Проблема забруднення навколишнього середовища, що виникла разом з цивілізацією і загострюється в міру її розвитку, вимагає в даний час все більшої уваги. Обумовлено це тим, що людство продовжує використовувати в якості енергоносіїв найбільш доступні і дешеві джерела, тобто вуглеводневе паливо.
Останнім часом стало ясно, що найбільший внесок у забруднення атмосфери вносять автомобілі. Особливо це стосується великих міст. Крім відносно нешкідливого вуглекислого газу (парниковий ефект поки не вважаємо), двигуни внутрішнього згорання викидають в атмосферу цілий ряд хімічних сполук, наявність яких у вихлопних газах не піддається контролю використовуваними в даний час газоаналізаторами.
Адже камера згорання двигуна - це високотемпературний хімічний реактор, заправлений такими реагентами як азот, вуглець, водень, свинець, кисень, сірка та інші.
За кордоном отримали широке поширення каталітичні нейтралізатори, використовують властивість металів платинової групи (паладій, родій, паладій і т. д.) сприяти доокисленню (допалювання) у вихлопній трубі всього того, що не встигло згоріти в камері згоряння. Правда, вони недовговічні, а коштують досить дорого (близько 10% вартості автомобіля). Але залишається відкритим питання, що робити з нашим не дуже "молодим" парком автомобілів, який буде експлуатуватися ще незрозуміло скільки. Із ситуації можливий такий вихід. Потрібно розробити таку систему запалювання, яка здатна по можливості спалити всі в камері згоряння, до того ж збільшивши за рахунок цього економічність двигуна.
Задачу більш повного згоряння повітряно-паливної суміші в двигунах внутрішнього згоряння певною мірою вдалося вирішити з допомогою системи запалювання, робота якої заснована на новому способі займання палива [1, 2].
Як не дивно, сучасні системи займання паливно-повітряної суміші, використовувані в поширених марках автомобілів, засновані на тому ж способі займання, що і на початку ери автомобілізму. Це іскровий розряд між електродами свічки запалювання. Опис процесів, що відбуваються у момент займання паливно-повітряної суміші, і самого процесу горіння супроводжуються в літературі, як правило, посиланнями на відсутність єдиної теоретичної моделі цього процесу і різними поясненнями його різними авторами. Відомо, що ККД двигуна внутрішнього згоряння залежить від температури газів у камері згоряння, залежної, в свою чергу, від швидкості згоряння паливно-повітряної суміші. Відповідно, із збільшенням цієї швидкості збільшується ККД двигуна і, як наслідок, зменшується питома витрата палива.
При розробці нової системи запалювання було зроблено припущення, що збільшити швидкість згоряння паливно-повітряної суміші в камері згоряння можна послабивши ефект "шнурування" плазми, що утворюється між електродами свічки за рахунок протікання в искровом проміжку постійного струму. Струм в цьому випадку підтримується за рахунок енергії, накопиченої в котушці запалювання. У новій системі використовується принцип накопичення енергії в конденсаторі, що забезпечує в искровом проміжку свічі запалювання біполярний імпульсний струм.
Протягом першого періоду коливань напруги на електродах свічки відбувається підготовка суміші та її займання, а протягом наступних - її спалювання. На рис.1 зображено графік зміни напруги на електродах свічки. У двох останніх періодах імпульси напруги мають форму, близьку до прямокутної.
Рис.1
Схема електронного запалювання представлена на рис.2. Вона працює наступним чином. Конденсатори С5...С7 заряджаються від вторинної обмотки перетворювача на транзисторі VT1 до напруги, що значно перевищує ЕРС акумуляторної батареї. При розмиканні контакту переривника, включеного між точками ПР і М, через керуючий електрод тиристора VD8 проходить імпульс струму, сформований RC-ланцюгом R1, R2, R5, С1. Тиристор відкривається і починається коливальний розряд конденсаторів через первинну обмотку котушки запалювання, підключеної до точки КЗ. Протягом першого напівперіоду струм протікає через тиристор, а протягом другого - через діоди VD9, VD10.
Puc.2
Процес повторюється до тих пір, поки конденсатор С4 не зарядиться до напруги, при якому відкривається ключ на транзисторі VT2, що запобігає чергове відмикання тиристора. Після замикання контакту переривника залишкове напруга конденсатора С4 прикладається до керуючого переходу тиристора і надійно замикає його. Конденсатор С4 при цьому розряджається через резистор R3 і діод VD4, проте ключ VT2 деякий час після замикання контакту залишається відкритим, що запобігає випадкове відмикання тиристора за рахунок брязкоту контактів переривника.
У разі застосування комутатора в системі запалювання з датчиком Холла, останній безпосередньо управляє роботою ключа. Процеси, що відбуваються при цьому в схемі, аналогічні описаним вище.
Пропонована схема запалювання дозволяє подавати на електроди свічок запалювання напруга, полярність якого змінюється протягом одного такту роботи двигуна. Підбором елементів схеми керування забезпечується оптимальна тривалість розряду у свічі.
Застосування описаного способу запалювання дає можливість підвищити паливну економічність двигуна, його потужність і прийомистість, зменшити вміст окису вуглецю у вихлопних газах і збільшити ресурс свічок запалювання.
Рис.3
Схема підключення розробленого блоку (ВІН-427) до системи запалювання автомобіля показана на рис.3 і 4. При підключенні і відключенні блоку запалювання повинно бути вимкнено, а клема "Маса" ("-") від'єднана від акумулятора. Блок електронного запалювання, виготовлений за даною схемою, пройшов випробування на вантажних автомобілях і порівнювався з різними штатними системами запалювання.
Рис.4
Були обрані автомобілі ГАЗ-52 с класичної контактної системою і ГАЗ-53 з більш досконалою транзисторною системою і індукційним датчиком запалювання. Випробування проводилися за методикою, розробленою НПМП "Вітар". Результати випробувань розробленого блоку наведені на рис.5.
Puc.5
Аналіз результатів свідчить про ефективність розробленого пристрою і дозволяє припустити, що характер відбуваються при займанні паливно-повітряної суміші процесів в якійсь мірі відповідає описаним.
Література
Автор: Ст. Щербатюк, р. Мінськ; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru