Sytytystulppa: ei vain kipinä

Kipinäsytytysmoottorin sytytystulpan olemus näyttää ilmeiseltä. Tämä on yksinkertainen laite, jossa tärkein osa on kaksi elektrodia, joiden välissä sytytyskipinä hyppää. Harvat meistä tietävät, että nykyaikaisissa moottoreissa sytytystulppa on saanut uuden toiminnon.

Nykyaikaisia ​​moottoreita ohjataan lähes yksinomaan elektronisesti. Ohjain, tunnetaan yleisesti nimellä "tietokone" kerää joukon tietoja yksikön toiminnasta (mainitsemme tässä ensinnäkin kampiakselin nopeuden, kaasupolkimen "painamisasteen", ilmakehän ilmanpaineen ja imusarja, jäähdytysnesteen, polttoaineen ja ilman lämpötila sekä pakokaasujen koostumus pakojärjestelmässä ennen ja jälkeen niiden puhdistamisen katalysaattoreilla), ja sitten vertaamalla näitä tietoja sen muistiin tallennettuihin tietoihin antaa komentoja sytytys- ja polttoaineen ruiskutusprosessin ohjausjärjestelmiin sekä ilmapellin asentoon. Tosiasia on, että yksittäisten käyttöjaksojen leimahduspisteen ja polttoaineannoksen on oltava optimaaliset tehokkuuden, taloudellisuuden ja ympäristöystävällisyyden kannalta moottorin jokaisella käyttöhetkellä.

LUE MYÖS

Hehkutulpat

Peli on kynttilän arvoinen

Moottorin oikean toiminnan ohjaamiseen tarvittavien tietojen joukossa on myös tietoa räjähdyspolton olemassaolosta (tai puuttumisesta). Polttokammiossa jo männän yläpuolella olevan ilma-polttoaineseoksen tulee palaa nopeasti, mutta vähitellen, sytytystulpalta polttokammion kauimpana päähän. Jos seos syttyy kokonaisuudessaan eli "räjähtää", moottorin hyötysuhde (eli kyky käyttää polttoaineen sisältämää energiaa) laskee jyrkästi ja samalla moottorin tärkeiden osien kuormitus kasvaa, mikä voi johtaa epäonnistumiseen. Siksi jatkuvaa räjähdysilmiötä ei pitäisi sallia, vaan toisaalta välitön sytytysasetuksen ja polttoaine-ilma-seoksen koostumuksen tulee olla sellainen, että palamisprosessi on suhteellisen lähellä näitä räjähdyksiä.

Siksi nykyaikaiset moottorit on jo useiden vuosien ajan varustettu ns. koputusanturi. Perinteisessä versiossa tämä on itse asiassa erikoismikrofoni, joka moottorilohkoon ruuvattuna reagoi vain värähtelyihin, joiden taajuus vastaa tyypillistä räjähdyspolttoa. Anturi lähettää tiedon mahdollisesta kolhusta moottoritietokoneelle, joka reagoi muuttamalla sytytyskohtaa niin, ettei nakutusta tapahdu.

Räjähdyspalamisen havaitseminen voidaan kuitenkin suorittaa toisella tavalla. Jo vuonna 1988 ruotsalainen Saab käynnisti jakelijattoman sytytysyksikön tuotannon Saab Direct Ignition (SDI) mallissa 9000. Tässä ratkaisussa jokaisessa sytytystulpassa on oma sytytyspuola, joka on rakennettu sylinterinkanteen, ja "tietokone" " syöttää vain ohjaussignaaleja. Siksi tässä järjestelmässä sytytyspiste voi olla erilainen (optimaalinen) jokaiselle sylinterille.

Tärkeämpää tällaisessa järjestelmässä on kuitenkin se, mihin kutakin sytytystulppaa käytetään, kun se ei tuota sytytyskipinää (kipinän kesto on vain kymmeniä mikrosekunteja käyttöjaksoa kohden, ja esim. 6000 rpm:ssä yksi moottori toimintajakso on kaksi sadasosaa sekuntia). Kävi ilmi, että samoilla elektrodeilla voidaan mitata niiden välillä kulkevaa ionivirtaa. Tässä käytettiin polttoaineen ja ilman molekyylien itseionisoitumista männän yläpuolella olevan varauksen palamisen aikana. Erilliset ionit (vapaat elektronit negatiivisella varauksella) ja hiukkaset, joissa on positiivinen varaus, mahdollistavat virran kulkemisen polttokammioon sijoitettujen elektrodien välillä, ja tämä virta voidaan mitata.

On tärkeää huomata, että ilmaistun kaasun ionisaatioaste kammiossa palaminen riippuu palamisparametreista, ts. pääasiassa vallitsevasta paineesta ja lämpötilasta. Siten ionivirran arvo sisältää tärkeitä tietoja palamisprosessista.

Saab SDI -järjestelmän hankkimat perustiedot antoivat tietoa koputtelusta ja mahdollisista sytytyskatkoista sekä mahdollistivat tarvittavan sytytysajan määrittämisen. Käytännössä järjestelmä antoi luotettavampia tietoja kuin perinteinen sytytysjärjestelmä perinteisellä nakutusanturilla ja oli myös halvempi.

Tällä hetkellä niin sanottu Distributionless-järjestelmä, jossa kullekin sylinterille on omat kelat, on laajalti käytössä, ja monet yritykset käyttävät jo ionivirran mittausta kerätäkseen tietoa moottorin palamisprosessista. Tähän mukautettuja sytytysjärjestelmiä tarjoavat tärkeimmät moottorintoimittajat. Osoittautuu myös, että moottorin palamisprosessin arvioiminen ionivirtaa mittaamalla voi olla tärkeä tapa tutkia moottorin suorituskykyä reaaliajassa. Sen avulla voit suoraan havaita virheellisen palamisen lisäksi myös männän yläpuolella olevan todellisen maksimipaineen koon ja sijainnin (laskettuna kampiakselin pyörimisasteina). Tähän asti tällainen mittaus ei ollut mahdollista sarjamoottoreissa. Sopivan ohjelmiston avulla näiden tietojen ansiosta on mahdollista ohjata tarkasti sytytystä ja ruiskutusta paljon laajemmilla moottorin kuormituksilla ja lämpötiloilla sekä säätää yksikön toimintaparametreja tiettyjen polttoaineominaisuuksien mukaan.