ᐉ Высоковольтная конденсаторная система зажигания

В качестве альтернативы транзисторной индуктивной системе зажигания разрабатываются плазменные и лазерные системы зажигания, но вследствие высоких затрат на изготовление они пока не используются. Преимуществом лазерной системы зажигания является, в частности, гибкий выбор точки воспламенения рабочей смеси в камере сгорания, что осуществляется посредством фокусировки лазерного луча. Особое преимущество данная система представляет для бензиновых двигателей, в которых начало сгорания рабочей смеси инициируется в струе впрыскиваемого топлива. При этом задержка воспламенения незначительна, в результате повышается коэффициент полезного действия двигателя и снижается уровень вредных примесей в отработавших газах.

При использовании в спортивных соревнованиях высокофорсированных двигателей приходится сталкиваться с сильным загрязнением маслом и нагаром основания изоляторов свечей зажигания. В этом случае часто используют высоковольтную конденсаторную систему зажигания, схематическое устройство которой представлено на рисунке.

Рис. Высоковольтная конденсаторная система зажигания

Здесь функцию аккумулятора энергии выполняет конденсатор, который разряжается через первичную обмотку, при этом во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение. Трансформатор высокого напряжения работает быстро и с малыми потерями. По сравнению с транзисторной индуктивной системой зажигания здесь повышение вторичного напряжения на порядок выше, около 3000 В/мкс — против 400 В/мкс. Вследствие значительно более быстрого повышения вторичного напряжения потери энергии на свече зажигания, которые могут возникнуть вследствие вышеупомянутых загрязнений, остаются незначительными.

Малая длительность индуктивной фазы искрового разряда, напротив, отрицательно влияет на воспламенение рабочей смеси с помощью высоковольтного конденсатора, в особенности, при неоднородной смеси; это может привести к перебоям в зажигании. Для решения данной проблемы можно использовать систему зажигания с переменным напряжением. В этом случае длительность искрового разряда увеличивается, при этом образуется колебательный контур из конденсатора и трансформатора высокого напряжения. После образования длительность искрового разряда поддерживается с помощью энергии, сохраненной во вторичной обмотке катушки зажигания, в то время как конденсатор вновь заряжается.

Рис. Длительность индуктивной фазы искрового разряда tF в высоковольтной конденсаторной (слева) и индуктивной (справа) системах зажигания

Спад напряжения во вторичной цепи высоковольтной конденсаторной системы зажигания с увеличением частоты вращения коленчатого вала в любом случае меньше, чем в индуктивной системе зажигания.

Можно подвести следующие итоги:

• Индуктивная система зажигания используется только в старых двигателях. Она была полностью вытеснена транзисторной индуктивной системой зажигания. Зажигание с помощью высоковольтного конденсатора используется только в особых случаях, например, когда следует опасаться перебоев искрообразования вследствие сильного загрязнения свечей зажигания.
• Полностью электронная транзисторная индуктивная система зажигания не требует обслуживания; момент искрообразования сохраняется без последующей регулировки.
• Полностью электронная транзисторная индуктивная система зажигания предоставляет возможность регулировки угла замкнутого состояния контактов, при котором напряжение во вторичной цепи системы зажигания остается всегда высоким независимо от частоты вращения коленчатого вала. При этом вырабатывается достаточно энергии, необходимой для воспламенения рабочей смеси. Вследствие этого даже бедные смеси бензина и воздуха хорошо воспламеняются.

Posted in Система зажиганияTagged Система зажигания

Конденсаторная система — зажигание — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Конденсаторная система зажигания с тиристорами обладает рядом специфических особенностей, которые необходимо учитывать при ее изготовлении.  [1]

Конденсаторная система зажигания, схема которой приведена на рис. 12, предназначена для автомобилей, у которых с корпусом соединен отрицательный полюс аккумуляторной батареи.  [2]

Конденсаторные системы зажигания разделяются на системы с импульсным и непрерывным накоплением энергии.  [3]

Конденсаторные системы зажигания, как правило, более экономичны, чем транзисторные и классическая системы.  [4]

Принципиальная схема конденсаторной системы зажигания.  [5]

Конденсаторная система зажигания работает следующим образом. При вращении вала двигателя вращается кулачок и контакты прерывателя попеременно размыкаются и замыкаются. На выходе преобразователя имеется высокое напряжение 300 — 400 В, до которого заряжается накопительный конденсатор.  [6]

Установка конденсаторной системы зажигания не требует замены или доработки каких-либо стандартных деталей и производится в течение 20 — 30 мин.  [7]

Приборы конденсаторной системы зажигания с непрерывным накоплением энергии, кроме того, позволяют создать дополнительное удобство водителю: при включенном зажигании и неработающем двигателе можно бриться коллекторной электробритвой постоянного тока. Для этого в приборах Электроника — М, Старт, Электроника-ЗМ-К, БЭСЗ-1 предусмотрены специальные розетки 127 В или 110 В постоянного тока. Однако при этом необходимо иметь в виду, что на автомобилях, оборудованных генератором переменного тока, при включенном зажигании и неработающем двигателе через регулятор напряжения и обмотку возбуждения генератора протекает значительный ток — около 3 А. Поэтому при длительном бритье аккумулятор может разрядиться, а регулятор и генератор выйти из строя. Не рекомендуется также бриться при работающем двигателе, так как при этом нагрузка на электронный прибор зажигания может превысить норму.  [8]

Принципиальная схема конденсаторной системы зажигания.  [9]

Принцип действия конденсаторной системы зажигания позволяет устранить недостатки, присущие батарейной системе, и получить лучшие характеристики.  [10]

При установке приборов конденсаторной системы зажигания следует руководствоваться следующими общими указаниями.  [11]

Ток, потребляемый конденсаторной системой зажигания от аккумуляторной батареи, зависит от числа оборотов и количества цилиндров двигателя.  [12]

Как показала практика эксплуатации конденсаторных систем зажигания на автомобилях различных марок, в некоторых случаях запуск горячего двигателя с этими системами происходит хуже, чем с обычной батарейной системой. Анализ показал, что это имеет место при неправильной регулировке карбюратора, когда в цилиндры прогретого двигателя поступает слишком богатая смесь.  [13]

Кроме того, в конденсаторной системе зажигания устраняется также и третий недостаток, присущий обычной батарейной системе зажигания: большая чувствительность к значению сопротивления Rm, шунтирующего вторичную цепь.  [14]

Например, если в описанной выше конденсаторной системе зажигания ( см. рис. 12) дополнительные отводы обмотки Ш4 сделать от 37-го и 63-го витков, то накопительные конденсаторы Cj и Ci и диоды Д — Дь должны быть рассчитаны на напряжение не менее 600 В. Суммарное напряжение переключения тиристоров Дъ и Дл также должно быть не менее 600 В, чтобы не произошло их самопроизвольного переключения. Отводы обмотки Wi на рис. 26 облегчают настройку схемы.  [15]

Страницы:      1    2    3

Простая схема зажигания с емкостным разрядом (CDI)

обсудите схему простой универсальной схемы зажигания с емкостным разрядом или схему CDI, использующую стандартную катушку зажигания и схему на основе полупроводникового тиристора.

Как работает система зажигания в транспортных средствах

Процесс зажигания в любом транспортном средстве становится сердцем всей системы, так как без этого этапа автомобиль просто не заведется.

Чтобы инициировать процесс, раньше у нас был автоматический выключатель для необходимых действий.

В настоящее время прерыватель контактов заменен на более эффективную и долговечную электронную систему зажигания, называемую системой зажигания конденсаторного разряда.

Основной принцип работы

Базовая работа блока CDI выполняется посредством следующих шагов:

1. Два входа напряжения подаются на электронную систему CDI, один – высокое напряжение от генератора переменного тока в диапазоне от 100 В до 200 В. В переменного тока, другое — низкое импульсное напряжение от катушки датчика в диапазоне от 10 В до 12 В переменного тока.
2. Высокое напряжение выпрямляется, и полученный постоянный ток заряжает высоковольтный конденсатор.
3. Короткий импульс низкого напряжения приводит в действие тринистор, который разряжает или сбрасывает накопленное конденсатором напряжение на первичную обмотку трансформатора зажигания или катушки.
4. Трансформатор зажигания повышает это напряжение до нескольких киловольт и подает напряжение на свечу зажигания для создания искры, которая в конечном итоге зажигает двигатель внутреннего сгорания.

Описание схемы

Теперь давайте подробно изучим работу схемы CDI со следующими пунктами:

Как следует из названия, система зажигания в транспортных средствах относится к процессу воспламенения топливной смеси для запуска двигателя и приводных механизмов. Это воспламенение осуществляется посредством электрического процесса путем создания электрических дуг высокого напряжения.

Вышеупомянутая электрическая дуга создается за счет прохождения очень высокого напряжения через два потенциально противоположных проводника через закрытый воздушный зазор.

Как мы все знаем, для получения высокого напряжения нам нужен какой-то процесс повышения, как правило, через трансформаторы.

Поскольку в двухколесных транспортных средствах источником напряжения является генератор переменного тока, его мощности может быть недостаточно для выполнения функций.

Следовательно, напряжение необходимо увеличить во много тысяч раз, чтобы достичь желаемого уровня искрения.

Очень популярная катушка зажигания, которую мы все видели в наших автомобилях, специально разработана для вышеуказанного повышения входного напряжения источника.

Однако напряжение от генератора не может быть напрямую подано на катушку зажигания, так как ток источника может быть низким, поэтому мы используем блок CDI или блок емкостного разряда для последовательного сбора и высвобождения мощности генератора, чтобы обеспечить выход компактный и высокий с током.

Конструкция печатной платы

Схема CDI с использованием SCR, нескольких резисторов и диодов конденсатор напряжения.

Входной сигнал блока CDI поступает от двух источников генератора. Один источник имеет низкое напряжение около 12 вольт, в то время как другой вход берется из относительно высокого напряжения генератора переменного тока, генерируя около 100 вольт.

Входное напряжение 100 вольт соответствующим образом выпрямляется диодами и преобразуется в 100 вольт постоянного тока.

Это напряжение мгновенно сохраняется внутри высоковольтного конденсатора. Сигнал низкого напряжения 12 подается на каскад запуска и используется для запуска SCR.

SCR реагирует на однополупериодное выпрямленное напряжение и попеременно включает и выключает конденсаторы.

Теперь, поскольку тиристор встроен в первичную катушку зажигания, высвобождаемая энергия конденсатора принудительно сбрасывается в первичную обмотку катушки.

Действие создает магнитную индукцию внутри катушки, и входной сигнал от CDI, который имеет высокий ток и напряжение, дополнительно усиливается до чрезвычайно высокого уровня во вторичной обмотке катушки.

Генерируемое напряжение на вторичной обмотке катушки может достигать уровня многих десятков тысяч вольт. Этот выход надлежащим образом расположен на двух близко расположенных металлических проводниках внутри свечи зажигания.

Напряжение, имеющее очень высокий потенциал, вызывает дуговой разряд по точкам свечи зажигания, генерируя необходимые искры зажигания для процесса зажигания.

Список деталей для электрической схемы

R4 = 56 Ом,
R5 = 100 Ом,
C4 = 1 мкФ/250 В
SCR = рекомендуется BT151.
Все диоды = 1N4007
Катушка = Катушка зажигания стандартного двухколесного автомобиля

В следующем видеоролике показан основной рабочий процесс описанной выше схемы CDI. Установка была протестирована на столе, поэтому напряжение запуска получено от сети переменного тока 12 В 50 Гц. Поскольку триггер исходит от источника с частотой 50 Гц, можно увидеть искры, образующие дугу с частотой 50 Гц.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www. homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!

Система зажигания с быстрой зарядкой для высокоскоростных двигателей

Несмотря на то, что мир переходит на электромобили и двигатели, газовые двигатели по-прежнему составляют большую часть современных машин и не исчезнут в ближайшее время. Одним из ключевых компонентов этих двигателей, особенно высокоскоростных, является система зажигания CDI.

Если ваш проект требует использования газового двигателя, вам необходимо понять, как сделать CDI для простого проектирования в печатную плату и как это работает. Мы подробно рассмотрели эти темы ниже, так что взгляните! Устройство довольно распространено в мотоциклах, где вы найдете его под сиденьем.

Что такое зажигание CDI?

Также известный как мозговой блок, импульсный блок или блок воспламенителя, CDI (зажигание конденсаторного разряда) представляет собой черный ящик, который является ядром системы зажигания. Его функция заключается в управлении топливными форсунками и свечами зажигания для обеспечения плавной работы двигателя. В основном вы получите его в небольших двигателях, таких как газонокосилки, бензопилы, мотоциклы и двигатели квадроциклов. Но он есть и у некоторых автомобилей и самолетов с газотурбинным двигателем.

 

Источник: Wikimedia Commons.  

Тиристорное зажигание является усовершенствованием IDI (зажигание с индуктивным разрядом), поскольку оно имеет более короткое время зарядки, что делает его идеальным для высокоскоростных двигателей.

Как работает система CDI?

Основным компонентом CDI является конденсатор, и система пропускает через него ток, быстро накапливая заряд. Эта мощность подается на катушки зажигания в нужное время, чтобы увеличить выходную энергию искры и воспламенить двигатель.

С технической точки зрения устройство получает два входа напряжения: один от генератора переменного тока, а другой от катушки датчика. Генератор переменного тока выдает высокое напряжение (100-200 В переменного тока), в то время как приемная катушка передает импульс низкого напряжения (10-12 В переменного тока).

Вы можете заряжать конденсатор только с помощью постоянного тока, поэтому переменный ток высокого напряжения выпрямляется, а полученный постоянный ток поступает в конденсатор высокого напряжения.

Низкое напряжение от приемной катушки приводит в действие управляемый кремнием выпрямитель (SCR), который помогает разрядить высоковольтный заряд, хранящийся в конденсаторе. Этот заряд поступает в первичную обмотку катушки зажигания. Таким образом, тринистор действует как триггерная цепь или импульсная катушка.

Катушка зажигания

Источник: Wikimedia Commons.  

Для создания искры требуется высокое напряжение, и система CDI быстро обеспечивает эту мощность за короткое время зарядки. Катушки зажигания работают как повышающие трансформаторы. Когда заряд высокого напряжения от конденсатора достигает этой точки, катушка увеличивает его до нескольких киловольт, а затем посылает на свечу зажигания.

Конструкция конденсаторного зажигания

CDI состоит из нескольких частей, объединенных с системой зажигания. Среди них:  

Маховик и статор

Маховик CDI состоит из большого постоянного подковообразного магнита, свернутого в кольцо. Его цель — включить коленчатый вал. С другой стороны, статор представляет собой пластину, удерживающую все витки провода, необходимые для включения катушки зажигания, цепи зарядки аккумулятора и освещения.

Зарядная катушка

Как следует из названия, эта катушка предназначена для зарядки и вырабатывает 6 В для зарядки конденсаторов. Он является частью статора и генерирует мощность, основанную на движении маховика. Затем эта мощность поступает на свечу зажигания от конденсаторов для воспламенения топлива.

Датчик Холла

Датчик Холла предназначен для измерения эффекта Холла, который представляет собой мгновенную точку, в которой магнит в маховике меняет полюса. Помните, маховик раскручивает подковообразный магнит, поэтому полярность несколько раз меняется с севера на юг.

Датчик Холла

Источник: Wikimedia Commons.  

Когда происходит это переключение, датчик посылает импульс на блок CDI, запуская его для сброса накопленной в конденсаторе энергии на высоковольтный трансформатор (катушку зажигания).

Метка синхронизации

Метка синхронизации представляет собой произвольную точку совмещения, которая указывает, когда ход верхней части поршня эквивалентен точке срабатывания статора и маховика. Пластина статора и корпус двигателя разделяют эту точку, и вращение пластины статора вправо или влево изменяет точку срабатывания CDI.

Цепь запуска

Цепь запуска обычно состоит из SCR (кремниевого выпрямителя), тиристора или транзисторного переключателя. Он запускается импульсом от датчика Холла и пропускает ток только с одной стороны цепи, пока не произойдет событие запуска. Как только конденсаторы заполнятся, CDI снова сработает.

Зажигание с емкостным разрядом: эквивалентная схема

Источник: Wikimedia Commons.  

Различные типы зажигания CDI

Модули зажигания CDI бывают следующих двух типов:  

Модуль AC-CDI

Источником питания для этого модуля является переменный ток, вырабатываемый генератором переменного тока. Это наиболее распространенная система CDI, используемая в небольших двигателях и обычно устанавливаемая под намагниченным маховиком.

Однако не все мини-двигатели имеют CDI. Некоторые из них имеют зажигание от магнето, в то время как более старые двигатели 60-х годов полагались на систему передачи энергии.

Модуль DC-CDI

По сравнению с модулем AC-DCI, этот использует батарею в качестве источника питания. Однако автомобили с этой системой имеют более точный угол опережения зажигания и могут без проблем запускать двигатель в холодную погоду. Следовательно, системе требуется инвертор постоянного/переменного тока для увеличения напряжения разряда постоянного тока конденсатора с 2 В до 400/600 В.

Большой преобразователь постоянного тока в переменный

Источник: Wikimedia Commons.  

Какой CDI лучше?

Ни один из двух модулей не лучше другого, но каждый подходит для разных приложений. Например, AC-CDI имеет несложную конструкцию и с меньшей вероятностью будет иметь проблемы. С другой стороны, DC-CDI очень эффективен при низких температурах и обеспечивает точное опережение зажигания.

В целом, CDI нечувствителен к шунтам от свечи зажигания и может быстро вызвать несколько искр. Эта производительность делает его идеальным для широкого спектра приложений.

Преимущества CDI

• Полностью заряжает конденсатор за короткое время, обычно 1 мс
• Нечувствителен к электрическим шунтам, возникающим из-за загрязнения свечи зажигания
• Быстрая переходная характеристика системы зажигания конденсаторного разряда
• Быстрое повышение напряжения

 

Недостатки CDI

• Система CDI создает резкие электромагнитные помехи.
• Короткая, но мощная искра недостаточна для воспламенения бедных смесей при малой мощности.

 

Модуль зажигания конденсаторного разряда

Источник: Wikimedia Commons.  

Как сделать коробку CDI?

Схема блока CDI достаточно проста и отделена от катушки зажигания. Для сборки курса вам потребуются следующие детали:

• Два резистора (5,6 и 56 Ом, 0,5 Вт)
• Три диода 1N4007, 1000 В, 1 А
• Один SCR (TIC106D, 5 А, 400 В)
• Два майларовых конденсатора (2 мкФ, 400 В)

 

Как работает схема

Блок-схема CDI для C90 Honda

 

Когда маховик вращается, он создает магнитное поле, которое прорезает сердечник зарядной катушки, создавая переменное напряжение. Это напряжение протекает через D3 в прямом смещении, создавая электрический заряд постоянного тока, который питает конденсаторы C1 и C2.

Поскольку ток переменный, он течет через R1 к D1 и D3 на противоположной стороне в отрицательном полупериоде. Ток также будет течь к выводу K SCR1, затем пойдет через R2 к выводу G SCR1. В течение этого цикла он все равно снова заряжает конденсаторы.

Падение напряжения на резисторе R2 приводит в действие вывод G SCR1, запуская цепь. Во время разряда SCR1 посылает накопленное напряжение на выводы A, K и D2, а затем на первичную обмотку индукционной катушки.

Магнитное поле, создаваемое напряжением, протекающим через первичную катушку, индуцирует ток во вторичной катушке, что создает высокое выходное напряжение. Это индуцированное напряжение проходит через вторичную катушку к свече зажигания и является достаточно сильным, чтобы произвести мощную искру в дуговом промежутке.

Однако электрический ток не проходит через первичную обмотку катушки зажигания, когда SCR1 не работает. Таким образом, этот компонент системы зажигания действует как спусковой крючок для коробки зажигания.

SCR1 работает во время опережения зажигания или когда ход поршня достигает максимального уровня, так что искра воспламеняет топливовоздушную смесь в нужное время.

Процесс происходит постоянно, чтобы двигатель работал. Но если вы хотите остановить это, замкните переключатель SW. Ток потечет в землю и остановит работу SCR1. Это заземление останавливает срабатывание сброса заряда с конденсаторов.

Как проверить зажигание CDI?

Существуют различные инструменты для проверки работоспособности блока CDI, но наиболее распространенными являются использование осциллографа или мультиметра.

Осциллограф

Источник: Wikimedia Commons.  

Цифровой мультиметр

 

Поиск и устранение неисправностей в системе CDI

Поиск и устранение неисправностей в системе CDI непростая задача, но обычно она является причиной большинства электрических проблем в двигателе. Таким образом, вы можете узнать, что у коробки есть проблема, если вы столкнетесь со следующими темами:

• Пропуски зажигания
• Обратный эффект
• Грубый ход
• Проблемы с запуском двигателя
• Мертвые цилиндры
• Глохнущий двигатель
• Грубый ход

 

Резюме

Таким образом, системы CDI являются важными устройствами в высокоскоростных двигателях.