Tehnica aprinderii
Acțiune
Aprinderea este aprinderea gazelor comprimate în camera de ardere a motorului. Arderea amestecului, care poate fi considerată o reacție chimică între carbonul conținut în hidrocarbură (benzină sau motorină) și oxigenul conținut în aer, trebuie să îndeplinească anumite condiții de dozare, amestecare și temperatură (> 600-700 ° C).
Există două categorii de motoare:
- Motoare cu aprindere prin scânteie (sau cu aprindere prin scânteie) controlate, în care combustibilul este în general amestecat cu aer înainte de a fi introdus în camera de ardere;
- motoare cu aprindere cu combustie lentă (Diesel), în care combustibilul (diesel) este injectat într-un volum de aer foarte comprimat.
În primul caz, aprinderea este cauzată de o scânteie care este făcută să tragă la sfârșitul compresiei între electrozii unei bujii plasate în camera de explozie. Scânteia este suficient de fierbinte pentru a determina amestecul să ardă rapid. În al doilea caz, presiunea ridicată din camera de ardere determină o creștere semnificativă a temperaturii (> 600 ° C).
La sfârșitul comprimării, combustibilul (motorina) este injectat în particule fine care se aprind spontan la contactul cu aerul fierbinte. Pentru toate aceste tipuri de motoare, aprinderea este faza inițială a fenomenului de ardere, care are loc apoi într-o perioadă caracteristică de timp.
La motoarele pe benzină, amestecul se aprinde în straturi concentrice, expansiunea nu este imediată și este necesar să se asigure un anumit avans la aprindere, care să ia în considerare durata de ardere. Provocând aprinderea înainte ca pistonul să ajungă la TDC (punctul mort superior), forța exercitată asupra acestuia din urmă este maximă imediat ce o depășește. Intervalul în grade, în raport cu punctul mort inferior (TDC) sau cu TDC, între momentul în care izbucnește scânteia și TDC, determină avansul de aprindere.
În motoarele diesel, există dispozitive destinate să faciliteze pornirea la rece: acestea sunt înfășurări mici sau bujii speciale incandescente de curentul electric care încălzește aerul din galeria de admisie a aerului și a căror acțiune încetează imediat ce motorul funcționează. Există, de asemenea, un avans de injecție care depinde de întârzierea aprinderii.
Sistemul de aprindere este probabil cea mai delicată parte a motorului pe benzină. Sute de sisteme au fost studiate, iar progresul uriaș realizat nu a oprit cercetarea.
În trecut, cele mai enervante probleme au apărut din dificultățile de pornire atunci când amestecul se află în condițiile cele mai puțin favorabile pentru aprinderea regulată; astăzi, studiem echipamente capabile să asigure aprinderea constantă la viteze mari.
De la arzător la scânteie
Primele sisteme adoptate în secolul trecut au precedat distincția dintre motoarele cu ardere internă și motoarele diesel. Aprinderea a fost apoi efectuată de o flacără, o substanță dotată cu o putere catalitică, un fir de platină păstrat incandescent de curentul electric sau, în cele din urmă, de tuburi mici, întotdeauna în platină, numite arzătoare și plasate în camera de ardere. Au fost aduși la incandescență de flacăra unui arzător Bunsen (sistem inventat de Daimler și depus în 1883).
Dintre mașinile echipate cu acest dispozitiv, putem menționa Daimler, Peugeot și Panhard și Levassor.
Cu aceste sisteme, aprinderea era incertă și combustia neregulată. Utilizarea scânteii electrice ca element de aprindere a combustiei s-a dovedit imediat a fi cea mai eficientă și cea mai simplă soluție. A fost începutul unui capitol care continuă și astăzi, deoarece nu există alternative.
Ei au inventat să-și imagineze cele mai diverse sisteme de producere a scânteii electrice;
- sisteme electrice de curent continuu sau alternativ,
- sisteme electromagnetice,
- electrostatic,
- electronic,
- cu rezistențe electrice,
- piezoelectric. iar lista va crește, fără îndoială, și mai mult.
La începutul secolului, se distingeau două sisteme: aprinderea electrică cu vibrator și aprinderea electromagnetică cu întrerupător.
Primul a folosit o bobină Ruhmkorff (bobina actuală), alimentată de o baterie și controlată de un vibrator, numită shaker, Acest dispozitiv, independent de rotația motorului, a generat o serie de scântei la o tensiune de o mie de volți.
Acestea au izvorât între polii unui dispozitiv numit aprindător, strămoș al lumânării actuale. Viteza redusă a motoarelor de atunci a făcut posibilă alegerea, printre numeroasele scântei pierdute, pe cea care, la momentul potrivit, ar provoca aprinderea.
Acest sistem a fost rapid abandonat din cauza scurtei durate a scânteii și a defecțiunilor frecvente ale bujiilor.
Al doilea sistem consta dintr-o bobină înfășurată pe un fier moale care a fost alternativ oscilat, sau chiar rotit, între polii unui magnet. Un curent alternativ de câțiva volți a fost astfel obținut prin inducție. În interiorul camerei de ardere, un mic ciocan, numit întrerupător, a creat, prin deschiderea circuitului, un curent indus de câteva sute de volți care a provocat scânteia.
Curentul indus este un efect tranzitoriu care se manifestă întotdeauna în circuite formate de înfășurări. Rezultă o creștere instantanee și bruscă a tensiunii. Poate fi comparat cu suprapresiunea care apare într-o conductă lungă, cu debit mare, când fluxul de apă este întrerupt brusc de o supapă. Principalul dezavantaj al acestui sistem a fost complexitatea dispozitivului de control al contactelor. În plus, tensiunea generată a fost scăzută. Instalarea nu depindea de baterie și această independență era singurul avantaj al sistemului.
Magnetul și aprindătorul
Absența acumulatorilor de lungă durată și necesitatea de a face sistemul de aprindere independent de baterie au determinat succesul durabil al magneto-ului. Acest dispozitiv, inventat înainte de 1905, este folosit și astăzi pe motoarele cu un singur cilindru și pe anumite motociclete. Pionierii magneto-ului au fost Robert Bosch în Germania și Frédérick Richard Simms în Anglia.
Există două tipuri de magneto magneto de joasă tensiune (LV) și magneto de înaltă tensiune (HV).
Primul combină sistemul de supracurent, descris mai sus, cu un transformator sau bobină de înaltă tensiune. Curentul generat la deschiderea contactelor este trimis la bobină care îl transformă în curent de înaltă tensiune.