Оглавление: Управление зажиганием ↓ Оптимальный момент зажигания ↓ Зажигание и сгорание ↓ Детонационное сгорание ↓
В бензиновом двигателе система зажигания воспламеняет топливовоздушную смесь в камерах сгорания цилиндров. При этом начинается сгорание смеси. Воспламенение производится с помощью электрической искры, то есть кратковременного дугового разряда, который возникает между электродами свечей зажигания.
Оптимальное действие топливовоздушной смеси достигается лишь в том случае, если зажигание смеси производится в соответствующий момент. Кроме того, надежно работающее при любых условиях зажигание является предпосылкой безупречной работы каталитического нейтрализатора. Если возникают пропуски зажигания, то нейтрализатор из-за перегрева при дожигании несгоревшей смеси может быть поврежден или даже полностью разрушен.
Процесс зажигания представляет собой сложный процесс. Например, если двигатель Вашего А4 вращается с частотой 3000 оборотов в минуту, то по отдельным цилиндрам с большой точностью за секунду распределяется около 50 искр зажигания. Соответствовать должно не только время, но и энергия зажигания горючей смеси: не менее 0,2 мДж на одно зажигание при благоприятном соотношении между воздухом и топливом и более 0,3 мДж в случае богатой или обедненной смеси. Если энергии не хватает, то горючая смесь не воспламеняется, и возникает фатальные пропуски в зажигании.
Управление зажиганием
От воспламенения до полного сгорания смеси проходит две миллисекунды. При неизменном составе смеси это время остается постоянным. По этой причине искра зажигания должна возникать своевременно так, чтобы оптимальное давление сгорания обеспечивалось при любом режиме работы двигателя.
Задача определения точного момента зажигания лежит на управляющем устройстве, которое также контролирует работу системы зажигания. Процессор запрограммирован на разные моменты зажигания для различных режимов работы двигателя. Чтобы из памяти был выбран соответствующий момент зажигания, в управляющее устройство поступают данные о режиме работы двигателя. Управляющее устройство оценивает поступившие из отдельных датчиков данные, например, данные о температуре и частоте вращения двигателя, а также о положении дроссельной заслонки и распределительного вала.
Оптимальный момент зажигания
Момент зажигания должен выбираться таким образом, чтобы выполнялись следующие четыре требования:
- максимальная мощность двигателя,
- экономичный расход топлива,
- предотвращение стука в двигателе,
- как можно более чистые отработавшие газы.
Например, при несильном нажатии на педаль акселератора (частичная нагрузка) смесь в камерах сгорания сгорает медленнее. В этом случае для того чтобы, несмотря на это, энергия топлива использовалась полностью, управляющее устройство запускает зажигание раньше. Наилучшие значения устанавливаются тогда, когда топливовоздушная смесь зажигается в момент наибольшего сжатия. В четырехтактном двигателе это тот момент, когда поршень начинает переходить от движения вверх (такт сжатия) к движению вниз (рабочий такт).
Зажигание и сгорание
Однако момент зажигания не совсем совпадает с верхней мертвой точкой, так как частичкам топлива для воспламенения необходимы три тысячных секунды. Поэтому искра зажигания начинает свою работу уже во время движения поршня вверх (ранее зажигание). Напротив, давление сгорания устанавливается сразу же после того, когда поршень проходит верхнюю мертвую точку. Так как для воспламенения топливовоздушной смеси всегда необходимо одно и то же время, с увеличением частоты вращения двигателя зажигание осуществляется раньше.
Положение коленчатого вала и поршня в момент зажигания при раннем зажигании Z
Изменение давления в камере сгорания:
1. Zt: зажигание в соответствующий момент времени,
2. ZB: слишком раннее зажигание (детонационное сгорание),
3. Zc: слишком позднее зажигание.
Детонационное сгорание
В двигателях с принудительным зажиганием при определенных условиях могут возникать ненормальные процессы сгорания. Эти процессы ограничивают рост мощности и коэффициент полезного действия. Такой нежелательный процесс сгорания называется детонационным сгоранием. Он происходит в виде мгновенного сгорания частиц смеси, еще не охваченных фронтом пламени. В этом случае момент зажигания располагается слишком далеко в направлении раннего зажигания.
При этом скорость распространения пламени может достигать 2000 м/сек, в то время как при нормальном сгорании скорость пламени составляет лишь 30 м/сек. Если мгновенное сгорание со слишком сильным повышением давления продолжается в течение длительного времени, то может быть повреждена прокладка головки блока цилиндров, поршни, подшипники и свечи зажигания.
Датчики детонационного сгорания регистрируют колебания неравномерного сгорания, и управляющее устройство сдвигает момент зажигания в сторону позднего зажигания. Благодаря антидетонационному регулированию двигатель, который был сконструирован под бензин класса «Супер», в течение некоторого времени можно эксплуатировать с обычным бензином.
(Первоначальная версия находится на портале: audimanual.ru)