Системы зажигания топливно-воздушной смеси: история и развитие.
Ignition system
Системы зажигания: принцип работы, виды (бензиновые, газотурбинные). Как происходит воспламенение топливно-воздушной смеси в двигателях. Свечи зажигания.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Система электрического зажигания для воспламенения топливно-воздушной смеси.
Electric spark system to ignite a fuel air mixture
Системы зажигания используются тепловыми двигателями для инициирования сгорания путем воспламенения топливно-воздушной смеси. В двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием (таких как бензиновые двигатели) система зажигания создает искру для воспламенения топливно-воздушной смеси непосредственно перед каждым рабочим ходом. Газотурбинные и ракетные двигатели обычно используют систему зажигания только при запуске. Дизельные двигатели используют самовоспламенение от сжатия для воспламенения топливно-воздушной смеси, используя тепло сжатия, и поэтому не используют систему зажигания. Обычно они оснащены свечами накаливания, которые предварительно нагревают камеру сгорания для облегчения запуска в холодную погоду. Ранние автомобили использовали системы зажигания с магнито и катушкой Румкорфа, которые были заменены системами с распределителем (впервые примененными в 1912 году). Электронные системы зажигания (впервые примененные в 1968 году) стали широко распространены к концу 20-го века, а с 1990-х годов получили широкое распространение версии этих систем с индивидуальными катушками зажигания.
Ignition systems are used by heat engines to initiate combustion by igniting the fuel air mixture. In a spark ignition versions of the internal combustion engine (such as petrol engines), the ignition system creates a spark to ignite the fuel air mixture just before each combustion stroke. Gas turbine engines and rocket engines normally use an ignition system only during start up. Diesel engines use compression ignition to ignite the fuel air mixture using the heat of compression and therefore do not use an ignition system. They usually have glowplugs that preheat the combustion chamber to aid starting in cold weather. Early cars used ignition magneto and trembler coil systems, which were superseded by Distributor based systems (first used in 1912). Electronic ignition systems (first used in 1968) became common towards the end of the 20th century, with coil on plug versions of these systems becoming widespread since the 1990s.
Магнитные системы зажигания
Магнит зажигания (также называемый магнитом высокого напряжения) — это более старый тип системы зажигания, используемый в двигателях с искровым зажиганием (например, в бензиновых двигателях). Он использует магнит и трансформатор для создания импульсов высокого напряжения для свечей зажигания. Устаревший термин «высокое напряжение» означает «высокое напряжение». Магниты зажигания широко использовались на многих автомобилях в начале XX века, но в значительной степени были заменены системами зажигания с индукционной катушкой. В настоящее время применение магнитов зажигания в основном ограничено двигателями, не оснащенными аккумулятором, например, в газонокосилках и бензопилах. Они также используются в современных поршневых авиационных двигателях (даже при наличии аккумулятора), чтобы избежать зависимости двигателя от электрической системы.
An ignition magneto (also called a high tension magneto) is an older type of ignition system used in spark ignition engines (such as petrol engines). It uses a magneto and a transformer to make pulses of high voltage for the spark plugs. The older term "high tension" means "high voltage". Used on many cars in the early 20th century, ignition magnetos were largely replaced by induction coil ignition systems. The use of ignition magnetos is now confined mainly to engines without a battery, for example in lawnmowers and chainsaws. It is also used in modern piston engined aircraft (even though a battery is present), to avoid the engine relying on an electrical system.
Системы индукционных катушек
По мере того, как аккумуляторы становились всё более распространёнными в автомобилях (благодаря увеличению использования электрических стартеров), магнитосистемы были заменены системами с индукционной катушкой. Benz Patent Motorwagen 1886 года и Ford Model T 1908 года использовали систему зажигания с прерывателем-катушкой, в которой прерыватель-катушка размыкала ток через катушку, создавая быструю серию искр при каждом цикле зажигания. Прерыватель-катушка получала питание в подходящий момент цикла двигателя. В Model T четырёхцилиндровый двигатель имел прерыватель-катушку для каждого цилиндра.
As batteries became more common in cars (due to the increased usage of electric starter motors), magneto systems were replaced by systems using an induction coil. The 1886 Benz Patent Motorwagen and the 1908 Ford Model T used a trembler coil ignition system, whereby the trembler interrupted the current through the coil and caused a rapid series of sparks during each firing. The trembler coil would be energized at an appropriate point in the engine cycle. In the Model T, the four cylinder engine had a trembler coil for each cylinder.
Системы на базе дистрибьюторов
Улучшенная система зажигания была изобретена Чарльзом Кеттерингом в компании Delco в Соединенных Штатах и впервые применена на автомобилях Cadillac в 1912 году. Система зажигания Кеттеринга состояла из одной катушки зажигания, прерывателя, конденсатора (для предотвращения искрения контактов при размыкании) и распределителя (для подачи электричества от катушки зажигания в нужный цилиндр). Благодаря своей более низкой стоимости и относительной простоте, система Кеттеринга на долгие годы стала основной системой зажигания в автомобильной промышленности.
An improved ignition system was invented by Charles Kettering at Delco in the United States and introduced in Cadillac's 1912 cars. The Kettering ignition system consisted of a single ignition coil, breaker points, a capacitor (to prevent the points from arcing at break) and a distributor (to direct the electricity from the ignition coil to the correct cylinder). The Kettering system became the primary ignition system for many years in the automotive industry due to its lower cost and relative simplicity.
Электронные системы
Первое электронное зажигание (холодного катодного типа) было испытано в 1948 году компанией Delco Remy, а Lucas представила транзисторную систему зажигания в 1955 году, которая использовалась на двигателях BRM и Coventry Climax Formula One в 1962 году. Pontiac стал первым автопроизводителем, предложившим в качестве опции электронное зажигание без прерывателей, Delcotronic с магнитным импульсным управлением, на некоторых моделях 1963 года; оно также было доступно на некоторых Corvette. В 1971 году Chrysler (после испытаний в 1971 году), в 1973 году, а также Ford и GM в 1975 году начали использовать подобные системы. Другие системы отказываются от распределителя в качестве устройства для определения момента зажигания и используют магнитный датчик угла поворота коленчатого вала, установленный на коленвале, для своевременного включения зажигания.
The first electronic ignition (a cold cathode type) was tested in 1948 by Delco Remy, while Lucas introduced a transistorized ignition in 1955, which was used on BRM and Coventry Climax Formula One engines in 1962. Pontiac became the first automaker to offer an optional EI, the breakerless magnetic pulse triggered Delcotronic, on some 1963 models; it was also available on some Corvettes. in 1971, Chrysler (after a 1971 trial) in 1973 and by Ford and GM in 1975. Other systems do away with the distributor as a timing apparatus and use a magnetic crank angle sensor mounted on the crankshaft to trigger the ignition at the proper time.
Блоки управления двигателем
Современные автомобильные двигатели используют блок управления двигателем (ECU) – единое устройство, управляющее различными функциями двигателя, включая систему зажигания и впрыск топлива. Это отличается от более ранних двигателей, в которых впрыск топлива и зажигание функционировали как отдельные системы.
Modern automotive engines use an engine control unit (ECU), which is a single device that controls various engine functions including the ignition system and the fuel injection. This contrasts earlier engines, where the fuel injection and ignition were operated as separate systems.
Газовые турбины и ракетные двигатели
Газотурбинные двигатели (включая реактивные двигатели) используют систему зажигания от конденсаторного разряда, однако она применяется только при запуске или при погасании пламени в камере сгорания (камерах сгорания). Система зажигания в ракетном двигателе критически важна для предотвращения резкого запуска или взрыва. В ракетах часто используются пиротехнические устройства, создающие пламя по всей поверхности инжекторной плиты, либо, альтернативно, гиперголические топлива, которые воспламеняются самопроизвольно при контакте друг с другом.
Gas turbine engines (including jet engines) use capacitor discharge ignition, however the ignition system is only used at startup or when the combustor(s) flame goes out. The ignition system in a rocket engine is critical to avoiding a hard start or explosion. Rockets often employ pyrotechnic devices that place flames across the face of the injector plate, or, alternatively, hypergolic propellants that ignite spontaneously on contact with each other.