Какое напряжение должна создавать система зажигания?

Для воспламенения смеси в цилиндре нужна искра. Искра проскакивает в зазоре свечи, если прикладывается достаточное напряжение порядка 12 тысяч Вольт. На самом деле надо создать значительно более высокое напряжение, чтобы гарантировать стабильную искру.

Почему такое напряжение, а если сделать зазор в свече поменьше? Да напряжение можно сделать меньше, но короткая искра получится не такая горячая, чтобы стабильно зажигать смесь. Но если нужна горячая и длинная искра, может быть сделать зазор побольше? Да, искра получится значительно мощнее, но создать такое высокое напряжение, да еще с запасом, очень непростая задача. 

Зазор свечи находится внутри цилиндра, смесь нужно поджигать там, внутри. В этом основная трудность. Создать искру на воздухе очень просто, достаточно 2 - 3 тысячи Вольт и искра в зазоре проскочит. А внутри цилиндра совсем не так, там очень высокое давление, газы в такте сжатия сжимаются в 10 раз и давление возрастает до 13 – 14 атмосфер.  При таком давлении пробить искровой промежуток уже трудно, поэтому и нужно напряжение в 20000 Вольт.

Высокое напряжение все время норовит «проскочить», где - нибудь, и его надо удерживать толстой и очень надежной изоляцией. Это одна из сложных проблем системы зажигания, которая ограничивает величину высокого напряжения.

Откуда берется высокое напряжение?

Создают напряжение источники (батарейка, аккумулятор, генератор), но это всегда невысокое напряжение, например батарейка не может создать больше 1,5 Вольт, аккумулятор, даже из шести банок, не может создать больше 12,6 Вольта. А для пробоя искры нужно 12 тысяч Вольт.

Для того, чтобы повысить напряжение до нужного значения применяют трансформатор.

На одном сердечнике наматываются две обмотки. Напряжение, которое на них возникает точно пропорционально числу витков в каждой обмотке. Если на первичной обмотке действует напряжение 10 Вольт, то на вторичной обмотке будет напряжение во столько раз больше, во сколько на ней больше витков, если витков в 10 раз больше, то и напряжение получится в 10 раз больше (100 Вольт).

Нам нужно 20000 Вольт, это напряжение с запасом, которое подводится к свече, чтобы надежно проскочила искра. Для этого вторичную обмотку надо намотать очень большим числом витков. (примерно: первичная обмотка катушки зажигания 100 витков провода диаметром 1мм, вторичная 20000 витков провода диаметром 0,06 мм)

Катушка, как и любой трансформатор, работает только при изменении тока. Изменение тока вызывает изменение магнитного поля в сердечнике и это индуктирует напряжение во вторичной обмотке.

Источником напряжение для зажигания является аккумулятор, но надо сделать ток переменным – самый логичный способ - включать и выключать ток. Для этого в цепи первичной обмотки есть контакты прерывателя, которые размыкаются специальным кулачком при его вращении.

Контакты размыкаются, ток резко прекращается, в этот момент и наводится высокое напряжение во вторичной обмотке и проскакивает искра.

В современных системах зажигания вместо ненадежного прерывателя применяется электронный коммутатор.

Важно то, что размыкать контакты надо точно в тот момент, когда поршень находится близко к верхней мертвой точке такта сжатия - когда должна проскочить искра. Это значит, что контакты прерывателя должны синхронизировать работу системы зажигания и двигателя.

Для синхронизации работы системы зажигания и двигателя необходима установка и настройка зажигания.

Вторичная цепь, в которой действует высокое напряжение, имеет свои конструктивные особенности. Изоляция всех элементов должна быть толстой и надежной. Требуются электропрочные пластмассы – карболит или поликарбонат, провода высокого напряжения имеют очень тонкую жилу и очень толстую изоляцию из высокопрочной силиконовой резины.