Техника на запалване
Дял
Запалването е запалване на сгъстени газове в горивната камера на двигателя. Изгарянето на сместа, което може да се разглежда като химична реакция между въглерода, съдържащ се във въглеводорода (бензин или дизел) и кислорода, съдържащ се във въздуха, трябва да отговаря на определени условия на дозиране, смесване и температура (> 600-700 ° ° С).
Има две категории двигатели:
- Контролирани електрически двигатели с искрово запалване (или искрово запалване), при които обикновено горивото се смесва с въздух, преди да бъде вкарано в горивната камера;
- двигатели с бавно запалване (дизел), при които горивото (дизел) се инжектира в обем силно сгъстен въздух.
В първия случай запалването се причинява от искра, която е изстреляна в края на компресията между електродите на свещта, поставена в експлозивната камера. Искрата е достатъчно гореща, за да накара сместа да изгори бързо. Във втория случай високото налягане в горивната камера причинява значително повишаване на температурата (> 600 ° C).
В края на компресията горивото (дизелът) се впръсква в фини частици, които спонтанно се запалват при контакт с горещ въздух. За всички тези типове двигатели запалването е началната фаза на феномена на горене, който след това се осъществява в рамките на характерен период от време.
В бензиновите двигатели сместа се запалва в концентрични слоеве, разширяването не е незабавно и е необходимо да се осигури известен напредък за запалване, който отчита продължителността на горенето. Чрез предизвикване на запалване, преди буталото да достигне TDC (горна мъртва точка), силата, упражнявана върху последния, е максимална веднага щом го надвиши. Интервалът в градуси, спрямо долната мъртва точка (TDC) или TDC, между момента, когато искрата избухне и TDC, определя напредъка на запалването.
В дизеловите двигатели има устройства, предназначени да улеснят студеното стартиране: това са малки намотки или специални свещи с нажежаема жичка от електрическия ток, нагряващи въздуха във всмукателния колектор на въздуха и чието действие спира, щом двигателят работи. Има и предварително инжектиране, което зависи от забавянето на запалването.
Системата за запалване е може би най-деликатната част от бензиновия двигател. Изследвани са стотици системи и постигнатият огромен напредък не спира изследванията.
В миналото най-досадните проблеми възникват от трудностите при стартиране, когато сместа е при най-неблагоприятните условия за редовно запалване; днес изучаваме оборудване, способно да осигури постоянно запалване при високи скорости.
От горелка до искра
Първите системи, приети през миналия век, предшестваха разграничението между двигателите с вътрешно горене и дизеловите двигатели. След това запалването се осъществява от пламък, вещество, надарено с каталитична сила, платинена тел, поддържана с нажежаема жичка от електрическия ток или, накрая, от малки тръби, винаги в платина, наречени горелки и поставени в горивната камера. Те бяха доведени до нажежаване от пламъка на горелка на Бунзен (система, изобретена от Daimler и подадена през 1883 г.).
Сред автомобилите, оборудвани с това устройство, можем да споменем Daimler, Peugeot и Panhard и Levassor.
При тези системи запалването беше несигурно, а горенето нередовно. Използването на електрическата искра като елемент на запалване на горенето веднага се оказа най-ефективното и най-простото решение. Това беше началото на една глава, която продължава и днес, защото няма алтернативи.
Те са измислили да си представят най-разнообразните системи за производство на електрическа искра;
- електрически системи с постоянен или променлив ток,
- електромагнитни системи,
- електростатичен,
- електронни,
- с електрически съпротивления,
- пиезоелектричен. и списъкът несъмнено ще се увеличи още повече.
В началото на века се разграничават две системи: електрическо запалване с вибратор и електромагнитно запалване с прекъсвач.
Първият използва бобина Ruhmkorff (текущата намотка), захранвана от батерия и управлявана от вибратор, наречен шейкър. Това устройство, независимо от въртенето на двигателя, генерира поредица от искри при напрежение от хиляда волта.
Те изскочиха между полюсите на устройство, наречено запалител, предшественик на настоящата свещ. Ниската скорост на двигателите по това време дава възможност да се избере измежду многото изгубени искри тази, която в подходящото време би предизвикала запалване.
Тази система бързо беше изоставена поради кратката продължителност на искрата и честите повреди на свещите.
Втората система се състоеше от намотка, навита на меко желязо, което се редуваше или дори се въртеше между полюсите на магнит. По този начин се получава променлив ток от няколко волта чрез индукция. Вътре в горивната камера, малък чук, наречен прекъсвач, създава, чрез отваряне на веригата, индуциран ток от няколкостотин волта, който причинява искрата.
Индуцираният ток е преходен ефект, който винаги се проявява във вериги, образувани от намотки. Това води до моментално и внезапно увеличаване на напрежението. Може да се сравни с свръхналягането, което възниква в дълга тръба с голям поток, когато потокът на водата внезапно се прекъсва от клапан. Основният недостатък на тази система беше сложността на устройството за управление на контактите. Освен това генерираното напрежение беше ниско. Инсталацията не зависи от батерията и тази независимост е единственото предимство на системата.
Магнитото и запалителят
Липсата на дълготрайни акумулатори и необходимостта да се направи запалителната система независима от батерията определи трайния успех на магнето. Това устройство, изобретено преди 1905 г., се използва и до днес върху едноцилиндрови двигатели и на някои мотоциклети. Пионерите на магнето са Робърт Бош от Германия и Фредерик Ричард Симс от Англия.
Има два вида магнито с ниско напрежение (LV) и с високо напрежение (HV).
Първият комбинира описаната по-горе система с допълнителен ток с трансформатор или бобина с високо напрежение. Токът, генериран при отваряне на контактите, се изпраща към бобината, която го трансформира в ток с високо напрежение.