Вопрос. Требования к системам зажигания. Основные параметры систем зажигания.

Исходя из условий работы ДВС к системам зажигания предъявляются следующие основные требования:

Пробивным напряжениемназывается напряжение, при котором происходит пробой искрового промежутка свечи. При этом свеча, ввернутая в камеру сгорания двигателя, является своеобразным разрядником. Пробивное напряжение для однородных полей со­гласно экспериментальному закону Пашена прямо пропорциональ­но давлению смеси р и зазору между электродами δ и обратно про­порционально температуре смеси Т, т. е.

.

Кроме того, на напряжение U_проказывают влияние состав смеси, длительность и форма приложенного напряжения, полярность пробивного напря­жения, материал электродов и условия работы двигателя. Так, например, при пуске холодного двигателя стенки цилиндра и электро­ды свечи холодные, всасываемая топливно-воздушная смесь име­ет низкую температуру и плохо перемешана. При сжатии смесь слабо нагревается и капли топлива не испаряются. Попадая в ме­жэлектродное пространство свечи, такая смесь увеличивает про­бивное напряжение на 15-20%.

Увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя пер­воначально вызывает некоторое увеличение пробивного напряже­ния ввиду роста давления сжатия, однако далее происходит уменьшение U_пр, так как ухудшается наполнение цилиндров свежей смесью и возрастает температура центрального электрода свечи.

Максимального значения пробивное напряжение достигает при пуске и разгоне двигателя, минимального - при работе на установившемся режиме на максимуме мощности.

В течение первых 2 тыс. км пробега нового автомобиля пробив­ное напряжение повышается на 20-25% за счет округления кромок электродов свечи. В дальнейшем напряжение растет за счет износа электродов и увеличения зазора, что требует проверки и регулиров­ки зазора в свечах через каждые 10... 15 тыс. км пробега. Если двигатель работает на неустановившихся режимах в результате неод­нородности рабочей смеси, поступающей в цилиндры, пробивное напряжение в отдельных цилиндрах может значительно отличать­ся, а в некоторых случаях могут наблюдаться даже перебои искрообразования.

Для современных систем зажигания коэффициент запаса по вторичному напряжению принимают не менее 1,5, а в экранирован­ных- 1,3.

Параметры искрового разряда - энергия, длительность - влия­ют на развитие начала процесса сгорания в цилиндрах двигателя (в режимах пуска, холостого хода, неустановившихся режимах и при частичных нагрузках). Установлено, что увеличение энергии и продолжительности индуктивной составляющей искрового разряда обеспечивают большую надежность воспламенения смеси и сни­жение расхода топлива на этих режимах.

Момент зажигания - появление искрового разряда в свече – оказывает существенное влияние на мощность, экономичность и токсичность двигателя. Для каждого режима работы двигателя

Рис. 2.1. Влияние момента зажигания на давление в цилиндре:

1 - правильная установка зажигания в точке Ѕ₁; 2 - раннее зажигание в точке Ѕ₂;

3 - позднее зажигание в точке Ѕ₃.

имеется оптимальный момент зажигания, обеспечивающий наи­лучшие его показатели. При слишком раннем зажигании сгорание смеси происходит целиком в такте сжатия при возрастании давле­ния. Поршень испытывает сильный встречный удар, тормозящий его движение. Внешними признаками раннего зажигания являются снижение мощности, металлический стук (детонация). При позднем зажигании после перехода поршня через ВМТ смесь сгорает в так­те расширения и может догорать даже в выпускном трубопроводе. При этом двигатель перегревается из-за увеличения отдачи тепло­ты в охлаждающую жидкость и мощность его снижается.

Угол опережения зажигания влияет на изменение давления в цилиндре двигателя (рис. 2.1). Процесс сгорания оптимально про­текает в том случае, когда угол опережения зажигания оптимален (кривая 1). Максимум мощности двигатель развивает, если наибольшее давление в цилиндре создается после ВМТ через 10-15° угла поворота коленчатого вала двигателя, т. е. когда про­цесс сгорания заканчивается несколько позднее ВМТ. Оптимальный угол опережения зажигания определяется временем, кото­рое отводится на сгорание смеси, и скоростью сгорания смеси. В свою очередь время, отводимое на сгорание, зависит от частоты вращения коленчатого вала, а скорость сгорания определяется со­ставом рабочей смеси и степенью сжатия.

По современным представлениям угол опережения зажигания должен выбираться с учетом:

· частоты вращения коленчатого вала (рис. 2.2, а);

· нагрузки двигателя (рис. 2.2, б);

· температуры охлаждающей жидкости и всасываемого воздуха;

· атмосферного давления;

· состава отрабо­тавших газов;

· изменения положения дроссельной заслон­ки (разгон, торможение).

Рис. 2.2. Зависимости наилучшего (оптимального) угла опережения зажигания:

а - от частоты вращения коленчатого вала двигателя; б - от нагрузки при различной частоте вращения.

Кроме обеспечения оптимального угла опережения, система зажигания должна обеспечивать очередность подачи высокого на­пряжения на свечи соответствующих цилиндров двигателя в соответствии с порядком работы. Одним из важных требований экс­плуатации к системам зажигания является сохранение их исходных характеристик без изменений в течение всего срока службы двига­теля при минимуме ухода.