Общие сведения о системе зажигания

Система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных двигателей и является одной из важнейших систем электрооборудования автомобиля. Наиболее распространены системы зажигания, питание которых осуществляется от системы электроснабжения автомобиля (батареи или генератора, в зависимости от режима работы двигателя).

Системы зажигания можно классифицировать на контактную, контактно-транзисторную, бесконтактную. Контактную систему часто называют батарейной системой зажигания, хотя в основном она питается от генератора, иногда ее называют классической. Системы зажигания можно также разделить в зависимости от того, в каком элементе системы накапливается энергия, которая затем преобразуется в искровой разряд между электродами свечи. По этому признаку все системы делят на два типа: с накоплением энергии в магнитном поле (в индуктивности) и с накоплением энергии в электрическом поле (в емкости).

Система зажигания должна обеспечивать надежное искро-образование при числе искр в 1 мин до 20000.

Работа системы зажигания на всех режимах работы двигателя должна быть надежной в течение срока службы двигателя (до его капитального ремонта). Система зажигания двигателей должна надежно работать и при ее экранировании для снижения помех как на самом автомобиле, так и на внешних объектах.

Все элементы системы зажигания должны выдерживать ускорения и вибрации. Ускорения могут достигать 10-15g (где g - ускорение свободного падения), а частота вибрации 50 Гц.

Одним из важных эксплуатационных требований к системе зажигания является сохранение ее исходных характеристик в течение срока службы двигателя при минимальном уходе. Указанным выше требованиям контактная система зажигания не вполне отвечает, поэтому стали применяться контактно-транзисторные и бесконтактные системы зажигания.

Любую систему зажигания характеризуют следующие основные параметры:

• коэффициент запаса по вторичному напряжению;
• параметры искрового разряда;
• скорость нарастания вторичного напряжения и угол опережения зажигания.

Коэффициентом запаса по вторичному напряжению называется отношение вторичного напряжения, развиваемого системой зажигания, к напряжению пробоя свечи, установленной на двигателе.

Пробивное напряжение свечи зависит от следующих факторов:

• давления в камере сгорания в момент искрового разряда;
• температуры электродов свечи и среды между ними;
• зазора между электродами свечи, их формы, износа и материала электродов;
• скорости нарастания напряжения на них;
• состава и скорости движения рабочей смеси в зоне искрового промежутка свечи;
• полярности центрального электрода.

В течение первых 20 тыс. км. пробега автомобиля пробивное напряжение в свече повышается на 20-25% в результате округления кромок ее электродов. В дальнейшем напряжение растет вследствие износа электродов и увеличения зазора между ними, поэтому через каждые 10—15 тыс. км. пробега следует проверять и регулировать зазор между электродами. Наибольшее пробивное напряжение (до 12кВ) наблюдается на режимах пуска и разгона двигателя, наименьшее (5-6кВ) — при работе на установившемся режиме с максимальной мощностью.

На неустановившихся режимах работы двигателя в результате неоднородности состава смеси, поступающей в цилиндры, пробивное напряжение в отдельных цилиндрах может значительно отличаться, а в некоторых случаях могут наблюдаться даже пропуски зажигания.

Для систем зажигания без экранирования коэффициент запаса по вторичному напряжению принимают равным не менее 1,5, а для экранированных 1,7-1,8.

Параметры искрового разряда (энергия, продолжительность, зазор между электродами) влияют на развитие начала процесса сгорания в цилиндрах двигателя (на режимах пуска, холостого хода, неустановившихся и частичных нагрузок).

Скорость нарастания вторичного напряжения имеет большое значение для надежной работы системы зажигания, так как за время, в течение которого вторичное напряжение достигнет значения напряжения, необходимого для пробоя искрового промежутка свечи (4—12 кВ), происходит утечка тока вследствие наличия нагара на юбочке изолятора. Чем меньше это время, тем более надежно работает система зажигания при наличии нагара на свечах. У современных систем зажигания скорость нарастания вторичного напряжения составляет 250—350 В/мкс. В электронных системах зажигания автомобили ВАЗ-2108 она повышена, до 700 В/мкс.

Момент зажигания (появление искрового разряда в свече) существенно влияет на мощность, экономичность и токсичность двигателя. Для каждого режима работы двигателя имеется оптимальный момент зажигания, обеспечивающий наилучшие его показатели. Момент зажигания должен выбираться с учетом частоты вращения коленчатого вала, нагрузки двигателя, температуры охлаждающей жидкости и всасываемого воздуха, давления окружающего воздуха, режима пуска двигателя, скорости изменения положения дроссельной заслонки (режимы разгона, замедленного движения). Создание систем зажигания, в которых момент зажигания регулируется по многим параметрам, возможно только при применении электронного управления цифровых систем зажигания и микропроцессоров.

Цифровые системы зажигания позволяют учитывать целый ряд параметров работы двигателя и условия окружающей среды, оказывающих влияние на воспламенение рабочей смеси в цилиндрах, в том числе частоту вращения коленчатого вала двигателя, разрежение во впускном трубопроводе, температуру двигателя, атмосферное давление и др.

Большое число параметров, которые необходимо учитывать для оптимизации процесса сгорания, и сложная взаимосвязь этих параметров с режимом работы двигателя, обусловили применение систем зажигания на базе микропроцессоров.