Потребление топлива и состав выхлопных газов

Выбор момента зажигания оказывает существенное влияние на потребление топлива, крутящий момент, ходовые качества автомобиля и состав выхлопа, в том числе три самых важных загрязнителя — углеводороды (НС), угарный газ (СО) и окислы азота (NOx). Выброс НС увеличивается с увеличением угла опережении. Выброс NOx также увеличивается с ростом угла опережения вследствие более высокой температуры сгорания. Концентрация СО изменяется очень незначительно и за­ висит, главным образом, от качества смеси (отношения воздух — топливо). Как это имеет место в большинстве регулировок подобного типа, изменение момента зажигания, уменьшающее выброс вредных веществ, увеличивает потребление топлива. При работе на обедненных смесях» используемых теперь все чаше, требуется больший угол опережения зажигания, компенсирующий меньшую скорость горения. Это будет обеспечивать снижение потребления топлива и высокий крутящий момент, но смесью нужно управлять очень точно, чтобы обеспечить наилучший компромисс в отношении проблемы выхлопа. На рис. 8.2 показано влияние изменения угла опережения на состав выхлопных газов и потребление топлива.

Компоненты классической системы зажигания

Свеча зажигания

Свеча изолирует электроды, чтобы обеспечить образование искры в цилиндре. Она должна противостоять очень высоким напряжениям, давлениям и температурам.

Катушка зажигания

Катушка зажигания накапливает энергию в виде магнитного поля и подает се к распределителю через высоковольтный провод (high tension — НТ). Состоит из первичной и вторичной обмоток

Ключ зажигания

Обеспечивает водителю управление системой зажигания и обычно используется для включения стартера.

Балластный резистор

Замыкается накоротко на период запуска, чтобы обеспечить более мощную искру. Также вносит вклад в улучшение искрообразования на более высоких скоростях.

Контакты прерывателя

Замыкают и размыкают первичную цепь зажигания для заряда и разряда катушки.

Конденсатор

В основном служит для подавления дуги в момент размыкания контактов прерывателя. Это позволяет ускорить спад тока первичной катушки и, следовательно, увеличить скорость изменения магнитною поля, что создает большую амплитуду высокою напряжения на выходе.

Распределитель высокого напряжения

Направляет высокое напряжение искры от катушки к свече каждого цилиндра в заданной последовательности.

Центробежный регулятор опережения зажигания

Изменяет момент зажигания о зависимости от частоты вращения двигателя. По мере увеличения частоты вращения угол опережения увеличивается.

Вакуумный регулятор опережения зажигания

Изменяет момент зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель. В обычных системах зажигания он является самым важным регулятором во время движения автомобиля.

На рис. 8.3 показаны некоторые обычные и электронные компоненты системы зажигания.

Схема системы зажигания с контактным прерывателем показана на рис. 8.4.

Высоковольтные провода

Компоненты системы высокого напряжения (часто их называют высоковольтными компонента­ ми) должны как минимум отвечать строгим требованиям к изделиям системы зажигания:

♦ иметь изоляцию, противостоящую напряжению 40 кВ;

♦ работать при температурах от-40 С до +260 С;

♦ подавлять радиочастотные излучения;

♦ иметь ресурс не менее 160 ООО км пробега;

♦ противостоять воздействию озона, коронного разряда и агрессивным жидкостям;

♦ иметь срок службы не менее десяти лет.

• Компания Delphi производит множество типов кабелей, не излучающих электромагнитных помех (emiiliug electroinaguclic interference - EMI). Все они отвечают увеличенным энергетическим требованиям двигателей для обедненных топливных смесей. Кабельные изделия имеют металлические и неметаллические цилиндрические сердечники, включая композитные, высокотемпературные резистивные сердечники и сердечники с индуктивной намоткой. В конструкции проводника используется медь, нержавеющая сталь, Delcore, намотка из тонкого провода. Для оболочки применяют различные органические и неорганические составы: хлорированный полиэтилен (СРЕ), тройной сополимер этилена, пропилена и диена (Ethylcnc-Propylеrе Diеnе сlastomer — ЕPDM) и силикон. На рис. 8.5 показана конструкция этих кабелей. В табл. 8.2 приведены некоторые из материалов, используемых в различных температурных диапазонах.

Сердечник катушки зажигания

Как правило, сердечник катушки зажигания набран из тонких железных листов. Железо идеально для данной цели, поскольку легко намагничивается и размагничивается. Листовые железные сердечники уменьшают вихревые токи, приводящие к уменьшению к.п.д. из-за потерь на вихревые токи. Чем более гонкие листы используются, тем лучше работа катушки зажигания. Сегодня в качестве сердечника катушки можно использовать метало порошковые изделия. Это уменьшает вихревые токи до минимума, но при этом снижается напряженность магнитного поля. Однако применение порошков металла позволяет создавать катушки с большим к.пл. и с более высоким выходным напряжением. Разработки продолжаются, и вскоре проблема магнитной индукции будет решена, что позволит применять более эффективные компоненты.

Электронное зажигание

Введение

Электронное зажигание теперь устанавливается почти на все транспортные средства с искровым зажиганием, потому что традиционная механическая система имеет ряд существенных недостатков:

♦ проблемы с контактными прерывателями, из которых едва ли не самая худшая — ограниченный срок службы;

♦ ток, текущий в первичной цепи зажигания, ограничен величиной около 4 А, иначе или произойдет повреждение контактов, или, по крайней мере, срок их службы серьезно сократится;

♦ законодательство требует строгого ограничения вредных выбросов, следовательно, настройка момента зажигания должна быть стабильной в течение длительного периода времени, что контактные системы не могут обеспечить;

♦ более бедные смеси требуют большей энергии искры, чем способны обеспечить механические системы, чтобы даже при очень высокой частоте вращения двигателя гарантировать успешное зажигание.

Эти проблемы могут быть преодолены при использовании мощного транзистора, выполняющего функцию переключения тока, и генератор» импульсов, обеспечивающего сигнал зажигания. Самые первые конструкции электронного зажигания

использовали в качестве источника такого сигнала существующие контактные прерыватели. Это было шагом в правильном направлении, но не преодолевало все механические ограничения, на­ пример. скорость размыкания контактов и непостоянство момента зажигания. Большинство (если не все) систем в настоящее время - это системы с постоянной энергией искры, гарантирующие высококачественное зажигание даже при высокой частоте вращения двигателя. На рис. 8.6 показана схема стандартной электронной системы зажигания.