Як працює система запалювання - мій мотоцикл

Перш ніж говорити про пристрій, необхідно чітко усвідомити, які вимоги пред'являються до системи запалювання і як вони нею виконуються.
Міркуючи логічно, неважко зрозуміти, що вимог цих всього два.

По-перше, іскра в циліндрі двигуна повинна бути досить потужною, що підпалює стислу робочу суміш.

По-друге, вона повинна виникати в строго певний момент часу.

Уявіть собі циліндр, в якому на мізерну частку секунди все «завмерло» в очікуванні Її Величності Іскри. Чуть-чуть раніше або миттю пізніше з'явиться Вона - двигун ще або вже не зможе видати за все, на що він здатний.
Зупинимося на цих вимогах докладніше.
Якість іскри (виділяється в ній енергія) залежить від величини напруги, що розвивається системою запалювання. Воно знімається з вторинної обмотки котушки запалювання, і величина його для кожного двигуна повинна бути не нижче деякого рівня, що визначається в основному пробивним напругою між електродами свічки запалювання.
Пробивна напруга, в свою чергу, прямо пропорційно зазору в свічці запалювання, тиску в циліндрі в момент пробою іскрового проміжку і обернено пропорційно температурі. Тиск і температура змінюються в залежності від режиму роботи двигуна. Як правило, пробивна напруга має найбільшу величину при пуску холодного двигуна через низьку температури в циліндрі. У міру прогріву двигуна пробивна напруга зменшується. Крім того, з ростом частоти обертання колінчастого вала зменшується час для відводу тепла в стінки камери згоряння і циліндра, і середня температура в циліндрі зростає, що призводить до ще більшого зниження пробивної напруги. Остання залежність ілюструється графіком, представленим на рис. 1.

В процесі роботи свічки запалювання відбувається електроерозійний знос її електродів - зазор між ними збільшується. Для утворення іскри до електродів потрібно прикладати все більше і більше напруження. Якщо свічку вчасно не замінити на нову або НЕ підрегулювати зазор, може наступити такий момент, коли пробивна напруга зросте настільки, що система запалювання буде не в змозі його забезпечити. Зрозуміло, що в цьому випадку іскра не "проскочить».
Отже, ми з'ясували, чому залежить величина пробивної напруги. Для надійного запалення робочої суміші напруга, що розвивається системою запалювання, має перевищувати пробивну не менше ніж в півтора рази на всіх режимах роботи двигуна. При цьому треба враховувати, що напруга у вторинному ланцюзі системи запалювання залежить від параметрів самої цієї ланцюга. Яких же? В першу чергу від її ємності і шунтирующей навантаження.
Розглянемо і їх по порядку.
Ланцюг високої напруги включає в себе вторинну обмотку котушки запалювання, високовольтний провід, свічковий наконечник і свічку. Замикається ланцюг через «масу» мотоцикла.
Відомо, що два провідники, розділені діелектриком (наприклад, повітряним проміжком), являють собою найпростіший конденсатор, який має деяку ємність. Іншими словами, будь-яка електрична ланцюг має якусь ємністю. Високовольтна ланцюг системи запалювання - не виняток, і кожен її елемент можна розглядати як одну обкладку конденсатора. Інший же обкладанням є «маса» мотоцикла. Між ними існує ємність Сп. Але якщо ємності котушки запалювання Ci, свічкового наконечника С3, свічки запалювання С, - величини постійні, залежні тільки від їх конструктивного виконання, то ємність високовольтного проводу С2 залежить від його довжини. Тому для зниження загальної ємності ланцюга високовольтний провід необхідно робити якомога коротшим.
Наявність ємності між елементами високовольтної ланцюга і «масою» (на самій-то справі ніяких «конденсаторів», звичайно, немає) умовно показано на рис. 2.

Але чому ємність повинна бути менше?
Струм, індукований у вторинній обмотці котушки запалювання, надходить на центральний електрод свічки і після «проскакування» іскри - на «масу» мотоцикла.
Однак на рис. 2 видно, що струм може витікати на «масу», минаючи свічку, через ємності С | (С>, Сз і С. Відповідно до законів електротехніки, чим менше величини цих ємностей, тим більше їх ємнісні опору. Значить, меншими будуть витоку струму через них і втрати напруги в ланцюзі.
Звичайно ж, вторинна ланцюг має і якийсь активний опір. Воно визначається, в основному, конструкцією котушки запалювання, і в експлуатації впливати на нього неможливо. Але в процесі роботи двигуна на електродах свічки утворюється нагар. Якщо свічку періодично не очищати від нього, то з часом між її центральним електродом і корпусом утворюється струмопровідний місток, який має опір Rm. Таким чином, електроди свічки шунтуються - струм витікає на «масу», напруга в ланцюзі падає. Так, при величині шунтирующего опору рівний одному Мега (10 "Ом) напруга на електродах свічки значно знизиться, іскра буде слабкою або ж взагалі не проскочить.
Бути може, для людини, знайомого з електротехнікою, все сказане вище цілком зрозуміло і не потребує пояснень. Але для деяких Новомосковсктелей навіть ця моя спроба розповісти про процеси, що відбуваються в високовольтної ланцюга системи запалювання, може здатися досить незрозумілою. Тому для кращого розуміння суті справи пропоную порівняти утворення іскри на свічці з пострілом з пневматичної гвинтівки, що має «дірявий» стовбур. При пострілі стиснене повітря буде намагатися вирватися назовні через кожну «дірку» подібно до того, як струм «витікає» на «масу» по всіляких «паразитних» ланцюгах. Зрозуміло, що якщо таких «дірок» (читай - «паразитних» ланцюгів) буде занадто f * багато або вони будуть надто великими (з незначним опором), пострілу (іскри) може і не відбутися - вся енергія розсіється по шляху.
Отже, ми з'ясували, що потрібно для того, щоб іскра була хорошою.
Тепер поговоримо про другий вимозі. Нагадаю його: іскра повинна проскакувати вчасно.
Визначити момент іскроутворення для якогось одного режиму роботи двигуна в принципі не складно. Біда в тому, що на іншому режимі цей момент буде іншим. Наприклад, цілком очевидно, що в міру зростання частоти обертання колінчастого вала час, що відводиться на займання і горіння робочої суміші, зменшується. Виходячи з цього було б бажано підпалювати суміш раніше, щоб вона встигла повністю згоріти до приходу поршня у верхню мертву точку. Як правило, «раніше» або «пізніше» вимірюють по куту повороту колінчастого валу щодо положення, при якому поршень знаходиться в ВМТ. Правда, на мотоциклетних двигунах про вугілля випередження запалювання (УОЗ) судять частіше непрямим шляхом: по відстані, яку поршень не дійшов до ВМТ. Ясно, що для кращого використання можливостей двигуна необхідно на кожному режимі його роботи встановлювати свій, цілком певний УОЗ. Тобто момент іскроутворення повинен регулюватися в залежності від режиму роботи двигуна.
Але справа ця далеко не просте. Тому, з метою спрощення конструкції двигуна, на мотоциклах широкого поширення набули системи запалювання з постійним УОЗ. Його вибирають експериментально, виходячи з таких міркувань.
Якщо орієнтуватися на оптимальний кут в режимі пуску, то знизяться показники двигуна на робочих режимах; якщо ж вчинити навпаки - погіршиться пуск. Тому намагаються знайти якийсь компромісний варіант, коли двигун начебто і запускається непогано, і «тягне» задовільно.
Але саме це «задовільно» і не дає спокою конструкторам. Так, останнім часом, у зв'язку з розвитком електронних систем запалювання, набуло поширення ступеневу регулювання УОЗ. В цьому випадку запуск двигуна здійснюється при оптимальному вугіллі в режимі пуску, а потім на частоті обертання трохи вище режиму холостого ходу кут стрибком змінюється в бік більшої випередження. Однак такі системи доцільно застосовувати на двигунах, що мають тільки два режими роботи - пуск і номінальний робочий. Наприклад, на маленьких стаціонарних установках: мотопомпи, мотоелектростанціях і т. Д.
На мотоциклетних двигунах, для яких характерний змінний режим роботи, краще мати систему запалювання з плавним зміною УОЗ за певним законом. На вітчизняних важких мотоциклах встановлюють механічні або електронні (на «Ура-лах») автомати випередження запалювання. Деякі зарубіжні мотоцикли високого класу оснащуються системами запалювання з регулюванням кута по складній залежності з великою кількістю зворотних зв'язків. Апаратна частина таких систем побудована на базі мікропроцесорів і мікроЕОМ. Нашим же мотопромишленності розробка і застосування таких систем поки не по кишені.
Різні характеристики зміни УОЗ показані на рис. 3.

У цьому полягають основні принципи роботи систем запалювання мотоциклів в загальному !! ... ..

Джерело журнал Мото.