Система холостой искры — это тип системы зажигания, используемой в некоторых четырехтактных двигателях внутреннего сгорания . В системе холостой искры свечи зажигания срабатывают парами, одна свеча в цилиндре на такте сжатия, а другая — на такте выпуска. Дополнительная искра во время такта выпуска не оказывает никакого эффекта и, таким образом, «тратится впустую». Такая конструкция вдвое сокращает количество компонентов, необходимых в типичной системе зажигания, в то время как дополнительная искра, несмотря на значительно сниженное диэлектрическое сопротивление, едва ли влияет на срок службы современных компонентов зажигания. [1] В типичном двигателе для зажигания цилиндра на такте выпуска требуется всего около 2–3 кВ. Оставшаяся энергия катушки доступна для зажигания свечи зажигания в цилиндре на такте сжатия (обычно около 8–12 кВ).
Возможно, наиболее значительным преимуществом системы по сравнению с системами с одной катушкой и распределителем является то, что она исключает распределитель высокого напряжения . [2] Это значительно повышает надежность, поскольку многие проблемы с обычной системой вызваны воздействием на распределитель влаги от дождя или конденсата, накоплением грязи и деградацией изоляционных материалов со временем. Хотя системы катушек с разъемным верхом позже предложат то же самое преимущество, они не были доступны еще 30 лет. Системы с разъемным верхом увеличивают количество требуемых катушек, увеличивают тепло, которое эти катушки должны выдерживать, и, таким образом, требуют более сложных и дорогих материалов для выживания при обычном использовании.
Системы с холостой искрой по-прежнему требуют сигнала синхронизации от коленчатого вала. В обычном четырехтактном двигателе этот сигнал также должен отслеживать фазу распределительного вала относительно коленчатого вала, поэтому прерыватели контактов обычно приводятся в действие приводом распределительного вала и распределителя. При холостой искре вместо этого можно использовать коленчатый вал, поскольку система срабатывает на обоих восходящих ходах. Это упрощает механическую компоновку, поскольку нет привода распределителя, а кулачок прерывателя контактов может быть закреплен на коленчатом валу. Хотя для работы распределительного вала и клапанов по-прежнему требуется редуктор 2:1, точность этого привода теперь менее критична (момент зажигания более критичен для производительности двигателя, чем момент газораспределения): двигатели продолжают работать адекватно даже с изношенными приводами распределительного вала и неточной синхронизацией.
Эта система широко использовалась, включая такие двигатели, как двигатель MG MG6 1.8T; двигатель Mitsubishi Evolution 4G63 , двигатель Fiat 126 , рядные шестицилиндровые двигатели Mercedes-Benz (M104.94x, M104.98x, M104.99x); двигатели Buick 3800 (LN3 и новее); Harley-Davidson V-Twin ; мотоциклы BMW с воздушным охлаждением ; двигатели Citroën 2CV , Mazda B ; двигатели Chrysler V10 ; двигатель GY6 ; Volkswagen Golf Mk3 2.8 VR6 (кроме 2.0); четырехцилиндровые двигатели Saturn Corporation ; двигатели Toyota 5VZ-FE V6; двигатели Toyota 5E-FE и Chrysler 1.8, 2.0 и 2.4 . Некоторые двигатели Ford также имеют такую систему. Многие двигатели мотоциклов и гидроциклов Honda и Kawasaki также имеют схожую конструкцию, что позволяет заменить большее количество более мощных катушек в том же ограниченном пространстве.
На практике двигателю V-6 понадобится всего три катушечных блока вместо шести. Катушечный блок одновременно зажигает свечи зажигания в двух цилиндрах, например, цилиндры 1&4/2&5/3&6 зажигаются вместе, свеча зажигания в одном цилиндре на такте сжатия — это то, откуда берется энергия, а свеча зажигания в другом цилиндре на такте выпуска ничего не делает. Катушки в системе с пустой искрой могут быть в форме блока или в форме Coil-On-Plug (COP), с кабелем свечи зажигания, прикрепленным к каждому блоку COP, который подключается к другой свече зажигания.
Большинство одноцилиндровых [четырехтактных] двигателей используют систему холостой искры, чтобы извлечь выгоду из простоты и надежности маховика магнето. Этим двигателям нужен маховик для плавной работы, а мощные магниты, генерирующие ток, помогают обеспечить импульс, обеспечивая привод без технического обслуживания для системы зажигания. Прикрученный к концу коленчатого вала, этот маховик вращается дважды за каждый такт сжатия.
Помимо преимуществ в плане веса и обслуживания, эта система имеет и преимущество настройки. Устанавливается непосредственно на конце коленчатого вала, что позволяет избежать всех напряжений , которые в противном случае возникли бы при искрообразовании в цепи распредвала (или другом специальном приводе с половинной скоростью), при этом практически нет напряжений , которые обязательно ухудшают момент зажигания в системах, использующих цепи или шестерни.
В отличие от многоцилиндровых систем, упомянутых выше (которые одновременно зажигают две свечи от двухконтактной катушки), катушка в этой системе имеет только один высоковольтный провод, идущий к одной свече. Магнето маховика обеспечивает и другие услуги, например, в небольших мотоциклах, поскольку его можно легко построить для обеспечения постоянного тока для зарядки аккумулятора практически без дополнительных затрат или веса.
В современных условиях этот метод оказывает очень небольшое влияние на длительность интервалов обслуживания автомобиля и долговечность отдельных компонентов. Современные системы зажигания не имеют точек прерывания, которые были почти полностью заменены электронными системами. Современные катушки зажигания служат дольше большинства других компонентов автомобиля, а современные свечи зажигания имеют отличный срок службы, хотя между двумя свечами есть небольшая разница в отношении эрозии, испытываемой на центральном электроде. Поскольку искра проскакивает в противоположных направлениях на сопутствующих свечах, один блок будет больше разрушать центральный электрод, а противоположный блок будет больше разрушать заземляющий электрод. Свечи зажигания, используемые в системах с отработанной искрой, должны иметь драгоценные металлы, такие как платина и/или иридий, как на центральном, так и на заземляющем электродах, чтобы увеличить средний интервал обслуживания до необходимости замены. [3]
Начиная с самых ранних бензиновых двигателей использовались системы с двумя искрами , с двумя свечами зажигания на каждый цилиндр. Каждый комплект свечей поставляется отдельно. Причины этого включают надежность (особенно как отказоустойчивость в авиационных двигателях), улучшенный запуск и лучшую производительность сгорания за счет одновременного инициирования фронта пламени в противоположных точках (например, Alfa Romeo ). Они не считаются системами с пустой искрой, поскольку все их искры возникают после полезного такта сжатия, а не «тратятся впустую» в такте выпуска.