Высоковольтная конденсаторная система зажигания

В качестве альтернативы транзисторной индуктивной системе зажигания разрабатываются плазменные и лазерные системы зажигания, но вследствие высоких затрат на изготовление они пока не используются. Преимуществом лазерной системы зажигания является, в частности, гибкий выбор точки воспламенения рабочей смеси в камере сгорания, что осуществляется посредством фокусировки лазерного луча. Особое преимущество данная система представляет для бензиновых двигателей, в которых начало сгорания рабочей смеси инициируется в струе впрыскиваемого топлива. При этом задержка воспламенения незначительна, в результате повышается коэффициент полезного действия двигателя и снижается уровень вредных примесей в отработавших газах.

При использовании в спортивных соревнованиях высокофорсированных двигателей приходится сталкиваться с сильным загрязнением маслом и нагаром основания изоляторов свечей зажигания. В этом случае часто используют высоковольтную конденсаторную систему зажигания, схематическое устройство которой представлено на рисунке.

Рис. Высоковольтная конденсаторная система зажигания

Здесь функцию аккумулятора энергии выполняет конденсатор, который разряжается через первичную обмотку, при этом во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение. Трансформатор высокого напряжения работает быстро и с малыми потерями. По сравнению с транзисторной индуктивной системой зажигания здесь повышение вторичного напряжения на порядок выше, около 3000 В/мкс — против 400 В/мкс. Вследствие значительно более быстрого повышения вторичного напряжения потери энергии на свече зажигания, которые могут возникнуть вследствие вышеупомянутых загрязнений, остаются незначительными.

Малая длительность индуктивной фазы искрового разряда, напротив, отрицательно влияет на воспламенение рабочей смеси с помощью высоковольтного конденсатора, в особенности, при неоднородной смеси; это может привести к перебоям в зажигании. Для решения данной проблемы можно использовать систему зажигания с переменным напряжением. В этом случае длительность искрового разряда увеличивается, при этом образуется колебательный контур из конденсатора и трансформатора высокого напряжения. После образования длительность искрового разряда поддерживается с помощью энергии, сохраненной во вторичной обмотке катушки зажигания, в то время как конденсатор вновь заряжается.

Рис. Длительность индуктивной фазы искрового разряда tF в высоковольтной конденсаторной (слева) и индуктивной (справа) системах зажигания

Спад напряжения во вторичной цепи высоковольтной конденсаторной системы зажигания с увеличением частоты вращения коленчатого вала в любом случае меньше, чем в индуктивной системе зажигания.

Можно подвести следующие итоги:

• Индуктивная система зажигания используется только в старых двигателях. Она была полностью вытеснена транзисторной индуктивной системой зажигания. Зажигание с помощью высоковольтного конденсатора используется только в особых случаях, например, когда следует опасаться перебоев искрообразования вследствие сильного загрязнения свечей зажигания.
• Полностью электронная транзисторная индуктивная система зажигания не требует обслуживания; момент искрообразования сохраняется без последующей регулировки.
• Полностью электронная транзисторная индуктивная система зажигания предоставляет возможность регулировки угла замкнутого состояния контактов, при котором напряжение во вторичной цепи системы зажигания остается всегда высоким независимо от частоты вращения коленчатого вала. При этом вырабатывается достаточно энергии, необходимой для воспламенения рабочей смеси. Вследствие этого даже бедные смеси бензина и воздуха хорошо воспламеняются.