Автомобилна запалителна система, Запалителна система
Основните условия за възпламеняване на сместа са превишението на високото (вторично) напрежение над напрежението на пробив и достатъчността на енергията на искровия разряд, освободена в междината на запалителната свещ. Искровият разряд има капацитивна и индуктивна фаза. Продължителността на капацитивната фаза е кратка и възлиза на 1–3 μs. Следователно енергията, освободена в тази фаза на искровия разряд, осигурява запалването само на хомогенна и напълно газифицирана работна смес. При стартиране на студен двигател, когато парната част на горивото в сместа не е достатъчна и температурата му е ниска, в допълнение към капацитивната фаза на разряда е необходима индуктивна за запалване на работната смес. Продължителността на индуктивната фаза на искровия разряд е значително по-голяма от капацитивната, което подобрява нагряването на сместа и нейното изпарение. Това осигурява по-добро запалване на сместа, която по състав е близо до границите на запалимост.
За системи за запалване, проектирани за двигатели с E>gt; 9, енергията на искровия разряд достига 0,05 J, а продължителността е 2,5 ms. В този случай увеличението на вторичното напрежение над напрежението на пробив, характеризиращо се с коефициент на безопасност, е 1,4-1,5.
Големината на пробивното напрежение при стартиране на двигателя (особено студен) винаги е по-голяма, отколкото в режимите му на работа. Това се дължи на ниската температура на електрода на свещта и работната смес в цилиндъра. Напрежението на пробив зависи от налягането на компресия в момента на разрушаване на искровата междина и разстоянието между електродите на запалителната свещ. Стойността на напрежението на разрушаване се влияе от формата на електродите на запалителната свещ (резултат от електрическа ерозия), с промяна, в която се увеличава с 3-4 kV за първите 25 хиляди км от пробега на автомобила.
Стойността на вторичното напрежение, развито от системата за запалване,зависи от дизайна и експлоатационните фактори.
При начални обороти на коляновия вал на двигателя времето на затворено състояние на контактите на прекъсвача е достатъчно голямо и силата на тока в първичната електрическа верига достига максималната си стойност. При ниска честота на отваряне на контакта и висок прекъсващ ток, индуциран в първичната намотка на бобината, е възможно разрушаване на искровата въздушна междина между контактите, което води до влошаване на параметрите на искровото разреждане.
Вторичното напрежение намалява, когато напрежението на клемите на батерията намалява, което се дължи на ниската температура на батерията и степента на нейното разреждане. За да компенсира спада на напрежението, в първичната електрическа верига на системите за запалване на домашните автомобили се въвежда допълнителен резистор, който е късо съединение в момента на включване на стартера.
Необходимо е да се отбележи влиянието на неравномерността на завъртането на коляновия вал на електрическия стартер върху намаляването на вторичното напрежение на системите за запалване. Вторичното напрежение пада при неравномерно завъртане на коляновия вал с 0,2-1,5 kV в сравнение с равномерно завъртане. Намаляване на вторичното напрежение е възможно и с увеличаване на съпротивлението на шунт и разстоянието между електродите на свещта. Маневрирането на свещи при стартиране на двигателя възниква в резултат на повторното обогатяване на сместа и навлизането на влага и остатъци от продукти на горенето между електродите. Най-голямото маневриране на свещите се наблюдава при ротационни бутални двигатели (поради конструктивните особености на местоположението на свещта) и при двутактови двигатели поради лоша организация на процеса на образуване на сместа и лошо почистване на цилиндрите от остатъчни газове. Възможно е да се увеличи енергията на искровия разряд и големината на вторичното напрежение в системите за запалванесамо чрез увеличаване на тока на прекъсване на първичната електрическа верига на запалителната бобина. В класическите електромеханични системи тази възможност е ограничена от експлоатационния живот на контактите на прекъсвача. Най-високата експлоатационна надеждност на контактите се постига при сила на тока от 1 А.
Проблемът с увеличаването на вторичното напрежение и енергията на искровия разряд поради увеличаване на тока на прекъсване на първичната верига се решава с помощта на схеми на контактно-транзисторни и безконтактни системи за запалване.
Системите за контактно-транзисторно запалване осигуряват по-лесни условия за работа на контактите на прекъсвача, като същевременно увеличават тока на прекъсване на първичната верига.
Вторичното напрежение, развито от контактно-транзисторната система за запалване на двигателя ZIL-508.1000400, е 25 kV, което осигурява коефициент на безопасност 1,7-1,8 (1,35 за класическата система). Силата на тока в първичната верига на бобината за запалване е около 7 A, а прекъсвачът, прекъснат от контактите, е 0,7-0,9 A. Положителното качество на контактно-транзисторната система е увеличаването в сравнение с класическата продължителност и енергия на искров разряд (енергия до 0,024-0,025 J и продължителност до 2,0-2,3 ms). Недостатъците на тези системи включват влиянието върху техните характеристики на напрежението в първичната верига и l, въпреки че е малко по-малко от това на класическата система.
Най-добрите системи по отношение на стартирането са електронните безконтактни системи с електронни или електромеханични устройства за синхронизиране на запалването, които имат безконтактно управление на момента на запалване с нормализирано време за натрупване на енергия в магнитно поле. В такива системи времето за натрупване на енергия е почти независимо от n, което подобрява условията за стартиране на двигателя. Енергията на индуктивната фаза в режимите на стартиране на двигателя за битови нуждиелектронни системи (безконтактни и микропроцесорни) е от 0,03 до 0,05 J, а продължителността на разряда е от 2,0 до 1,7 ms.
Електронните системи със съхранение на енергия в електростатичното поле на кондензатор и превключващ елемент (тиристор) са широко използвани. Рязкото увеличение на вторичното напрежение осигурява ниска чувствителност към шунтиране на свещите. Този характер на увеличаване на напрежението на тиристорната система, въпреки кратката продължителност на индуктивния компонент, позволява да се повиши надеждността на запалване на смеси от гориво и масло на двутактови и ротационно-бутални двигатели, както и смеси газ-въздух на газови двигатели.
Двутактовите пускови двигатели са оборудвани с магнитни системи за запалване, които се характеризират с по-ниско вторично напрежение и енергия на искров разряд в сравнение със системата за запалване на батерии, особено в диапазона на началните обороти на коляновия вал от 200-300 min-1. За да се увеличи коефициентът на безопасност за вторичното напрежение, е необходимо да се увеличи стартовата скорост на коляновия вал, което влошава икономическите показатели на стартовата система.
Неравномерното въртене на коляновия вал на стартиращите двигатели по време на електрически старт (5 достига 1,85-1,90) води до намаляване на вторичното напрежение с 0,3-4,5 kV. Това трябва да се има предвид при избора на параметрите на системите за магнитно запалване.
Възможно е да се подобри стартирането на стартиращите двигатели чрез използването на електронни системи за запалване, чиято минимална честота на стабилно запалване трябва да бъде не повече от 100-150 минути.