Хотя автомобильная промышленность достигла значительных механических и технологических прогрессов на протяжении истории, существует один компонент, который объединяет все автомобили с двигателями на топливе: система зажигания.
Если вы серьезно относитесь к своему ценному транспортному средству, знание работы различных типов систем зажигания, а также их преимуществ и недостатков полезно для выбора правильной свечи зажигания, которая работает наиболее эффективно с учетом требований к производительности системы зажигания.
Хотя почти все основные компоненты автомобиля претерпели улучшения с течением лет, основные принципы системы зажигания не менялись почти столетие.
По сути, она берет электрическое напряжение от аккумулятора, преобразует его в гораздо более высокое напряжение, а затем передает этот электрический ток в камеру сгорания двигателя и воспламеняет сжатую смесь топлива и воздуха для создания горения. Это горение генерирует энергию, необходимую для работы вашего автомобиля.
Тем не менее, метод создания и распределения искры значительно улучшился благодаря технологическим достижениям. В настоящее время существует четыре типа систем зажигания, используемых в большинстве автомобилей и грузовиков, в порядке их изобретения: обычные прерывательные (механические) зажигания, высокоэнергетические (электронные) зажигания, зажигания без распределителя (с потерей искры) и зажигания с катушкой на свече.
Прерывательные (механические) и высокоэнергетические (электронные) зажигания являются зажиганиями на основе распределителя. Другой способ их классификации — разделить на три более широких типа систем зажигания: системы на основе распределителя, без распределителя и с катушкой на свече.
В этом полном руководстве мы рассмотрим работу каждой системы, а также преимущества и недостатки каждой, в контексте того, что это означает для производительности и требований к обслуживанию вашего двигателя.
Что делает система зажигания?
Когда вы вставляете ключ в замок зажигания вашего автомобиля и поворачиваете его, ваш двигатель запускается и продолжает работать. Задумывались ли вы когда-нибудь о всем процессе, который происходит за таким простым действием?
Вернемся к основам двигателя: ваш двигатель производит энергию, необходимую для работы вашего автомобиля, создавая горение, или взрыв, внутри своей камеры сгорания, отсюда и название «двигатель внутреннего сгорания». Для создания такого горения система зажигания играет главную роль: ваши свечи зажигания обеспечивают электрическую искру, которая воспламеняет смесь воздуха и топлива, питающую камеру сгорания.
Чтобы система зажигания работала правильно, она должна быть способна выполнять две задачи одновременно эффективно и точно.
Создайте сильную и достаточно горячую искру
Первая задача — создать мощную искру, которая может перепрыгнуть через зазор свечи зажигания. Другими словами, система зажигания должна увеличить напряжение с 12 вольт от аккумулятора до как минимум 20 000 вольт, что необходимо для воспламенения сжатой смеси воздуха и топлива в камере сгорания для создания энергогенерирующего взрыва.
Для получения такого высокого напряжения системы зажигания всех автомобилей, кроме моделей с дизельными двигателями, используют катушку зажигания, состоящую из двух катушек провода, намотанных вокруг железного сердечника, называемых первичной обмоткой и вторичной обмоткой. Катушка зажигания действует как преобразователь электрической мощности.
Цель катушки зажигания — создать электромагнит, пропуская 12 вольт, предоставленные аккумулятором, через первичную обмотку. Когда переключатель запуска системы зажигания автомобиля отключает питание катушки зажигания, магнитное поле разрушается. При этом вторичная обмотка улавливает разрушающееся магнитное поле от первичной обмотки и преобразует его в 15 000–25 000 вольт.
Затем она подает это напряжение на свечу зажигания, создавая таким образом горение в камере сгорания двигателя, создавая энергию для запуска и работы двигателя вашего автомобиля. Чтобы произошла необходимая искра, преобразованное напряжение, подаваемое на свечу зажигания, должно составлять от 20 000 до 50 000 вольт.
Зажгите искру в нужный момент
В то же время другая важная роль системы зажигания — обеспечить, чтобы искра возникала точно в нужный момент во время такта сжатия, чтобы максимизировать мощность, генерируемую воспламененной воздушно-топливной смесью. Другими словами, достаточное напряжение должно быть подано в правильный цилиндр в точный момент, и это должно делаться часто.
Все компоненты работают точно и гармонично, чтобы ваш двигатель достигал оптимальной производительности. Даже малейшая ошибка синхронизации в одной детали приведет к проблемам с производительностью двигателя и, если продлится, может даже вызвать постоянные повреждения.
Система зажигания должна обеспечивать достаточное количество искр в правильном цилиндре. Чтобы гарантировать точное время зажигания, инженеры использовали несколько методов, которые развивались с годами.
Первые системы зажигания использовали полностью механические распределители для управления временем искры, за которыми следовали гибридные распределители, оснащенные полупроводниковыми переключателями и модулем управления двигателем (ECM), по сути, типом простого процессорного компьютера, для распределения электрической мощности на каждый цилиндр.
Что последовало далее для противодействия недостаткам этих ранних распределителей, так это 100% электронные системы зажигания, первой из которых была система зажигания без распределителя, в которой распределитель был устранен.
Последнее изобретение, системы зажигания с катушкой на свече, смогло значительно улучшить время искры, используя улучшенную катушку зажигания, которая имеет гораздо большую мощность и генерирует гораздо более горячую искру.
Что делает каждый компонент системы зажигания
Аккумулятор
Когда двигатель работает, он также приводит в действие генератор, который вырабатывает электричество для зарядки аккумулятора. Аккумулятор вашего автомобиля хранит электричество и рассеивает его в виде постоянного тока.
Аккумулятор обеспечивает двенадцать вольт постоянного тока. Однако для получения искры, необходимой для горения, требуется от 20 000 до 50 000 вольт на свече зажигания. Чтобы позволить такое значительное увеличение напряжения, вам нужна катушка зажигания.
Катушка зажигания
Катушка зажигания действует как преобразователь электрической мощности. Первые механические системы зажигания полагались на одну катушку для преобразования низкого напряжения от аккумулятора в высокое напряжение, необходимое для свечей зажигания.
Электрическое преобразование катушки зажигания работает по принципу, называемому магнитной индукцией. В традиционном трансформаторе первичная катушка получает энергию, то есть постоянный ток от аккумуляторов. Однако эта нагрузка через первичную катушку периодически прерывается. Это нарушение вызвано распределителем в ранних системах зажигания на основе распределителя и компьютером для получения более точного времени в более поздних системах зажигания. Работа распределителя будет обсуждаться более подробно ниже.
Напряжение в первичной катушке производит магнитное поле. Периодическое нарушение тока, получаемого первичной катушкой, вызывает постоянное разрушение магнитного поля, производимого первичной катушкой. Такие значительные движения магнитного поля первичной катушки заставляют вторичную катушку создавать всплеск энергии высокого напряжения одновременно.
Значение напряжения, создаваемого вторичной катушкой, зависит от соотношения количества витков первичной катушки и количества витков вторичной катушки. Если вторичная катушка имеет в два раза больше витков, чем первичная, выходное напряжение будет вдвое больше входного напряжения.
Таким образом, чтобы увеличить напряжение с 12 вольт до как минимум 20 000 вольт, необходимых для свечей зажигания, в катушке зажигания автомобиля вторичная катушка имеет в десятки тысяч раз больше витков, чем первичная.
Распределитель
Вот как распределитель создает упомянутые выше периодические и дискретные заряды, подаваемые на первичную катушку зажигания. Распределитель содержит «прерыватель», который заземляет цепь первичной катушки. Этот пункт соединен с землей через рычаг. Рычаг перемещается кулачком, соединенным с валом распределителя. Это размыкает цепь первичной катушки и вызывает коллапс, который запускает всплески высокого напряжения во вторичной катушке.
Кроме того, пока аккумулятор и катушка зажигания обеспечивают энергию, распределитель выполняет важную работу: точно определяет, куда и когда эта энергия поступает на каждую свечу зажигания.
Распределитель содержит множество деталей, наиболее важные из которых включа