Рисунок иллюстрирует понятие «Верхняя мертвая точка» и «Нижней мертвая точка». Пространство между ними является рабочим объемом цилиндра. Напротив, между высшим положением поршня (2) и нижним краем головки блока цилиндров (1) показана камера сгорания.
Основным элементом системы зажигания четырехцилиндрового двигателя с рабочим объемом 1,6 л является отдельная катушка зажигания (1) и оконечный каскад (3) с разъемом (2). Распределение напряжения зажигания по цилиндрам здесь осуществляет распределитель зажигания.
Пакет катушек зажигания шестицилиндрового двигателя со снятой крышкой двигателя (статическое распределение зажигания). Цифры на разъемах высокого напряжения поясняют, к какому цилиндру идет провод.
В двигателе 1,8 л мощностью 92 кВт катушка зажигания на цилиндре 3 обслуживает также цилиндр 1, а катушка зажигания на цилиндре 4 – также цилиндр 2. Вверху на катушках зажигания установлен оконечный каскад.
Зажигание турбодвигателя 1,8 л мощностью 110 кВт: у каждого цилиндра есть своя собственная катушка зажигания (1–4).
Искра должна проскочить в камеру сгорания в нужный момент. Сгорание топливно-воздушной смеси происходит наиболее эффективно в тот момент, когда она сжата до самого минимального объема. Эта максимальная компрессия достигается в то мгновение, когда поршень при завершении хода сжатия хочет перейти от поступательного движения к обратному движению рабочего такта. До того как поршень переходит к движению в обратном направлении, долю мгновения он находится в самой высокой точке траектории своего движения. Эту точку называют «верхней мертвой точкой» (ВМТ).
Итак, идеальным моментом зажигания является тот момент, когда поршень только начинает свое обратное движение. Компрессия максимальная, и поршень может быть с силой отжат к блоку двигателя.
Несмотря на это, было бы неправильным устанавливать момент зажигания точно в верхней мертвой точке. Так как топливно-воздушной смеси требуется определенное время (около 1/3000 с) до ее воспламенения и развития полного давления сгорания. Поэтому момент зажигания устанавливается на более ранний срок. Мы говорим об «опережении зажигания». Поэтому стартовый выстрел для искры звучит еще во время движения поршня вверх, а давление сгорания развивается сразу после ВМТ.
Верхняя мертвая точка и опережение зажигания
С увеличением числа оборотов двигателя искра зажигания должна проскакивать все раньше, т.к. – как уже говорилось – топливно-воздушной смеси всегда нужно одно и то же время для воспламенения. Только так осуществляется процесс сгорания точно в нужное время, а именно тогда, когда поршень снова только начинает двигаться назад. Сгорание топливно-воздушной смеси зависит также от ее состава. При незначительно отжатой педали газа (при «частичной нагрузке») смесь в камерах сгорания обладает пониженной способностью к возгоранию, поэтому она сгорает медленнее и по этой причине зажигание тоже должно работать с большим опережением.
Установка зажигания с запаздыванием
В других ситуациях нужно сдвинуть момент зажигания в направлении «запаздывания». Зажигание происходит тогда, когда поршень уже давно миновал верхнюю мертвую точку. Т.е. зажигание осуществляется почти на такте выхлопа, что улучшает состав отработанных газов, но ухудшает мощность двигателя. Следовательно, позднее зажигание может быть правильным тогда, когда двигатель работает без нагрузки в режиме качения автомобиля (например, под гору без газа).