Зміст: Контроль запалювання ↓ Оптимальний момент запалювання ↓ Займання і горіння ↓ Детонаційне горіння ↓
У бензиновому двигуні система запалювання запалює паливно-повітряну суміш у камерах згоряння циліндрів. У цей момент починається згоряння суміші. Запалювання здійснюється за допомогою електричної іскри, тобто короткочасного дугового розряду, що виникає між електродами свічок.
Оптимальна дія паливно-повітряної суміші досягається лише за умови підпалу суміші у відповідний момент. Крім того, надійне запалювання за будь-яких умов є необхідною умовою бездоганної роботи каталітичного нейтралізатора. При виникненні пропусків запалювання нейтралізатор може бути пошкоджений або навіть повністю зруйнований через перегрів при допалюванні незгорілої суміші.
Процес запалювання є складним процесом. Наприклад, якщо двигун вашого A4 обертається з частотою 3000 обертів на хвилину, то близько 50 іскор запалювання поширюються на окремі циліндри з високою точністю за секунду. Повинен відповідати не тільки час, але й енергія займання горючої суміші: не менше 0,2 мДж на одне займання при сприятливому співвідношенні між повітрям і паливом і більше 0,3 мДж у випадку багатої або бідної суміші. Якщо енергії недостатньо, горюча суміш не запалюється, і виникають смертельні осічки.
Контроль запалювання
Від запалювання до повного згоряння суміші проходить дві мілісекунди. При постійному складі суміші цей час залишається постійним. З цієї причини запалювальна іскра повинна відбуватися своєчасно, щоб забезпечити оптимальний тиск згоряння в будь-якому режимі роботи двигуна.
Завдання визначення точного моменту запалювання лежить на контрольному пристрої, який також контролює роботу системи запалювання. Процесор запрограмований на різні моменти запалювання для різних режимів роботи двигуна. Для вибору відповідного моменту запалювання з пам'яті в блок управління надходять дані про режим роботи двигуна. Блок управління оцінює дані, отримані від окремих датчиків, такі як дані про температуру і частоту обертання двигуна, а також положення дросельної заслінки і розподільного вала.
Оптимальний момент запалювання
Момент запалювання повинен бути обраний таким чином, щоб були виконані такі чотири вимоги:
- максимальна потужність двигуна,
- економічна витрата палива,
- запобігання стуку двигуна,
- вихлопні гази максимально чисті.
Наприклад, при легкому натисканні на педаль газу (часткове навантаження) суміш у камерах згоряння горить повільніше. У цьому випадку, щоб забезпечити повне використання енергії палива, пристрій керування починає запалювання раніше. Найкращі показники встановлюються при займанні паливно-повітряної суміші в момент максимального стиснення. У чотиритактному двигуні це момент, коли поршень починає перехід від руху вгору (такт стиснення) рухатися вниз (робочий цикл).
Займання і горіння
Однак момент займання не зовсім збігається з верхньою мертвою точкою, оскільки частинкам палива для займання потрібні три тисячні частки секунди. Тому іскра запалювання починає свою роботу вже під час руху поршня вгору (раннє запалювання). Навпаки, тиск горіння встановлюється відразу після проходження поршнем верхньої мертвої точки. Оскільки для запалювання паливно-повітряної суміші завжди потрібен однаковий час, запалювання відбувається раніше, ніж збільшується кількість обертів двигуна.
Положення колінчастого вала і поршня в момент запалювання при ранньому запалюванні Z
Зміна тиску в камері згоряння:
1. Zt: запалювання у відповідний час,
2. ZB: передчасне запалювання (детонаційне горіння),
3. Zc: запалювання занадто пізнє.
Детонаційне горіння
У двигунах з примусовим запалюванням за певних умов можуть відбуватися аномальні процеси згоряння. Ці процеси обмежують зростання потужності та ефективності. Цей небажаний процес горіння називається детонаційним горінням. Воно відбувається у вигляді миттєвого згоряння частинок суміші, ще не охоплених фронтом полум'я. У цьому випадку момент запалювання занадто далекий від раннього запалювання.
При цьому швидкість поширення полум'я може досягати 2000 м/с, тоді як при нормальному горінні швидкість полум'я становить лише 30 м/с. Якщо миттєве згоряння із занадто великим підвищенням тиску триває протягом тривалого часу, прокладка головки циліндра, поршні, підшипники та свічки запалювання можуть бути пошкоджені.
Датчики детонації реєструють коливання нерівномірного горіння, а контрольний пристрій зсуває момент запалювання в бік пізнього запалювання. Завдяки антидетонаційній регулюванні двигун, який розрахований на бензин класу "Супер", деякий час може працювати на звичайному бензині.