Энергия от источника питания (1) высоковольтной системы зажигания через прерыватель (2) поступает в первичную обмотку катушки розжига (3). Изменяющееся магнитное поле первичной обмотки катушки розжига создает ЭДС во вторичной обмотке, при этом за счет кратно более высокого количества витков вторичной обмотки катушки, напряжение между выводами вторичной обмотки достигает единиц/десятков киловольт. Один конец вторичной обмотки катушки заземлен, а второй — соединен с «положительным» электродом свечи розжига (4). Когда напряжение во вторичной обмотке нарастает до значений, превышающих напряжение пробоя диэлектрика (воздух или топливо-воздушная смесь), расположенного между боковым и центральным электродом высоковольтной свечи розжига, между электродами свечи формируется искра.

Современные высоковольтные системы розжига могут иметь гораздо более сложную конструкцию, по сравнению с выше рассмотренной, однако, общим элементом любой высоковольтной системы розжига является свеча зажигания, принцип работы которой базируется на пробое искрового зазора за счет высокой разности потенциалов между электродами свечи.

Основными элементами типовой высоковольтной свечи зажигания, применяемой в поршневых двигателях внутреннего сгорания, являются центральный (1) и боковой электроды (3), разделенные керамическим диэлектриком (2). Боковой электрод (3) выполнен как единое целое с корпусом свечи.

Рассмотренная конструкция высоковольтной системы зажигания обуславливает как ее положительные, так и отрицательные качества, а именно:

+ простота устройства свечей зажигания;
+ простота устройства трансформаторов розжига;
+ высокий ресурс свечи за счет малого значения энергии искры, запасаемой во вторичной обмотке катушки розжига;
- повышенные требования к изоляции всех элементов конструкции из-за высокого рабочего напряжения;
- необходимость применения специализированных высоковольтных кабелей и разъемов, имеющих высокую стоимость, массу;
- высокие требования к качеству и хим. составу воспламеняемой топливо-воздушной смеси (малая энергия искры обуславливает ограниченную возможность розжига ТВС при отклонении смеси от стехиометрического состава);
- высокое рабочее напряжение в совокупности с малой энергией искры накладывает ограничения на длину кабельной продукции между свечой розжига и трансформатором: фактически максимальная длина кабеля, встречаемая в работоспособных технических решениях, не превышает 10м-15м;
- невозможность розжига в случае присутствия влаги между контактами свечи;

Рассмотренные преимущества и недостатки высоковольтных систем розжига позволяют сделать вывод, что системы розжига данного типа являются оптимальным решением для воспламенения топливовоздушных смесей при жестко контролируемых параметрах процесса в изолированных камерах сгорания.

В момент подачи импульса рабочего напряжения на низковольтную свечу розжига, в толще полупроводникового материала возникает пробой и формируется «токовая дорожка». Благодаря форме поперечного сечения полупроводника (его толщина уменьшается при приближении к рабочему торцу свечи), первично сформировавшаяся токовая дорожка смещается в нем и приближается к рабочему торцу свечи. По мере смещения пробоя в сторону более узкого сечения полупроводникового материала, общее сопротивление цепи падает, ток через свечу нарастает.

Результатом данного процесса является увеличение интенсивности токовой дорожки и выход ее на поверхность полупроводника. На поверхности полупроводника за счет локального скачка температуры происходит значительный нагрев окружающего газа с местным увеличением температуры и давления. В результате в области выхода токовой дорожки на поверхность полупроводника формируется локальная значительно ионизированная атмосфера, в которой происходит электрический пробой между внешним и внутренним электродами свечи.

Описанная природа формирования электроискрового разряда на поверхности низковольтной свечи обуславливает независимость формирования искры от условий окружающей среды: низковольтные свечи отличаются высочайшей надежностью в изменяющихся условиях окружающей среды, обеспечивают надежный розжиг топливовоздушной смеси в широком диапазоне температур и давлений. Относительно низкое рабочее напряжение низковольтных систем розжига позволяет использовать в конструкции трансформаторов розжига емкостные схемы с высокими значениями накопленной энергии. Типовые низковольтные системы розжига обеспечивают энергию искры от 1,5 до 10 Дж, что в 30 … 500 и более раз превышает энергию искры высоковольтных свечей розжига. Высокая энергия искры и дала название технологии: HEI (high energy ignition).

Высокая энергия искры низковольтных систем розжига позволяет применять их в устройствах, работающих в широких диапазонах топливовоздушных смесей. Значения энергии искры в 2,5 и более Дж достаточны для надежного воспламенения топливовоздушной смеси в жидкотопливных агрегатах, таких как газотурбинные двигатели.

Трансформаторы низковольтных систем розжига имеют более сложное устройство по сравнению с высоковольтными. Особенности конструкции свечей розжига низковольтных систем требуют наличия коммутирующих устройств в конструкции трансформаторов. Коммутирующие устройства с рабочим напряжением 1−4 кВ и высокими рабочими токами определяют более высокую стоимость трансформаторов. Однако, высокая стоимость трансформаторов розжига может компенсироваться возможностью применения более дешевой кабельной продукции: сравнительно низкое рабочее напряжение трансформаторов данного типа позволяет применять в качестве рабочих кабелей свечей розжига распространенную кабельную продукцию с ПВХ изоляцией.

Отличительной особенностью низковольтных систем зажигания является возможность значительного удаления трансформаторов розжига от свечей розжига: при соблюдении рекомендаций производителя протяженность кабеля розжига может достигать 300−350м, что недостижимо для высоковольтных систем розжига.