سیستم جرقه زنی در خودرو ها بخشی حیاتی از موتور احتراق داخلی است که وظیفه تولید جرقه برای آغاز فرآیند احتراق را دارد. این فرآیند به شرح زیر است:
- تولید جریان الکتریکی
سیستم جرقه‌زنی خودرو با دریافت جریان الکتریکی از باتری خودرو شروع می‌شود. این جریان ابتدا به سمت کویل جرقه یا ترانسفورماتور ارسال می‌شود.
- افزایش ولتاژ
کویل جرقه ولتاژ پایین باتری (معمولا 12 ولت) را به ولتاژ بسیار بالایی (معمولا بین 20,000 تا 40,000 ولت یا بیشتر) افزایش می‌دهد. این افزایش ولتاژ برای پرش جرقه از فاصله هوایی درون شمع جرقه لازم است.
- ارسال جرقه به شمع‌ها
ولتاژ بالا سپس از طریق یک توزیع‌کننده یا سیستم توزیع الکترونیکی (در سیستم‌های احتراق مدرن) به شمع‌های جرقه مربوطه ارسال می‌شود. توزیع‌کننده تایمینگ ارسال جرقه به هر شمع را بر اساس دور موتور و شرایط کاری تنظیم می‌کند.
- تولید جرقه
وقتی ولتاژ به شمع جرقه رسید، جرقه از طریق فاصله هوایی بین الکترود مرکزی و الکترود زمینی در نوک شمع پرش می‌کند. این جرقه مخلوط سوخت و هوا را درون سیلندر احتراق می‌دهد.
- کنترل الکترونیکی
در سیستم‌های جرقه زنی مدرن خودرو، واحد کنترل الکترونیکی (ECU) تایمینگ ارسال جرقه را بر اساس اطلاعات دریافتی از سنسورهای مختلف موتور تنظیم می‌کند. ECU شرایطی مانند دور موتور، دما، بار موتور، و داده‌های حسگر اکسیژن را برای تعیین بهترین زمان برای ارسال جرقه به هر شمع مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌دهد.
- بهینه‌سازی احتراق
تایمینگ دقیق ارسال جرقه برای به حداکثر رساندن کارایی احتراق، بهبود بازدهی سوخت و کاهش انتشار آلاینده‌ها حیاتی است.
سیستم جرقه‌زنی در کنار سایر اجزای سیستم احتراق مانند سیستم سوخت‌رسانی و سیستم هوارسانی کار می‌کند تا موتور احتراق داخلی خودرو بتواند به طور مؤثر و کارآمد عمل کند.
انواع سیستم‌های احتراق موتور خودرو
سیستم‌های احتراق موتور خودرو به طور عمده به دو دسته تقسیم می‌شوند که هر کدام ویژگی‌ها، مزایا و معایب خاص خود را دارند. این دو نوع اصلی عبارتند از:
1. موتورهای احتراق داخلی با جرقه (Spark-Ignition Engines)
این نوع موتورها از جرقه برای آغاز فرآیند احتراق استفاده می‌کنند. معمولاً از بنزین به عنوان سوخت استفاده می‌کنند و شامل دو زیر دسته اصلی هستند:
موتورهای معمولی با جریان طبیعی (Naturally Aspirated Engines): هوا از طریق فشار اتمسفر و بدون کمک به داخل سیلندرها کشیده می‌شود.
موتورهای با فشار هوای افزوده (Forced Induction Engines): استفاده از توربوشارژر یا سوپرشارژر برای فشار آوردن به هوا و ورود بیشتر هوا به سیلندر، که منجر به افزایش قدرت و کارایی موتور می‌شود.
2. موتور های احتراق داخلی با احتراق تراکمی خودرو (Compression-Ignition Engines)
در این نوع موتورها، احتراق به واسطه تراکم بالای هوا و دمای ناشی از آن اتفاق می‌افتد که باعث می‌شود سوخت (معمولاً دیزل) به طور خودکار شعله‌ور شود.
موتورهای دیزلی: این موتورها بر اساس اصل احتراق تراکمی کار می‌کنند. هوا درون سیلندر فشرده می‌شود تا دما به حدی برسد که هنگام تزریق سوخت، به طور خودکار احتراق رخ دهد.
علاوه بر این دو نوع اصلی، تکنولوژی‌های جدیدتر و پیشرفته‌تری نیز در حال توسعه هستند که شامل:
3. موتورهای هیبریدی
ترکیبی از موتور احتراق داخلی و یک یا چند موتور الکتریکی است که به منظور بهبود کارایی سوخت و کاهش انتشار آلاینده‌ها طراحی شده‌اند.
4. موتورهای الکتریکی
گرچه مستقیماً جزو موتورهای احتراق داخلی محسوب نمی‌شوند، اما در جهت جایگزینی بلندمدت برای سیستم‌های احتراق سنتی در نظر گرفته می‌شوند. این موتورها کاملاً بر انرژی الکتریکی متکی هستند و هیچ گونه احتراق داخلی را در بر نمی‌گیرند.
5. موتورهای با تکنولوژی احتراق پیشرفته
شامل موتورهایی با تکنولوژی‌های نوآورانه مانند HCCI (احتراق همزمان تراکمی همگن) و موتورهای دو سوخته که می‌توانند با انواع مختلف سوخت کار کنند، می‌شود.
هر کدام از این سیستم‌ها بسته به کاربرد، مزایای خاص خود را ارائه می‌دهند. موتورهای جرقه‌ای برای قدرت و کارایی در دورهای بالا مناسب هستند، در حالی که موتورهای احتراق تراکمی برای کاربردهایی که نیاز به گشتاور بالا در دورهای پایین دارند و کارایی سوخت بهتری را ارائه می‌دهند، ایده‌آل هستند.
