Класификация на системите за запалване

При бензинов двигател запалването на горивната смес се осъществява чрез искров разряд, който възниква между електродите на запалителната свещ под действието на високо напрежение. Следните изисквания се отнасят за системите за запалване:

1. напрежението във вторичната верига трябва да е достатъчно, за да разруши искровата междина на запалителната свещ, като същевременно осигурява непрекъснато искрене (най-малко 16 kV при стартиране на студен и 12 kV при работа на топъл двигател);
2. искрата, образувана между електродите на свещта, трябва да има достатъчна енергия и продължителност, за да запали работната смес (в зависимост от нейния състав, плътност и температура);
3. моментът на запалване трябва да бъде строго определен и да съответства на режима на работа на двигателя;
4. работата на всички елементи на системата за запалване трябва да бъде надеждна при високи температури и механични натоварвания;
5. ниско ниво на радиосмущения по време на работа на системата.

Въз основа на тези изисквания всяка система за запалване се характеризира със следните основни параметри:

Времето на натрупване на енергия от бобината (ъгълът на затворено състояние на контактите) е времето от момента, в който енергията започне да се натрупва (конкретно в контактната система - момента, в който контактите на прекъсвача се затварят; в други системи - момента, в който захранващият транзистор работи) до момента, в който се появи искрата (конкретно в контактната система - момента, в който контактите на прекъсвача се отворят или токът е прекъснат от транзистора). Тази стойност характеризира количеството енергия, натрупано от намотката.

Напрежение на пробив - напрежение във вторичната верига в момента на образуване на искра, всъщност максималното напрежение във вторичната верига. Системите за запалване се изчисляват, като се вземе предвид коефициентът на безопасност за вторичното напрежение, което означава, че макснапрежението, развито от бобината, винаги надвишава напрежението на пробив в най-лошите условия на двигателя, то може да достигне 20 kV.

Напрежение на горене – напрежение на горене на електрическата дъга, установено във вторичната верига след пробив на електродната междина. Тази стойност е много по-малка от напрежението на пробив и възлиза на единици kV.

Време на горене - продължителността на горене на електрическата дъга. Запалването на горивната смес става, когато дъгата гори, така че определянето на нейните характеристики предоставя много важна информация при оценката на изправността на системата.

Ъгъл на изпреварване на запалването (IDO) - ъгълът, под който коляновият вал има време да се завърти от момента, в който се появи искрата, докато съответният цилиндър достигне горната мъртва точка (TDC). Оптимално е сместа да се запали, преди буталото да достигне горната мъртва точка в такта на компресия, така че след като буталото достигне ГМТ, газовете имат време да получат максимално налягане и да извършат максимална полезна работа в хода.

Всяка система за запалване е ясно разделена на две части:

- нисковолтова (първична) верига - включва първичната намотка на бобината на запалването и веригите на прекъсвача, превключвателя и други компоненти, директно свързани с нея, в зависимост от устройството на конкретна система. - верига за високо напрежение (вторична) - включва вторичната намотка на бобината за запалване, система за разпределение на енергия с високо напрежение, проводници за високо напрежение, свещи.

Схема на най-простата система за запалване 1.източник на захранване - акумулаторна батерия (ACB) или генератор; 2.преобразувател на напрежение - преобразува постоянното напрежение на бордовата мрежа на автомобила във високоволтов импулс; 3.устройство за контрол на акумулирането на енергия - определя началото на акумулиранетоенергия и момент на запалване; 4.разпределител на запалването - превключва бобината на запалването с една от свещите в съответствие с реда на работа на цилиндрите; 5.свещи - необходими за образуване на искров разряд и запалване на горивната смес в горивната камера на двигателя.

Свещите са монтирани в главата на цилиндъра. При подаване на импулс с високо напрежение към свещта между нейните електроди прескача искра, която запалва работната смес. По правило се монтира една свещ на цилиндър. Има обаче по-сложни системи с две свещи на цилиндър.

Системи с механичен токоразпределител

Класическа (разпределителна) система за запалване, доста разпространена сред остарелите автомобили.

Принципна схема на класическата система за запалване 1. Ключ за запалване на; 2. захранване; 3. кондензатор; 4. бобина; 5. механичен прекъсвач; 6. прекъсвач вал; 7. свещ; 8. дистрибутор.

Разпределител на запалването, разпределител (разпределител) - разпределя високо напрежение от бобината към запалителните свещи на цилиндрите на двигателя. При системите за контактно запалване, като правило, той се комбинира с прекъсвач, при безконтактни - с импулсен датчик, при по-модерни или отсъства, или е комбиниран с бобина за запалване (докато централния проводник може да отсъства), превключвател и сензори.

Дистрибуторът работи по следния начин. Високото напрежение, генерирано във вторичната намотка на бобината на запалването, се прилага към централния извод на разпределителя на запалването. Въртящият се разпределителен ротор (плъзгач) формира комутацията на този централен извод и външните електроди в такава последователност, че високо напрежение се насочва към свещта.запалване на този цилиндър, чието бутало е в края на такта на компресия и създава искра там. По правило за четирицилиндровите двигатели последователността на цилиндрите е 1-3-4-2. Този ред на работа на цилиндрите е настроен така, че да разпределя равномерно натоварването върху коляновия вал на двигателя. Синхронизирането с коляновия вал се осигурява чрез постоянна механична връзка на разпределителя на запалването с разпределителния вал или друг вал, свързан с коляновия вал с предавателно число между тях равно на 2:1.

Механичен прекъсвач - управляващо устройство за съхранение на енергия, затваря и отваря захранването на първичната намотка на бобината на запалването, в зависимост от ъгъла на въртене на разпределителния вал. Контактите на прекъсвача се намират под капака на разпределителя на запалването.

Паралелно на контактите е свързанкондензатор. Необходимо е, за да не изгорят контактите в момента на отваряне. По време на прекъсването на контактите между тях се образува високо напрежение, което води до образуване на искра, но кондензаторът поема по-голямата част от енергията в себе си и искрата се намалява до незначителна. Когато кондензаторът се повреди, контактите на прекъсвача ще бъдат силно изгорени.

Тази система също така съдържа механизми за регулиране на момента на запалване: центробежни и вакуумни регулатори.

Описаната система е проста по дизайн. Недостатъците са наличието на ненадеждни механични елементи, прекъсвачът превключва високи токове, което в крайна сметка води до неговата повреда, искренето в прекъсвача и разпределителя води до радиосмущения.

Една от разновидностите на класическата система, частично лишена от недостатъците на хеликоптера, екласическата система с транзисторен ключ.

Комутаторът е транзисторен превключвател, който в зависимост от управляващия сигнал включва или изключва захранването на първичната намотка на бобината на запалването. В зависимост от устройството на конкретна система за запалване, превключвателят може да бъде или един, или може да има няколко от тях (ако в системата за запалване се използват няколко намотки).

В този случай механичният прекъсвач управлява само транзисторния превключвател, който от своя страна управлява намотката. Тази конструкция има значително предимство пред прекъсвач без транзисторен превключвател - то се състои във факта, че контактният прекъсвач превключва много по-малък ток. Следователно изгарянето на контактите на прекъсвача при отваряне е практически елиминирано, няма нужда от кондензатор. Останалата част от системата е напълно подобна на класическата система. И двете описани системи за запалване с механичен прекъсвач имат общо наименование -контактни системи за запалване.

Принципна схема на системата за запалване с механичен прекъсвач и транзисторен превключвател VT - мощен транзистор.

Безконтактни системи за запалване (BCS). В този случай вместо механичен прекъсвач се използва сензор - импулсен генератор с преобразувател на сигнали, който управлява само транзисторен превключвател, който от своя страна управлява бобината на запалването.

В системите за запалване с транзисторен ключ се използват три вида сензори:

- Сензор на Хол; - индуктивен сензор; - оптичен.

С течение на времето допълнителната задача на ключа за запалване беше да зареди бобината с необходимата енергия, т.е. преди запалване превключвателят трябва да предвиди кога да започне да зарежда бобината, за да получи максимална енергияискри и избягвайте прегряване на бобината. Освен това той трябва да направи това така, че времето за зареждане на намотката да е приблизително постоянно.

За да направите това, комутаторът изчислява скоростта на въртене на двигателя и в зависимост от него изчислява момента на затваряне на намотката към земята. С други думи, колкото по-висока е скоростта на двигателя, толкова по-рано превключвателят ще започне да затваря бобината към маса, но времето на затворено състояние ще бъде същото.

Обща схема на системата за безконтактно запалване K - ключ; BD - сензор за близост;

Системи за запалване с разпределение на статична енергия

Тези системи имат фундаментална разлика от описаните по-горе. Системите за запалване с разпределение на статична енергияDLI (DistributorLess Ignition) нямат механичен разпределител. Бобините за запалване са директно свързани към свещите и разпределението на напрежението се извършва от първичната страна на бобините за запалване. Изключва се и използването на елементи, които са обект на енергийни загуби в тях, както и на износване. Този метод на разпределение на напрежението се използва в два варианта: с бобини за запалване с една и две искри.

Системи с бобини за запалване с една искра

В една искрова система всяка свещ има своя индивидуална запалителна бобина. Блокът за управление на двигателя активира бобините за запалване в съответствие с установената процедура за работа на цилиндрите. Тъй като няма загуба на енергия в разпределителя, тези бобини за запалване могат да бъдат много компактни по размер. По принцип те се намират точно над запалителните свещи.

Фиксираното разпределение на напрежението с бобини за запалване с една искра е универсално приложимо за всякакъв брой цилиндри. Няма ограничения за диапазоните на предварително регулиранеъгъл на запалване. Допълнително предимство е, че когато намотката се повреди и повреди, само един цилиндър ще спре да работи и системата като цяло ще остане работеща. Тук обаче е необходимо да се използва сензор за въртене на коляновия вал, за да се синхронизира работата на цялата система със скоростта на въртене на този вал.

Превключвателят в такива системи може да бъде един блок за всички бобини за запалване или отделни блокове за всяка бобина за запалване, освен това може да бъде интегриран в електронния блок за управление и може да бъде инсталиран отделно. Запалителните бобини също могат да стоят както отделно, така и като едно цяло (но във всеки случай отделно от компютъра), а освен това могат да се комбинират с ключове.

Обща схема на независими системи за запалване

1. проводници за високо напрежение; 2. свещ; ECU - електронен блок за управление на двигателя; K - превключвател; Късо съединение - запалителна бобина.

Една от най-популярните разновидности на такива системи еCOP система (Coil on Plug - "бобина върху свещ"), при която бобината за запалване се поставя директно върху свещта. По този начин стана възможно напълно да се отървем от друг ненадежден компонент на системата за запалване - проводници с високо напрежение.

Обща схема на системата COP

Системите с двойна искрова бобина (DIS) имат една запалителна бобина за всеки два цилиндъра. Краищата на вторичната намотка са свързани към запалителни свещи в различни цилиндри. Цилиндрите са избрани така, че по време на такта на компресия в единия цилиндър, тактът на изпускане да се случи във втория (с четен брой цилиндри). В момента на запалване и на двете свещи се образува искра; на първата намотка тя дава „работна искра“, а на втората - „празен ход“.

Например в класически 4-цилиндровдвигателят в цилиндри 1 и 4, буталата заемат една и съща позиция (и двете са едновременно в горна или долна мъртва точка) и се движат синхронно, но са на различни цикли. Когато цилиндър 1 е в ход на компресия, цилиндър 4 е в такт на изпускане и обратно.

Обща схема на системата DIS

Бобините за запалване в системата DIS могат да бъдат монтирани или отделно от свещите и свързани към тях с високоволтови проводници, или директно върху свещите (както в системата COP, но в този случай високоволтовите проводници все още се използват за прехвърляне на разряда към свещите на съседни цилиндри).

Обща схема на системата "DIS-COP".

Неизправностите в системата за запалване водят до прекъсване на запалването на горивната смес в цилиндрите, в резултат на това двигателят не развива мощност, нестабилен е, „троит“, натоварването на работните цилиндри се увеличава, което води до намаляване на времето им на работа, увеличаване на разхода на гориво.

---