сопротивлением), выстрела (искры) может и не произойти — вся энергия рассеется по пути.
Итак, мы выяснили, что нужно для того, чтобы искра была хорошей.
Теперь поговорим о втором требовании. Напомню его: искра должна проскакивать вовремя.
Определить момент искрообразования для какого-то одного режима работы двигателя в принципе не сложно. Беда в том, что на другом режиме этот момент будет иным. Например, совершенно очевидно, что по мере роста частоты вращения коленчатого вала время, отводимое на воспламенение и горение рабочей смеси, уменьшается. Исходя из этого было бы желательно поджигать смесь пораньше, чтобы она успела полностью сгореть к приходу поршня в верхнюю мертвую точку. Как правило, «пораньше» или «попозже» измеряют по углу поворота коленчатого вала относительно положения, при котором поршень находится в ВМТ. Правда, на мотоциклетных двигателях об угле опережения зажигания (УОЗ) судят чаще косвенным путем: по расстоянию, которое поршень не дошел до ВМТ. Ясно, что для лучшего использования возможностей двигателя необходимо на каждом режиме его работы устанавливать свой, вполне определенный УОЗ. То есть момент искрообразования должен регулироваться в зависимости от режима работы двигателя.
Но дело это далеко не простое. Поэтому, с целью упрощения конструкции двигателя, на мотоциклах широкое распространение получили системы зажигания с постоянным УОЗ. Его выбирают экспериментально, исходя из следующих соображений.
Если ориентироваться на оптимальный угол в режиме пуска, то снизятся показатели двигателя на рабочих режимах; если же поступить наоборот — ухудшится пуск. Поэтому стараются найти некий компромиссный вариант, когда двигатель вроде и запускается неплохо, и «тянет» удовлетворительно.
Но именно это «удовлетворительно» и не дает покоя конструкторам. Так, в последнее время, в связи с развитием электронных систем зажигания, получило распространение ступенчатое регулирование УОЗ. В этом случае запуск двигателя осуществляется при оптимальном угле в режиме пуска, а затем на частоте вращения чуть выше режима холостого хода угол скачком изменяется в сторону большего опережения. Однако такие системы целесообразно применять на двигателях, имеющих только два режима работы — пуск и номинальный рабочий. Например, на маленьких стационарных установках: мотопомпах, мотоэлектростанциях и т. д.
На мотоциклетных двигателях, для которых характерен переменный режим работы, лучше иметь систему зажигания с плавным изменением УОЗ по определенному закону. На отечественных тяжелых мотоциклах устанавливают механические или электронные (на «Ура-лах») автоматы опережения зажигания. Некоторые зарубежные мотоциклы высокого класса оснащаются системами зажигания с регулированием угла по сложной зависимости с большим количеством обратных связей. Аппаратная часть таких систем построена на базе микропроцессоров и микроЭВМ. Нашей же мотопромышленности разработка и применение таких систем пока не по карману.
Различные характеристики изменения УОЗ показаны на рис. 3.

узо

В этом заключаются основные принципы роботы систем зажигания мотоциклов в общем!!…..

Источник журнал Мото.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

 
2 702