Sytytysjärjestelmä

Aiheet:

Yleinen
Sytytyspuolan sytytys
Perinteinen jakajan sytytys kosketuspisteillä
Tietokoneohjattu sytytys
Palamispaine ja sytytyksen ajoitus
Sytytysennakko
Viipymäaika
DIS-tulehdus
Yksi sytytyspuola per sylinteri
Mittaa ensisijainen sytytyskuvio oskilloskoopilla

yleinen:
Bensiinimoottorissa polttoaine-ilmaseos on sytytettävä puristustahdin lopussa. Tämä tapahtuu, koska bougie antaa kipinän. Jotta sytytystulppa syttyy, tarvitaan 20.000 30.000 - 12 14,8 voltin jännite. Sytytyspuola muuntaa akun jännitteen (noin XNUMX - XNUMX volttia) tähän korkeaan jännitteeseen.
Vanhemmissa järjestelmissä on usein 1 sytytyspuola ruuvattuna jonnekin moottorilohkoon, joka on kytketty sytytystulppien johtojen avulla. Uudemmissa moottoreissa on usein nastasytytyspuolat. Jokaisella sytytystulpalla on oma sytytyspuola. Moottorin sytytyspuolojen lukumäärä voidaan helposti tunnistaa sytytystulpan johtojen läsnäolosta. Jos sytytystulpan johdot kulkevat jokaiseen sylinteriin, autossa on 1 kiinteä sytytyspuola tai DIS-sytytyspuola. Jos sytytystulpan johtoja ei ole käynnissä, jokaisessa sytytystulpassa on erillinen sytytyspuola. Usein moottorin suojalevy on irrotettava tämän näkemiseksi.

Sytytyspuola:
Sytytysjärjestelmässä käytetään sytytyspuolaa. Riippumatta tyypistä (perinteinen tai tietokoneohjattu), periaate on sama. Sytytyspuola sisältää 2 kuparilankaa rautatangon (ytimen) ympärillä. Primäärikäämissä (sytytysavaimen puolella) on muutama kierros paksua lankaa. Toisiokäämissä on monta kierrosta ohutta lankaa. Ensiökäämin jännite on 12 volttia. Tämän ensiökäämin läpi lähetetään 3-8 ampeerin virta. Tämä synnyttää magneettikentän. Kun tämä magneettikenttä häviää, primäärikäämiin muodostuu 250-400 voltin jännite. Käämien lukumäärän erosta johtuen toisiokäämiin muodostuu jopa 40.000 XNUMX voltin jännite.

Sytytyspuolan ensiökäällä on ohminen ja induktiivinen vastus. Ohminen resistanssi voidaan mitata yleismittarilla tai laskea virta- tai jännitemittauksista. Induktiivinen vastus viittaa primäärikäämiin kehittyneeseen magneettikenttään ja riippuu virran muutosnopeudesta ja kelan magneettisista ominaisuuksista (L-arvo). Jokaisella sytytyspuolalla on kiinteä L-arvo, joka riippuu kierrosten lukumäärästä ja käämin mitoista sekä sydämen ominaisuuksista ja mitoista.

Perinteinen jakajan sytytys kosketuspisteillä:
Perinteinen sytytysjärjestelmä koostuu yhdestä sytytyspuolasta, joka kytketään päälle ja pois kosketuspisteillä, sytytyspuolan kaapelista, sytytystulpan johdoista ja mekaanisesta jakajasta, jossa on sytytyksen ajoitus.

Lepotilassa kosketuspisteet ovat kiinni. Virta kulkee ensiökäämin läpi kosketuspisteiden kautta maahan. Tällä hetkellä ensiökäämässä on magneettikenttä. Kun nokka nostaa vipua, kosketuspisteiden välinen kosketus katkeaa ja syntyy indusoitunut jännite. Tämä indusoitunut jännite vahvistetaan toisiokäämessä ja välitetään jakelijalle sytytyspuolan kaapelin kautta. Jakajassa oleva korvake osoittaa yhteen sytytystulpan kaapelin liitännöistä. Jännite välittyy sytytystulppaan, joka tuottaa kipinän.

Sytytyspuola välittää korkean jännitteen sytytyspuolan kaapelin kautta jakajan roottoriin. Jakajassa oleva roottori pyörii puolella kampiakselin nopeudesta. Tämä on mahdollista, koska rakenteesta riippuen kampiakselin ja jakajan välillä on suora yhteys (kuten kuvassa) tai koska roottoria ohjaa suoraan nokka-akseli. Loppujen lopuksi nokka-akseli pyörii jo puolella kampiakselin nopeudella. Kuvassa on räjäytyskuva jakelijasta.

Roottori on herkkä huollolle. Roottorin ja jakajan kannen väliset kosketushiukkaset syöpyvät ajan myötä, mikä heikentää sytytystulpan kipinän laatua. Ajoittain hiomalla pois korroosiota tai vaihtamalla kuluneita osia kipinän laatu pysyy optimaalisena. Sytytyksen ajoitusta säädetään kääntämällä roottorin jakajan kantta.

Tietokoneohjattu sytytys:
Nykyaikaiset autot on varustettu tietokoneohjatulla sytytysjärjestelmällä. Moottorin ohjausjärjestelmä ohjaa sytytyspuolaa. Pulssigeneraattori (kampiakselin asentoanturi ja mahdollisesti nokka-akselin asentoanturi) tarjoaa referenssipulssin, joka kulkee synkronisesti kammen tai nokka-akselin kanssa. Usein renkaasta tai hihnapyörästä puuttuu hammas, joka toimii vertailupisteenä. Kuvassa on koneistettu kampiakselin hihnapyörä MegaSquirt projekti. Hihnapyörässä on 36 hammasta, joista 1 on hiottu pois. Siksi sitä kutsutaan myös 36-1 referenssipyöräksi. Jokaista 10 astetta kohden 1 hammas kulkee anturin ohi (360/36).

Joka kerta kun puuttuva hammas pyörii anturin ohi, signaali lähetetään ECU:lle.
Tämä vertailupiste ei ole yläkuollut kohta (TDC), kuten nimi usein viittaa. Todellisuudessa tämä vertailupiste on 90-120 astetta ennen TDC:tä. Tämä tarkoittaa, että kun sytytysennakkoa ei ole, sytytyspulssi tapahtuu 9-12 hammasta vertailupisteen jälkeen.

Kuvassa näkyy kampiakselin signaali (keltainen) suhteessa sytytyspuolan ohjauspulssiin (sininen). Kampiakselin signaalissa näkyy puuttuva hammas, josta pulssi puuttuu. Tässä moottorissa puuttuva hammas on 90 astetta ennen TDC:tä (eli pulssipyörän 9 hammasta).

Puuttuvan hampaan (vertailupiste, keltainen) ja ohjauspulssin (sininen) välissä näkyy 8 hammasta; Tämä on 10 asteen esisytytys.

Sytytyksen lisääminen liittyy palamisnopeuteen; palaminen vaatii aikaa saavuttaakseen suurimman palamispaineensa. Tämä suurin palamispaine on optimaalinen kampiakselin asennossa 15-20 astetta TDC:n jälkeen. Tämän on oltava optimaalinen kaikissa käyttöolosuhteissa. Seuraavissa kappaleissa selitetään sytytyksen ajoituksen vaikutus palamispaineeseen, kuinka sytytys tapahtuu ja kuinka voit lukea viipymäajan skooppikuvasta.

Palamispaine ja sytytyksen ajoitus:
Sytytysjärjestelmän on varmistettava, että sylinteritilassa oleva seos syttyy oikeaan aikaan. Kun mäntä on ohittanut TDC:n, palamispaineen on oltava korkein. Koska syttymisen ja seoksen syttymisen välillä on aika (jossa suurin palamispaine saavutetaan), seos on sytytettävä jonkin aikaa ennen TDC:tä. Lyhyesti: sytytystulpan on täytynyt olla jo kipinöinyt ennen kuin mäntä on saavuttanut TDC:n.

Seuraavassa kaaviossa näemme paineen etenemisen (punainen viiva) suhteessa kampiakselin asteisiin. Sytytystulppa kipinöi kohdassa a. Mäntä liikkuu edelleen kohti TDC:tä (0) ja palamispaine kasvaa. Suurin palamispaine saavutetaan noin 10-15 astetta TDC:n jälkeen (pisteessä b).

jos piste b siirtyy liian pitkälle vasemmalle, seos sytytetään liian aikaisin ja mäntä pysäytetään liikkumasta ylöspäin;
Kun pistettä b siirretään oikealle, palaminen tapahtuu liian myöhään. Mäntä on jo siirtynyt liian pitkälle kohti ODP:tä. Tehoisku ei ole enää tarpeeksi tehokas.

Sytytysennakko:
Jotta painehuippu tapahtuisi oikeassa kampiakselin asennossa, on tärkeää siirtää sytytystä eteenpäin, kun moottorin kierroslukua nostetaan. Pistettä b (suurin palamispaine) ei saa siirtää. Kun sytytyksen ajoitusta edetään ja hidastetaan, piste a (sytytyksen ajoitus) siirtyy vasemmalle tai oikealle. Palamisaika riippuu moottorin täyttöasteesta ja nykyisestä sekoitussuhteesta. Sytytyksen eteneminen on siksi erilainen jokaisessa moottorissa. Tästä syystä myös kampiakselin vertailupiste asetetaan muutaman asteen verran ennen TDC:tä: vertailupisteen ja TDC:n välillä on aikaa laskea sytytysennakko.

Käytettäessä DIS-sytytyspuolaa (kuvattu tarkemmin sivulla) kampiakselin asentotunnistin riittää määrittämään sytytysajankohdan. Puuttuvan hampaan jälkeistä ensimmäistä pulssia käytetään esimerkiksi sylinterien 1 ja 4 toisiokäämin kuormitukseen. Sitten lasketaan hampaiden lukumäärä (tässä tapauksessa 18) pulssin muodostamiseksi sylinterien 2 ja 3 toisiokäämille. Jos moottori on varustettu COP-sytytyspuoleilla, yksi vertailupiste ei riitä. Siinä tapauksessa tarvitaan nokka-akselin asentoanturia useiden vertailupisteiden havaitsemiseen.

Kaksi alla olevaa kuvaa (sytytyksen ennakkotaulukko ja 3D-näkymä) näyttävät sytytyskartan asetukset MegaSquirt projekti. Näitä kutsutaan hakutaulukoiksi, viite- tai ydinkentiksi.

Sytytysennakko määräytyy moottorin kokoonpanon perusteella. Kaaviot esittävät täyskuormituksen sytytyksen etenemiskäyrät (tavanomaiselle) mekaaniselle jakajasytytykselle (vaaleanpunainen viiva) ja tietokoneohjatulla järjestelmällä (sininen viiva). Vaaleanpunaisen viivan mutka on kohta, jossa tyhjiön eteneminen tulee voimaan. Lisäksi linjat ovat suoria; tämä johtuu mekaanisista rajoituksista. Tietokoneohjatulla järjestelmällä tätä voidaan ohjata tarkemmin; siksi sytytyskäyrä etenee käyränä. 1200 ja 2600 rpm välillä sinistä viivaa on vedetty hieman alaspäin; tämä liittyy osakuorman nakutusalueeseen. Voidaan myös nähdä, että sekä perinteinen että tietokoneohjattu etulinja päättyy noin 25 asteeseen. Ennakkoa ei pidä lisätä enempää, koska silloin on olemassa "suuren nopeuden koputuksen" tai nakutusalueen vaara suurilla nopeuksilla.

Sytytyskartta toimii sytytysennakon perustana. Tästä eteenpäin moottorin hallintajärjestelmä yrittää edistää sytytystä mahdollisimman paljon. Liian paljon etenemistä johtaa koputukseen; tämän rekisteröivät nakutusanturit. Sillä hetkellä, kun nakutusanturit havaitsevat, että moottorilla on taipumus nakuttaa, moottorin hallintajärjestelmä poikkeaa sytytysajasta muutaman asteen. Sen jälkeen nopeutta kiihdytetään uudelleen, kunnes nakutusanturit antavat signaalin.

Viipymäaika:
Kun ensiövirta kytketään päälle, muodostuu magneettikenttä. Kelan läpi kulkeva virta ei saavuta heti maksimiarvoaan; Tämä vie aikaa. Kelassa on vastus, joka saadaan vastakkaisesta induktiojännitteestä. Virta ei myöskään ylitä 6-8 ampeeria. 2,3 millisekunnissa on tuotettu tarpeeksi energiaa, jotta kipinä hyppää sytytystulpan läpi, mikä riittää sytyttämään ilma-polttoaineseoksen. Piste t=2,3 ms on sytytyksen ajoitus. Virran muodostumista ajankohdasta t0 t=2,3 ms:iin kutsutaan ensiökäämin latausajaksi tai viipymäajaksi.

Ensiökäämin virran muodostuminen pysähtyy noin 7,5 ampeeriin. Virran ei pitäisi kasvaa entisestään, koska silloin ensiökäämi voi kuumeta liian kuumaksi. Kun auton jännite laskee, ensiökäämin lataamiseen tarvitaan enemmän aikaa. Sytytyksen ajoitus ei muutu. Lataus on siis aloitettava aikaisemmin. Tämä näkyy kuvassa, jossa vihreä viiva osoittaa kelan käynnistysilmiön pienemmällä jännitteellä. Latausprosessi alkaa aikaisemmin (delta t) ja päättyy samaan aikaan kuin musta viiva 7,5 A:ssa.

Sytytyspuolan ohjaus muuttuu; käyttöpulssin leveys vaikuttaa ensiökäämin latausaikaan. Mitä pidempi pulssi, sitä kauemmin kelalla on aikaa latautua.
Molemmissa kuvissa tulehdus esiintyy kahdeksannessa hampaassa (80 astetta ennen TDC:tä). Oikeassa kuvassa näkyy pidempi viipymäaika.

DIS-tulehdus:
DIS on lyhenne sanoista Distributorless Ignition System. Se on, kuten nimestä voi päätellä, sähköinen jakajaton sytytys. Sytytyssignaali tulee suoraan ECU:sta, joten se on tietokoneohjattu sytytys. Tämä sytytysjärjestelmä yhdistää 2 sytytyspuolaa yhdessä kotelossa. Jokainen sytytyspuola antaa kipinän 1 sylinterille. Sylinteriin 2 ja 1 on asennettu yksipuolinen sytytyspuola ja toinen käämi sylintereihin 4 ja 2.

Otetaan esimerkkinä DIS-sytytyspuola sylinterien 2 ja 3 liitännöillä. Roottoria ei ole, mikä tarkoittaa, että ne molemmat kipinöivät samanaikaisesti. Sylinteri 2 on puristustahdin lopussa ja sytytyspuola antaa kipinän seoksen sytyttämiseksi. Tämä tarkoittaa, että sytytyspuola kipinöi myös sylinterissä 3, joka sitten alkaa imuiskulla, mutta koska siinä ei nyt ole syttyvää seosta, tällä ei ole merkitystä. Myöhemmin, kun sylinteri 3 on varattu puristusiskulla, sylinteri 2 on varattu imuiskulla ja vastaanottaa sitten tarpeettoman kipinän. Tyhjä kipinä sylinterissä, jossa ei tapahdu palamista, ei aiheuta sytytystulpan nopeampaa vanhenemista. Tällöin kipinä tarvitsee vain 1 kV (1000 V) jännitteen 30 kV sijasta seosta poltettaessa.

DIS-sytytyspuolan etuna on, että huoltoa ei varsinaisesti tarvita. Sytytyspuola on huoltovapaa. Tämän sytytyspuolan haittana on, että kosteutta tunkeutuu joskus kaapelin ja sytytyspuolan liitäntäakselin väliin. Kosteus aiheuttaa korroosiota koskettimiin, jotka muuttuvat valkoisiksi tai vihreiksi. Kipinäjännite laskee korroosion aiheuttaman suuren jännitehäviön vuoksi. Moottori saattaa alkaa täristä ja täristä hieman aiheuttamatta vikaa ECU:n muistiin. Tällaisen valituksen sattuessa on viisasta irrottaa johdot sytytyspuolasta yksitellen (moottorin ollessa sammutettuna!!) ja tarkistaa, ovatko liittimet kauniit ja kullanväriset ja ettei sisällä ole korroosion jälkiä. kaapeli ja akseli näkyy. Korroosio on erittäin aggressiivista ja palaa hitaasti takaisin puhdistuksen jälkeen. Paras ratkaisu on vaihtaa koko sytytyspuola asiaankuuluvalla kaapelilla.

Yksi sytytyspuola per sylinteri:
Tässä sytytysjärjestelmässä (tanko) sytytyspuolat, joita kutsutaan myös COP (coil on plug) sytytyspuoliksi, asennetaan suoraan sytytystulppaan. Myös tässä moottorin ohjausyksikkö (ECU) ohjaa sytytystä. Ohjausyksikkö laskee sekä virran että sytytyksen ajoituksen. Toiminta on kuin vanhaa sytytyspuolaa; Tässä sytytyspuolassa on myös ensiö- ja toisiokäämi. Ensiökäämiin syötetään jännitettä ylhäällä olevan pistokkeen kautta ja se katkaistaan sisäisesti transistorin kautta.
Näiden sytytyspuolojen haittana on, että ne on asennettu sytytystulpan akseliin ja kuumenevat siksi erittäin kuumaksi. Vaikka ne on tehty sitä varten, ne hajoavat joskus. Tämä voidaan tunnistaa, kun auto ohittaa sylinterin ja sitten moottori alkaa täristä. Kun näin tapahtuu, lambda-anturi tunnistaa, että sytytyspuola ei sytytä polttoainetta ja polttoaineen ruiskutus kyseiseen sylinteriin pysähtyy. Sylinteri ei sitten enää toimi ollenkaan. Tämä estää palamattoman polttoaineen pääsyn pakoputkeen, mikä tuhoaa katalyytin. Rikkinäinen sytytyspuola voidaan usein tunnistaa siitä, että moottori käy hyvin epäsäännöllisesti (ja moottorin merkkivalo palaa, vaikka tälle valolle voi olla monia syitä).

Lisätietoja ja sylinterin sytytyskatkojen syitä löytyy sivulta sylinterin siirto.

Jos epäilet, että sytytyspuola on viallinen, voit tarkastella ensisijaista sytytyskuvaa oskilloskoopilla, jos moottori on hätätilassa ja sytytys ja ruiskutus on kytketty pois päältä moottorin käydessä.

Ensisijaisen sytytyskuvion mittaaminen oskilloskoopilla:
Sytytyspuola synnyttää jännitteen niin, että sytytystulpan pohjalle voi kehittyä voimakas kipinä. Sytytyspuolan on tuotettava noin 30.000 40.000 - 300 400 voltin jännite kipinän synnyttämiseksi sytytystulppaan. Tätä tarkoitusta varten ensiökäämiin on muodostettava 100 - XNUMX voltin ionisaatiojännite. Voimme nähdä jännitteen aikana ensiökäämin läpi, meneekö tämä prosessi hyvin. Ensiö- ja toisiokäämin jännitteet välittyvät toisilleen, vaikka toisiokäämin tasot ovat noin XNUMXx korkeammat. Näin ensiöjänniteprofiilista voidaan nähdä, onko sytytyspuola kunnossa ja kipinöikö sytytystulppa kunnolla. Alla oleva kiikarikuva mitattiin sytytyspuolan ensiökelasta.

Vasemmalta oikealle:

14 volttia: levossa mitataan 14 volttia sytytyspuolan kelan plus- ja maapuolella;
Kosketusaika: ensiökäämi on kytketty maahan toiselta puolelta. +:n ja maan välille muodostuu 14 voltin erojännite, mikä saa virran kulkemaan kelan läpi;
300 volttia (induktio): ECU:n tai sytytysmoduulin pääteaste päättää ohjauksen ja primäärikäämiin syntyy noin 300 voltin induktio. Kutsumme tätä ionisaatiojännitteeksi. Toisiokäämiin syntyy 30.000 XNUMX voltin jännite. Tämä jännite on välttämätön, jotta sytytystulpan elektrodien välinen ilma saadaan johtavaksi ja jotta kipinä pääsee hyppäämään;
Sytytystulppa kipinöi: sytytyslinjasta näemme, että sytytystulppa kipinöi;
Swinging: tästä jäännösenergia virtaa pois. Tämä riippuu piirin LCR-arvosta (sytytyskäämin L-arvo ja kondensaattorin kapasitanssi).

Kiikarikuvan aukioloajalla tarkoitamme kontaktipisteiden aukioloaikaa. Tämä ei enää koske tietokoneohjattua sytytystä. Voimme kuitenkin määrittää nopeuden sen pisteen perusteella, jossa toisen kipinän ionisaatiojännite ilmaantuu. Alla olevat kiikarikuvat näyttävät ensisijaisen sytytyksen kuvat alhaisella nopeudella (vasemmalla) ja suurella nopeudella (oikealla).

Oskilloskoopilla voimme näyttää sytytyskuvan ja ruiskutuskuvan suhteessa kampiakselin signaaliin. Vertailupyörässä on yksi vertailupiste. Jokaisen kampiakselin kierroksen jälkeen tapahtuu sytytyshetki. Tiedämme, että kampiakselin on pyöritettävä kaksi kierrosta yhden kokonaisen käyttöjakson aikana. Tästä voimme tunnistaa, että kyseessä on DIS-sytytyspuola. Joten "hukkaan kipinä" tapahtuu. Ruiskutuskuvat vahvistavat tämän: ruiskutus tapahtuu joka toinen kampiakselin kierros.

Jos epäilet, että sytytyspuola on viallinen, voit selvittää, onko toisiosytytyksessä vika, katsomalla toisio sytytyskuvaa. Tuloksena oleva kuva näyttää sylinterin 6 (sininen) ja sylinterin 4 (punainen) sytytyskuvan, joissa on vika. Selitys on kuvan alla.

Sylinterin 4 pääkuvassa näkyy ionisaatiojännite, mutta silloin energia virtaa pois. Kuva muistuttaa nyt magneettikelan injektorin ominaisjänniteprofiilia. Mitä voimme tunnistaa tästä kuvasta:

Sylinteri 6 (sininen) on kunnossa. Käytämme tätä kuvaa viitteenä;
Sylinteri 4: ionisaatiojännite on OK. Energiaa tuotetaan primäärikäämissä. Ensiökäämi on hyvä;
Moottorin ECU:n tai ulkoisen sytytysmoduulin ohjaus on kunnossa;
Toissijainen kurssi ei ole näkyvissä;
Ensiö- ja toisiokäämi eivät siksi vaihda energiaa;
Toisiokäämi on katkaistu.

Kokemus osoittaa, että sytytyspuolan toisiokäämi voi pettää lämmön vuoksi. Voimme havaita tämän vian oskilloskoopilla. Huomaa: jos moottori on siirtynyt velttotilaan, ohjaus voidaan lopettaa. Suorita siksi mittaus välittömästi moottorin käynnistämisen jälkeen tai käynnistämisen yhteydessä.