Запалителна система

Предмети:

Общ
Запалване на запалителната бобина
Конвенционално дистрибуторно запалване с контактни точки
Компютърно контролирано запалване
Налягане при горене и момент на запалване
Изпреварване на запалването
Време на престой
DIS възпаление
Една запалителна бобина на цилиндър
Измерете основния модел на запалване с осцилоскопа

цялостната:
При бензинов двигател сместа гориво/въздух трябва да се запали в края на такта на компресия. Това се случва, защото восъчна свещ дава искра. За да запали свещта, е необходимо напрежение между 20.000 30.000 и 12 14,8 волта. Бобина за запалване преобразува напрежението на батерията (около XNUMX до XNUMX волта) в това високо напрежение.
При по-старите системи често има 1 запалителна бобина, завинтена някъде на блока на двигателя, която е свързана към свещите посредством кабели за свещите. По-новите двигатели често имат щифтови запалителни бобини. Всяка свещ има собствена бобина за запалване. Броят на запалителните бобини на двигателя може лесно да се разпознае по наличието на проводници на свещите. Ако кабелите на свещите минават към всеки цилиндър, колата има 1 фиксирана запалителна бобина или DIS запалителна бобина. Ако няма включени проводници на запалителната свещ, има отделна бобина за запалване на всяка свещ. Често трябва да се демонтира капак на двигателя, за да се види това.

Бобина:
Системата за запалване използва бобина за запалване. Независимо от вида (конвенционален или компютърно управляван), принципът е един и същ. Запалителната бобина съдържа 2 намотки от медна жица около железен прът (ядро). Първичната намотка (от страната на ключа за запалване) има няколко навивки от дебел проводник. Вторичната намотка има много навивки от тънък проводник. Първичната намотка е с напрежение 12 волта. През тази първична намотка се изпраща ток от 3 до 8 ампера. Това генерира магнитно поле. Когато това магнитно поле изчезне, в първичната намотка се генерира напрежение от 250 до 400 волта. Поради разликата в броя на намотките във вторичната намотка се генерира напрежение до 40.000 XNUMX волта.

Първичната намотка на бобината за запалване има омично и индуктивно съпротивление. Омичното съпротивление може да се измери с мултицет или да се изчисли от измерванията на тока или напрежението. Индуктивното съпротивление се отнася до магнитното поле, развито в първичната намотка, и зависи от скоростта, с която се променя токът и магнитните свойства на намотката (стойността L). Всяка бобина за запалване има фиксирана L-стойност, която зависи от броя на навивки и размерите на бобината и свойствата и размерите на сърцевината.

Конвенционално дистрибуторно запалване с контактни точки:
Конвенционалната система за запалване се състои от единична запалителна бобина, която се включва и изключва с контактни точки, кабел на запалителната бобина, кабели на запалителната свещ и механичен разпределител с аванс на времето за запалване.

В покой контактните точки са затворени. Ток протича през първичната намотка, през контактните точки към земята. В този момент в първичната намотка има магнитно поле. Когато гърбицата повдигне лоста, контактът между контактните точки се прекъсва и се създава индуцирано напрежение. Това индуцирано напрежение се усилва във вторичната намотка и се предава към разпределителя чрез кабела на запалителната бобина. Ухото в разпределителя сочи към една от кабелните връзки на свещта. Напрежението се предава на запалителната свещ, която произвежда искра.

Бобината на запалването предава високо напрежение чрез връзката на кабела на бобината на запалването към ротора в разпределителя. Роторът в разпределителя се върти с половината от скоростта на коляновия вал. Това е възможно, защото в зависимост от конструкцията има директна връзка между коляновия вал и разпределителя (както е показано на фигурата) или защото роторът се задвижва директно от разпределителния вал. В крайна сметка разпределителният вал вече се върти с половината от скоростта на коляновия вал. Изображението показва разглобен изглед на разпределителя.

Роторът е чувствителен към поддръжка. Контактните частици между ротора и капачката на разпределителя корозират с течение на времето, което влошава качеството на искрата на свещта. Чрез периодично шлифоване на корозията или подмяна на износени части, качеството на искрата остава оптимално. Чрез завъртане на капачката на разпределителя на ротора се регулира моментът на запалване.

Компютърно контролирано запалване:
Съвременните автомобили са оборудвани с компютърно управлявани системи за запалване. Системата за управление на двигателя контролира запалителната бобина. Генератор на импулси (сензор за положение на коляновия вал и евентуално сензор за положение на разпределителния вал) осигурява референтен импулс, който работи синхронно с коляновия или разпределителния вал. Често има липсващ зъб в пръстен или на ролката, която служи като отправна точка. Изображението показва обработената шайба на коляновия вал на Проект MegaSquirt. Макарата има 36 зъба, 1 от които е шлифован. Ето защо се нарича още референтно колело 36-1. За всеки 10 градуса 1 зъб минава покрай сензора (360/36).

Всеки път, когато липсващият зъб се завърти покрай сензора, се изпраща сигнал към ECU.
Тази референтна точка не е горна мъртва точка (TDC), както често подсказва името. В действителност тази референтна точка е между 90 и 120 градуса преди ГМТ. Това означава, че когато няма изпреварване на запалването, импулсът на запалване се извършва 9 до 12 зъба след референтната точка.

Изображението показва сигнала на коляновия вал (жълт) във връзка с управляващия импулс на запалителната бобина (син). В сигнала на коляновия вал липсващият зъб се вижда там, където липсва импулсът. При този двигател липсващият зъб е 90 градуса преди ГМТ (това са 9 зъба на импулсното колело).

Между липсващия зъб (референтна точка, жълто) и контролния импулс (син) се виждат 8 зъба; Това е 10 градуса предварително запалване.

Ускоряването на запалването е свързано със скоростта на горене; горенето се нуждае от време, за да достигне максималното си налягане на горене. Това максимално налягане на горене е оптимално при положение на коляновия вал от 15 до 20 градуса след ГМТ. Това трябва да е оптимално при всички работни условия. Следващите параграфи обясняват влиянието на момента на запалване върху налягането на горене, как се осъществява изпреварването на запалването и как можете да прочетете времето на задържане в изображението на обхвата.

Налягане при горене и момент на запалване:
Системата за запалване трябва да гарантира, че сместа в цилиндровото пространство се запалва в точното време. Когато буталото е преминало ГМТ, налягането на горене трябва да е най-високо. Тъй като има време между запалването и запалването на сместа (където се достига максималното налягане на горене), сместа трябва да се запали известно време преди TDC. Накратко: свещта трябва вече да е запалила, преди буталото да е достигнало TDC.

На следващата диаграма виждаме прогресията на налягането (червена линия) спрямо градусите на коляновия вал. Свещта искри в точка а. Буталото се придвижва по-нататък към TDC (0) и налягането при горене се увеличава. Максималното налягане на горене се достига приблизително 10 до 15 градуса след ГМТ (в точка b).

ако точка b се премести твърде наляво, сместа се запалва твърде рано и буталото спира да се движи нагоре;
Когато точка b се премести надясно, изгарянето става твърде късно. Буталото вече се е преместило твърде далеч към ODP. Силовият удар вече не е достатъчно ефективен.

Предварително запалване:
За да се получи пик на налягането при правилната позиция на коляновия вал, е важно запалването да се ускори, когато оборотите на двигателя се увеличат. Точка b (максималното налягане на горене) не трябва да се премества. При напредване и забавяне на момента на запалване, точка а (момент на запалване) се измества наляво или надясно. Времето за горене зависи от нивото на пълнене на двигателя и текущото съотношение на смесване. Следователно изпреварването на запалването е различно за всеки двигател. Ето защо референтната точка на коляновия вал е зададена няколко градуса преди ГМТ: между референтната точка и ГМТ има време за изчисляване на изпреварването на запалването.

При бобина за запалване DIS (описана по-нататък на страницата), сензорът за положение на коляновия вал е достатъчен за определяне на момента на запалване. Първият импулс след липсващия зъб се използва например за натоварване на вторичната намотка на цилиндри 1 и 4. След това се преброява броят на зъбите (в този случай 18), за да се генерира импулс за вторичната намотка на цилиндри 2 и 3. Ако двигателят е оборудван със запалителни бобини COP, една референтна точка не е достатъчна. В този случай е необходим сензор за положение на разпределителния вал за откриване на множество референтни точки.

Двете изображения по-долу (таблица с предварително запалване и 3D изглед) показват настройките на картата на запалването в Проект MegaSquirt. Те се наричат справочни таблици, референтни или основни полета.

Изпреварването на запалването се определя въз основа на конфигурацията на двигателя. Графиките показват кривите на изпреварване на запалването при пълно натоварване за (конвенционално) запалване с механичен разпределител (розова линия) и компютърно контролирана система (синя линия). Извивката на розовата линия е точката, в която вакуумният напредък влиза в сила. Освен това линиите са прави; това се дължи на механични ограничения. С компютърно управлявана система това може да се контролира по-прецизно; следователно кривата на запалване протича като крива. Между 1200 и 2600 оборота в минута синята линия е изтеглена леко надолу; това е свързано с зоната на удари при частично натоварване. Може също така да се види, че както конвенционалните, така и компютърно контролираните авансови линии завършват на приблизително 25 градуса. Изпреварването не трябва да се увеличава повече, защото тогава има риск от "high speed knock", или зоната на детонация при високи скорости.

Картата на запалването служи като основа за изпреварването на запалването. От този момент нататък системата за управление на двигателя ще се опита да ускори запалването колкото е възможно повече. Твърде много напред ще доведе до почукване; това се регистрира от сензори за детонация. В момента, в който сензорите за детонация регистрират, че двигателят има тенденция да чука, системата за управление на двигателя ще се отклони от момента на запалване с няколко градуса. След това скоростта ще се ускори отново, докато сензорите за детонация дадат сигнал.

Време на престой:
При включване на първичния ток се създава магнитно поле. Токът през бобината няма веднага да достигне максималната си стойност; Това отнема време. В бобината има съпротивление, което се получава от противоположно индукционно напрежение. Токът също няма да надвишава 6 до 8 ампера. За 2,3 милисекунди е генерирана достатъчно енергия, за да предизвика прескачане на искра през запалителната свещ, което е достатъчно за запалване на сместа въздух-гориво. Точката t=2,3 ms е моментът на запалване. Натрупването на ток от време t0 до t=2,3 ms се нарича време за зареждане на първичната намотка или време на задържане.

Натрупването на ток в първичната намотка спира при приблизително 7,5 ампера. Токът не трябва да се увеличава повече, защото тогава първичната намотка може да стане твърде гореща. Когато бордовото напрежение на автомобила падне, е необходимо повече време за зареждане на първичната намотка. Моментът на запалване не се променя. Така че зареждането трябва да започне по-рано. Това може да се види на фигурата, където зелената линия показва феномена на включване на бобината при по-ниско напрежение. Процесът на зареждане започва по-рано (delta t) и завършва едновременно с черната линия при 7,5 A.

Управлението на бобината на запалването се променя; ширината на управляващия импулс влияе върху времето за зареждане на първичната бобина. Колкото по-дълъг е импулсът, толкова по-дълго бобината има време да се зареди.
И на двете снимки възпалението е на осми зъб (80 градуса преди TDC). Дясното изображение показва по-дългото време на престой.

DIS възпаление:
DIS означава система за запалване без разпределител. Това е, както подсказва името, електронно запалване без дистрибутор. Сигналът за запалване идва директно от ECU, което го прави компютърно контролирано запалване. Тази система за запалване съчетава 2 запалителни бобини в 1 корпус. Всяка запалителна бобина осигурява искрата за 2 цилиндъра. Има една бобина за запалване, монтирана на цилиндри 1 и 4, а другата намотка е монтирана на цилиндри 2 и 3.

Като пример ще вземем DIS запалителната бобина с връзките за цилиндри 2 и 3. Няма ротор, което означава, че и двата ще искрят едновременно. Цилиндър 2 е в края на такта на компресия и бобината на запалването осигурява искра за запалване на сместа. Това означава, че запалителната бобина също искри на цилиндър 3, който след това започва с такта на всмукване, но тъй като сега няма запалима смес, това няма значение. По-късно, когато цилиндър 3 е зает с такта на компресия, цилиндър 2 ще бъде зает с такта на всмукване и тогава ще получи ненужната искра. Празната искра в цилиндъра, където няма горене, не причинява по-бързо стареене на свещта. Тогава искрата се нуждае само от напрежение от 1kV (1000V) вместо от 30kV при изгаряне на смес.

Предимството на запалителната бобина DIS е, че всъщност не е необходима поддръжка. Запалителната бобина не изисква поддръжка. Недостатъкът на тази запалителна бобина е, че понякога влагата прониква между кабела и свързващия вал в запалителната бобина. Влагата причинява корозия на контактите, които стават бели или зелени. Напрежението на искра пада поради голямата загуба на напрежение, причинена от корозия. Двигателят може да започне да трепери и да вибрира леко, без всъщност да причинява грешка в паметта на ECU. При подобно оплакване е разумно да демонтирате един по един кабелите от запалителната бобина (при загасен двигател!!) и да проверите дали контактите са хубави и златисти и няма следи от корозия по тях кабела и в шахтата.се виждат. Корозията е много агресивна и бавно ще се върне след почистване. Най-доброто решение е да смените цялата запалителна бобина със съответния кабел.

Една запалителна бобина на цилиндър:
При тази система за запалване (пръчковите) запалителни бобини, наричани още COP (бобина върху щепсел) запалителни бобини, се монтират директно върху запалителната свещ. И тук блокът за управление на двигателя (ECU) контролира запалването. И токът, и моментът на запалване се изчисляват от управляващия блок. Работата е като при по-стара запалителна бобина; Тази бобина за запалване също има първична и вторична намотка. Първичната намотка се захранва с напрежение през щепсела в горната част и се прекъсва вътрешно чрез транзистор.
Недостатъкът на тези бобини за запалване е, че те са монтирани в вала на запалителната свещ и поради това стават изключително горещи. Въпреки че са направени за това, те са склонни да се чупят понякога. Това може да се разпознае, когато колата прескочи цилиндър и тогава двигателят започне да тресе. Когато това се случи, ламбда сондата ще разпознае, че запалителната бобина не запалва горивото и впръскването на гориво към съответния цилиндър ще бъде спряно. След това цилиндърът вече изобщо не функционира. Това предотвратява навлизането на неизгоряло гориво в отработените газове, което ще разруши катализатора. Счупената запалителна бобина често може да бъде разпозната по факта, че двигателят работи много неравномерно (и лампата на двигателя свети, въпреки че тази светлина може да има много причини).

Повече информация и причините за прекъсване на запалването на цилиндъра можете да намерите на страницата трансфер на цилиндър.

Ако подозирате, че бобината на запалването е дефектна, можете да видите изображението на първичното запалване с осцилоскопа, ако двигателят е в авариен режим и запалването и впръскването са били изключени, докато двигателят работи.

Измерване на основния модел на запалване с осцилоскоп:
Бобината за запалване генерира напрежение, така че да може да се образува силна искра в долната част на запалителната свещ. Запалителната бобина трябва да генерира напрежение от приблизително 30.000 40.000 до 300 400 волта, за да създаде искра в запалителната свещ. За тази цел в първичната намотка трябва да се генерира йонизационно напрежение от 100 до XNUMX волта. Можем да видим по хода на напрежението през първичната намотка дали този процес върви добре. Напреженията на първичната и вторичната намотка се предават една на друга, въпреки че нивата във вторичната намотка са приблизително XNUMX пъти по-високи. Това дава възможност да се види в първичния профил на напрежение дали бобината на запалването е в ред и дали свещта искри правилно. Изображението на обхвата по-долу е измерено върху първичната намотка на бобина за запалване.

От ляво на дясно:

14 волта: в покой измерваме 14 волта на плюса и земята на бобината в бобината за запалване;
Време на контакт: първичната намотка е свързана към земята от едната страна. Създава се диференциално напрежение от 14 волта между + и земята, което води до протичане на ток през намотката;
300 волта (индукция): изходното стъпало в ECU или модула за запалване завършва управлението и се създава индукция от приблизително 300 волта в първичната намотка. Наричаме това йонизационно напрежение. Във вторичната намотка се генерира напрежение от 30.000 XNUMX волта. Това напрежение е необходимо, за да направи въздуха между електродите на свещта проводящ и да позволи прескачане на искра;
Искри от свещта: от искровата линия можем да видим, че свещта искри;
Люлеене: това е мястото, където изтича остатъчната енергия. Това зависи от стойността на LCR на веригата (L стойност на бобината на запалването и капацитета на кондензатора).

Под време на отваряне в изображението на обхвата имаме предвид времето на отваряне на контактните точки. Това вече не се отнася за компютърно контролирано запалване. Въпреки това можем да определим скоростта въз основа на точката, в която се появява йонизационното напрежение на втората искра. Изображенията на обхвата по-долу показват първичните изображения на запалване при ниска скорост (вляво) и висока скорост (вдясно).

С осцилоскоп можем да покажем изображението на запалването и изображението на впръскването във връзка със сигнала на коляновия вал. Референтното колело съдържа една референтна точка. След всеки оборот на коляновия вал възниква момент на запалване. Знаем, че коляновият вал трябва да се завърти две завъртания за един пълен работен цикъл. От това можем да разберем, че имаме работа със запалителна бобина DIS. Така се получава „загубена искра“. Изображенията на инжекторите потвърждават това: инжектирането се извършва на всеки втори оборот на коляновия вал.

Ако подозирате, че запалителната бобина е дефектна, можете да определите, като погледнете изображението на вторичното запалване, дали има проблем във вторичното запалване. Полученото изображение показва изображението на запалването на цилиндър 6 (син) и цилиндър 4 (червен), в които има повреда. Обяснението следва под изображението.

В първичното изображение на цилиндър 4 може да се види йонизационното напрежение, но след това енергията изтича. Изображението сега прилича на характерния профил на напрежението на инжектор с магнитна намотка. Какво можем да разпознаем в това изображение:

Цилиндър 6 (син) е наред. Използваме това изображение като ориентир;
Цилиндър 4: йонизационното напрежение е наред. Енергията се генерира в първичната намотка. Първичната намотка е добра;
Управлението на ECU на двигателя или външния модул за запалване е наред;
Вторичният курс не се вижда;
Следователно първичната и вторичната намотка не обменят енергия;
Вторичната намотка е прекъсната.

Опитът показва, че вторичната намотка на бобината за запалване може да се повреди поради топлина. Можем да открием този дефект с осцилоскоп. Моля, обърнете внимание: ако двигателят е преминал в режим на изчакване, управлението може да бъде прекратено. Затова извършете измерването веднага след или по време на стартиране на двигателя.