Типы воспламенения рабочей смеси в ДВС

Воспламенение рабочей смеси может происходить двумя способами — принудительным образом от искрового разряда и самовоспламенением от сжатия. При принудительном воспламенении рабочей смеси (принудительном зажигании) смесь воспламеняется с помощью искрового разряда от свечи зажигания, что типично для бензиновых двигателей. При самовоспламенении смесь нагревается до температуры воспламенения посредством сжатия в цилиндре без дополнительного подвода энергии извне в камеру сгорания. Если в цилиндре сжимается воздух, то при сжатии он нагревается настолько, что воспламенение происходит после впрыскивания топлива в камеру сгорания. Принцип самовоспламенения смеси от сжатия используется в дизельных двигателях и изредка встречается в бензиновых двигателях.

Принудительное зажигание рабочей смеси

Один из первых двигателей Жана Этьена Ленуара уже был оснащен системой электрического принудительного зажигания смеси. Индукционное устройство вырабатывало электрический ток, и вследствие электрического искрового разряда (искры) в цилиндре зажигалась смесь газа с воздухом.

Николаус Август Отто сначала разработал для своего двигателя систему факельного зажигания (см. главу 1). Следующим типом зажигания стала система воспламенения смеси от трубки накаливания. Небольшая трубка, открытая со стороны камеры сгорания, нагревалась снаружи от постоянно работавшей запальной горелки (рис. 5.1). Во время сжатия рабочая смесь направлялась к раскаленной трубке накаливания, от соприкосновения с поверхностью которой и зажигалась.





В 1884 году Отто изобрел систему низковольтного зажигания «на отрыв». Внутрь камеры сгорания двигателя вдавался изолированный от цилиндра палец с прижатым к нему размыкающим рычагом. Магнето низкого напряжения вырабатывало электрический ток, подававшийся на палец и рычаг. В момент, необходимый для воспламенения смеси в цилиндре, размыкающий рычаг отводился от изолированного пальца. Возникавшая при размыкании контактов искра воспламеняла рабочую смесь.

В начале XX столетия компания «Bosch» разработала высоковольтную систему зажигания. Этот принцип и сегодня используется в бензиновых двигателях. В данных системах посредством высокого напряжения образуется искровой разряд (искра), что вызывает экзотермическую реакцию рабочей смеси в камере сгорания.

Самовоспламенение рабочей смеси от сжатия

Высокая степень сжатия, характерная для дизельных двигателей, позволяет во время сжатия нагревать воздух в цилиндре выше температуры, необходимой для воспламенения дизельного топлива. Когда поршень находится недалеко от верхней мертвой точки, дизельное топливо впрыскивается в сильно сжатый и нагретый воздух, от чего оно самостоятельно воспламеняется.



В случае низкой температуры окружающей среды воздух при сжатии нагревается недостаточно из-за потерь тепла через поверхность цилиндра, поэтому впрыскиваемое дизельное топливо может не воспламеняться. Для такого случая в головке блока цилиндров установлены штифтовые или проволочные свечи накаливания (рис. 5.2), каждая из которых выходит внутрь камеры сгорания. Перед пуском двигателя свечи накаливания включаются на короткое время (до одной минуты, в зависимости от необходимости), подогревая воздух в камерах сгорания. После этого исправный двигатель пускается уже после нескольких оборотов вала стартера. Штифтовая свеча накаливания менее чувствительна к качеству топлива, ее мощность накала и поверхность излучения тепла больше по сравнению с проволочной свечой накаливания.