Каждый, кто читал теорию двигателя внутреннего сгорания, имеет представление о том, что происходит, когда сгорает топливовоздушная смесь. Для остальных людей хочется сказать, что при сгорании образуется большое количество газов, которые своей силой давят на поршень, в результате чего начитает свое действие полезная работа. Сама система зажигания служит для того, чтобы поджечь смесь в нужный момент времени, тем самым начать процесс сгорания. От степени работы данной системы напрямую зависит содержание вредных веществ в остаточных газах, мощность двигателя, а также экономия топлива. Если система работает на должном уровне, то время службы каталитического нейтрализатора, а он не так дешево стоит, значительно увеличивается. Именно по этой причине мы решили рассказать вам устройство, принцип работы системы зажигания двигателя.
Как проходит процесс, который воспламеняет смесь.
Когда поршень начитает сжимать топливную смесь, возрастает давление в камере сгорания до 25-35 бар, температура при этом может увеличиться до 500оС. Однако для того чтобы смесь начала гореть этого естественно не достаточно, на нее надо воздействовать каким-либо иным образом. Именно для этого и понадобится искра, которая зачастую возникает между боковым и центральным электродами свечи зажигания. Если искровой заряд будет не достаточно мощным, возгорание может и не начаться. Именно поэтому, для поджога смеси нужен очень мощный заряд. Например, для "богатой" или "бедной" смеси он должен быть равным 3.0 мДж, а для стехиометрической смеси такой показатель должен быть всего 0.2 мДж. Немаловажным является то, что около искры необходимо нахождение оптимального количества воздуха. Устройство поджигает все смесь, а далее начинается процесс сгорания всего топлива.
В автомобильной системе зажигания имеются: катушка зажигания, накапливающая энергию и передающая ее к свече зажигания для того чтобы возникла искра. Особенность катушки зажигания состоит в том, что создаваемое ей напряжение будет во многом превышать величину пробоя в зазоре зажигательной свечи. Большинство катушек зажигания могут накапливать энергию примерно 70-110 мДж, и вместе с тем обеспечивать напряжение в 40 кВ.
Чтобы горение топлива происходило качественно, надо соблюсти необходимые условия:
- Стехиометрический состав топливовоздушной смеси
- Однородная топливовоздушная смесь
- Оптимальность распыления топливовоздушной смеси
- Достаточное время искрового разряда
На то, как происходит процесс горения, также влияет величина искры разряда между электродами свечи зажигания. Если увеличить зазор, увеличится и длина искры, а это приведет к более полному сгоранию топлива. Величину в свечи зажигания надо выставлять исходя из того, какие данные написаны в инструкции по эксплуатации вашего двигателя.
УОЗ (угол опережения зажигания)
Две миллисекунды, именно столько времени потребуется для того, чтобы полностью воспламенить смесь с момента ее запала, до полного сгорания. Когда частота вращение коленвала повышается, время сгорания будет оставаться на должном уровне, однако скорость, с которой перемещается поршень, заметно увеличится. Это и приводит к тому что, когда поршень отходит от верхней мертвой точки, смесь будет сгорать в большем объеме, а давление на поршень газов будет снижено. Мощность двигателя при этом упадет. К тому же при одинаковой частоте вращения коленчатого вала увеличивается нагрузка на двигатель, поэтому момент возгорания наступит позже. Объясняется это тем, что количество горючей смеси увеличивается, она поступает в цилиндр. Одновременно с этим будет уменьшено количество примешанных к ней остаточных отработанных газов, в результате чего скорость сгорания повышается. Когда давление сгорания в различных режимах будет самым оптимальным – возникает искра. Из-за этого рабочую смесь надо воспламенять с опережением (до того как поршень придет в верхнюю мертвую точку) с расчетом, чтобы топливо сгорело до того, как поршень дойдет до ВМТ. Угол подачи топлива в этом случае называют – углом опережения зажигания (УОЗ). А с в случае, если момент зажигания сдвигается в сторону, ВМТ его считают поздним (опережения зажигания уменьшается), а сдвиг от ВМТ — ранним (УОЗ будет увеличен). Чем чаще вращается коленчатый вал, тем ранее должен быть угол опережения зажигания.
Момент, когда зажигается смесь, является самым важным в работе любого двигателя. От него зависят параметры как максимальная мощность, экономичность мотора и содержание вредных веществ в остаточных газах. В моторах с системой впрыска, компьютер сам, в зависимости от работы двигателя в некоторый период, сам рассчитывает угол опережения зажигания. УОЗ будет определен относительно того, на какой скорости вращает ся коленвал, и какая работа будет у двигателя. В трехмерной функции на основании таких данных система управления двигателем подберет оптимальный УОЗ.
Детонация двигателя
В устройстве принципа работы системы зажигания двигателя, есть такое явление как детонация. Двигатель детонирует, когда степень сжатия будет очень высокой. Детонация носит очень опасный характер для мотора. Она может возникать из-за того, что топливовоздушная смесь сама воспламенится в камере сгорания. Если в двигателе происходит детонация - это может свидетельствовать о том, что процесс зажигания очень ранний. Из-за детонации могут пострадать детали двигателя, на которые будет воздействовать высокое давление и повышенная температура. Первыми пострадают головки цилиндров и поршни. После сильной детонации не исключено что вам придется делать капитальный ремонт двигателя.
Детонация может возникать при следующих двух вариантах:
- Детонация на высоких оборотах мотора. Возникает она при высокой нагрузке на двигатель и повышенных (приближенным к критическим) оборотов коленвала.
- Детонация, которая поваляется при разгоне. Она подобная металлическому звону (или как говорят в народе «пальцы стучат»). Появляется она при повышенной нагрузке, но на малых оборотах двигателя. Именно данная детонация считается самой опасной детонацией, т.к. ее не слышно в повышенном шуме мотора на высоких оборотах.
Надо также помнить, что детонация может возникать из-за конструкции двигателя, а также от плохого топлива.
