Spalovací motor je úžasný stroj, který se vyvíjel více než 100 let. Pokračuje ve vývoji, protože se výrobcům automobilů daří s každým dalším rokem vytlačit o něco více účinnosti nebo o něco méně znečištění. Výsledkem je neuvěřitelně komplikovaný, překvapivě spolehlivý stroj.
Další články HowStuffWorks vysvětlují mechaniku motoru a mnoho jeho podsystémů, včetně palivového systému, chladicího systému, vačkových hřídelů, turbodmychadel a převodů. Někdo by mohl namítnout, že systém zapalování je to místo, kde se to všechno spojuje s dokonale načasovanou jiskrou.
DalšíV tomto článku se dozvíme o zapalovacích systémech, počínaje časováním jiskry. Poté se podíváme na všechny součásti, které tvoří jiskra, včetně zapalovacích svíček, cívek a rozdělovačů. A nakonec si povíme o některých novějších systémech, které místo distributora používají polovodičové komponenty.
Obsah
Systém zapalování vašeho auta musí fungovat v dokonalém souladu se zbytkem motoru. Cílem je zapálit palivo přesně ve správný čas, aby expandující plyny odvedly maximum práce. Pokud se zapalovací systém spustí ve špatnou dobu, výkon se sníží a spotřeba plynu a emise se mohou zvýšit.
Když směs paliva a vzduchu ve válci hoří, teplota stoupá a palivo se přeměňuje na výfukové plyny. Tato transformace způsobí, že tlak ve válci dramaticky vzroste a tlačí píst dolů.
Aby bylo možné z motoru získat co nejvíce točivého momentu a výkonu, je cílem maximalizovat tlak ve válci během výkonového zdvihu . Maximalizace tlaku také zajistí nejlepší účinnost motoru, což se přímo promítá do lepšího kilometrového výkonu. Načasování jiskry je rozhodující pro úspěch.
Od okamžiku jiskry do doby, kdy směs paliva se vzduchem hoří a tlak ve válci dosáhne maxima, je malé zpoždění. Pokud se jiskra objeví přímo ve chvíli, kdy píst dosáhne vrcholu kompresního zdvihu, píst se již přesunul o část cesty dolů do svého silového zdvihu, než plyny ve válci dosáhnou svého nejvyššího tlaku.
Aby se palivo co nejlépe využilo, měla by jiskra proběhnout dříve, než píst dosáhne vrcholu kompresního zdvihu , takže v době, kdy se píst spustí do svého silového zdvihu, jsou tlaky dostatečně vysoké, aby začaly produkovat užitečnou práci.
Práce =Síla * Vzdálenost
Ve válci:
Když se tedy bavíme o válci, práce =tlak * plocha pístu * délka zdvihu . A protože délka zdvihu a plocha pístu jsou pevné, jediným způsobem, jak maximalizovat práci, je zvýšení tlaku.
Načasování jiskry je důležité a načasování může být buď pokročilé nebo retardované v závislosti na podmínkách.
Doba spalování paliva je zhruba konstantní. Ale rychlost pístů se zvyšuje s rostoucími otáčkami motoru. To znamená, že čím rychleji motor běží, tím dříve musí dojít k jiskření. Tomu se říká předstih jiskry :Čím vyšší jsou otáčky motoru, tím větší předstih je vyžadován.
Další cíle, jako je minimalizace emisí , mít prioritu, když není vyžadován maximální výkon. Například zpomalením časování jiskry (přesunutím jiskry blíže k vrcholu kompresního zdvihu) lze snížit maximální tlaky ve válci a teploty. Snížení teplot pomáhá snížit tvorbu oxidů dusíku (NOx ), které jsou regulovanou znečišťující látkou. Zpomalení časování může také eliminovat klepání; některá auta, která mají senzory klepání, to udělají automaticky.
Dále projdeme komponenty, které vytvářejí jiskru.
zapalovací svíčka je teoreticky docela jednoduchý:nutí elektřinu, aby obloukem prošla mezerou, stejně jako blesk. Elektřina musí mít velmi vysoké napětí, aby prošla mezerou a vytvořila dobrou jiskru. Napětí na zapalovací svíčce může být od 40 000 do 100 000 voltů.
Zapalovací svíčka musí mít izolovaný průchod, aby se toto vysoké napětí dostalo dolů k elektrodě, kde může přeskočit mezeru a odtud být vedeno do bloku motoru a uzemněno. Zátka musí také odolat extrémnímu teplu a tlaku uvnitř válce a musí být navržena tak, aby se na ucpávce nehromadily usazeniny z palivových přísad.
Zapalovací svíčky používají keramickou vložku izolovat vysoké napětí na elektrodě a zajistit, aby jiskra nastala na špičce elektrody a ne kdekoli jinde na zástrčce; tato vložka má dvojí účinek tím, že pomáhá spálit usazeniny. Keramika je dost špatný vodič tepla, takže se materiál během provozu dost zahřívá. Toto teplo pomáhá spálit usazeniny z elektrody.
Některá auta vyžadují hot plug . Tento typ zástrčky je navržen s keramickou vložkou, která má menší kontaktní plochu s kovovou částí zástrčky. To snižuje přenos tepla z keramiky, takže se zahřívá a tím se spálí více usazenin. Studené zástrčky jsou navrženy s větší kontaktní plochou, takže běží chladněji.
Automobilka vybere správnou teplotní zátku pro každý vůz. Některá auta s vysoce výkonnými motory přirozeně vytvářejí více tepla, takže potřebují chladnější svíčky. Pokud se zapalovací svíčka příliš zahřeje, může zapálit palivo dříve, než jiskra vystřelí; proto je důležité držet se správného typu zástrčky pro vaše auto.
Dále se dozvíme o cívce, která generuje vysoká napětí nutné k vytvoření jiskry.
Cívka je jednoduché zařízení -- v podstatě vysokonapěťový transformátor složený ze dvou cívek drátu. Jedna cívka drátu se nazývá primární cívka . Okolo něj je omotaná sekundární cívka . Sekundární cívka má normálně stokrát více závitů drátu než primární cívka.
Proud teče z baterie primárním vinutím cívky.
Proud primární cívky může být náhle přerušen přerušovacími body nebo polovodičovým zařízením v elektronickém zapalování.
Pokud si myslíte, že cívka vypadá jako elektromagnet, máte pravdu - ale je to také induktor. Klíčem k fungování cívky je to, co se stane, když je obvod náhle přerušen body. Magnetické pole primární cívky se rychle zhroutí. Sekundární cívka je pohlcena silným a měnícím se magnetickým polem. Toto pole indukuje proud v cívkách -- velmi vysokonapěťový proud (až 100 000 voltů) kvůli počtu cívek v sekundárním vinutí. Sekundární cívka přivádí toto napětí do distributoru přes velmi dobře izolovaný vysokonapěťový drát.
Konečně zapalovací systém potřebuje distributora.
distributor zvládá několik prací. Jeho prvním úkolem je distribuovat vysoké napětí z cívky do správného válce. K tomu slouží čepice a rotor . Cívka je připojena k rotoru, který se otáčí uvnitř uzávěru. Rotor se otáčí kolem řady kontaktů, jeden kontakt na válec. Když špička rotoru prochází každým kontaktem, vychází z cívky vysokonapěťový impuls. Impuls prochází přes malou mezeru mezi rotorem a kontaktem (ve skutečnosti se nedotýkají) a poté pokračuje po drátu zapalovací svíčky k zapalovací svíčce na příslušném válci. Když provádíte ladění, jednou z věcí, které na svém motoru vyměňujete, je víko a rotor - ty se nakonec opotřebují kvůli oblouku. Také dráty zapalovacích svíček se nakonec opotřebují a ztratí část své elektrické izolace. To může být příčinou některých velmi záhadných problémů s motorem.
Starší rozdělovače s přerušovacími body mají další sekci ve spodní polovině rozdělovače - tato sekce přerušuje proud do cívky. Zemnící strana cívky je připojena k přerušovacím bodům.
Vačka ve středu rozdělovače tlačí na páku připojenou k jednomu z hrotů. Kdykoli vačka zatlačí na páku, otevře hroty. To způsobí, že cívka náhle ztratí zem a vygeneruje vysokonapěťový impuls.
Body také řídí načasování jiskry. Mohou mít vakuový předstih nebo odstředivý posun . Tyto mechanismy posouvají časování úměrně k zatížení motoru nebo otáčkám motoru.
Načasování jiskry je pro výkon motoru tak zásadní, že většina aut nepoužívá body. Místo toho používají senzor, který sděluje řídicí jednotce motoru (ECU) přesnou polohu pístů. Počítač motoru pak řídí tranzistor, který otevírá a zavírá proud do cívky.
V další části se podíváme na pokrok v moderních zapalovacích systémech:zapalování bez rozdělovače.
V posledních letech jste možná slyšeli o autech, která potřebují první tuning při 100 000 mílích. Jednou z technologií, která umožňuje tento dlouhý interval údržby, je bezrozdělovací zapalování .
Cívka v tomto typu systému funguje stejným způsobem jako větší, centrálně umístěné cívky. Řídicí jednotka motoru ovládá tranzistory, které přerušují zemní stranu obvodu, což generuje jiskru. To dává ECU úplnou kontrolu nad časováním jiskry.
Systémy jako tyto mají některé podstatné výhody. Za prvé, není zde žádný distributor, což je položka, která se nakonec opotřebuje. Také zde nejsou žádné vysokonapěťové dráty zapalovacích svíček, které se také opotřebovávají. A konečně umožňují přesnější řízení časování jiskry, což může zlepšit účinnost, emise a zvýšit celkový výkon vozu.
Další informace o zapalovacích systémech a souvisejících tématech naleznete v odkazech na další stránce.
Původně zveřejněno:23. ledna 2001
Související články HowStuffWorks
Další skvělé odkazy
