Система запалювання служить для запалення суміші в певний період, внаслідок чого починається процес згоряння. Від її роботи залежить потужність двигуна, вміст шкідливих речовин у відпрацьованих газах та паливна економічність.
Процес згоряння паливоповітряної суміші
Коли поршень стискає топлівовоздушную суміш, тиск у камері згоряння досягає 20-40 бар, а температура суміші 400 – 600°С. Але щоб суміш загорілася, тобто відбувся процес горіння цього недостатньо і потрібно на неї впливати. Для цього служить іскра, яка виникає між центральним і бічним електродами свічки запалювання. Але якщо іскровий заряд буде малопотужним, то займання може і не відбутися.
Щоб суміш поджигалась потрібен дуже потужний розряд. Наприклад, для стехиометрической суміші він становить 0.2 мДж, а для “бідної” або “багатої” суміші він повинен бути рівним 3.0 мДж. Необхідно, щоб біля іскри перебувало оптимальна кількість топлівовоздушной суміші. Саме ця кількість і підпалює всю решту суміш в циліндрі, а далі починається процес згоряння палива.
У системі запалювання автомобіля присутній котушка запалювання, яка накопичує енергію і передає її на свічку запалювання для виникнення напруги. Особливість котушки запалювання полягає в тому, що напруга, яка вона створює, набагато перевищує величину пробою в зазорі свічки запалювання. Котушки запалювання здатні накопичувати енергію в районі 60 – 120 мДж і забезпечують напругу рівне 25 – 40 кВ.
Умови для якісного горіння палива:
- Достатня тривалість іскрового розряду;
- Оптимальне розпорошення паливоповітряної суміші;
- Однорідність паливоповітряної суміші;
- Стехіометричний склад паливоповітряної суміші.
На процес горіння також впливає величина іскрового розряду між електродами свічки запалювання. Збільшення зазору сприяє збільшенню довжини іскри, що призводить до більш кращому процесу згоряння палива. Величину зазору свічки запалювання треба виставляти згідно з даними виробника мотора.
Кут випередження запалювання (УОЗ). Що це таке?
Три мілісекунди – саме стільки проходить між моментом початку займання суміші і її повним згорянням.
При підвищенні частоти обертання коленвала час згорання залишається постійним, але середня швидкість переміщення поршня зростає. Це веде до того, що коли поршень відходить від ВМТ, згоряння суміші відбудеться в більшому об’ємі, тиск газів на поршень зменшиться. З-за цього впаде потужність двигуна.
Крім того, при одній і тій же частоті обертання коленвала із збільшенням навантаження на двигун момент займання повинен наступати пізніше. Це пояснюється тим, що збільшується кількість пальної суміші, яка надходить у циліндри, й водночас зменшується кількість примешиваемых до неї залишкових відпрацьованих газів, унаслідок чого підвищується швидкість згоряння. Іскра повинна виникнути в той момент, коли тиск згоряння при різних робочих режимах буде найбільш оптимальним.
Це викликає необхідність запалювати робочу суміш з випередженням (до приходу поршня до ВМТ) з таким розрахунком, щоб суміш повністю згоріла до моменту переходу поршнем ВМТ.
Момент запалювання прийнято визначати положення колінчастого валу щодо ВМТ і позначати його в градусах до ВМТ. Цей кут називають кутом випередження запалювання (УОЗ). Зсув моменту запалювання в бік ВМТ вважається пізнім (УОЗ зменшується), а зсув від ВМТ — раннім (УОЗ збільшується). Чим вище частота обертання коленвала, тим більш раннім повинен бути кут випередження запалювання.
Момент запалювання є важливим показником у роботі двигуна. Від нього залежить економічність мотора, максимальна потужність і вміст шкідливих речовин у вихлопних газах.
В інжекторних моторах система самостійно розраховує кут випередження запалювання в залежності від роботи мотора в певний період. Кут випередження запалювання визначається на підставі швидкості обертання коленвала, режиму роботи двигуна і навантаження на двигун. На підставі цих даних система управління двигуном підбирає оптимальний УОЗ.
Детонація двигуна. Що це таке?
Детонація – це непередбачувані вибух в моторі, який відбувається в недозволений час і може занапастити двигун. Детонація виникає при високому ступені стиснення двигуна і носить небезпечний характер для мотора. Детонація буває через мимовільного згоряння паливоповітряної суміші в камері згоряння.
Детонація свідчить про те, що момент запалювання дуже ранній. Внаслідок можуть постраждати деталі двигуна із-за підвищеної температури і тиску пари. У першу чергу страждають поршні, прокладка головки циліндрів і головка в зоні клапанів. Детонація може призводити до ремонту двигуна.
Детонація двигуна можна виникати:
- При великій навантаження на двигун і підвищених (близьким до критичних) оборотів колінчастого валу.
- При розгоні. Вона чутна як металевий дзвін і стукоти в двигуні (“стукають пальці”). Вона буває при підвищеному навантаженні, але при малих обертах мотора. Саме вона вважається як найнебезпечніша детонація, оскільки її зовсім не чути з-за підвищеного шуму мотора на високих оборотах.
- Через конструкції двигуна, а також від поганого палива.
