Sisteme electronice de aprindere prin scânteie a amestecului carburant

CAPITOLUL I

Sisteme electronice de aprindere prin scanteie a amestecului carburant

Generalitati

Motoarele cu aprindere prin scanteie (MAS) – utilzate in marea majoritatea autovehiculelor - isi datoreaza buna lor functionare , pe toata durata de viata si unui reglaj corect al aprinderii la care:

- scanteia trebuie sa se aplice amestecului carburant , la momentul optim al cursei pistonului (pentru a se realiza un maxim de compresie in cilindru );

- scanteia trebuie sa aiba o anumita energie (pentru a declansa o aredere completa a amestecului carburant).

In momentul pornirii motorului, printr-un dispozitiv mecanic corespunzator , turatia acestuia se transmite unui ax pe care este fixata o cama, care in rotirea ei deplaseaza parghia contactului mobil al ruptorului (fata de celalalt contact care ramane fix ); in momentul in care cele doua contacte se inchid, prin circuitul primar al bobinei de inductie va circula un curent iar in miezul bobinei va apare un flux magnetic. Rotirea camei continuand , contactele se deschid si curentul prin circuitul primar se intrerupe . Variatia brusca a fluxului magnetic provocata de aceasta intrerupere, induce in secundarul bobinei de inductie o tensiune inalta, transmisa prin intermediul distibuitorului succesiv , fiecarui bujii care produce scanteia , si prin aceasta, aprinderea amestecului carburant. Asfel se obtine energia necesara deplasarii pistoanelor in fiecare cilindru.

Desi simpla in conceptie ( bazandu-se pe principii clasice de electromecanica, cunoscute si bine stapanite ) functionarea incorecta a sistemului de aprindere , conduce nu numai la o risipa de carburant si la o pornire necorespunzatoare, dar poate determina si o incalzire puternica a blocului motor provocand o uzura prematura a acestuia .

Testarea periodica a sistemului de aprindere cu o aparatura adecvata , implica nu numai o economie importanta in bugetul conducatorului auto, dar garanteaza si o functionare sigura a motorului.

Arderea in motorul cu aprindere prin scanteie

La MAS arederea incepe in momentul producerii scanteii electrice, intr-un moment determinant al ciclului , care asigura aparitia nucleului de flacara, si raspandirea flacarii in toate directiile, pana la cuprinderea in intregime a amestecului combustibil-aer ( considerat amestec omogen ).

Producerea flacarii cu viteze moderate se numeste ardere normala , care determina o eficienta economica ridicata , asigurand o durabilitate si functionare de lunga durata a motorului.

Arderea normala poate fi studiata pe baza diagramei indicate ( fig. 1.a ) , in special a celei desfasurate (fig.1.b ) care mareste precizia investigatiei . Scanteia electrica se produce in punctul S cu avansuls fata de pms.

Unghiuls se numeste avans la producerea scanteii electrice. Dupa producerea scanteii electrice are loc prima perioada a arederii 1 , numita perioada intarzierii la aprindere, care incepe cu formarea nucleului de flacara, iar cand flacara a cuprins un volum suficient die mare de amestec combustibil – aer are loc cresterea rapida a presiunii ( moment marcat pe diagrama indicata prin desprinderea curbei de variatie a presiunii cu ardere de curba fara ardere). In aceasta a doua perioada, numita si perioada principala de ardere 2 viteza de deplasare a flacarii atinge 20-40 m/s . Durata perioadei principale arderii , care se considera incheiata cand presiunea atinge valoarea maxima , este imfluentata prponderent de intensitatea turbulentei. Perioada a treia a arderii , care se desfasoara in destindere , nu este dorita deoarece conduce la randamente scazute.

Durata celor trei perioade exprimate prin unghiurile  sau timpii corespunzatori sunt influentate de factori diferiti , asfel in prima si in ultima perioada predomina influenta factorilor chimici, iar in perioada principala este hotaratoate intensitatea miscarii turbulente.

In fig. 1.b sunt puse in evidenta cateva imagini (reproduse) ale camerei de ardere, de unde se poate urmari evolutia frontului flacarii (frontul de aprindere) . Variatia concentratiei locale a unor substante in timpul arderii este evidentiata in fig. 1.c .

Uneori este posibil ca spre sfarsitul arderii normale sa apara in fluidul motor (amestecul combustibil – aer )fenomenele de autoaprindre caracterizate de viteze ridicate de propagare a flacarii. In acest caz arderea se numeste detonanta si constituie o ardere anormala.

Arderea cu detonatie limiteaza cresterea puterii si economicitatii MAS , prin marirea raportului de compresie.

Cercetarile experimentale au aratat ca arderea decurge la inceput normal , avand o desfasurare cu variatii mari de presiune doar in ultima parte ( fig.2 ).

Din schema fografiilor camerei de ardere se observa ca in fata frontului flacarii apar initial puncte cu emisie luminoasa , apoi se transforma in nuclee de flacara care se dezvolta cu viteza foarte mare (200…750m/s). Ca urmare se produc unde puternice de soc care se propaga cu viteze de circa 1200 m/s, atat in amestecul combustibil-aer nears cat si in gazele arse.

Prin reflectarea undelor de soc , pe pereti, se transforma in unde de detonatie care se deplaseaza cu viteze excesive (2000…2500 m/s).

Arderea detonanta este insotita de zgomote metalice, asemanatoare unor ciocanituri, tendinte de supraincalzire a motorului, scaderea puterii si a economicitatii.

La funcionarea mai indelungata a motorului in regim de detonatie are loc o uzura importanta a clilindrilor si segmentilor, uneori putand avea loc chiar spargerea pistonului.

Un alt tip de ardere anormala apare atunci cand arderea normala este alterata de aparitia unor aprinderi ale amesteculuide la punctele sau suprafetele supraincalzite din camera de ardere , inaite si dupa producerea scantieii elecrice, cu formarea mai multor fronturi de aprindere suplimentare. Acest tip de ardere se numeste ardere prin aprinderi secundare . Cand aprinderea secundara se produce inainte de prodecerea scanteii electrice declansata de bujie se numeste preaprindere (fig. 3.a ), iar cand se produce dupa scanteia electrica se numeste postaprindere (fig. 3.b ).