Батарейные системы зажигания. Назначение систем зажигания. Основные элементы. Угол опережения зажигания

Тема  8. Батарейные системы зажигания

Назначение систем зажигания. Типы батарейных  систем зажигания. Батарейная система зажигания. Основные элементы. Угол опережения зажигания. Требования к системам зажигания. Недостатки батарейной системы зажигания

8.1. Назначение систем зажигания

Система зажигания предназначена для воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах бензинового ДВС. Топливовоздушная смесь воспламеняется в камере сгорания ДВС посредством электрического разряда между электродами свечи зажигания, установленной в головке блока ДВС [2,3,7].

Электрическая искра в цилиндре инициирует химическую реакцию оксидирования топливовоздушной смеси, которая сопровождается выделением теплоты. Горение  топливовоздушной  смеси  подразделяется на три фазы:

·  начальная фаза - в результате искрового разряда в свече формируется пламя;

·  основная фаза -  пламя  распространяется на значительную часть камеры;

·  конечная   фаза  -  пламя  догорает  у стенок цилиндра ДВС.

Для создания искрового разряда между электродами свечи необходимо подать ток высокого напряжения. Для этого применяются различные системы зажигания. В батарейных системах зажигания источником энергии является АКБ или генератор (в зависимости от режима работы ДВС) [2, 7, 9,17,22,28].

С помощью  системы зажигания обеспечивается образование импульсов высокого напряжения на выводах катушки зажигания, распределение этих импульсов по цилиндрам в соответствии с порядком их работы (на такте сжатия) и своевременный разряд на электродах свечи зажигания. Для улучшения горения топливовоздушной смеси в цилиндре образование искры должно быть несколько раньше. Момент зажигания в цилиндре ДВС характеризуется углом опережения зажигания θ, который определяется через угол поворота коленчатого вала φ от положения поршня, соответствующего моменту подачи искры, и положения его в «верхней мертвой точке» (ВМТ) в цилиндре на такте сжатия.

В качестве силовых реле, размыкающих и замыкающих цепь первичной обмотки катушки зажигания, используются устройства:

·  с механическим управлением (контакты) - классическая контактная батарейная система зажигания (КБСЗ) [2,7,17];

·  контактно-транзисторные устройства в КТСЗ [22, 28].

В последнее десятилетие широкое распространение нашли батарейные бесконтактные электронные  системы зажигания, в которых принцип формирования импульса  тока высокого напряжения существенно отличается.  К ним относятся:

·  бесконтактные  транзисторные системы зажигания [22, 28];

·  электронные  бесконтактные  (тиристорные  прерыватели тока) [2, 3, 7,  11, 22,24];

·  электромагнитные и электронные  датчики (вместо прерывателей) – электронные системы зажигания  –  рассмотрены  в разделах  темы № 9.

8.2. Типы  батарейных систем зажигания

Батарейные системы зажигания классифицируются по следующим признакам (рис. 8.1) [2, 7, 22,28]:

1) по способу управления (синхронизации) системой зажигания;

2) по способу   регулирования   угла  момента зажигания;

3) по способу накопления энергии;

4) по типу силового реле (способу размыкания первичной цепи катушки);

5) способу распределения импульсов высокого напряжения по цилиндрам;

6) по типу подавления радиопомех.

Рис. 8.1.   Структурная схема классификации батарейных систем зажигания

По способу управления системы зажигания подразделяют на системы с контактным управлением (контактные) и системы с бесконтактным управлением (бесконтактные).

При управлении контактами возникают проблемы, связанные с их износом, отклонениями от регулировочного параметра и  вибрацией при большой частоте вращения валика распределителя. Применение систем зажигания с бесконтактным управлением  практически исключает эти недостатки.

В системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности первичная обмотка W1 катушки индуктивности подключается к аккумуляторной батарее GBпоследовательно через механический или электронный переключатель S2 (рис. 8.2, а). S1 – контакты замка зажигания (включены).

Рис. 8.2.  Системы  зажигания с накоплением энергии:

а -  в индуктивности,   б –  в   емкости:

GB – АКБ; S1 – выключатель зажигания; R1, R2 – резисторы; С1, С2 – конденсаторы; L – катушка зажигания; W1 – первичная обмотка; W2 – вторичная обмотка; СВ – свеча зажигания

Накопление энергии в индуктивности с помощью электроники позволяет практически исключить зависимость величины вторичного напряжения от частоты вращения коленчатого вала,  а также от шунтирующего сопротивления из-за нагара на изоляторе свечи. Благодаря отмеченным преимуществам системы зажигания с накоплением энергии в индуктивности нашли широкое распространение на   бензиновых двигателях [22,25].

В системах с накоплением энергии в емкости невозможно накопить в конденсаторе С1 достаточную для воспламенения топливовоздушной смеси энергию приемлемой величины при низком напряжении системы электрооборудования автомобиля. В схему такой системы зажигания вводится преобразователь напряжения, что значительно усложняет ее (рис. 8.2, б). Поэтому  такие системы зажигания на  машинах обычно не применяются