Zapłon wyładowania indukcyjnego

Indukcyjne układy zapłonowe wyładowcze zostały opracowane w XIX wieku jako środek do zapalania mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze spalania silników spalinowych . Pierwszymi wersjami były cewki niskiego napięcia , następnie magnetosy niskiego napięcia, a następnie wysokiego napięcia , które były oferowane jako skuteczniejsza alternatywa dla starszych konstrukcji zapłonników z gorącą rurą , które były używane wcześniej w silnikach z gorącą rurą . Wraz z pojawieniem się małych silników stacjonarnych ; oraz wraz z rozwojem samochodów , traktorów napędzanych silnikiem i ciężarówek napędzanych silnikiem ; najpierw magneto, a później systemy typu rozdzielacza były wykorzystywane jako część wydajnego i niezawodnego układu zapłonowego silnika w dostępnym na rynku sprzęcie silnikowym. Systemy te były szeroko stosowane we wszystkich samochodach osobowych i ciężarowych w latach sześćdziesiątych XX wieku. Producenci tacy jak Ford, General Motors, Chrysler, Citroen, Mercedes, John Deere, International Harvester i wielu innych włączyli je do swoich produktów. Indukcyjny system rozładowania jest nadal szeroko stosowany.

Prawo Faradaya

Układ zapłonowy z wyładowaniem indukcyjnym działa zgodnie z zasadami elektromagnetyzmu opisanymi przez prawo indukcji Faradaya, które mówi, że indukcja siły elektromotorycznej (emf) w dowolnym obwodzie zamkniętym jest równa szybkości zmian strumienia magnetycznego w obwodzie. Innymi słowy, generowana siła elektromotoryczna jest proporcjonalna do szybkości zmian strumienia magnetycznego. Mówiąc prościej, pole elektryczne jest indukowane w każdym układzie, w którym a pole magnetyczne zmienia się w czasie. Zmiana może polegać na zmianie kierunku siły lub siły . Efekty opisane przez to prawo to efekty generatorów , silników , alternatorów i transformatorów . Istnieją dwie główne koncepcje, które należy zaczerpnąć z prawa Faradaya, które mają zastosowanie do projektowania indukcyjnych zapłonów wyładowczych. Jednym z nich jest to, że poruszanie się drutu przez pole magnetyczne indukuje napięcie i prąd elektryczny w drucie, inaczej indukcja elektromagnetyczna. Po drugie, prąd poruszający się w przewodzie indukuje wokół niego pole magnetyczne.

magnesy

Magneto to jedno z urządzeń elektromechanicznych wynalezionych w celu zapłonu w benzynowych silnikach spalinowych . Magneto w swojej najbardziej podstawowej postaci to prosty magnes , który porusza się obok drutu, a czasami drut porusza się obok magnesu. Gdy poruszają się względem siebie, zmiany kierunku siły magnetycznej indukują prąd elektryczny w drucie. Zwykle drut (zwany drutem pierwotnym) jest bardzo długi i owinięty wokół żelaznego rdzenia magnetycznego który mniej więcej kieruje pole magnetyczne przez pętlę drutu. W miarę przepływu prądu pętle z drutu wytwarzają własne pole magnetyczne, które wymaga pewnej ilości energii do wytworzenia. Pole magnetyczne jest rodzajem energii potencjalnej . Zwykle istnieje jakieś urządzenie, które otwiera i zamyka obwód, zwane wyłącznikiem kontaktowym , punktami lub zapalnikiem . Gdy punkty lub zapłonnik otwierają się, prąd przestaje płynąć, a pole magnetyczne zanika. Energia zmagazynowana w polu magnetycznym jest uwalniana w postaci zwiększonego napięcia elektrycznego w przewodzie. Napięcie to przeskakuje przez szczelinę zapłonnika lub świecy zapłonowej znajdującej się w komorze spalania i zapala mieszankę paliwowo-powietrzną w celu wykonania pracy .

Niektóre iskrowniki mają drugą cewkę z drutu umieszczoną obok pierwszej, zwaną cewką wtórną. Ta cewka jest zwykle znacznie dłuższa niż pętla pierwotna, dzięki znacznie większej liczbie pętli wokół rdzenia magnetycznego. Gdy pole magnetyczne jest budowane, indukuje ono również prąd w cewce wtórnej. Gdy wyłącznik stykowy otwiera obwód, pole magnetyczne załamuje się, powodując wysokie napięcie elektryczne w cewce pierwotnej i wtórnej. Jednak ze względu na większą liczbę zwojów cewki wtórnej napięcie jest znacznie wyższe, co powoduje większą iskrę na zapłonniku lub świecy zapłonowej, co oznacza pewniejszy zapłon.

Ze względu na swoją niezawodność iskrowniki są stosowane jako układy zapłonowe w samolotach . Są one również stosowane w maszynach , które nie mają oddzielnego zasilania elektrycznego ani akumulatora . Są również używane w samochodach wyścigowych drag, ponieważ oferują wagową nad systemami wykorzystującymi dystrybutor i akumulator.

Rozdzielacze układy zapłonowe

Wraz z rozwojem technologii zapłonu inżynierowie zdali sobie sprawę, że można zaprojektować funkcjonalny układ zapłonowy, który całkowicie zrezygnowałby z magnesów. Przyłożenie prądu do pierwotnej pętli drucianej owiniętej wokół żelaznego rdzenia magnetycznego spowodowałoby wygenerowanie pola magnetycznego w pierwotnej pętli bez magnesów. To pole magnetyczne indukowałoby prąd w sąsiedniej dłuższej wtórnej pętli drutu. Otwierając obwód w pętli pierwotnej, zapadające się pole magnetyczne spowodowałoby indukcję napięcia w pętli wtórnej. To wysokie napięcie było przenoszone lub „rozprowadzane” przez dystrybutora do każdej z wielu świec zapłonowych w silniku benzynowym samochodu osobowego lub ciężarowego.

Najbardziej znana wersja tego rodzaju systemu została wynaleziona przez Charlesa F. Ketteringa około 1909 roku i była znana przez niektórych jako układ zapłonowy Delco . Późniejsze zgłoszenia patentowe do Urzędu Patentowego Stanów Zjednoczonych odnoszą się do „ układu zapłonowego Kettering ”. Ten typ układu zapłonowego był używany z dużym powodzeniem w samochodach, ciężarówkach, kosiarkach do trawy , traktorach, piłach łańcuchowych i innych maszynach napędzanych benzyną przez wiele dziesięcioleci, aż do opracowania zapłonu pojemnościowego systemy.

Linki zewnętrzne

• https://www.google.com/patents/US1037491 Charles F. Kettering 15 września 1909/3 września 1912 „Aparat zapłonowy do silników wybuchowych” bez kondensatora, bez punktów, oddzielne cewki
• https://www.google.com/patents/US1037492 Charles F. Kettering 2 listopada 1910/3 września 1912 Rozdzielacz „Ignition System” z kondensatorem 46 (bez punktów)
• https://www.google.com/patents/US1223180 Charles F. Kettering 11 sierpnia 1911/17 kwietnia 1917 Punkty „układu zapłonowego”, bez kondensatora, wyłącznik zapłonu, aby uniknąć rozładowania akumulatora
• https://www.google.com/patents/US3327165 John A. Hawthorne 1964/1967 komentuje układ zapłonowy Ketteringa: „Praktyczne próby ulepszenia lub zastąpienia tego układu nie powiodły się i pozostał on praktycznie niezmieniony przez lata. Jednak obecny trend w kierunku silników samochodowych o wyższych osiągach grozi, że ten wypróbowany i prawdziwy system stanie się przestarzały.Głównym ograniczeniem systemu Ketteringa jest, w typowym zastosowaniu, niemożność uzyskania odpowiedniego poziomu energii szczeliny świecy zapłonowej bez poświęcania trwałości punktów zapłonu lub cewka transformatora. Nieodłączna nieefektywność systemu jest szczególnie widoczna przy wyższych prędkościach obrotowych silnika.