Двойное зажигание — это система для двигателей с искровым зажиганием, при которой важные компоненты зажигания, такие как свечи зажигания и магнето , дублируются. Двойное зажигание чаще всего используется в авиационных двигателях , [1] [2] и иногда встречается в автомобилях и мотоциклах.
Двойное зажигание дает два преимущества: дублирование в случае отказа одной системы зажигания в полете; и более эффективное сжигание топливно-воздушной смеси в камере сгорания. [1] [2] В самолетах и противопожарном оборудовании, работающем на бензине, резервирование является основным фактором, но в других транспортных средствах основными целями являются эффективное сгорание и соблюдение требований законодательства по выбросам.
Двойная система зажигания обычно предусматривает наличие в каждом цилиндре двух свечей зажигания и наличие в двигателе как минимум двух цепей зажигания, таких как дублирующие магнето или катушки зажигания . [3]
Двойное зажигание повышает эффективность двигателя за счет образования двойных фронтов пламени, обеспечивая более быстрое и полное сгорание и тем самым увеличивая мощность. [4] Хотя система двойного зажигания является методом достижения оптимального сгорания и лучшего расхода топлива, она остается редкой в автомобилях и мотоциклах из-за трудностей с размещением второй свечи зажигания в головке блока цилиндров (поэтому многие системы двойного зажигания встречаются на серийных автомобилях). обычно имели двухклапанную конструкцию, а не четырехклапанную). Посол Нэша в 1932-1948 годах использовал сдвоенные свечи зажигания на рядном восьмицилиндровом двигателе, а более поздние автомобили Alfa Romeo Twin Spark использовали двойное зажигание, как и автомобили Honda с двигателями серии i-DSI и двигателем Chrysler Modern Hemi . [5] В 1980 году компания Nissan установила сдвоенные свечи зажигания на двигатель Nissan NAPS-Z , а компания Ford представила их на четырехцилиндровых моделях Ford Ranger 1989 года и Ford Mustang 1991 года. Некоторые современные двигатели Mercedes-Benz также имеют по две свечи зажигания на цилиндр, например двигатели M112 и M113 . Некоторые мотоциклы, например Honda VT500 и Ducati Multistrada , также имеют двойное зажигание. [6] Ducati Multistrada 2012 года была модернизирована «головками цилиндров с двумя свечами зажигания для более плавного и эффективного сгорания», это изменение привело к увеличению крутящего момента на 5% и снижению расхода топлива на 10%. [7] Ранние мотоциклы BMW R1100S имели одну свечу зажигания на цилиндр, но после 2003 года они были модернизированы до двойного зажигания, чтобы соответствовать требованиям закона о выбросах.
Двойное зажигание в авиационных двигателях должно позволить самолету продолжать безопасный полет после отказа системы зажигания. Работа авиационных двигателей на одном магнето (а не на обоих) обычно приводит к падению оборотов примерно на 75 об/мин. [2] Его существование на авиационных силовых установках восходит к годам Первой мировой войны , когда такие двигатели, как Hispano-Suiza 8 и Mercedes D.III , и даже роторные двигатели, такие как более поздние версии Gnome Monosoupape модели 9N мощностью 160 л.с. (119 кВт) имел две свечи зажигания на цилиндр.
Hewland AE75 , рядный трехцилиндровый авиационный двигатель, созданный для ARV Super2 , имел три цепи зажигания, каждая из которых обслуживала два разных цилиндра. Если хотя бы один из трех контуров выйдет из строя, все три цилиндра все равно получат искру, и даже если два контура выйдут из строя, оставшийся контур будет поддерживать работу двигателя на двух цилиндрах. [8]
В то время как в истинном двойном зажигании используются полностью отдельные и дублирующие системы, в некоторых сертифицированных двигателях, таких как Lycoming O-320-H2AD, используется один приводной вал магнето двигателя, вращающий два отдельных магнето. Несмотря на экономию веса, это создает единую точку отказа с механической точки зрения, которая может привести к тому, что обе системы зажигания перестанут работать. [2]
В простой форме частичного двойного зажигания на некоторых самолетах любительской постройки используется одна свеча зажигания, но катушка и датчик дублируются для большей избыточности, чем традиционное одинарное зажигание. [9]
Другая форма частичного двойного зажигания (например, на Honda VT500 ) заключается в том, что каждый цилиндр имеет одну катушку HT, которая подает ток на одну свечу и замыкает цепь через вторую свечу, а не через землю. Эта система требует напряжения, достаточного для перекрытия обоих зазоров свечей, но преимущество состоит в том, что если одна свеча засорится, загрязненная свеча может сгореть, пока двигатель продолжает работать.
Двигатели Ванкеля имеют настолько удлиненную камеру сгорания, что даже неавиационные двигатели Ванкеля могут использовать двойное зажигание для улучшения сгорания. Авиационный двигатель Ванкеля серии MidWest AE имеет по две свечи зажигания на камеру, но они расположены рядом, а не последовательно, поэтому их основная цель - обеспечить резервирование, а не улучшение сгорания. [10]
Ричард В. Дилворт из Electo-Motive Corporation разработал систему, использующую четыре свечи зажигания и один карбюратор на цилиндр для сжигания «дистиллятного» топлива в двигателях вагонов. Поскольку такое тяжелое, но дешевое топливо было трудно воспламенить, использовалась четырехкратная система зажигания, чтобы сжигать топливо, примерно эквивалентное керосину или топливу для отопления домов. Используя это дистиллятное топливо, стоимость которого составляла всего одну пятую стоимости бензина до Великой депрессии , железная дорога могла существенно сэкономить на расходах на топливо. Однако эта запатентованная система зажигания не нашла коммерческого применения. [11]