Принцип работы дизельных двигателей cdi. Электронное "конденсаторное" зажигание, CDI (Capacitor Discharge Ignition) "TAVSAR Company". Как работает зажигание CDI

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

ОТ ВОЛЬТ ДО КИЛОВОЛЬТ
И «чайник» знает: топливо в цилиндре поджигается электрической дугой в 20-40 кВ, пробегающей между электродами свечи. Но откуда берется высоковольтный разряд? В первую голову, за него отвечает знакомое всем, хотя бы по названию, устройство -катушка зажигания. Конечно, в составе системы зажигания она не одинока, но, познав принцип ее работы, без труда разберетесь в назначении и действии остальных элементов. Вспомните, как на уроке школьной физики изучали эффект электромагнитной индукции. В проволочной катушке перемещали магнит, и присоединенная к ее выводам лампочка начинала светиться. Сменив лампу на батарейку, обычный стальной стержень, помещенный внутрь катушки, превращали в магнит. Так вот, оба эти процесса используются для получения искры на свече зажигания. Если через первичную обмотку катушки зажигания пропустить ток, сердечник, на котором она намотана, намагнитится. Стоит отключить питание - и исчезающее магнитное поле сердечника индуцирует напряжение во вторичной обмотке катушки. Витков провода в ней в сотни раз больше, чем в первичной, значит, и на «выходе» уже не десятки, а тысячи вольт.
Откуда «берет» напряжение генератор? Уверен, теперь поймете с ходу: на роторе (маховике) укреплены постоянные магниты, сам маховик установлен на цапфу ко-ленвала и вращается вместе с ней. Под ротором на неподвижном основании (статоре) на стальных сердечниках смонтированы катушки систем освещения и зажигания. Достаточно топнуть по кику - магниты двинутся относительно катушек, периодически намагничивая сердечники и... да будет свет и искра! По сути, это простейший из возможных способов получения электричества, он удобен еще и тем, что не требует аккумуляторной батареи (АКБ).

НЕ БЕЗ ИЗЬЯНА
Система зажигания без дополнительного источника тока называется Capacitor Discharge Ignition (CDI). В переводе: зажигание, использующее разряд конденсатора. Как он формируется? На статоре генератора имеются две катушки (помимо питающих осветительную сеть). Одна, когда мимо нее пробегает магнит ротора, вырабатывает электрический ток (около 160 В), заряжающий конденсатор. Вторая - управляющая, она играет роль датчика, запускающего искрообразование. Стоит магниту пройти мимо ее сердечника, в обмотке появляется электрический импульс, «отпира ющий» тиристор блока управления. Он сродни обычному выключателю, только без контактов - на их месте управляемый электрическим током полупроводник. Накопившийся в емкости заряд «выстреливается» в первичную обмотку катушки зажигания. Та, благодаря эффекту электромагнитной индукции, возбуждает ток во вторичной обмотке, и свеча получает положенные ей 20-40 кВ.
Надо отметить, что по пути от заряжающей катушки к конденсатору ток выпрямляется диодом. Маховичный генератор вырабатывает переменное напряжение: раз мимо катушки поочередно проходят то «север», то «юг» магнита, то и ток синхронно им меняет свою полярность. Конденсатор же накапливает заряд только при подаче постоянного напряжения.
Описанная система гениально проста и достаточно надежна. Минуло четверть века со времени ее возникновения, а она и поныне используется в технике, кроссовых мотоциклах, гидроциклах, снегоходах, ATV, мопедах и легких скутерах.
Однако «гений» не без изъяна. Напряжение на конденсаторе (значит, и «вторичный» разряд) заметно падает при низкой скорости прохождения магнита мимо заряжающей катушки. При малых оборотах ко-ленвала появляется нестабильность искро-образования и, как следствие, «сбивчивость» в работе мотора.

ЛОМАННЫЙ УГОЛ
Чтобы от нее избавиться, на многих современных машинах используется модифицированная система CDI. Она называется DC-CDI, что означает: зажигание, использующее разряд конденсатора и работающее от постоянного тока (Direct Current). В этой системе емкость заряжается током, поступающим не от собственной катушки генератора, а от АКБ. Это позволяет стабилизировать напряжение питания и при любых оборотах коленвала поддерживать искру одинаково мощной.
Такие системы сложнее CDI и, соответственно, подороже. Дело в том, что напряжение, которое выдает бортовая сеть машины (12-14 В), слабо для полноценного заряда конденсатора. Поэтому напряжение поднимает особый электронный модуль - инвертор.
В двух словах о принципе его действия. Постоянный ток преобразуется в переменный, затем трансформируется (увеличивается до 300 В), опять выпрямляется и только тогда поступает к конденсатору. Более высокое «первичное» напряжение позволило уменьшить в размерах катушку зажигания. Поясню: чем выше напряжение в первичной обмотке, тем меньшим сердечником (в сечении) можно оснащать катушку. Она умещается даже в свечном колпачке, что, кстати сказать, позволяет исключить из цепи зажигания весьма проблемный элемент - высоковольтный провод.

Еще более совершенна система DC-CDI с электронной регулировкой опережения зажигания относительно оборотов коленвала - она обеспечивает прирост мощности двигателя процентов на десять. Вот почему. Есть постулат: мотор выдает максимум «лошадок», если пик давления продуктов горения совпадет с положением поршня, едва-едва миновавшего ВМТ. Но по мере роста оборотов коленвала время, за которое должна сгореть смесь, становится все короче и короче. Сама же смесь не взрывается моментально, а горит со стабильной скоростью - 30-40 м/с. Поэтому при высоких оборотах коленвала воспламенение должно происходить не в одной

фиксированной точке (заданной начальным углом опережения зажигания), а несколько раньше. Для моторов с «чистым» CDI или DC-CDI разработчики опытным путем находят тот угол, при котором двигатель достаточно устойчиво работает во всем диапазоне оборотов. В давние времена характеристику опережения зажигания подгоняли к оптимуму механическим способом - центробежным регулятором. Но он ненадежен: то грузики заклинит, то пружины растянутся... Электроника несравнимо совершеннее (разбалтываться нечему), а процесс регулировки протекает так. В составе блока управления есть микросхема, распознающая обороты ко-ленвала по форме сигнала, поступающего с управляющего датчика (форма зависит от скорости перемещения магнита относительно катушки). Далее микросхема выбирает оптимальный угол опережения зажигания, соответствующий данным оборотам, и в нужный момент открывает тиристор. Вы уже знаете, это соответствует моменту образования искры на электродах свечи.
Во второй половине прошлого века описанные системы зажигания почти монопольно «захватили» моторы. Но совершенствование процессоров (иначе говоря, микрокомпьютеров) ознаменовано внедрением в машины еще более «разумных» зажиганий цифрового типа. О них постараюсь рассказать уже вскоре, сейчас же остановлю ваше внимание на диагностике отказов элементов «конденсаторных» схем.

ЧАЩЕ - ПОЛЬЗА, ПОРОЮ - ВРЕД
Сперва о системе блокировки зажигания. Ее задача - «запретить» пуск мотора в ситуации, когда движение грозит травмой пилоту. К примеру: мотоцикл стоит на боковой подставке с включенной передачей. Забыв об этом, водитель нажимает на кнопку стартера. Следует неожиданный бросок экипажа вперед и... результат ясен. Другой случай: едете, а боковая подставка теряет возвратную пружину и открывается. От последствий таких ситуаций пилота обычно «страхуют» датчики положения

подставки и нейтрали. Если техника «к полету» не готова, они не дадут сработать ни стартеру, ни зажиганию. Как правило, еще один датчик внедрен под рычаг сцепления - он разрешает завести мотор при включенной передаче, но только тогда, когда рычаг выжат, а подставка поднята. Эти устройства неоспоримо повышают безопасность пилота, но вместе с тем снижают общую надежность электрических цепей зажигания. Проявились сбои в работе мотора? Обязательно проверьте состояние АКБ (12-13 В) и обратите внимание на состояние описанных датчиков. Судите сами: сгоряча вынесли ошибочный приговор блоку управления зажиганием и купили новый (а стоит он от $300 до 800!), а затем выяснится, что отказ сидел в копеечном концевом выключателе или разъеме проводки. Элементы зажигания проверяйте так, как показано на фото.

Продолжаем цикл статей в разделе "Копилка знаний", сегодня мы рассказываем об электронном зажигании CDI (Capacitive Discharge Ignition).

ФУНКЦИЯ - ВОСПЛАМЕНЯТЬ
УСТРОЙСТВО СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ ИМПОРТНОЙ ТЕХНИКИ

КОРОТКИЙ И ДЛИННЫЙ
Кроме зажиганий CDI и DC-CDI, существуют еще и батарейные системы. Возникает вопрос: если конденсаторные схемы прославились надежностью, то зачем применять еще что-то? А вот зачем.

Один из факторов, от которых зависят мощность и другие показатели двигателя, -длительность разряда на свече. Поясню почему. Электрическая дуга, или искра, как мы ее привыкли называть, стабильно воспламеняет смесь, если в той на 14,5 кг воздуха содержится один килограмм топлива. Такую смесь называют нормальной. Но сами подумайте, в смеси, поступающей в цилиндр, есть зоны с большим или меньшим содержанием топлива в воздухе. Окажись такой состав подле свечи в момент образования искры - и смесь в цилиндре будет гореть вяло. Последствия понятны: мощность двигателя в этот конкретный момент снизится, может возникнуть и пропуск в воспламенении. Так вот, CDI вырабатывают искру супермалой длительности -0,1-0,3 миллисекунды: в системе такой конденсатор, что большей длительности искры дать и не способен. Батарейное же зажигание выдает искру на порядок "длиннее" - до 1-1,5 миллисекунды. Она, понятное дело, скорее воспламенит смесь с отклонениями от нормального состава. Такое зажигание как большая и толстая охотничья спичка: в сравнении с обычной она пылает долго, от нее костер разгорится быстрее. Иными словами, батарейная система менее требовательна к точности настройки карбюратора, чем CDI.
Секрет же "длинной" искры в том, что ее создает не короткий "выстрел" энергии конденсатора, а накопленная катушкой зажигания солидная "порция" электромагнитной индукции.

МОЗГИ-ТО ЖЕЛЕЗНЫЕ...
Работу системы поясню на примере схемы с механическим прерывателем - она не сложна. В цепи катушки зажигания, ведущей к "минусу", два контакта - подвижный и неподвижный. Когда они замкнуты, ток протекает через катушку, и электрическое поле первичной обмотки намагничивает сердечник. Стоит кулачку вала разомкнуть контакты, ток в первичной обмотке прервется, и сердечник начнет размагничиваться. По законам физики, появление и исчезновение магнита, помещенного в катушку, создает (индуцирует) в ее обмотках импульс напряжения. Во вторичной цепи это пара десятков тысяч Вольт, образующих искру между электродами свечи. А так как магнитная индукция сердечника катушки сохраняется несколько миллисекунд, то и время горения искры почти такое же.

Однако простота контактной схемы скрывает кучу недостатков. Мотоциклисты, поездившие на старых мотоциклах, помнят, что "железные мозги" вечно приходилось чинить: очищать окислившиеся контакты, регулировать зазор между ними и сбивающееся опережение зажигания. Это не просто занудство, оно еще требует и опытного настройщика.

Батарейное зажигание с контактным прерывателем (в 2-цилиндровом моторе): Р1 - аккумулятор; 2 - замок зажигания; 3 - кнопка выключения мотора; 4 - катушка зажигания; 5 - свеча зажигания; 6 - контактная пара (прерыватель); 7 - конденсатор. Размыкание контактов сопровождается искрением между ними - ток стремится пробить воздушный промежуток. Конденсатор, включенный параллельно прерывателю, частично поглощает искру увеличивая срок службы контактов.

ТРАНЗИСТОРНЕ КИСНЕТ
Транзисторное батарейное зажигание TCI избавило пилота от этих забот - из системы исчезли подвижные детали. "Transistor Controlled Ignition" дословно означает: зажигание, контролируемое транзистором. Место механики занял электромагнитный датчик - катушка на магнитном сердечнике. Появление сигнала в ней вызывает прохождение выступа на вращаемой коленвалом стальной пластине-модуляторе. Он и датчик расположены так, что импульс в обмотке возникает в момент, когда пора воспламенять смесь в цилиндре.
Но датчик - лишь "командующий" зажиганием, а основные исполнители -транзисторы, катушка зажигания и, естественно, свеча.
Происходит это так. При включенном зажигании электрический ток, вырабатываемый АКБ (после пуска мотора генератором) через открытый силовой транзистор, проходит через первичную обмотку катушки и сердечник намагничивается. Когда датчик дает "команду" к искрообразованию, импульс напряжения поступает на управляющий электрод (базу) управляющего транзистора и он, транзистор, открывается. Теперь ток потечет на массу через него, а силовой транзистор закроется - его база обесточится. Катушка лишится питания, сердечник начнет размагничиваться, и на свече появится разряд. Затем управляющий транзистор вернется в закрытое состояние (до получения следующего сигнала от датчика) и его силовой "собрат" снова откроется и начнет заряжать катушку. Конечно, это упрощенное объяснение, но вполне отражает основы работы транзисторной системы.

1 - модулятор; 2 - индуктивный датчик; 3 - управляющий транзистор; 4 - силовой транзистор; 5 - катушка зажигания; б - свеча зажигания. Красным цветом указано течение тока, когда силовой транзистор открыт (катушка накапливает магнитное поле), синим -
через управляющий транзистор, в условиях, если появляется сигнал отдатчика. Транзистор пропускает через себя ток только при наличии напряжения на управляющем электроде (базе).

ДАТЧИК, ПРОЦЕССОРИ ПАМЯТЬ
Зажигание должно выдавать разряд в момент, "согласованный" с режимом работы мотора. Напомню характер его изменения: запуску мотора и холостому ходу соответствует наименьший угол, по мере роста оборотов или снижения нагрузки на двигатель (дроссель карбюратора прикрыт) угол увеличивается. Естественно, что в батарейных системах есть устройства коррекции опережения. Помимо транзисторов, "руководящих" катушками, в блоке управления встроены память (ПЗУ - постоянное запоминающее устройство) и микропроцессор, схожие с теми, что работают в портативных компьютерах. В память записана информация о том, при каких оборотах и нагрузках мотора, в какой момент надо подать искру. Процессор, получив от датчиков данные о режиме работы мотора, сравнивает показания с записями в ПЗУ и выбирает нужное значение угла опережения.

Рдо серийной установки на технику двигатель испытывается при разных режимах оборотов и нагрузок, оптимальное значение угла опережения зажигания фиксируется и записывается в ПЗУ (или ОЗУ). Объединенные воедино эти данные выглядят как трехмерная диаграмма, ее еще называют "картой".

Параметры работы мотора могут считываться разными способами. В некоторых системах используется только индуктивный датчик ("командующий" зажиганием). В этом случае его модулятор имеет несколько выступов. По скорости перемещения одних процессор распознает обороты коленвала, по другим определяет цилиндр, на свечу которого пора подать разряд.
Более продвинутые системы снабжены датчиком положения дроссельной заслонки TPS (Throttle Position Sensor). Он информирует процессор о нагрузке на мотор.

Рпо значению сопротивления процессор определяет угол открытия дросселя, по скорости изменения напряжения в цепи - интенсивность открытия дроссельной заслонки.

Иногда считывается и скорость открытия заслонки. Зачем? Разгон и детонация часто идут "рука об руку". Например: резко открыв газ, вы, оказалось, требуете от мотора невозможного - динамики, неизбежно вызывающей детонацию (взрывное горение топлива). TPS передает эту информацию процессору (скорость открытия дросселя), тот сравнит ее с записями в ПЗУ, "поймет", что ситуация близка к аварийной, и сдвинет угол опережения в сторону запаздывания. Взрывов в цилиндре и повреждений поршневой группы не произойдет.
Помимо ПЗУ, в которых корректировать записанные данные невозможно, ряд фирм (например, Ducati и Harley-Davidson) используют "гибкую" память. Ее называют "оперативное запоминающее устройство" (сокращенно - ОЗУ). Она перепрограммируется с помощью специального электронного блока. Однако на практике лишь немногие специалисты способны улучшить заводскую настройку зажигания. Еще меньше пилотов почувствуют положительный эффект при движении экипажа. Зато расход топлива и количество вредных компонентов в выхлопных газах значительно возрастут.
Процессорные зажигания часто именуют "цифровыми", так как в них есть специальный блок, преобразующий сигналы датчиков в цифровой ряд. Другой информации компьютер не распознает.

РУказаны различные способы управления искрообразованием:
А - используется маковичный генератор с двумя датчиками и одним выступом на роторе (он же модулятор); Б - генератор такой же, но датчик -один, используется модулятор с несколькими выступами; В - модулятор имеет форму многолучевой звезды, датчик - один (подобную схему чаще используют в составе систем впрыска топлива, чем с карбюраторами).

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 » Генератор » Принцип работы дизельных двигателей cdi. Электронное "конденсаторное" зажигание, CDI (Capacitor Discharge Ignition) "TAVSAR Company". Как работает зажигание CDI