Дизельный двигатель CDI: основные характеристики немецкого мотора. Электронное "конденсаторное" зажигание, CDI (Capacitor Discharge Ignition) "TAVSAR Company" Cdi зажигание схема

Аббревиатура HDI присваивается моторам, которые базируются на технологии Common Rail (разработанная компанией Bosch в 1993 году). Сам же мотор и технологию HDI разработал всемирно известный автомобильный концерн PSA Peugeot Citroen. HDI, как я уже говорил, принадлежит к линейке двигателей с прямым впрыском, характерные отличия уменьшенный расход топлива на ~15%, снижение шумности на ~10дБ, при одновременном повышении мощности на целых ~40%. Моторы с приставкой HDI считаются более выносливыми и "живучими".

Двигатель TDI

Сокращение TDI, пожалуй, самое популярное и легко расшифровываемое. Первая буква "T" в этой аббревиатуре обозначает наличие турбонаддува, который позволяет получить серьезную прибавку мощности. обладает всеми присущими турбированным моторам свойствами, он более экономичен, имеет более чистый выхлоп, при этом более дорогой в обслуживании. Кроме того, мало кто знает, что большинство турбин, устанавливаемых на турбодвигателя, рассчитаны на ~150-200 тыс. км. пробега, и это при том, что сам мотор, как правило, "миллионник".

Двигатель SDI

Моторы класса SDI отличаются продолжительностью "жизни" и простотой конструкции. Большие пробеги для SDI - не проблема, моторы очень выносливы и надежны, однако если ремонт все же потребуется, то стоимость его вряд ли вас обрадует.

Двигатель CDI

Мотор с шильдиком CDI - разработка "Mercedes", которая базируется на той же технологии Common Rail, что и вышеперечисленные силовые агрегаты. Моторы линейки CDI более требовательны к качеству топлива (часто "компостирует мозги" топливная, форсунки и т. д.), при этом они весьма экономны и динамичны на дороге.

Ну вот, собственно, и все. Надеюсь, доходчиво объяснил в чем разница между HDI, TDI, SDI, и CDI , теперь вы легко сможете сориентироваться и выбрать для себя подходящий по типу и классу двигатель. Спасибо за внимание и до новых встреч на .

Впервые конструкция двигателя, функционирующего на основании принципа самовоспламенения топлива под действием разогретого при сжатии воздуха, была запатентована Рудольфом Дизелем в 1892 году. Дебютные двигатели были приспособлены для работы на растительных маслах и легких продуктах нефти, а в 1898 году они уже могли работать на сырой нефти. Производители пассажирских автомобилей обратили внимание на дизельные двигатели только в 70-е годы 20 века, когда значительно выросли цены на топливо.

Преимущества дизельного двигателя

С тех времен дизельные двигатели значительно усовершенствовались и удачно используются в различных комплектациях автомобилей. Многие автолюбители предпочитают «дизели» обычным бензиновым двигателям, поскольку первые более экономичны (расходуют до 30 % меньше топлива, которое в разы дешевле различных видов бензинов) и обладают более высоким крутящим моментом. И это даже при том, что автомобили, оснащаемые «дизелями» имеют гораздо большую стоимость. Да и сами двигатели обладают увеличенным весом и размером за счет того, что призваны выдерживать колоссальные нагрузки.

Характеристики дизельных двигателей TDI и CDI

На сегодняшний момент известна масса видов дизельных двигателей. Однако если вы намерены сделать выбор между такими агрегатами, как TDI и CDI, заранее следует сравнить их характеристики, чтобы принять правильное решение и получить в итоге именно то, что нужно.

Двигатель TDI (Turbocharged Direct Injection) был разработан немецкой компанией Volkswagen. Его основной отличительной чертой, помимо непосредственного впрыска, является наличие турбонагнетателя с изменяемой геометрией турбин. Система в целом гарантирует оптимизированное наполнение цилиндров, высокоэффективное сжигание топлива, экономичность и экологическую безопасность. Турбонаддув TDI-мотора координирует энергию потока отработавших газов и тем самым обеспечивает необходимое давление воздуха в обширном диапазоне частоты вращения двигателя.

Такие моторы считаются в достаточной мере надежными и непритязательными в использовании. При этом они обладают одной неприятной особенностью. Дело в том, что турбина TDI при высокой температуре эксплуатации (а она у потока отработавших газов составляет до 1000°C) и внушительной частоте вращения (примерно 200 тыс. оборотов в минуту) имеет небольшой ресурс, всего около 150 тыс. км пробега автомобиля. А вот сам двигатель может выдержать и до 1 млн. км.

«Дизель» CDI (Common Rail Diesel Injection) – результат работы концерна Mercedes-Benz. В нем впервые была применена инновационная система впрыска Common Rail. Она позволила значительно уменьшить расход топлива, а мощность была увеличена практически на 40 %. Стоит отметить, что CDI-моторы требуют значительных затрат в сервисном обслуживании, однако при достигнутом низком уровне износа деталей ремонт необходим гораздо реже. Казалось бы, система совершенна, но этот двигатель может быть чувствителен к некачественному топливу.

Впрочем, современные дизельные двигатели на самом деле мало чем отличаются, за исключением некоторых незначительных моментов. Так что однозначно ответить на вопрос, какой же в действительности двигатель лучше, нельзя. Необходимо руководствоваться собственными потребностями, вкусами и предпочтениями. Но сам по себе выбор дизельного двигателя – это уже однозначно правильное решение.

Кто из нас не испытывал проблем с зажиганием на "старичках"? В ходе проведения "зимнего" исследования на тему решения этой проблемы были испытаны разные типы систем электронного зажигания, но в конечном итоге неожиданным приятным подарком оказалась система зажигания CDI с автоматическим регулированием угла опережения - копия скутерного от Сузуки. После нескольких попыток намотать катушку на "подкову" статора самостоятельно, я бросил это гиблое дело - если мотать вручную, то руки отваливаются, а если с помощью дрели, то нередко рвется проволока. В конце концов катушку я взял готовую от какого-электромотора, там она выполняла роль катушки возбуждения. Чтобы одеть ее на "подкову" пришлось распилить сердечник. Я сделал надпилы с двух краев той части, куда наматывается катушка, так чтобы половинки статора можно было совместить встык. Одел катушку, в зазор между катушкой и статором вставил пластину из текстолита, промазанную Поксиполом, сами половинки статора тоже посадил на "пепсикол". В ходе экспериментов выяснилось, что зажигание может работать и при 4000 витках провода диаметром 0,12мм. Эти же данные подтвердил Юрий Лукич, предложивший саму электронику для зажигания. Суть системы такова: за первую половину оборота магнита заряжается конденсатор, который накапливает энергию для искры, а во время смены полярности (начало второго полуоборота магнита) открывается симистор, разряжая конденсатор на катушку зажигания. Таким образом получилсь отказаться от датчика, как в классической системе CDI и чем выше обороты, тем круче фронт напряжения при смене полярности и соответственно раньше появляется искра - получается автоматическая система изменения угла опережения зажигания.

На схеме выводы 1,2 - к заряжающей катушке, 3, 4 - к катушке зажигания, я использовал катушку зажигания от бензопилы "Урал". Детали: тиристор 2P4M, диоды 1N4007, можно 1N4006 (1000-800В, 1А). Меченый (точкой) - 1N5406, можно(1N5407). С1 - типа К73-17, или импортные 105K 630V S130 MPE.

Я залил схему герметиком, но он может разъедать медь, для заливки лучше использовать компаунд. Также на моей схеме присутствуют стабилитроны. как выяснилось, они не нужны, если использовать конденсатор на напряжение более 400В. Испытания системы проводились на доработанном двигателе Д-6 с лепестковым клапаном. Заводится двигатель уверенно, к зажиганию никаких претензий нет. Если зажигание дает искру в неправильный момент - поменяйте местами провода идущие к заряжающей катушке!!! Не забудьте про массу! От лица мотоклуба выражаю глубокую признательность Юрию Лукичу, Ded и Zloalex за помощь в реализации и настройке данной системы зажигания.

Современный автомобиль трудно представить без зажигания. Основные преимущества, которые дает система электронного зажигания общеизвестны, они следующие:
более полное сгорание топлива и связанное с этим повышение мощности и экономичности;
снижение токсичности отработавших газов;
облегчение холодного пуска;
увеличение ресурса свечей зажигания;
снижение энергопотребления;
возможность микропроцессорного управления зажиганием.
Но всё это в основном относится к системе CDI
На данный момент, в автомобильной промышленности практически отсутствуют системы зажигания, основанные на накоплении энергии в конденсаторе: CDI (Capacitor Discharge Ignition) - она же тиристорная (конденсаторная) (кроме 2-х тактных импортных двигателей). А системы зажигания основанные на накоплении энергии в индуктивности: ICI (ignition coil inductor) пережили момент перехода с контактов на коммутаторы, где контакты прерывателя были банально заменены транзисторным ключом и датчиком Холла не претерпев принципиальных изменений (пример зажигания в ВАЗ 2101…07 и в интегральные системы зажигания ВАЗ 2108…2115 и далее). Основная причина доминирующего распространения систем зажигания ICI - это возможность интегрального исполнения, что влечёт удешевление производства, упрощение сборки и монтажа, за которое расплачивается конечный пользователь.
При этой, так сказать, системы ICI все недостатки, основным из которых является относительно низкая скорость перемагничивания сердечника и как следствие резкий рост тока первичной обмотки с ростом оборотов двигателя, и потеря энергии. Что приводит к тому, что с ростом оборотов, ухудшается воспламенение смеси, как следствие сбивается фаза начального момента роста давления вспышки, ухудшается экономичность.

Частичное, но далеко не лучшее решение этой проблемы, является применение сдвоенных и счетверённых катушек зажигания (т.н.) этим самым производитель распределил нагрузку по частоте перемагничивания с одной катушки зажигания на две или четыре, тем самым, снижая частоту перемагничивания сердечника для одной катушки зажигания.
Хочу заметить, что на машинах с схемой зажигания (ВАЗ 2101…2107), где искра формируется за счет прерывания тока в достаточно высокоомной катушке механическим прерывателем, что замена на электронный коммутатор от или ему подобный в автомобилях с высокоомной катушкой не дает ничего, кроме снижения токовой нагрузки на контакт.
Дело в том, что RL-параметры катушки должны удовлетворять противоречивым требованиям. Во-первых, активное сопротивление R должно ограничивать ток на уровне, достаточном для накопления необходимого количества энергии при пуске, когда напряжение аккумулятора может упасть в 1,5 раза. С другой стороны, слишком большой ток приводит к преждевременному выходу из строя контактной группы, поэтому ограничен вариатором или длительностью импульса накачки в. Во-вторых, для увеличения количества запасенной энергии необходимо увеличивать индуктивность катушки. При этом с ростом оборотов сердечник не успевает перемагнититься (о чём писалось выше). Как следствие вторичное напряжение в катушке не успевает достигнуть номинального значения, и энергия искры, пропорциональная квадрату тока, резко снижается на высоких (более ~3000) оборотах двигателя.
Наиболее полно преимущества электронной системы зажигания проявляются в конденсаторной системе зажигания с накоплением энергии в ёмкости, а не в сердечнике. Один из вариантов конденсаторной системы зажигания и описан в данной статье. Подобные устройства отвечают большинству требований, предъявляемых к системе зажигания. Однако их массовому распространению препятствует наличие в схеме высоковольтного импульсного трансформатора, изготовление которого представляет известную сложность (об этом ниже).
В данной схеме высоковольтный конденсатор заряжается от DC/DC преобразователя, на транзисторах П210, при поступлении сигнала управления тиристор подключает заряженный конденсатор к первичной обмотке катушки зажигания, при этом DC-DC работающий в режиме блокинг-генератора останавливается. Катушка зажигания используется только как трансформатор (ударный LC контур).
Обычно напряжение на первичной обмотке нормируется на уровне 450…500В. Наличие высокочастотного генератора и стабилизация напряжения делает величину запасаемой энергии практически независимой от напряжения аккумулятора и частоты вращения вала. Такая структура получается гораздо более экономичной, чем при накоплении энергии в индуктивности, так как ток через катушку зажигания течет только в момент искрообразования. Применение 2-х тактного автогенераторного преобразователя позволило поднять КПД до 0,85. Нижеприведенная схема имеет свои преимущества и недостатки. К достоинствам надо отнести:
нормирование вторичного напряжения, независимо от частоты вращения коленчатого вала в рабочем диапазоне оборотов.
простота конструкции и как следствие – высокая надежность;
высокий КПД.
К недостаткам:
сильный нагрев и, как следствие, - нежелательно размещать в месте моторного отсека. Самое, на мой взгляд, удачное место расположения – бампер автомобиля.
По сравнению с системой зажигания ICI с накоплением энергии в катушке зажигания, конденсаторная (CDI) имеет следующие преимущества:
высокая скорость нарастания высоковольтного напряжения;
и достаточное (0,8мс) время горения дугового разряда и, как следствие, - роста давления вспышки топливной смеси в цилиндре, из-за этого повышается стойкость двигателя к детонации;
энергия вторичной цепи выше, т.к. нормирована по времени горения дуги от момента зажигания (МЗ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) и не ограничена сердечником катушки. Как следствие – лучшая воспламеняемость топлива;
более полное сгорание топлива;
лучшую самоочистку свечей зажигания, камер сгорания;
отсутствие калильного зажигания.
меньший эрозионный износ контактов свечей зажигания, распределителя. Как следствие - больший срок службы;
уверенный запуск в любую погоду, даже на подсевшей АКБ. Блок начинает уверенно работать от 7 В;
мягкая работа двигателя, по причине только одного фронта горения.

Намоточные данные:

Технология сборки:
Обмотка накладывается виток к витку по свеже-пропитанной эпоксидной смолой прокладке.
После окончания слоя или обмотки в одном слое - обмотка покрывается эпоксидной смолой до заполнения межвитковых пустот.
Обмотка закрывается прокладкой по свежей эпоксидной смоле с выдавливанием избытка. (из-за отсутствия вакуумной пропитки)
Так же следует обратить внимание на заделку выводов:
на одевается фторопластовая трубка и фиксируется капроновой ниткой. На повышающей обмотке выводы гибкие, выполненные проводом: МГТФ-0,2…0,35.
После пропитки и изоляции первого ряда (обмотки 1-2-3, 4-5-6) по всему кольцу наматывается повышающая обмотка (7-8) послойно, виток к витку. , оголение слоёв, «барашки» - не допускаются.
От качества изготовления трансформатора практически зависти надёжность и долговечность работы блока.
Расположение обмоток показано на рисунке 3.

Детали
Практика показала, что попытка заменить транзисторы П210 на современные кремниевые приводит к значительному усложнению электрической схемы (см. 2 нижние схемы на КТ819 и TL494), необходимостью тщательной настройки, которую после одного - двух лет эксплуатации в тяжелых режимах (нагрев, вибрация) приходится выполнять повторно.
Личная практика с 1968 года показала, что применение транзисторов П210 позволяет забыть об электронном блоке на 5...10 лет, а применение высококачественных компонентов (особенно накопительного конденсатора (МБГЧ) с долго нестареющим диэлектриком) и аккуратное изготовление трансформатора – и на более долгий срок.

1969-2006 Все права на это схемное решение принадлежат В.В.Алексееву. При перепечатке ссылка обязательна.
Задать вопрос можно по адресу, указанному в правом нижнем углу.

Литература

Практически все карбюраторные двигатели квадроциклов и мотоциклов традиционно оснащаются системой зажигания CDI (Capacitor Discharge Ignition). В этой системе энергия накапливается в конденсаторе и в нужный момент он разряжается через первичную обмотку катушки зажигания, которая является повышающим трансформатором. Во вторичной обмотке наводится высокое напряжение, которое пробивает зазор между электродами свечи образуя электрическую дугу, которая воспламеняет смесь бензина и воздуха.

Для синхронизации работы зажигания используется индукционный датчик положения коленвала – ДПК, представляющий из себя катушку, намотанную на сердечнике из постоянного магнита:

Меткой служит прилив на железном корпусе ротора генератора (в народе его называют маховиком):

Когда прилив проносится мимо сердечника датчика, он изменяет магнитный поток через катушку, тем самым индуцируя напряжение на выводах этой катушки. Форма сигнала получается такая:

Т.е. два импульса разной полярности. Практически на всех двигателях полярность включения датчика такова, что первым следует положительный импульс, соответствующий началу прилива, а вторым отрицательный - конец прилива. Для нормальной работы двигателя воспламенение должно происходить немного раньше верхней мертвой точки - ВМТ, чтобы максимум давления продуктов горения достигал как раз в ВМТ. Это «немного раньше» принято называть Углом Опережения Зажигания – УОЗ и измерять в градусах, которые осталось докрутить коленвалу до ВМТ. При старте двигателя УОЗ должен быть минимальным, а с повышением оборотов он должен увеличиваться. Как было сказано выше, ДПК выдает два импульса синхронизации – начало прилива и конец прилива. В простых (не микропроцессорных) системах CDI конец прилива соответствует предустановленному УОЗ – по этому сигналу происходит воспламенение при старте двигателя и на холостых оборотах. Начало прилива соответствует УОЗ на высоких оборотах. Чаще всего в таких системах конец прилива выставлен на 10-15 градусов опережения, а «длинна» прилива от 20 до 30 градусов. При этом продвинутые блоки CDI плавно меняют момент искрообразования от «конца прилива» до «начала прилива» в промежутке от 2000 rpm до 4000 rpm , а дешевые с повышением оборотов просто перескакивают на начало прилива. В микропроцессорных системах CDI длинна прилива намного больше – от 40 до 70 градусов, при этом конец его как и прежде соответствует предустановленному УОЗ, а начало является точкой отсчета для микропроцессора, который в зависимости от оборотов выставляет нужный УОЗ.
В разных двигателях «длинна» прилива разная, поэтому блоки CDI даже с одинаковыми разъемами чаще всего не взаимозаменяемы!
Стоить еще добавить, что для питание блоков CDI необходимо высокое напряжение, т.к. время накопления энергии в конденсаторе ограничено емкость его берется маленькой а заряжается он высоким напряжением – несколько сотен вольт. Для этого в простых системах в генераторе имеется дополнительная высоковольтная обмотка. Мощность этой обмотки небольшая, поэтому искра в таких системах при старте двигателя слабая, что затрудняет зимнюю эксплуатацию. Чтобы избежать этой проблемы используют так называемые DC-CDI , в них конденсатор заряжается от повышающего преобразователя напряжения питающегося от аккумулятора. В таких системах мощность искры не зависит от оборотов и пуск двигателя в холодное время намного легче.

Теперь о недостатках зажигания CDI . Самым главным недостатком, который невозможно устранить за небольшие деньги, является очень «слабая» «короткая» искра. Невозможно построить мощную систему CDI без значительных материальных затрат.
Например CDI для автомобильных двигателей отечественной разработки стоят больше тысячи долларов, а импорные, которые устанавливаются на гоночные автомобили с высокооборотистыми моторами могут стоить не одну тысячу.
Чем больше объем цилиндра в двигателе, тем сильнее сказывается недостаток энергии искры. Выражается это в неполном сгорании топлива, потери мощности, очень большом расходе топлива. Когда CDI только появилось его ставили на мопеды, мотоциклы, чаще всего объем двигателя которых был 50 кубиков. Такой маленький объем топливовоздушной смеси легко успевал сгореть от слабенькой искры CDI . С повышением кубатуры стало ясно, что надо что-то менять и появились DC-CDI . Но кубатура продолжала расти а вместе с ней росло и кол-во бензина, вылетающего в буквальном смысле в трубу. Придумали даже системы, дожигающие бензин в выхлопной трубе! :о) Я не понимаю, чем думали все это время производители мототехники, ведь в то-же время на автомобилях уже давно использовалась другая система зажигания, с накоплением энергии в катушке индуктивности, которая позволяла за те же деньги получить мощность искры в сотни раз больше и решить все проблемы с зажиганием. Конечно, сейчас на инжекторные двигатели современной мототехники уже не ставят CDI . Но это капля в море! На сегодняшний день картина такова, что 90 процентов мотоциклов и квадроциклов продолжает жрать бензин и выплевывать его в атмосферу.
Казалось бы все очень просто – надо поменять на всех зажигание на более совершенное, но есть несколько НО! Если это CDI то получается очень дорого. Если же это IDI как в инжекторных системах, то для его работы необходимо менять ротор генератора, что получается еще дороже. (для корректного управления режимами работы катушки в системе IDI не достаточно одной метки на маховике, используется несколько десятков коротких меток – по сути зубчатое колесо с синхронизацией по пропущенному зубу) Все это так, если решать задачу в лоб. Но если немножко подумать, применить мощный микропроцессор и проявить изобретательность, то окажется, что не все так уж плохо!

Главная » Кузовные работы » Дизельный двигатель CDI: основные характеристики немецкого мотора. Электронное "конденсаторное" зажигание, CDI (Capacitor Discharge Ignition) "TAVSAR Company" Cdi зажигание схема