Jump to content

Recommended Posts

Систе́ма зажига́ния — это совокупность всех приборов и устройств, обеспечивающих появление электрической искры, воспламеняющей топливовоздушную смесь в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания в нужный момент времени. Правильно настроенная и исправная система зажигания — залог правильной работы ДВС. В последние годы наблюдается стремление людей улучшать систему подачи топлива, совсем не обращая внимание на систему зажигания. На сомом деле тюнинг системы управления двигателя должен начинаться именно с улучшения системы зажигания.

Итак какие системы зажигания существуют?

Системы с накоплением энергии в ёмкости (они же «конденсаторные» или «тиристорные», CDI - Рис.1) появились в середине 1970-х годов. Конструктивно они практически аналогичны системам с накоплением энергии в индуктивности, но отличаются тем, что вместо пропускания постоянного тока через первичную обмотку катушки к ней подключается конденсатор, заряженный до высокого напряжения (обычно от 100 до 400 вольт). То есть обязательными элементами таких систем являются преобразователь напряжения того или иного типа, чья задача — зарядить накопительный конденсатор, и высоковольтный ключ, подключающий данный конденсатор к катушке. В качестве ключа, как правило, используются тиристоры. Недостатком данных систем является недостаточная длительность импульса (искры) в большинстве самодельных конструкций, заводские экземпляры лишены этого недостатка т.к заместо одной искры пропускают до пяти (MSD 6a) , таким образом как-бы продлевают время горения искры. Главным достоинством является крутой фронт высоковольтного импульса (скорость нарастания около 900 В \ мкС) Отсюда нечувствительность к высоким оборотам, двигатель сохраняет работоспособность на очень обогащенных смесях (трудно «залить» свечи)

cdi_ignition.JPG

Рис.1. «Конденсаторная» система зажигания.

Системы с накоплением энергии в индуктивности (Рис. 2) - занимают доминирующее положение в технике. Принцип действия — при протекании электрического тока от внешнего источника через первичную обмотку катушки зажигания катушка запасает энергию в своём магнитном поле, при прекращении этого тока ЭДС самоиндукции генерирует в обмотках катушки мощный импульс, который снимается со вторичной (высоковольтной) обмотки, и подаётся на свечу. Напряжение импульса достигает 20—40 тысяч вольт без нагрузки. Реально, на работающем двигателе напряжение высоковольтной части определяется условиями пробоя искрового промежутка свечи зажигания в конкретном рабочем режиме, и колеблется от 3 до 30 тысяч вольт в обычных случаях. Прерывание тока в обмотке долгие годы осуществлялось обычными механическими контактами, сейчас стандартом стало управление электронными устройствами, где ключевым элементом является мощный полупроводниковый прибор: биполярный транзистор с изолированным затвором.

basic_ignition.JPG

Рис.2. «Классическая» система зажигания.

Итак, рассмотрим системы зажигания с накоплением энергии в индуктивности.

Система зажигания с прерывателем. В исходном состоянии контакты прерывателя замкнуты. Электрический ток проходит через первичную обмотку катушки зажигания, Энергия запасается в магнитном потоке катушки и она пропорциональна силе тока протекающей через катушку. В момент когда контакты размыкаются, катушка «старается» сохранить ток протекавший через неё до размыкания контактов, поэтому происходит всплеск напряжения как на первичной так и на вторичной обмотках, только с учётом коэффициентов трансформации. По достижению напряжения пробоя на вторичной обмотке (10-20кВ) , на свече зажигания образуется искра и напряжение на вторичной и первичных обмотках падает до некоторого уровня и в течении 0.7-2мС происходит горение искры, и соответственно расходуется энергия запасенная в катушке. Когда энергия израсходована, искра гаснет. Затем контакты замыкаются и катушка снова накапливает энергию. И весь процесс повторяется.

Подводные камни. Главный недостаток этой системы зажигания в том, что после замыкания контактов ток в катушке не нарастает мнгновенно, а «по экспоненте» и своего максимума достигает только через некоторое время. Получается, что если активное сопротивление катушки 10 Ом её максимальный ток 1.2 А, при напряжении питания 12В. Сам процесс накопления энергии в этом случае будет очень долгим 5-8мС.

В итоге получается: время заряда 5мС + время горения искры 1.5 мС = 6.5 мС один цикл. Для 4х цилиндрового двигателя за 1 оборот проходит 2 цикла зажигания, поэтому 6.5мС*2 = 13мС = 77 об\сек = 4600 об\мин. Из этого следует, что до 4600об\мин система зажигания будет работать довольно эффективно, а поле 4600 об\мин катушка зажигания будет «не до заряжаться», поэтому энергия искры будет падать, и воспламенение смеси будет происходить хуже, или даже будут происходить пропуски зажигания. Для 6ти и 8ми цилиндровых двигателей дела обстоят ещё хуже, тк за 1 оборот катушку нужно зарядить 3 и соответственно 4 раза.

Второй главный недостаток — механический прерыватель. Износ контактов изменяет установленный угол опережения зажигания. А если на контакты попадает влага, то завести двигатель очень трудно.

basic_trigger.gif

Рис. 3. Система зажигания с прерывателем.

В эпоху 70х первый недостаток «лечится» установкой тиристорного зажигания, время заряда конденсатора на много меньше около 1 мС, грубо говоря проблема с недозарядом изчерпана, но и время горения искры тоже становиться меньше, что есть не очень хорошо для низких оборотов, зато с конденсаторным зажиганием достижение 10000-12000 об.мин проблем с зажиганием не составляет. Поэтому практически на всех спортивных двигателях эпохи 70х — 80х стояла конденсаторная система зажигания. На мотоциклах также применяется конденсаторная система зажигания.

MSD.jpg

Рис.4 Блок конденсаторного зажигания (Мечта любого американовода)

Но с конденсаторным зажиганием было не всё так просто зачастую обрыв во вторичной обмотке (обрыв высоковольтного провода) приводил к межвитковому пробою катушки зажигания да и комплекс других проблем заставил производителей серийных автомобилей придумывать альтернативное решение. И это решение было найдено:

- активное сопротивление катушки индуктивности было уменьшено до 0.5 Ом (пол Ома), а максимальный ток стал - 3-6А и его ограничевал «коммутатор». За счёт этого при запуске двигателя (просаживание напряжения) энергия искры не терялась, а время накопления энергии в катушке до максимальноого уровня уменьшилось до 2.0 — 2.5 мС и сама искра (энергия) стала мощнее. А прерыватель был заменён на датчик холла или магнитный датчик, по прежнему расположенный в распределителе. Опережение зажигание регулировалось механически или блоком управления двигателя. Эта система класика эпохи 80х, начала 90х. Начала широко применяться в 80е с К-джетрониками, моновпрысками GM, и т.д. В Америке широко известный HEI (High energy ignition) так же работал по этому же принципу, только название красивое. ( От автора: -До сих пор вызывает улыбку на лице, когда какой нибудь америконовод рассказывает что у него HEI зажигание и как это круто .. и у других такого нет…. хи хи хи … у ФВ гольф 2 такой же …)

bosch124.jpgGM_hei.jpg

Рис.5 Классическая система зажигания Bosch (слева) и GM High Energy Ignition (справа)

Это улучшение решило проблему с высокими оборотами для 4 цилиндровых двигателей, теперь при времени «заряда» катушки 2.5мС и времени горения искры 1.5 мС рубеж ограничения энергии наступал при 7500об.мин, что более, чем достаточно для двигателя серийного производства. Но для автоспорта не достаточно, к тому же на 8 цилиндровых двигателях этот рубеж по прежнему оставался в пределах 4000 об.мин. И тут все «тюнеры» разделились на 2 «лагеря» Американцы по прежнему заменяли штатную систему зажигания на конденсаторную, А Европейцы устанавливали более «мощные» катушки зажигания (с более быстрым временем накопления энергии 1-1.5мС ) и более мощные коммутаторы. Это явление так же обусловлено тем, что в Америке всё,что имеет меньше 8 цилиндров — это не двигатель. Для 8 цилиндров и катушки со временем заряда 1.5 мС рубеж ограничения оставался при 6000об.мин.

improvedtrigger_zpsf908efce.gif

Рис. 6 Система зажигания с внешним коммутатором.

В то время как системы зажигания продолжали улучшаться начали проявляться другие проблемы системы зажигания — точность угла опережения зажигания, точнее с датчиками всё в порядке, а вот пока вращательные движения коленвала попадут на вал распределителя они проходят через ремень ГРМ (имеет свойство растягиваться, при ускорении\замедлении) через шестерни (имеют люфт)… когда все эти неточности складываются получается ошибка момента зажигания. Вот эта ошибка заметно снижает мощность двигателя. Сам двигатель может быть в идеальном техническом состоянии, и иметь небольшой люфт в распределителе, при настройке такой двигатель будет «ватным» и не отзывчивым.

Для решения этой проблемы производители начали устанавливать ДПКВ (датчик положения коленвала) и управление зажиганием «полностью отдали в руки» ЭБУ. На ряду с этим улучшением коммутаторы начали заменять на простые ключи и применять активное тока ограничении (active dwell control , что позволило увеличивать энергию искры на высоких оборотах, и уменьшать на маленьких. Самый известный представитель ЭБУ Мотроник 1.3.

motronic_zpsc2ff2071.gif

Рис. 7 Система зажигания с встроенным ключом зажигания.

Дальнейшее развитие систем зажигания, привело к много катушечному зажиганию. Самый первый представитель система зажигания с холостой искрой. Идея заключается в том, что оба конца высоковольтной обмотки катушки зажигания подключается к свечам зажигания. В момент зажигания искра проскакивает сразу на двух свечах, в противоположно — расположенных цилиндрах. Соответственно искру нужно подавать в 2 раза чаще для каждого отдельного цилиндра. Одна искра — в конце такта сжатия в противоположном цилиндре это будет в конце такта выхлопа, вторая — в конце такта выпуска, она-же в противоположном цилиндре будет в конце такта сжатия. Вполне понятно, что искра в конце такта выхлопа ничего полезного или вредного не сделает, поэтому её назвали холостой — вот и название зажигание с холостой искрой (wasted spark ignition). Это усовершенствование позволило полностью решить проблему с «не до зарядом» катушки зажигания на высоких оборотах. Так же теперь на двигателе не нужен распределитель, бегунок и т.д. В целом самый наилучший «апгрейд» — на двигатель с распределителем зажигания установить двойные катушки — с системой зажигания с холостой искрой. При установке программируемого блока управления, дополнительно можно увеличить dwell time скажем с 2.5мС до 3.1 и получить намного мощнее искру (сравнима по энергии с конденсаторным зажиганием) , без ограничения оборотов и по относительно низкой цене.

Если выбрана система зажигание с холостой искрой в системе не обязательно использовать сдвоенные катушки. Можно так же использовать по катушке на цилиндр, но каждая катушка даёт «искру» два раза — параллельно, в противоположно расположенных цилиндрах. Каждая катушка зажигания должна иметь свой драйвер. А входы драйвера можно параллелить. Но об этом читайте в другом разделе.

wasted_spark_rus_zps8018fec7.gif

Рис. 7 Система зажигания с холостой искрой.

Казалось бы система зажигания достигла своего предела в развитии, так оно и было пока не придумали по цилиндровую автоподстройку. Тк установка датчика кислорода (лямбда зонда) или датчика температуры выхлопных газов на каждый цилиндр это дорого. на систему зажигания были взвалены дополнительные функции — контроль за состоянием каждого цилиндра. Физика заключается в том, что изменение температуры в цилиндре изменит напряжение пробоя на свече зажигания, а также напряжение и время горения искры. Измеряя эти параметры можно косвенно оценивать состояние каждого цилиндра. Для осуществления этой задачи необходимо исключить косвенные влияющие факторы — все катушки зажигания должны быть одинаковыми, длинна высоковольтных проводов должна быть одинаковая, зазор на свечах зажигания должен быть одинаковый. В этой системе зажигания каждая катушка «даёт» искру в «своём» цилиндре только в конце такта компрессии. К сожалению в программируемых ЭБУ измерение параметров горения смеси через систему зажигания не производится соответственно улучшений от перехода с системы зажигания с холостой искрой на «распределённое» зажигание не будет. Если же на двигателе уже установлено «по катушке на цилиндр» нет смысла переделывать систему на сдвоенные катушки.

cop_rus_zps4e018c7f.gif

Рис. 8 Система зажигания «Coil-on-plug».

информация подготовлена участниками проекта "VUNGUL"

post-164583-0-62396200-1389900122.jpg

post-164583-0-95924600-1389900171.jpg

post-164583-0-46533000-1389900468.gif

post-164583-0-77775300-1389900734.jpg

post-164583-0-83300600-1389900838.jpg

post-164583-0-77903400-1389900841.jpg

post-164583-0-38980900-1389901064.gif

post-164583-0-98152900-1389901278.gif

post-164583-0-93895100-1389901378.gif

post-164583-0-79653500-1389901421.gif

Edited by v0stap

Share this post


Link to post
Share on other sites

А по какой логике доминирующие системы с накоплением энергии в индуктивности встали на почётное второе место? Просто если это исторический обзор - тогда мало дат. А если это текущее состояние дел - то наверное самое важное должно быть первым?

Но может быть только мне так удобнее информацию воспринимать.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Литиевые батарейки Fanso для систем телеметрии и дистанционного контроля

Системы телеметрии находят все более широкое применение во многих отраслях на промышленных и коммунальных объектах. Требования, предъявляемые к условиям эксплуатации приборов телеметрии и, как следствие, источников питания для них, могут быть довольно жесткими. Fanso предоставляет широкую линейку продукции, рассчитанной на различные условия эксплуатации, что позволяет подобрать батарейку для каждого конкретного применения, в том числе и для устройств телеметрии.

Подробнее

Автору статьи - респект.. много лет занимался самоделками.. Но прочитал статью с интересом..

Примечание.. Когда я увлекался конденсаторными системами зажигания - то на катушку зажигания ставил самодельный воздушный разрядник с зазором 15-20 мм..

Очень хорошо защищает катушки зажигания от пробоя - когда забудешь колпачок случайно накинуть на свечу..

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Приглашаем на вебинар Решения для построения ультразвуковых счетчиков жидкостей и газов на базе MSP430

Компэл совместно с Texas Instruments 23 октября 2019 приглашают на вебинар, посвященный системам-на-кристалле для построения ультразвуковых расходомеров жидкостей и газов на базе ядра MSP430. Вебинар проводит Йоханн Ципперер – эксперт по ультразвуковым технологиям, непосредственно участвовавший в создании данного решения. На вебинаре компания Texas Instruments представит однокристальное решение, позволяющее создавать точные недорогие счетчики жидкостей и газов.

Подробнее...

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Сообщения

    • Ну зачем же так строго! Сегодня сделал ревизию своему старичку M830BZ MASTECH. Контакты на переключателе как новые. Он в паре с UT70B трудиться уже около 10 лет. Заменил подстроечный резистор VR1 200 Ом на многообротный, и настроил прибор по мультиметру UT70B. На всех диапазонах измерений точность практически идеальная. Те, старенькие 830 не теперешний ширпотреб. Единственное, так это пришлось по колдовать с резисторами делителя на пределе 200 Ма. Нижние пределы конечно показывают полный хаос, но эти микро амперы мне и не нужны. В чём была причина так и не понял. Контакты в отличном состоянии, несмотря на приличный возраст прибора. Почистил контакты ластиком, протёр спиртом, смазал вазелином. Так что не нужно спешить выбрасывать то что ещё может поработать. И так всю страну завалили отходами! Даёшь вторичное использование мультиметров! Резисторы там стоят толстенькие полосатые бочёнки. А за 2-3 бакса такой сегодня не купишь. Разве что только название похожее. Ведь даже качество пластика у него не очень плохого качества. Есть с чем сравнивать - лежат ещё 5 штук разных годов выпуска. А вчера переделывал для сына свежекупленный 830, встраивал повышайку и зарядку для лития. Так там вообще не пластик а полителен какой то. Любая техника чем старее тем была качественней. Пусть тот же самый Китай. Интересно будет лет через 10 почитать темы про ремонт мультиметров. Я не думаю, что будет бурное обсуждение приборов купленных в наши дни. Они просто не переживут этот срок. 
    • А нафига сгоревшие светодиоды выпаивать? Оторвать кусачками да и делов то. Вот интересно было бы посмотреть как это реализовано, наверно лампы сильно перегревались. 
    • Проверить цепь, по которой проходит сигнал на динамик. Если, конечно , под словами "разговорный динамик" не скрывается микрофон.
    • исправленная печатка и схема - здесь  
    • Отказал разговорный динамик. Заменил, оказалось зря, всё так-же осталось. Специалистов по близости нет. Одни предлагают выкинуть, другие перепрошить. Подскажите, что можно сделать?
    • скину свой касяк - исправленная печатка и схема - кто собирал -обратите внимание на шоттки в печатке и резистор в базе транзистора - его нужно добавить - извиняюсь) спешу вечно. все проверенно. автошим 494.lay6
    • Линейка, бесспорно, тоже нужна! Для плоскостных измерений, приносит удобство. А сверло, мечик или плашку линейкой уже не измерить. Тогда на помощь приходит штангенциркуль и таблица в помощь. Для хорошего мастера не помешает иметь и то и другое. Перелистывать страницы справочника - это тоже потеря времени. А так, глянул в таблицу и сразу получил ответ соответствия. И не надо считать деления на линейке. Это преимущество особенно ярко выражено, если величина перевода не кратная. Полезные таблицы, вообще желательно распечатать на принтере, наклеить на жёсткую картонку и магнитиком прихватить возле рабочего стола. Например: нужно реставрировать предохранитель, глянул в эту таблицу, и за считанные минуты запаял требуемый волосок калиброванного провода для данного тока. Помимо этой таблицы, желательно повесить и таблицу с ESR параметрами. Для ремонтника и не только она не будет лишней.
  • Покупай!

×
×
  • Create New...