Система зажигания впрыскового двигателя
Из теории двигателя внутреннего сгорания мы знаем, что при сгорании топливовоздушной смеси образуется много газов, которые свой силой давят на поршень и в результате чего совершается полезная работа. Система зажигания служит для поджигания смеси в определенный период, вследствие чего начинается процесс сгорания. От нормальной работы системы зажигания
зависит мощность двигателя, содержание вредных веществ в отработавших
газах, а также топливная экономичность. Вследствие исправной работы системы зажигания продлевается срок службы каталитического нейтрализатора, который стоит недешево.
Процесс воспламенения топливовоздушной смеси Когда поршень сжимает топливовоздушную смесь, давление в
камере сгорания достигает 20-40 бар, а температура смеси достигает 400
- 600оС. Но чтобы смесь загорелась, т.е. произошел бы процесс горения
этого недостаточно и нужно на нее каким-то образом воздействовать. Для
этого служит искра, которая возникает между центральным и боковым
электродами свечи зажигания. Но если искровой заряд будет маломощным,
то возгорание может и не произойти. Поэтому чтобы смесь поджигалась,
нужен очень мощный разряд. К примеру, для стехиометрической смеси он
составляет 0.2 мДж, а для "бедной" или "богатой" смеси он уже должен
быть равным 3.0 мДж. Также необходимо, чтобы около искры находилось
оптимальное количество топливовоздушной смеси. Именно это количество и поджигает всю оставшуюся смесь в цилиндре, а дальше начинается процесс сгорания топлива.
В системе зажигания автомобиля присутствует катушка зажигания, которая накапливает энергию и передает ее на свечу зажигания для возникновения напряжения. Особенность катушки зажигания состоит в том, что напряжение, которая она создает, намного превышает величину пробоя в зазоре свечи зажигания. Катушки зажигания способны накапливать энергию в районе 60 - 120 мДж и обеспечивают напряжение равное 25 - 40 кВ.
4. Стехиометрический состав топливовоздушной смеси
На процесс горения влияет также величина искрового разряда между
электродами свечи зажигания. Увеличение зазора способствует увеличению
длины искры, что приводит к более лучшему процессу сгорания топлива.
Величину зазора в свечи зажигания надо выставлять согласно данным
производителя мотора.
Угол опережения зажигания УОЗ Две миллисекунды - именно столько проходит между моментом начала
воспламенения смеси и ее полным сгоранием. При повышении частоты
вращения коленвала время сгорания остается постоянным, но средняя
скорость перемещения поршня возрастает. Это ведет к тому, что когда
поршень отходит от ВМТ (верхняя мертвая точка), сгорание смеси
произойдет в большем объеме и давление газов на поршень уменьшиться.
Из-за этого упадет мощность двигателя. Кроме того, при одной и той же
частоте вращения коленчатого вала с увеличением нагрузки на двигатель
момент воспламенения должен наступать позже. Это объясняется тем, что
увеличивается количество горючей смеси, поступающей в цилиндры, и
одновременно уменьшается количество примешиваемых к ней остаточных
отработавших газов, вследствие чего повышается скорость сгорания. Искра
должна возникнуть в тот момент, когда давление сгорания при разных
рабочих режимах будет наиболее оптимальным. Это вызывает необходимость
воспламенять рабочую смесь с опережением (до прихода поршня к ВМТ) с
таким расчетом, чтобы смесь полностью сгорела к моменту перехода
поршнем ВМТ (при наименьшем объеме). Момент зажигания принято
определять по положению коленчатого вала относительно ВМТ и обозначать
его в градусах до ВМТ. Этот угол называют углом опережения зажигания УОЗ. Сдвиг момента зажигания в сторону ВМТ считается поздним (УОЗ уменьшается), а сдвиг от ВМТ - ранним (УОЗ увеличивается). Чем выше частота вращения коленвала, тем более ранним должен быть угол опережения зажиганияУОЗ.
Момент зажигания является наиболее важным показателем в работе
двигателя. Ведь от него зависят такие праметры как экономичность
мотора, максимальная мощность, а также содержание вредных веществ в
выхлопных газах. В впрысковых моторах система самостоятельно
рассчитывает угол опережения зажигания в зависимости от работы мотора в
определенный период. УОЗ определяется на основании скорости вращения
коленвала, режима работы мотора и нагрузки на двигатель. На основании
этих данных и трехмерной функции, система управления двигателем (СУД)
подбирает оптимальный УОЗ.
Детонация двигателя возникает при высокой степени сжатия двигателя. Она носит очень опасный характер для двигателя. Детонация двигателя
бывает из-за самопроизвольного сгорания топливовоздушной смеси в камере
сгорания. Детонация свидетельствует о том, что момент зажигания очень
ранний. Вследствие детонационного горения топлива могут пострадать
детали двигателя из-за повышенной температуры и давления паров. В
первую очередь страдают поршни, прокладка головки цилиндров и головка в
зоне клапанов. Детонация может приводить к капитальному ремонту
двигателя.
Детонационное горения можно возникать при двух вариантах:
1.
Детонация при высоких оборотах двигателя. Она возникает при большой
нагрузки на двигатель и повышенных (близким к критическим) оборотов
коленчатого вала.
2. Детонация двигателя, возникающая при разгоне. Она
слышна как металлический звон (или как говорят бывалые "стучат
пальчики"). Она бывает при повышенной нагрузке, но при малых оборотах
мотора. Именно она считается как самая опасная детонация, т.к. ее вовсе
не слышно из-за повышенного шума мотора на повышенных оборотах.
Следует помнить, что детонационное горение может возникнуть из-за конструкции двигателя, а также от "дрянного" топлива.
