Сколько вольт бьет свеча зажигания

Сколько вольт в искре на свече зажигания автомобиля?

Прямо какого то статического напряжения искрообразования нет, напряжение на свече постоянно изменяется и зависит от ряда факторов — температуры, состава и давления газовой смеси. И даже катушка зажигания на холостом ходу выдаёт непостоянное напряжение, т.к. напряжение бортовой сети автомобиля тоже изрядно "гуляет" — при просевшем АКБ может быть 10 вольт, а при заряженном и "по полной" выдающем генераторе 14 вольт.

Так что напряжение искрового пробоя обычно находиться в пределах 5000-15000 вольт. После пробоя (как раз полезная фаза горения искры, продолжается 1-3 мс) напряжение резко падает примерно до 500-700 вольт.

Расчётное же напряжение катушки зажигания превышает верхнее значение напряжения пробоя в 1,5-2 раза, т.е. до 30кВ.

Все про свечи зажиганиЯ!

Свеча зажигания — устройство для поджига топливо-воздушной смеси в бензиновых двигателях внутреннего сгорания. Поджиг производится электрическим разрядом напряжением в несколько тысяч или десятков тысяч вольт, возникающим между электродами свечи.

Свеча зажигания является решающим фактором в определении оптимальной работы и надежного функционирования бензинового двигателя. Задачей свечи зажигания является подача высокого напряжения, генерированного в катушке зажигания, к камере сгорания, и воспламенение топливно-воздушной смеси. Между тем, свеча зажигания является предметом чрезвычайных и часто изменяющихся режимов работы, таких как "прекращение и начало" дорожного движения в городе или вождение по автострадам на полном газу.

Требования к современным свечам зажигания:
* надежная работа при высоких напряжениях (до 40,000 вольт),
* хорошие изоляционные свойства (при температуре в 1000 °С),
* сопротивляемость химическим процессам в камере сгорания и агрессивным отложениям,
* сопротивляемость тепловому удару,
* изолятор и электроды должны обладать хорошей теплопроводностью.

Мало кто из автолюбителей придает особое значение выбору свечей зажигания. Однако свечи являются важнейшим элементом системы зажигания, ведь от устойчивости и своевременности искрообразования зависит стабильность работы всего двигателя. К основным характеристикам свечи можно отнести: калильное число, способность к самоочищению, величину искрового промежутка, число боковых электродов, срок службы, тепловую характеристику свечи и рабочую температуру свечи. Теперь обо всем этом подробно.

Первое, на что следует обращать внимание при выборе, — это калильное число. Данный параметр является условным и показывает, при каком давлении в цилиндре двигателя возникает калильное зажигание – воспламенение смеси не от искры, а от контакта с нагретыми участками свечи. Калильное число выбранной свечи должно строго соответствовать рекомендованному для вашего двигателя. Допускается непродолжительное использование свечей с несколько большим значением калильного числа, но категорически запрещается использовать свечи с меньшим значением, так как это может привести к самым печальным последствиям, вплоть до пробоя прокладки головки блока цилиндров, прогорания поршней, клапанов и т. д.

Способность к самоочищению

Тоже является условной характеристикой, не поддающейся количественной оценке. В процессе работы двигателя часть продуктов сгорания топливовоздушной смеси осаждается на поверхности камеры сгорания, поршнях и на тепловом конусе свечи.

Практически все производители говорят о том, что их свечи обладают высокой способностью к самоочищению, однако проверить правдивость подобных заявлений можно только на практике. В идеале свеча, прогревшаяся до рабочей температуры, вообще не должна покрываться нагаром, однако в реальных условиях добиться этого невозможно.

Теперь настала пора поговорить о том, чем вреден образовавшийся нагар.

Это расстояние между центральным и боковым электродами. Для каждого типа свечей завод-изготовитель устанавливает определенный зазор, и дальнейшая его регулировка не предусмотрена. Если же вы каким-то образом изменили его величину, то «бюджетный» вариант решения проблемы – восстановление первоначального зазора, разумный — замена свечи.

Число боковых электродовСвечи зажигания (NGK, Denso)

Классическая конструкция свечи предполагает один центральный электрод и один боковой. Однако некоторое время назад производители начали изготавливать двух-, трех- и даже четырехэлектродные модели. Бытует ошибочное мнение, что в процессе их работы образуются две, три и четыре искры соответственно. Это неверно. Просто искрообразование становится устойчивее, обуславливая более стабильную работу двигателя в режиме малых оборотов, улучшается процесс поджига смеси и, наконец, увеличивается срок службы самого изделия.

Недавно в продаже появились свечи вообще без боковых электродов, роль которых выполняют дополнительные, расположенные на изоляторе. Вот при такой конструкции как раз и возникает несколько разрядов, причем не все сразу, а по очереди, образуя тем самым «гуляющую» искру. Подобные конструкции являются весьма перспективными, так как объективно обеспечивают более надежное воспламенение смеси. Однако вследствие усложнения технологии производства они имеют и более высокую цену.

Рабочая температура свечи

Это температура рабочей части свечи при данном режиме двигателя. На всех режимах работы мотора она должна лежать в пределах от 500 до 900 градусов Цельсия. Как бы не различались тепловые потоки, бушующие в камере сгорания при пуске, работе на холостом ходу и режиме полной мощности, температура свечи не должна выходить из указанного поля допуска. Так как понижение температуры приведет к образованию нагара на изоляторе, способного шунтировать («закоротить») межэлектродный зазор и вызвать перебои в искрообразовании. А при повышении возникнет калильное зажигание.

Этот неуправляемый процесс способен полностью нарушить строго согласованный рабочий цикл двигателя и резко снизить его мощность. Помимо этого повышение средней температуры электродов сокращает срок службы самой свечи.

Тепловая характеристика свечи

Это зависимость температуры теплового конуса изолятора и центрального электрода (рабочей температуры свечи) от режима работы двигателя. Для увеличения рабочей температуры теплового конуса увеличивают его длину, однако выше 900 градусов разогревать конус нельзя, так как при этом возникает калильное зажигание.

Исходя из тепловой характеристики все свечи можно условно поделить на «горячие» и «холодные».

«Горячие» свечи предназначены для применения на двигателях, где необходимо достижение температуры самоочищения от нагара при относительно небольших тепловых нагрузках. Свечи, «горячее» положенных для данного двигателя, будут вызывать калильное зажигание.

«Холодные» свечи используются когда предусмотрен нагрев меньше температуры калильного зажигания при максимальной мощности двигателя. Свечи «холодные» для данного двигателя не будут достигать температуры самоочищения от нагара и перестанут работать через короткий промежуток времени.

Технологии «двойного металла»Свечи зажигания

Казалось бы, что еще нового можно привнести в конструкцию свечи? Оказывается – очень многое. На самом деле свеча имеет гораздо более сложное «внутреннее строение», чем принято считать.

В настоящее время многими производителями освоено производство свечей с составными, биметаллическими центральными электродами. По внешнему виду они ничем не отличаются от обычных – центральный электрод вроде бы также выполнен из хромоникелевого сплава. Но внутри — медь, теплопроводность которой заметно выше. Это позволяет улучшить процесс самоочистки от нагара и повысить защиту от перегрева. Диапазон рабочих температур у них значительно расширен, поэтому они получили название «термоэластик».

«Термоэластичные» свечи способны достигать нижнего температурного предела тепловой характеристики при наименьшей эффективной мощности, развиваемой двигателем.

Кроме того, применение биметаллических электродов снижает термонагруженность свечи, благодаря чему значительно увеличивается срок службы. Кстати, биметаллическим может быть не только центральный, но и боковой электрод, что еще больше расширяет температурный диапазон работы свечи.

Появление особо форсированных моторов с турбонаддувом заставило искать материалы с более высокой эрозионной стойкостью, чем хромоникелевые сплавы. В результате появились свечи с центральным электродом из платиновых или иридиевых сплавов. По температурным характеристикам такие модели не имеют преимуществ перед обычными, вот только служить они будут как минимум в 2 раза дольше биметаллических, а цена их в 2—3 раза выше.

Чего ждать от нагара?Свечи зажигания, нагар

По образующемуся нагару происходит утечка энергии на корпус, значительно ослабляющая мощность электрической дуги между центральным и боковым электродами свечи (т.е. искру). Может случиться, что нагар полностью заполнит пространство между электродами, образуя электропроводный мостик, что полностью выведет свечу из строя. В большинстве случаев количество отложений, достаточное для потери свечей работоспособности, возникает при неисправности системы питания и неверно выставленном угле опережения зажигания. Если вы обнаружили, что свечи серьезно «закоптились», не пытайтесь отмачивать их в бензине или ацетоне с тем, чтобы затем очистить щеткой. Дело в том, что на поверхности электродов большинства современных свечей производится напыление благородных металлов. Таким образом, проводя вышеуказанные процедуры, вы буквально обдерете свечу, как липку, что только ухудшит ее характеристики. Кроме того, вы рискуете изменить величину искрового промежутка, чем окончательно нарушите ее работу.

Если уж по каким-то причинам нет возможности приобрести новый комплект свечей (что является самым разумным решением), то просто на время немного прикрутите винт токсичности (совет подходит только для карбюраторных двигателей) в сторону обеднения смеси. После пробега 50—100 километров нагар самоликвидируется, если только причина его возникновения не кроется в нарушении нормальной работы какой-либо из систем двигателя.

О цвете и запахе

Срок службы правильно подобранной свечи во многом зависит не только от ее конструкции, но и от исправности систем питания, зажигания, а также деталей самого двигателя.

Ну а сами свечи зажигания вполне можно отнести к уникальным деталям, по внешнему виду которых можно судить о неисправностях тех или иных систем силового агрегата. Итак, переходим непосредственно к цветам отложений.

Светло-серый или светло-коричневый может быть вызван наличием небольшого количества отложений продуктов сгорания, заметных также на боковых поверхностях электродов. Эрозия практически отсутствует. Значит, двигатель и все его системы работают нормально, и в топливном баке у вас залит качественный бензин.

Черный свидетельствует о том, что на каких-то режимах двигателя система питания переобогащает топливовоздушную смесь. Она не сгорает полностью и образует большое количество копоти.

При загрязнении топливом изолятор и электроды свечи покрыты влажными отложениями черного цвета, а свеча пахнет бензином. Кроме того, причиной подобного явления может стать нестабильная работа системы зажигания, приводящая к сбоям искрообразования, а также использование чрезмерно «холодной» свечи.

Если электроды и изолятор свечи покрыты шлаком, имеющим маслянистый блеск, то можно сделать вывод о загрязнении свечи маслом. При длительной эксплуатации такой свечи, и не устраняя причину, можно получить полностью закоксованые продуктами сгорания масла изолятор и электрод. К этому приводит попадание масла в камеру сгорания, которое может быть вызвано износом маслосъемных колпачков, направляющих втулок клапанов, маслосъемных поршневых колец.

Иные, не так часто встречающиеся, но все же возможные причины — подтекание тормозной жидкости через поврежденную диафрагму вакуумного усилителя и просачивание во впускной коллектор трансмиссионной жидкости через мембрану вакуум-корректора (для машин с автоматической КПП). Чтобы уточнить причину, необходимы дополнительные диагностические методы. Возможна такая картина и на первых километрах пробега при обкатке нового двигателя или после ремонта, когда кольца еще не приработались.

Если в бак вашего автомобиля регулярно попадает этилированный бензин, то неизбежно отложение свинца на поверхности изолятора и электродов. Их поверхность покрывается пористыми отложениями, обладающими резким запахом сероводорода. Цвет этих отложений зависит от видов применяемых в бензине присадок и может изменяться от грязно-белого до темно-коричневого. Как показывает практика, срок службы свечей при использовании этилированного бензина сокращается как минимум вдвое.

Износ и остекленение

В ряде случаев происходит износ свечи. Изолятор имеет нормальный цвет, а кромки бокового и центрального электродов скруглены в результате эрозионного износа. Электродный зазор недопустимо увеличен. Такая свеча гарантирует проблемы при запуске двигателя, особенно в холодное время года, и увеличение расходов на топливо. Причина одна — несвоевременная проверка и замена свечей. Выгоревшие или сильно корродированные электроды, выгоревший «изъязвленный» изолятор — симптомы перегрева свечи. Причина — слишком низкое калильное число, неправильная установка зажигания, низкооктановый бензин. Менее вероятны, но возможны и другие причины — слишком бедная смесь, зависание клапана, плохое охлаждение и перегрев двигателя. Результат в любом случае один — калильное зажигание и сильная детонация. Если вы эксплуатируете автомобиль преимущественно в тяжелых условиях, поставьте более «холодные» свечи.

Если вы часто допускаете перегазовки и «кик-дауны», то у вас есть все шансы узнать, что такое остекленение свечи. Поверхность изолятора приобретает желтоватый цвет с глянцевым блеском. Образование глазури происходит из-за быстрого повышения температуры в камере сгорания в момент резкого нажатия на педаль газа. При разогреве находящиеся на поверхности изолятора отложения плавятся, образуя электропроводное стекловидное покрытие. В результате возникают сбои искрообразования, особенно на высоких оборотах двигателя. В большинстве случаев восстановлению такие свечи не подлежат.

Причины калильного зажигания и детонации

При перегреве электродов и изолятора возникает калильное зажигание. Следствием перегрева является оплавление электродов. Как правило, причиной перегрева служит неверный выбор типа свечи (более горячей, чем требуется). Если же свеча выбрана правильно, то следует искать неисправность в системе питания. Возможно, смесь переобеднена по причине нарушения регулировок карбюратора или неисправности одного из датчиков (на двигателях с впрыском топлива), как правило — ДМРВ. Также необходимо убедиться в отсутствии подсоса постороннего воздуха во впускной коллектор и проверить регулировку клапанов, так как неверно установленный угол опережения зажигания тоже может служить причиной перегрева свечей.

При использовании низкооктанового бензина, а также при нарушении регулировки зазора между электродами и слишком раннего зажигания может возникать детонация. Как следствие трескается или даже выкрашивается тепловой конус свечи. Гораздо большую опасность детонация имеет для поршневой группы и может послужить причиной прогорания поршней. Определить наличие детонации можно по повышенной вибрации двигателя и регулярному «постреливанию» из выхлопной трубы на холостом ходу (не путать с «вытраиванием» двигателя).

Чуть-чуть о ресурсе

Современные свечи зажигания при эксплуатации на полностью исправных и отрегулированных двигателях должны в соответствии с ОСТ 37. 003 081 бесперебойно работать в течение 30 тыс. км пробега для классической и 20 тыс. км для электронной системы зажигания. По мнению специалистов, фактический ресурс примерно вдвое выше, но труднодостижим из-за необходимости идеальных условий эксплуатации свечей, которые возможны не всегда. Однако с учетом прогресса в области новых технологий ресурс современных свечей, при условии исправности всех систем двигателя, составляет в среднем 50 тыс. км.

Безусловно, выбирая свечи, необходимо руководствоваться не только требуемыми характеристиками, но и здравым смыслом. Ведь если вы являетесь владельцем ВАЗовской «классики», двигатель которой является архаизмом во всех отношениях, то ставить свечи по $10—20 за штуку по меньшей мере неразумно. И наоборот, трудно представить себе владельца Lexus, покупающего дешевые свечи с ресурсом не более 20 тыс. км.

Если двигатель с трудом запускается, работает с перебоями, в первую очередь следует проверить исправность свечей зажигания.

Свеча зажигания сохраняет работоспособность при не изношенных электродах, герметичном корпусе, неповрежденных тепловом конусе и изоляторе, а также исправном добавочном резисторе (если он присутствует в конструкции данного узла).

Существует несколько способов определения работоспособности свечей зажигания: испытания «на искру», внешний осмотр, проверка электроцепи. Первый способ наиболее полно осуществим в условиях СТО (с применением спецоборудования). Автовладельцы могут провести самостоятельную проверку «на искру» только упрощенным способом.

Проверить искрообразование свечей можно с помощью диагностического тестера, стенда с барокамерой или пьезоэлектрического пробника-«пистолета».

Сколько вольт бьет свеча зажигания

Искра — это электрический разряд между электродами, температура в котором достигает 6000 градусов. Он легко управляем, поэтому и поджигают смесь в цилиндре с ее помощью. Для того, чтобы этот разряд проскочил через зазор 1 мм на воздухе, необходимио подать на электроды напряжение около 1000 вольт. Но, т.к. искра проскакивает в камере сгорания, при повышенном давлении, на свечу подается около 10000-15000 вольт.

Вопрос — откуда на моем мотоцикле берется такое огромное напряжение? Вспоминаем курс физики. Есть такая штуковина — называется трансформатор. Упрощенно — на сердечник из железа наматывается две обмотки. Если на одну из них подать переменное напряжение, в другой обмотке мы зафиксируем тоже переменное напряжение. Причем, какое именно, зависит от отношения количества витков в обмотках. Т.е, если на обмотку с количеством витков 220 подать 220 вольт, то с обмотки с 10-ю витками мы снимем 10 вольт. И наоборот. Подай 10 вольт переменного напряжения на вторую — с первой снимешь 220. (В действительности все немного сложнее, но здесь усложнять смысла не вижу).

Итак, задача. Хочу, чтобы на свечу подалось 10000 вольт! Легко. Берем трансформатор (т.е. катушку зажигания — она, по сути, и есть обычный высоковольтный трансформатор), знаем его характеристики первая обмотка-100 витков, 2-я 20000 витков (количество витков для примера, точно не помню). Подаем на ее первичную обмотку 10 вольт переменного тока и видим на выходе 2000 вольт. Круто! (Так электрошокеры работают). Осталась маленькая проблема — где взять переменный ток? На байке стоит аккумулятор, который отдает 12 вольт постоянного! А на постоянном токе трансформатор не работает. Ток в обмотке должен менятся и собственно трансформация происходит только в момент изменения напряжения на первичной обмотке. Плюс к этому нам же надо один кратковременный импульс-разряд на свече в нужное нам время.

Переменный ток мы сделать не можем, точнее незачем. Зато можем сделать один импульс изменения напряжения на первичной обмотке с нуля (ну нет на ней напряжения) до 12 вольт (есть напряжение аккумулятора.) А больше то нам и не надо. Сделано это так. Кулачок-прерыватель пока замкнут — на катушке, на ее первичной обмотке полные 12 вольт.Высокого напряжения не образуется — так, стоим, разряжаем аккумулятор. Затем выступ на коленвале размыкает этот контакт и на обмотке напряжение падает с 12 вольт до нуля. Вот тебе и кусочек переменного напряжения — возник импульс во вторичной обмотке, на свечу подалось высокое напряжение, произошел поджиг топливо-воздушной смеси в цилиндре, и мотоцикл поехал по своим делам ��

Ну и под конец. Я сознательно не упоминал конденсатор, включенный паралельно контакту, но с ним я еще больше полезу в физику процесса искрообразования, чего всячески избегал. Скажу только, что он необходим, т.к. накапливает в себе энергию, увеличивающую импульс и предотвращает обгорание контактов.

Катушка системы зажигания двигателя — элемент системы зажигания, который служит для преобразования низковольтного напряжения, поступающего от аккумуляторной батареи или генератора, в высоковольтное.

Основная функция катушки зажигания — генерация высоковольтного электрического импульса на свече зажигания.

Содержание

Устройство [ править | править код ]

Катушка зажигания представляет собой высоковольтный импульсный повышающий трансформатор (упрощённая катушка Румкорфа) системы зажигания ДВС, первичная обмотка которого имеет сравнительно небольшое количество витков толстого провода и рассчитана на импульсы низкого напряжения, например 12 вольт (6 вольт на старых автомобилях и мотоциклах), вторичная обмотка выполнена из тонкого провода с большим количеством витков, благодаря чему во вторичной обмотке создаётся высокое импульсное выходное напряжение до 25 000 — 35 000 вольт по формуле: напряжение = индукция в витке × количество витков. Высокое напряжение от катушки зажигания с помощью высоковольтного кабеля подаётся на распределитель (трамблер), от него с помощью высоковольтных кабелей напряжение распределяется по свечам зажигания. Высокое напряжение обеспечивает искру между электродами свечи, тем самым воспламеняя топливо-воздушную смесь.

Раньше катушки зажигания делали с незамкнутым магнитопроводом, в настоящее время появились трансформаторы зажигания с замкнутым магнитопроводом.

Принцип действия [ править | править код ]

Через первичную обмотку катушки зажигания протекает постоянный ток. Когда поршень подходит к верхней мёртвой точке, цепь первичной обмотки разрывается размыканием контактов прерывателя (это происходит или механическим путём, когда контакты размыкаются кулачком на валу, или с помощью электронных (транзисторных или тиристорных) ключей, в которых управляющий импульс формируется электронной схемой (контактной или бесконтактной, положение коленчатого вала определяется с помощью датчика Холла, индуктивного или иного датчика).

Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС, индуцируемая изменением силы тока в соседнем контуре, равна

E = − L 12 d I d t <displaystyle <mathcal >=-L_<12><frac

учитывая мгновенное изменение силы тока (одномоментное размыкание), следовательно, большое значение производной, а также взаимную индукцию обмоток L 12 ∝ N 1 N 2 <displaystyle L_<12>propto N_<1>N_<2>> , где N 2 <displaystyle N_<2>> очень большое число (десятки тысяч витков), во вторичной обмотке наводится импульс э.д.с. амплитудой в десятки киловольт. Высокий потенциал от катушки передаётся на свечи с помощью высоковольтных проводов (изначально применённых Г. Хонольдом в системе зажигания с магнето), и обеспечивает пробой зазора между электродами свечи зажигания.

На некоторых образцах мото- и автотехники с двухцилиндровыми двигателями (например, мотоциклы «Днепр», мотоциклы «Урал», автомобили «Ока») применяются двухискровые катушки зажигания (искра проскакивает одновременно на двух свечах). Топливо-воздушная смесь воспламеняется только в одном цилиндре, так как в другом проходит такт выпуска и воспламеняться нечему.

В последнее время получили распространение индивидуальные катушки зажигания на каждую свечу (по числу цилиндров).

Добавочное сопротивление [ править | править код ]

В ряде случаев последовательно первичной обмотке катушки зажигания включается добавочное сопротивление (или дополнительный резистор). На низких оборотах контакты прерывателя оказываются бо́льшую часть времени в замкнутом состоянии и через обмотку протекает ток, более чем достаточный для насыщения магнитопровода. Избыточный ток бесполезно нагревает катушку.

Спираль дополнительного резистора изготавливается из стального сплава, имеющего высокий температурный коэффициент электрического сопротивления. При прохождении избыточного тока сопротивление спирали увеличивается и сила тока уменьшается, таким образом происходит автоматическое регулирование. На высоких оборотах, когда контакты бо́льшую часть времени разомкнуты, нагрев резистора менее значителен (сопротивление спирали невелико). При запуске двигателя добавочное сопротивление шунтируется контактами реле стартера, тем самым повышается энергия электрической искры на свече зажигания.

Некоторые неопытные водители пытаются (бесполезно или с большим трудом) запустить пусковой рукояткой двигатель при «севшем» аккумуляторе, не зная, что нужно принудительно временно шунтировать добавочный резистор (какой-нибудь проволочкой).

Рабочие характеристики [ править | править код ]

К рабочим характеристикам катушки зажигания относят:

Индуктивность первичной обмотки;
Сопротивление первичной и вторичной обмотки;
Коэффициент трансформации;
Энергия искры;
Напряжение пробоя;
Количество образующихся искр в минуту.

Индуктивность [ править | править код ]

Индуктивность характеризует способность катушки накапливать энергию. Измеряется в Гн – генри, единицах измерения, названных в честь американского ученого Дж. Генри. Энергия, которая накапливается в первичной обмотке, пропорциональна индуктивности. Чем выше индуктивность, тем больше энергии может накопить катушка.

Коэффициент трансформации [ править | править код ]

Коэффициент трансформации показывает, во сколько раз катушка зажигания увеличивает первичное напряжение. На первичную катушку подается напряжение от аккумулятора в 12 В. Когда первичная цепь разрывается, ток в цепи изменяется — от 6-20 ампер, до 0. Изменение тока в катушке приводит к возникновению ЭДС индукции и образованию напряжения в первичной катушке в 300-400 В. Коэффициент трансформации катушки показывает, во сколько раз увеличивается именно это напряжение. Определяется отношением числа витков вторичной катушки к числу витков первичной катушки, или отношением пробивного напряжения свечи к разнице максимально допустимого напряжение между коллектором и эмиттером транзистора и напряжения бортовой сети питания, которые известны из производственных характеристик катушки зажигания и автомобиля.

Сопротивление [ править | править код ]

В первичной обмотке – 0,25-0,55 Ом. Во вторичной обмотке – 2-25 кОм. Мощность и энергия искры обратно пропорциональны сопротивлению первичной обмотки катушки: чем оно выше, тем ниже мощность и энергия искры.

Энергия искры [ править | править код ]

Полезная энергия искры расходуется в течение 1,2 мс [1] – время, за которое сгорает воздушно-топливная смесь. Энергия искрового разряда составляет 0,05-0,1 Дж. В свече зажигания искра образуется вследствие явления дугового разряда, когда между двумя электродами, находящимися в газе, происходит электрический пробой. Напряжение на электродах зависит от размера диаметра свечи и его материала, зазора между электродами и от состава воздушно-топливной смеси, давления в камере сгорания и температуры. Во время старта двигателя и разгона автомобиля напряжение на электродах – максимальное, так как свеча не разогрета. При постоянной скорости – напряжение минимально. Чтобы свеча работала эффективно и не давала пропусков, напряжение, генерируемое катушкой, должно быть в 1,5 больше, чем напряжение, необходимое для пробоя зазора.

Напряжение пробоя [ править | править код ]

В зазоре между электродами свечи зажигания происходит пробой, когда напряжение на электродах становится равным напряжению пробоя. Значение напряжения пробоя зависит от величины зазора между электродами, давления и температуры воздушно-топливной смеси. При первом запуске двигателя напряжение должно быть выше, чтобы произошел пробой и образовалась искра, так как топливо и воздух в камере сгорания холодные.

Расчет числа искрообразований в системе зажигания [ править | править код ]

Чтобы рассчитать, сколько раз образуется искра в минуту в системе зажигания, нужно знать число оборотов в минуту двигателя и количества цилиндров. N – столько раз образуется искра в минуту. N= (Обороты/мин*число цилиндров) / (количество тактов двигателя 2 или 4). Для 6-цилиндрового двигателя при скорости вращения в 4000 об/мин число искрообразований равно: N=6*4000/4=6 000 раз в минуту.

Все не так : Катушка имеет большую индуктивность. Через нее протекает ток, который коммутатор резко обрывает. В момент прекращения тока возникает ЭДС самоиндукции достигающая 300-400 В, а во вторичной обмотке, соотв., несколько киловольт. Для справки — в выходном каскаде коммутатора всегда стоят высоковольтные транзисторы (пробивное напр. до 400-500В).
:
: Павел

Значение которое ты привел НЕ является напряжением — это мгновенное максимальное амплитудное значение (поэтому и транзисторы такие) — оно и в контактной системе такое же, а напряжение там, все таки, 12 вольт.

Кстати, поскольку количество витков в первичной обмотке зубильной катушки меньше, чем в обычной катушке, то и ЭДС самоиндукции тоже должно быть меньше, поэтому ИМХО там нет 300-400 вольт этой самой ЭДС самоиндукции, которые есть в обычной катушке.

: : Катушка имеет большую индуктивность. Через нее протекает ток, который коммутатор резко обрывает. В момент прекращения тока возникает ЭДС самоиндукции достигающая 300-400 В, а во вторичной обмотке, соотв., несколько киловольт. Для справки — в выходном каскаде коммутатора всегда стоят высоковольтные транзисторы (пробивное напр. до 400-500В).
: :
: : Павел
:
: Значение которое ты привел НЕ является напряжением — это мгновенное максимальное амплитудное значение (поэтому и транзисторы такие) — оно и в контактной системе такое же, а напряжение там, все таки, 12 вольт.

*** Когда коммутатор замыкает "-" катушки на корпус , через нее начинает протекать НАРАСТАЮЩИЙ ток от 0 до 7-8 ампер. В момент достижения требуемого значения тока коммутатор размыкает первичную цепь и из-за ЭДС самоиндукции происходит искровой разряд. Время нарастания тока в первичной обмотке где-то 1-2 миллисекунды при нормальном напряжении в бортсети и увеличивавется при пониженном напряжении (холодный пуск). Коммутатор должен "знать" когда придет сигнал от ДХ на размыкание, и подать напряжение на катушку заранее с учетом времени нарастания тока. Возможно в чем-то не прав. Поправьте,pls.
Борис

. Совершенно верно, сгорит.

Но в БСЗ она почему-то не сгорает. Вопрос — почему? Моя версия (ИМХО) — потому что к ней прикладывается напряжение не 12 вольт, а меньше. Мой вопрос — сколько? 4? 6? 8? 10? Я понимаю, что больше 14 (напряжение бортовой сети) быть не может, оно наверняка меньше.

. Потому, что коммутотор выдает нормированные по времени импульсы
определенной формы. Длительность и частота их специально подобраны
и зависят от оборотов. Прерыватель же, не может этого делать, так как импульсы от него прямоугольные (замкнут — разомкнут).
Говорить тут о напряжении опять же не корректно, но амплитуда его 12 вольт, а ЭДС самоиндукции, по большому счету, значения не имеет, так как является следствием изменения тока катушки и сдвинута по времени.

: Кстати, поскольку количество витков в первичной обмотке зубильной катушки меньше, чем в обычной катушке, то и ЭДС самоиндукции тоже должно быть меньше, поэтому ИМХО там нет 300-400 вольт этой самой ЭДС самоиндукции, которые есть в обычной катушке.

Насчет того, больше там витков или меньше не скажу, т. к. имхо, это не принципиально.

Конечно меньше. Коммутатор нормально работает и при 8 вольтах бортовой сети (когда включен стартер, напр.)

А вообще хороший коммутатор заранее знает, когда надо будет выдать искру и открывает выходной транзистор за несколько миллисекунд до этого момента. За это время ток нарастает до максимума. В момент поступления сигнала от датчика ток резко прекращается.

ЭДС самоиндуции зависит не только от индуктивности, но и от скорости уменьшения тока. Современные транзисторы могут оборвать ток настолько быстро, что никаким контактам и не снилось ��

PS Все цифры взяты с потолка и отражают только принципы процессов.

: Ну, скажем, нормальная искра возникает при прерывании тока через катушку силой в 5 ампер. Катушка может выдержать этот ток в течении 200 мс. Если, например, двигатель остановится при включенном зажигании и контакты трамблера окажутся замкнутыми, то рабочий ток (т.е. 5A) будет протекать постоянно — через секунду-другую катушка сгорит. Такая ситуация очень вероятна при пуске.
:
: Павел
:
: PS Все цифры взяты с потолка и отражают только принципы процессов.
:

Клаксон бьет током? Эксперты развенчивают автомифы

Берем батарейку АА с напряжением 1,5 В и пытаемся зажечь от нее светодиод — нет, не горит. Ему нужно напряжение побольше. А теперь подсоединяем параллельно светодиоду первичную обмотку любой катушки. Опять не горит? Барабанная дробь — убираем батарейку! И в этот момент светодиод вспыхивает. Без батарейки! Энергию ему подарила самоиндукция катушки.

А откуда под капотом возникают киловольты, поджигающие рабочую смесь в цилиндрах, если напряжение аккумуляторной батареи едва превышает 12 В? Их порождает та же самоиндукция.

Бьет ли ток от клаксона?

За клеммы аккумуляторной батареи можно спокойно браться хоть обеими руками: неприятностей от 12 В не будет. А вот трогать пальцем выводы кричащего звукового сигнала, питающегося от тех же 12 В, не стоит — крепко стукнет! Автомобильные реле тоже частенько «огрызаются» при выключении.

Но описанный в этих примерах эффект — скажем так, паразитный. А вот в системе зажигания именно он применяется с пользой.

Дело в том, что внутри звуковых сигналов, реле и катушек зажигания есть намотанный на сердечник провод. В электротехнике такую конструкцию называют катушкой индуктивности. В реле и звуковом сигнале это главный элемент электромагнитов, а в катушке зажигания — основа трансформатора с двумя обмотками.

Как течет ток? По инерции!

Когда через катушку индуктивности течет постоянный ток, ее поведение ничем не отличается от лампочки или нитей обогрева стекла. Но в момент отключения нагрузки ток уменьшается до нуля и, следовательно, изменяет свое значение, становится переменным. А еще пару сотен лет назад ученые заметили, что ток в катушке индуктивности невозможно изменить резко — только плавно. При замыкании цепи он нарастает с задержкой, а при размыкании прекращается не сразу — полная аналогия с телом, движущимся по инерции!

Явление назвали самоиндукцией. Известно, что любое изменение магнитного поля порождает электрический ток: именно так работают генераторы. Но это правило справедливо для любых полей, в том числе и собственного поля упомянутых выше реле или катушки! При отключении источника питания от таких нагрузок исчезающее магнитное поле порождает всплеск напряжения, в десятки раз превышающий бортовые 12 В — именно он помогает току в проводе исчезнуть не мгновенно, а плавно.

На первичной обмотке катушек зажигания величина этого всплеска составляет сотни вольт. При этом вторичная обмотка, число витков в которой на пару порядков больше, чем в первичной, ощутив изменение поля, выдает напряжение в десятки тысяч вольт. Именно это явление до сих пор используется в системах зажигания.

Жюль Верн, Румкорф и велосипед

Катушка зажигания в чем-то похожа на… велосипед: в обоих случаях изначальная конструкция по сути не меняется веками. Впервые ее прообраз появился в середине XIX века в мастерской немецкого механика Румкорфа — в романах Жюля Верна несколько раз упоминается так называемый «аппарат Румкорфа».

Наступление транзисторов

Первые в СССР системы электронного зажигания на ВАЗ‑2108 и ГАЗ‑24–10 использовали вместо механического прерывателя соответственно датчик Холла и магнитоэлектрический датчик — при этом между ними и катушкой появился электронный коммутатор. Параметры катушки несколько изменились, но, по сути, она оставалась той же. Позже появились катушки сухого типа с пластиковым корпусом.

Для «микропроцессорной „восьмерки“» — ВАЗ‑21083–02 — разработали катушку, часто не очень корректно называемую двухискровой. Такая катушка не нуждалась в механическом распределителе высоковольтной энергии, поскольку ее вторичная обмотка подключалась своими выводами сразу к двум цилиндрам — под капотом четырехцилиндрового мотора стояли две такие катушки. При каждом прерывании тока один и тот же высоковольтный разряд (а вовсе не два!) шел сразу в два цилиндра: в одном он поджигал рабочую смесь, находящуюся под давлением, а в другом просто очищал свечу в конце такта выпуска. Поскольку под давлением всякий раз был только один цилиндр из двух, двойное увеличение мощности не требовалось. А из пяти высоковольтных проводов остались только четыре.

Каждому — по катушке!

Позднее появились различные модули зажигания — катушки зажигания и коммутатор объединились в едином блоке. Но полный отказ от высоковольтной проводки обеспечили только индивидуальные катушки зажигания, надеваемые непосредственно на каждую свечу.

Венцом такого подхода стали индивидуальные катушки со встроенными коммутаторами. У них четыре вывода. Зачем?

Обычной катушке достаточно двух проводов — постоянного плюса и управляемого минуса. В более продвинутой четырехвыводной катушке электронный блок коммутации установлен в верхней части катушки, а трансформатор намотан на длинный сердечник, идущий вдоль катушки. Блоку нужны постоянные плюс и минус. Из оставшихся двух выводов один обеспечивает управление — дает сигнал «пора искрить», а второй — обратную связь: произошло ли искрообразование.

Понятно, что большинство автовладельцев, заглядывающих под капот, может даже не подозревать о наличии свечей, катушек и прочих «зажигательных» атрибутов. А они есть. И еще долгое время будут. Разговоры о каких-то лазерно-плазменных свечах, поджигающих смесь мощным лучом, пока так и остаются разговорами.

Какое напряжение подается на свечу зажигания

Основными условиями воспламенения смеси являются превышение высокого (вторичного) напряжения над напряжением пробоя и достаточность энергии искрового разряда, выделяемой в искровом промежутке зажигательной свечи. Искровой разряд имеет емкостную и индуктивную фазы. Длительность емкостной фазы невелика и составляет 1—3 мкс. Поэтому энергия, выделяемая в данной фазе искрового разряда, обеспечивает воспламенение лишь однородной и полностью газифицированной рабочей смеси. При пуске холодного двигателя, когда паровой части топлива в смеси недостаточно, а температура ее низка, для воспламенения рабочей смеси кроме емкостной фазы разряда требуется индуктивная. Длительность индуктивной фазы искрового разряда существенно больше, чем емкостной, что способствует улучшению прогрева смеси и ее испарению. Это обеспечивает более качественное воспламенение смеси, находящейся по своему составу у границ воспламеняемости.

У систем зажигания, предназначенных для двигателей с Э > 9, энергия искрового разряда достигает 0,05 Дж, а длительность 2,5 мс. При этом повышение вторичного напряжения над напряжением пробоя, характеризуемого коэффициентом запаса, составляет 1,4-1,5.

Величина напряжения пробоя при пуске двигателя (особенно холодного) всегда больше, чем на его рабочих режимах. Это связано с низкой температурой электрода свечи и рабочей смеси в цилиндре. Напряжение пробоя зависит от давления сжатия в момент пробоя искрового промежутка и расстояния между электродами свечи. На величину напряжения пробоя влияет форма электродов свечи (результат электрической эрозии), при изменении которой оно увеличивается на 3-4 кВ за первые 25 тыс. км пробега автомобиля.

Величина вторичного напряжения, развиваемого системой зажигания, зависит от конструктивных и эксплуатационных факторов.

При пусковых частотах вращения коленчатого вала двигателя время замкнутого состояния контактов прерывателя достаточно велико, и сила тока в первичной электроцепи достигает максимального значения. При малой частоте размыкания контактов и большой силе тока разрыва, индуктируемого в первичной обмотке катушки, возможен пробой искрового воздушного промежутка между контактами, что вызывает ухудшение параметров искрового разряда.

Вторичное напряжение уменьшается при снижении напряжения на зажимах аккумуляторной батареи, которое обусловливается низкой температурой аккумуляторной батареи и степенью ее разряженности. Для компенсации снижения напряжения в первичную электроцепь систем зажигания у отечественных автомобилей вводится дополнительный резистор, замыкаемый накоротко в момент включения стартера.

Необходимо отметить влияние неравномерности электрострартерного прокручивания коленчатого вала на снижение вторичного напряжения систем зажигания. Вторичное напряжение падает при неравномерном прокручивании коленчатого вала на 0,2-1,5 кВ по сравнению с равномерным прокручиванием. Уменьшение вторичного напряжения возможно и при увеличении шунтирующего сопротивления и зазора между электродами зажигательной свечи. Шунтирование свечей при пуске двигателя происходит в результате переобогащения смеси и попадания между электродами влаги и остатков продуктов сгорания. Наибольшее шунтирование свечей наблюдается у роторно-поршневых двигателей (в силу конструктивных особенностей расположения свечи) и у двухтактных двигателей из-за плохой организации процесса смесеобразования и плохой очистки цилиндров от остаточных газов. Увеличить энергию искрового разряда и величину вторичного напряжения у систем зажигания можно только увеличением силы тока разрыва первичной электроцепи катушки зажигания. В классических электромеханических системах такая возможность ограничивается сроком службы контактов прерывателя. Наибольшая эксплуатационная надежность контактов имеет место при силе тока 1 А.

Проблема роста вторичного напряжения и энергии искрового разряда за счет увеличения силы тока разрыва первичной цепи решается с помощью схем контактно-транзисторных и бесконтактных систем зажигания.

Контактно-транзисторные системы зажигания обеспечивают более легкие условия работы контактов прерывателя при одновременном повышении силы тока разрыва первичной цепи.

Вторичное напряжение, развиваемое контактно-транзисторной системой зажигания двигателя ЗИЛ-508.1000400, составляет 25 кВ, что обеспечивает коэффициент запаса 1,7-1,8 (1,35 для классической системы). Сила тока в первичной цепи катушки зажигания составляет около 7 А и разрываемого контактами прерывателя — 0,7-0,9 А. Положительным качеством контактно-транзисторной системы является увеличение по сравнению с классической длительностью и энергии искрового разряда (энергия до 0,024-0,025 Дж и длительность до 2,0-2,3 мс). К недостаткам данных систем относится влияние на их характеристики напряжения в первичной цепи и л, хотя оно несколько меньше, чем у классической системы.

Лучшими системами с точки зрения пуска являются электронные бесконтактные системы с электронными или электромеханическими автоматами опережения зажигания, имеющие бесконтактное управление моментом зажигания с нормированным временем накопления энергии в магнитном поле. В таких системах время накопления энергии почти не зависит от п, что улучшает условия пуска двигателя. Энергия индуктивной фазы на пусковых режимах двигателя для отечественных электронных систем (бесконтактной и микропроцессорной) составляет от 0,03 до 0,05 Дж, а длительность разряда от 2,0 до 1,7 мс.

Широко применяются электронные системы с накоплением энергии в электростатическом поле конденсатора и коммутирующем элементе (тиристоре). Резкий рост вторичного напряжения обеспечивает малую чувствительность к шунтированию свечей зажигания. Такой характер возрастания напряжения тиристорной системы, несмотря на малую длительность индуктивной составляющей, позволяет повысить надежность воспламенения топливомасляных смесей двухтактных и роторно-поршневых двигателей, а также газовоздушных смесей газовых двигателей.

Двухтактные пусковые двигатели оборудуются системами зажигания от магнето, особенностью которых являются более низкие вторичное напряжение и энергия искрового разряда по сравнению с батарейной системой зажигания, особенно в интервале пусковых частот вращения коленчатого вала 200-300 мин-1. Для повышения коэффициента запаса по вторичному напряжению приходится повышать пусковую частоту вращения коленчатого вала, что ухудшает экономические показатели пусковой системы.

Неравномерность вращения коленчатого вала пусковых двигателей при электростартерном пуске (5 достигает 1,85-1,90) приводит к снижению вторичного напряжения на 0,3-4,5 кВ. Это необходимо учитывать при выборе параметров систем зажигания от магнето.

Улучшить пуск пусковых двигателей можно за счет применения электронных систем зажигания, минимальная частота устойчивого искрообразования которых должна составлять не более 100-150 мин