Система управления зажиганием ДВС
Базовая функция системы зажигания ДВС — поставка энергии к свече зажигания и обеспечение электрического разряда достаточной мощностью. Cистема управления зажиганием позволяет создавать и поддерживать воспламенение и горение смеси в камере сгорания цилиндра.
Одной из подсистем управления двигателем является система управления зажиганием, которая определяет момент зажигания воздушно-бензиновой смеси. Именно ей и посвящён сегодняшний дайджест, представляющий собой перевод на русский язык материалов в LСMS ELECTUDE.
Установка угла опережения зажигания
Сжатая воздушно-бензиновая смесь зажигается искрой свечи зажигания. С помощью информации датчика коленчатого вала и положения распределительного вала блок управления управляет катушкой зажигания в нужное время.
Если смесь воспламеняется в нужный момент, давление станет оптимальным после прохождения угла в 15° после верхней мертвой точки (ВМТ).
Если смесь богаче или давление в камере сгорания немного выше требуемого, то смесь горит быстрее. Если же смесь беднее или давление ниже необходимого, то горение длится дольше.
Определение детонации
Процесс неуправляемого воспламенения смеси в камере сгорания называется детонацией. Этот тип неконтролируемого горения вызывает пики давления во время или даже до воспламенения смеси, вызванного искрой.
Блок управления использует датчик детонации для выявления пиков давления во время сгорания. Если блок управления обнаруживает пиковое значение давления, то сигнал о необходимости воспламенения смеси передаётся катушке зажигания с некоторым запаздыванием, что вызывает падение давления сгорания, снижая, таким образом, риск возникновения детонации.
Синхронизация зажигания: настройка
Когда коленчатый вал четырехцилиндрового двигателя совершает два оборота, выполняется четыре рабочих такта, во время которых селектор выходного каскада должен управлять выходным каскадом каждой катушки зажигания только один раз.
Для своевременного управления катушками зажигания блок управления использует сигнал от датчика коленчатого вала и сигнал от датчика распределительного вала.
Сигнал от датчика коленчатого вала позволяет определить частоту вращения коленчатого вала и его положение. Положение распределительного вала необходимо для того, чтобы можно было различать восходящие и нисходящие ходы поршня.
Когда свеча формирует искровой разряд, смесь воспламеняется; при этом образуется фронт распространения горения. Фронт пламени распространяется от свечи зажигания к краям камеры сгорания.
Фронту пламени нужно время, чтобы распространиться по всей камере сгорания и поджечь всю смесь. Неважно, с какой частотой работает двигатель — 800 или 6000 оборотов в минуту — требуемое время распространения пламени не изменяется.
При сгорании смеси увеличивается давление, чтобы передать как можно больше энергии коленчатому валу в нужный момент.
Скорость распространения фронта пламени в значительной степени зависит от состава смеси и давления в цилиндре.
Блок управления регулирует базовый момент зажигания (1 мс перед ВМТ) на основании рассчитанного наполнения цилиндра и состава смеси.
Управление детонацией
Если блок управления обнаруживает детонацию, то момент начала воспламенения изменяется: выходные каскады запускаются позже.
В результате давление на поршень уменьшается больше, чем это необходимо для получения запрашиваемого крутящего момента. Для того чтобы снова увеличить давление на поршень, зажигание с каждым разом начинается чуть раньше. В тот момент, когда система управления снова обнаруживает детонацию, описанный выше процесс повторяется.
На скриншотах наглядно видно, что в учебных модулях LCMS ELECTUDE содержатся проверочные вопросы для понимания усвояемости темы, а также предлагаются практические задания — например, нужно изменить момент зажигания, чтобы вызвать детонацию (задействован встроенный симулятор, позволяющий сделать процесс обучения максимально геймифицированным, интерактивным и результативным).
Системы зажигания: от простой к лучшей!
17.01.2014 #Система зажигания
Системы зажигания: от простой к лучшей!Система зажигания является неотъемлемым атрибутом любого бензинового или газового двигателя. При всем многообразии технических нюансов в данном вопросе, все системы зажигания с динамическим распределением подаваемого напряжения можно разделить на контактные и бесконтактные. Нижеследующая статья посвящена их основным особенностям, а также причинам возникновения систем со статическим распределением напряжения (электронное зажигание).
Работа современных ДВС основана на сгорании топлива. В дизельных двигателях оно воспламеняется за счет сжатия, в бензиновых и газовых силовых агрегатах, а именно о них пойдет речь в последующем — посредством подведения к топливно-воздушной смеси искры высокого напряжения через свечи зажигания.
Топливо может загореться только при прохождении в зазоре свечи достаточно большого напряжения (от 2 до 30 кВ).
Для обеспечения тока с таким высоким напряжением используется катушка зажигания, представляющие собой, по сути, повышающий трансформатор.
Основными элементами катушки зажигания являются сердечник и две обмотки — первичная и вторичная. Первичная обмотка запитывается от бортовой сети 12 В и предназначается для создания магнитного поля. В момент, когда на первичную обмотку перестает поступать ток, магнитное поле исчезает, причем происходит это настолько быстро, что при пересечении данным магнитным полем витков вторичной обмотки в ней индуцируется ток с очень высоким напряжением.
После того, как необходимое для воспламенения топлива напряжение было создано, его необходимо подать в цилиндры. Причем для обеспечения высокой эффективности и экономичности топливо должно загораться в определенный момент времени, а значит, искра должна подаваться одновременно не во все цилиндры. Именно в обеспечении данного базового принципа и проявляются различия между контактной и бесконтактной системами зажигания.
Контактная система зажигания
Контактная система зажигания включает следующие компоненты:
— Свечи зажигания;
— Источник электроэнергии: при включении автомобиля — аккумулятор, в нормальном режиме работы — генератор;
— Катушка зажигания;
— Высоковольтные и низковольтные провода;
— Прерыватель;
— Распределитель зажигания.
Прерыватель и распределитель зажигания объединяются в корпусе единого устройства, которое в народе получило название «трамблер».
Ключевой особенностью контактной системы является распределитель зажигания. Это механическое устройство определяет, на какую из свеч в данный момент времени будет подано напряжение.
Подобная организация распределения напряжения максимально проста, а значит, достаточно надежна, но в то же время обладает рядом существенных недостатков. Механическое распределение напряжения накладывает довольно существенные ограничения на мощность искры, т.
Бесконтактная система зажигания
Бесконтактные системы зажигания стали логическим продолжением классических систем искрораспределения. Их ключевой особенностью стала замена механического распределителя на электронный коммутатор. Первоначально такие блоки обладали крайне низкой надежностью (порой даже менее 10 тыс. км.) однако в процессе конструкторских доработок данный параметр был выведен на более-менее приемлемый уровень.
Бесконтактные системы зажигания позволили снизить расход топлива, упростить запуск автомобиля в холодное время года, повысить крутящий момент двигателя на малых оборотах и его мощность на высоких, а также несколько уменьшить вредность выхлопных газов благодаря увеличению мощности искры и более полному сгоранию топливно-воздушной смеси.
Тем не менее, управление углом опережения зажигания осуществлялось с помощью физических датчиков, входящих в состав трамблера.
Прерыватель-распределитель («трамблер»)
Прерыватель-распределитель зажигания, также известный у автомобилистов под названием «трамблер», является неотъемлемой частью как контактной, так и бесконтактной систем зажигания, пусть во втором случае его конструкция и несколько отличается. Крайне важными компонентами прерывателя-распределителя являются вакуумный и центробежный регуляторы угла опережения зажигания — именно они определяют момент воспламенения топлива (а загораться оно должно раньше достижения поршнем ВМТ), а значит, данные устройства оказывают самое непосредственное влияние на работу двигателя. Рассмотрим их работу на примере контактной системы зажигания.
Центробежный регулятор опережения зажигания
Данное устройство отвечает за корреляцию момента возникновения искры со скоростью вращения коленвала. Центробежный регулятор состоит из двух плоских металлических грузиков, закрепленных на валике прерывателя-распределителя, который в свою очередь непосредственно контактирует с коленчатым валом двигателя.
По мере увеличения числа оборотов коленвала ускоряется вращение валика трамблера, вследствие чего грузики под действием центробежной силы расходятся и набегающий кулачок смещается по ходу вращения навстречу молоточку контактов. Вследствие этого контакты размыкаются раньше и угол опережения зажигания увеличивается. При уменьшении величины центробежной силы грузики возвращаются назад под действием пружин — угол опережения зажигания уменьшается.
Вакуумный октан-корректор
Вакуумный октан-корректор изменяет угол опережения зажигания в зависимости от текущей нагрузки на ДВС. Прибор крепится к корпусу трамблера и представляет собой две взаимосвязанные полости, разделенные чувствительной мембраной. Одна из них непосредственно контактирует с окружающей атмосферой, другая — с полостью под дроссельной заслонкой. При увеличении нагрузки на двигатель разряжение под дроссельной заслонкой уменьшается. Вследствие этого пара «диафрагма-тяга» несколько сдвигает пластину с контактами от набегающего на нее кулачка контактов — угол опережения зажигания уменьшается.
И, наоборот, при уменьшении подачи газа разряжение под дроссельной заслонкой увеличивается, после чего диафрагма сдвигает пластину с контактами в другую сторону.
Оба устройства работают схожим образом и в бесконтактной системе зажигания, однако вместо кулачка поворачивается экран бесконтактного датчика момента искрообразования.
Общие недостатки контактной и бесконтактной систем зажигания
Даже после устранения комплекса проблем, связанных с механическими контактами распределителя контактной системы зажигания, остался нерешенным процесс точной установки угла опережения зажигания. В обеих системах для этих целей использовались механические устройства, не обеспечивающие должную точность. Как результат — уменьшение мощности двигателя, его довольно ощутимый перегрев при работе. Именно для решения данной проблемы в дальнейшем и были использованы микроконтроллеры, ознаменовавшие появление электронной системы зажигания.
Другие статьи
#Планка генератора
Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля
14.
09.2022 | Статьи о запасных частях
В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.
#Переходник для компрессора
Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем
31.08.2022 | Статьи о запасных частях
Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора. О том, что такое переходник для компрессора, каких типов он бывает, зачем необходим и как устроен, а также о верном подборе фитингов для той или иной системы — читайте в статье.
#Стойка стабилизатора Nissan
Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»
22.06.2022 | Статьи о запасных частях
Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами).
#Ремень приводной клиновой
Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования
15.06.2022 | Статьи о запасных частях
Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.
Вернуться к списку статей
Какая система зажигания у вашего автомобиля (и как она работает)
Вы здесь
Главная | Что такое система зажигания вашего автомобиля (и как она работает)
Что такое система зажигания в общей схеме сети вашего автомобиля? Этот вопрос мы часто слышим от читателей. Система зажигания вашего автомобиля вырабатывает искры, используемые для воспламенения топливно-воздушной смеси в бензиновом двигателе (в дизельных двигателях нет системы зажигания).
Катушка зажигания преобразует электричество низкого напряжения от аккумуляторной батареи в электричество высокого напряжения, которое направляется по проводам HT (High Tension) к свечам зажигания. А свечи зажигания ввинчиваются в головку блока цилиндров и производят искры внутри камер сгорания. Имея в виду этот обзор, давайте углубимся в тему…
Момент зажигания
Точный момент воспламенения воздушно-топливной смеси внутри каждого цилиндра имеет решающее значение и оказывает большое влияние на работу двигателя. Момент, когда смесь воспламеняется в каждом цилиндре, зависит от того, когда свеча зажигания производит искру для ее воспламенения. Момент зажигания известен как момент зажигания, и он может очень точно контролироваться системой управления двигателем.
В большинстве современных систем угол опережения зажигания постоянно изменяется, а момент зажигания для каждого из цилиндров двигателя регулируется индивидуально, что помогает максимально увеличить эффективность работы двигателя.
Системы зажигания на основе распределителя
До введения электронных систем управления двигателем распределитель был основным компонентом системы зажигания, контролируя катушку и угол опережения зажигания и распределяя напряжение высокого напряжения (ВН) от катушки к свечи зажигания. В настоящее время, если распределитель используется вообще, его единственная работа заключается в распределении высоковольтного напряжения на свечи зажигания.
«Рычаг ротора» внутри распределителя приводится в движение двигателем и вращается внутри крышки распределителя. Катушка соединена с ротором, который вращается через ряд контактов — по одному на каждый цилиндр двигателя.
Когда плечо ротора проходит через каждый контакт в крышке, импульс от катушки зажигания проходит через небольшой зазор между плечом ротора и контактом (на самом деле они не соприкасаются), а затем проходит по высоковольтному проводу к соответствующей свече зажигания. .
Распределители теперь редкость, и большинство современных двигателей имеют систему зажигания без распределителя.
Системы прямого зажигания (или системы зажигания без распределителя)
Система прямого зажигания (иногда называемая DIS) не имеет распределителя. Провода высокого напряжения идут непосредственно от катушки к свечам зажигания — катушка имеет соединение с каждым из цилиндров двигателя, а момент зажигания контролируется системой управления двигателем.
Некоторые двигатели имеют отдельную катушку для каждого цилиндра, и в этих системах катушки часто устанавливаются непосредственно над свечами зажигания, что означает, что длинные высоковольтные провода не нужны.
Свечи зажигания
Свечи зажигания устанавливаются на бензиновые двигатели, и их задача заключается в воспламенении воздушно-топливной смеси в цилиндрах в нужный момент.
Когда система зажигания посылает напряжение по высоковольтному проводу к свече зажигания, высокое напряжение вызывает скачок искры между центральным электродом свечи зажигания и электродом(ами) заземления. Искра воспламеняет взрывоопасную топливно-воздушную смесь, которая расширяется, толкая поршень вниз по цилиндру.
«Зазор свечи зажигания» (зазор между заземляющим электродом (электродами) и центральным электродом) можно отрегулировать в соответствии с конкретным двигателем. Размер зазора очень важен, потому что он определяет способ горения топливно-воздушной смеси. Некоторые свечи зажигания имеют более одного заземляющего электрода
Метки:
Двигатели
Ремонт автомобилей
Техническое обслуживание автомобилей
Рекомендуется для вас
Системы зажигания авиационных газотурбинных двигателей
Поскольку системы зажигания турбин работают в основном кратковременно во время цикла запуска двигателя, они, как правило, более безотказны, чем типичные системы зажигания поршневых двигателей. . Системе зажигания газотурбинного двигателя не нужно синхронизировать искру в определенный момент рабочего цикла. Он используется для воспламенения топлива в камере сгорания, а затем выключается. Другие режимы работы системы зажигания турбины, такие как непрерывное зажигание, которое используется при более низком напряжении и уровне энергии, используются для определенных условий полета.
Непрерывное зажигание используется на случай, если двигатель заглохнет. Это зажигание может повторно зажечь топливо и не дать двигателю остановиться. Примерами критических режимов полета, использующих непрерывное зажигание, являются взлет, посадка и некоторые нештатные и аварийные ситуации.
Большинство газотурбинных двигателей оснащены высокоэнергетической системой зажигания конденсаторного типа и имеют воздушное охлаждение за счет воздушного потока вентилятора. Воздух от вентилятора направляется в коробку возбудителя, а затем обтекает вывод воспламенителя и окружает воспламенитель, а затем возвращается в зону гондолы. Охлаждение важно, когда используется непрерывный розжиг в течение длительного периода времени. Газотурбинные двигатели могут быть оснащены системой зажигания электронного типа, которая представляет собой вариант более простой системы конденсаторного типа.
Типовой газотурбинный двигатель оснащен конденсаторной или разрядно-конденсаторной системой зажигания, состоящей из двух идентичных независимых блоков зажигания, работающих от общего низковольтного (постоянного) источника электроэнергии: аккумуляторной батареи 115 В переменного тока или ее генератор на постоянных магнитах.
Генератор приводится в действие непосредственно двигателем через вспомогательную коробку передач и вырабатывает энергию каждый раз, когда двигатель вращается. Топливо в газотурбинных двигателях легко воспламеняется в идеальных атмосферных условиях, но, поскольку они часто работают при низких температурах на больших высотах, крайне важно, чтобы система была способна подавать искру с высокой теплоемкостью. Таким образом, высокое напряжение подается на дугу через широкий разрядник воспламенителя, что обеспечивает высокую степень надежности системы зажигания в широком диапазоне условий высоты, атмосферного давления, температуры, испарения топлива и входного напряжения.
Типичная система зажигания включает два блока возбуждения, два трансформатора, два промежуточных провода зажигания и два провода высокого напряжения. Таким образом, в качестве фактора безопасности система зажигания фактически представляет собой двойную систему, предназначенную для зажигания двух свечей зажигания. [Рисунок 1]
Входное напряжение постоянного тока 24 В подается на входную розетку блока возбудителя. Перед тем, как электрическая энергия достигнет блока возбудителя, она проходит через фильтр, который предотвращает попадание шумового напряжения в электрическую систему самолета. Входная мощность низкого напряжения приводит в действие двигатель постоянного тока, который приводит в движение один многолепестковый кулачок и один однолепестковый кулачок. В то же время входная мощность подается на набор точек прерывателя, которые приводятся в действие многолепестковым кулачком. 9Рис. 2. Схема системы зажигания емкостного типа Когда выключатель замыкается, ток через первичную обмотку трансформатора создает магнитное поле. Когда выключатель размыкается, ток прекращается, и спад поля индуцирует напряжение во вторичной обмотке трансформатора. Это напряжение вызывает протекание импульса тока в накопительный конденсатор через выпрямитель, который ограничивает поток в одном направлении. При повторяющихся импульсах накопительный конденсатор заряжается максимум примерно до 4 Дж. (Примечание: 1 джоуль в секунду равен 1 ватту. ) Накопительный конденсатор подключается к искровому запальнику через пусковой трансформатор и нормально разомкнутый контактор.Когда заряд конденсатора накапливается, контактор замыкается механическим действием однолепесткового кулачка. Часть заряда протекает через первичную обмотку запускающего трансформатора и связанный с ним конденсатор. Этот ток индуцирует высокое напряжение во вторичной обмотке, которое ионизирует разрядник искрового воспламенителя. Когда искровой запальник становится проводящим, накопительный конденсатор разряжает остаток накопленной энергии вместе с зарядом от конденсатора, включенного последовательно с первичной обмоткой пускового трансформатора. Скорость искры в искровом запальнике изменяется пропорционально напряжению источника питания постоянного тока, которое влияет на скорость вращения двигателя. Однако, поскольку оба кулачка соединены с одним и тем же валом, накопительный конденсатор всегда накапливает свой запас энергии за счет одинакового числа импульсов перед разрядкой. Все высоковольтные цепи запуска полностью изолированы от первичных цепей. Весь возбудитель герметичен, что защищает все компоненты от неблагоприятных условий эксплуатации, исключает возможность пробоя на высоте из-за изменения давления. Это также обеспечивает защиту от утечки высокочастотного напряжения, мешающего радиоприему самолета. Возбудитель разряда конденсатораЭта система емкостного типа обеспечивает зажигание газотурбинных двигателей. Как и другие системы зажигания турбины, требуется только для запуска двигателя; как только горение началось, пламя непрерывно. [Рисунок 3]
Энергия накапливается в конденсаторах. Каждая разрядная цепь включает два накопительных конденсатора; оба расположены в блоке возбудителя. Напряжение на этих конденсаторах повышается трансформаторными блоками. В момент воспламенения свечи зажигания сопротивление промежутка снижается настолько, чтобы конденсатор большего размера мог разрядиться через зазор. Разряд второго конденсатора низковольтный, но очень большой энергии. В результате образуется искра большой теплоемкости, способная не только воспламенить ненормальную топливную смесь, но и сжечь любые посторонние отложения на электродах свечи. Возбудитель представляет собой двойной блок, производящий искры на каждой из двух свечей зажигания. Непрерывная серия искр производится до тех пор, пока двигатель не запустится. Затем питание отключается, и свечи не загораются во время работы двигателя, кроме как при постоянном зажигании в определенных условиях полета. Свечи зажиганияСвеча зажигания системы зажигания газотурбинного двигателя существенно отличается от свечи зажигания системы зажигания поршневого двигателя. [Рисунок 4] Его электрод должен выдерживать ток гораздо большей энергии, чем электрод обычной свечи зажигания. Этот ток высокой энергии может быстро вызвать эрозию электрода, но короткие периоды работы минимизируют этот аспект обслуживания воспламенителя. Межэлектродный зазор типичной свечи зажигания спроектирован намного больше, чем у свечи зажигания, поскольку рабочее давление намного ниже, и искра может образовываться легче, чем в свече зажигания. Наконец, загрязнение электрода, обычное для свечи зажигания, сводится к минимуму за счет высокой интенсивности искры.
гильза камеры сгорания для получения более эффективной искры. |
Использование высокочастотного пускового трансформатора с вторичной обмоткой с низким реактивным сопротивлением сводит продолжительность разряда к минимуму. Эта концентрация максимальной энергии за минимальное время обеспечивает оптимальную искру для целей зажигания, способную взрывать нагар и испарять шарики топлива.
3. Вентилятор с воздушным охлаждением 
Вот почему возбудители охлаждаются воздухом, чтобы предотвратить перегрев при длительном использовании непрерывного зажигания.