Воспламенение горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания

Для того чтобы улучшить процесс горения в цилиндре двигателя смеси без воздуха, надо использовать способ известный всем – это работа с бедными смесями, хорошо их перемешивая, а после поджигая. Но параметры искры в современном автомобиле не позволяют произвести быстрое воспламенение. Довольно сильно продвинуться в направлении улучшения скорости поджига автомобиля смоги изобретатели блока зажигания Power Adder 1, который предназначен для карбюраторных двигателей. Это позволило существенно уменьшить расход и увеличить мощность двигателя. Что такое воспламенение горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, мы расскажем в нашей статье.

Сложилось так, что, несмотря на усовершенствования двигателя по его механической части, работа искры зажигания осталась на очень древнем уровне. В наше время везде строят катушки зажигания с увеличенным сопротивлением на выходе, везде используют свечные провода с сопротивлением, свечи с сопротивлением и бегунки. Именно это и не позволяет создать искру, у которой была бы малая длительность и большая энергия.

В результате чего характеристики двигателя ухудшаются, а влияют на это следующие факторы:

Смесь без воздуха разгорается медленно, приходится устанавливать большой угол опережения зажигания до верхней мёртвой точке (ВМТ). А если вы знакомы с описанием цикла Карно, то идеальным будет то состояние, когда смесь загорается мгновенно, при нахождении поршня в ВМТ. Любое приближение к таким условиям уменьшает потери энергии и, следовательно: увеличивает КПД двигателя, уменьшает вибрации в двигателе, уменьшает удельное потребление топлива и увеличивает ресурс мотора.
Второй фактор, который снижает характеристики двигателя внутреннего сгорания - сложный состав топлива. В нем содержатся фракции, которые быстро, медленно или средне разгораются. Угол опережения зажигания в таком случае будет выставлен так, чтобы не произошло детонации, то есть, чтобы фракция, которая загорается очень быстро, разгорались после ВМТ, а не до нее. Вследствие случайного горения в цилиндре двигателя смеси без воздуха приводит к тому что, загораясь, бензовоздушная смесь среднестатистически начинает давить на поршень с определенным углом, который расположен после ВМТ. Среднее значение данного сектора лежит после ВМТ, от чего и появляется потери в работе мотора. Снизить такие потери можно, только увеличив скорость воспламенения бензовоздушной смеси, сузить размеры этого сектора и, следовательно, позволить довести среднее значение сектора существенно ближе к верхней мертвой точнее.
Бедные смеси (те, где очень много воздуха) поджигаются плохо. В итоге, система подачи топлива современных машин настроены таким образом, чтобы подавать смесь более-менее богатую с коэффициентом альфа=1 (другими словами, соотношение частей бензина и воздуха 1:14,7).

В результате такого соотношения в случае идеального перемешивания воздуха с бензином должно производиться полное сгорание топливной смеси. Однако достичь такого идеального перемешивания просто возможно. В результате чего топливо сгорает не в полной мере, при этом образуется много вредных составляющих в выхлопном газе, которые надо дожечь при помощи катализатора. То есть, небольшая часть топлива, вместо того, чтобы производить работу, сгорая в цилиндре, будет переработана на вредные составляющие в выхлопном газе. Путь улучшения данного процесса лишь один – работа с бедными смесями, тщательно их перемешивая и интенсивно поджигая. И если с перемешиванием дело обстоит нормально, то параметры искры в современных машинах не позволяют производить быстрый поджиг.

Сказать, что попытки увеличить скорость воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания не предпринимались в машинной промышленности нельзя. Например, в голову приходит система зажигания Twin Spark на автомашинах Alfa Romeo, в них используется на одном цилиндре по две свечи. Подобный подход позволил улучшить характеристики двигателя внутреннего сгорания, однако он ограничен (нельзя же устанавливать не ограниченное число свечей на один цилиндр).

Далеко продвинуться в направлении ускорения поджига удалось в блоках зажигания Power Adder 1, которые предназначены для карбюраторных двигателей. Они используют собственную катушку зажигания с ликвидацией сопротивлений в высоковольтном тракте и не высоким выходным сопротивлением, при этом удалось обеспечить такие параметры искры: