Sistem de aprindere

Subiecte:

General
Aprindere bobina de aprindere
Distribuitor convențional de aprindere cu puncte de contact
Aprindere controlată de calculator
Presiunea de ardere și momentul aprinderii
Avans la aprindere
Timp de locuire
Inflamație DIS
O bobină de aprindere pe cilindru
Măsurați modelul de aprindere primară cu osciloscopul

General:
La un motor pe benzină, amestecul combustibil/aer trebuie aprins la sfârșitul cursei de compresie. Acest lucru se întâmplă deoarece bougie dă o scânteie. Pentru ca bujia să declanșeze, este necesară o tensiune între 20.000 și 30.000 de volți. O bobină de aprindere transformă tensiunea bateriei (în jur de 12 până la 14,8 volți) în această tensiune înaltă.
La sistemele mai vechi, există adesea 1 bobină de aprindere înșurubate undeva pe blocul motor, care este conectată la bujii prin intermediul cablurilor bujiilor. Motoarele mai noi au adesea bobine de aprindere cu pini. Fiecare bujie are propria bobină de aprindere. Numărul de bobine de aprindere de pe motor poate fi recunoscut cu ușurință prin prezența firelor bujiilor. Dacă firele bujiilor trec la fiecare cilindru, mașina are 1 bobină de aprindere fixă sau o bobină de aprindere DIS. Dacă nu rulează fire de bujie, există o bobină de aprindere separată pe fiecare bujie. O placă de acoperire a motorului trebuie adesea demontată pentru a vedea acest lucru.

Bobina de aprindere:
Un sistem de aprindere folosește o bobină de aprindere. Indiferent de tip (convențional sau controlat de computer), principiul este același. Bobina de aprindere conține 2 bobine de sârmă de cupru în jurul unei tije de fier (miez). Bobina primară (pe partea comutatorului de aprindere) are câteva spire de sârmă groasă. Bobina secundară are multe spire de sârmă subțire. Bobina primară are o tensiune de 12 volți. Prin această bobină primară este trimis un curent de 3 până la 8 amperi. Aceasta generează un câmp magnetic. Când acest câmp magnetic dispare, în bobina primară este generată o tensiune de 250 până la 400 de volți. Datorită diferenței dintre numărul de înfășurări, în bobina secundară este generată o tensiune de până la 40.000 de volți.

Bobina primară a bobinei de aprindere are o rezistență ohmică și inductivă. Rezistența ohmică poate fi măsurată cu multimetrul sau calculată din măsurătorile de curent sau tensiune. Rezistența inductivă se referă la câmpul magnetic dezvoltat în bobina primară și depinde de viteza cu care se modifică curentul și de proprietățile magnetice ale bobinei (valoarea L). Fiecare bobină de aprindere are o valoare L fixă, care depinde de numărul de spire și de dimensiunile bobinei și de proprietățile și dimensiunile miezului.

Aprindere convențională a distribuitorului cu puncte de contact:
Sistemul de aprindere convențional constă dintr-o singură bobină de aprindere care este pornită și oprită cu puncte de contact, cablu bobinei de aprindere, cabluri bujii și un distribuitor mecanic cu avans de sincronizare a aprinderii.

În repaus, punctele de contact sunt închise. Un curent trece prin bobina primară, prin punctele de contact cu masă. În acel moment, în bobina primară este prezent un câmp magnetic. Când cama ridică pârghia, contactul dintre punctele de contact este întrerupt și se creează o tensiune indusă. Această tensiune indusă este amplificată în bobina secundară și transmisă distribuitorului prin cablul bobinei de aprindere. Capul din distribuitor este orientat către una dintre conexiunile cablului bujiilor. Tensiunea este transmisă bujiei, care produce o scânteie.

Bobina de aprindere transmite o tensiune înaltă prin conectarea cablului bobinei de aprindere la rotorul din distribuitor. Rotorul din distribuitor se rotește la jumătate din viteza arborelui cotit. Acest lucru este posibil deoarece, în funcție de construcție, există o legătură directă între arborele cotit și distribuitor (așa cum se arată în figură), sau deoarece rotorul este antrenat direct de arborele cu came. La urma urmei, arborele cu came se rotește deja la jumătate din viteza arborelui cotit. Imaginea prezintă o vedere explodata a distribuitorului.

Rotorul este sensibil la întreținere. Particulele de contact dintre rotor și capacul distribuitorului se corodează în timp, ceea ce deteriorează calitatea scânteii bujiilor. Prin șlefuirea ocazională a coroziunii sau înlocuirea pieselor uzate, calitatea scânteii rămâne optimă. Prin rotirea capacului distribuitorului de pe rotor, se reglează momentul aprinderii.

Aprindere controlată de calculator:
Mașinile moderne sunt echipate cu sisteme de aprindere controlate de computer. Sistemul de management al motorului controlează bobina de aprindere. Un generator de impulsuri (senzor de poziție a arborelui cotit și, eventual, un senzor de poziție a arborelui cu came) furnizează un impuls de referință care rulează sincron cu manivela sau arborele cu came. Există adesea un dinte lipsă într-un inel sau pe scripete care servește ca punct de referință. Imaginea prezintă scripetele arborelui cotit prelucrat Proiectul MegaSquirt. Rotul are 36 de dinți, dintre care 1 a fost șlefuit. De aceea se mai numește și roată de referință 36-1. La fiecare 10 grade, 1 dinte trece pe lângă senzor (360/36).

De fiecare dată când dintele lipsă se rotește pe lângă senzor, un semnal este trimis la ECU.
Acest punct de referință nu este punctul mort superior (TDC), așa cum sugerează adesea numele. În realitate, acest punct de referință este între 90 și 120 de grade înainte de PMS. Aceasta înseamnă că atunci când nu există un avans de aprindere, pulsul de aprindere are loc la 9 până la 12 dinți după punctul de referință.

Imaginea prezintă semnalul arborelui cotit (galben) în raport cu impulsul de control al bobinei de aprindere (albastru). În semnalul arborelui cotit, dintele lipsă este vizibil acolo unde lipsește pulsul. Pe acest motor, dintele lipsă este cu 90 de grade înainte de PMS (adică 9 dinți ai roții de puls).

Între dintele lipsă (punctul de referință, galben) și pulsul de control (albastru), sunt vizibili 8 dinți; Aceasta este o pre-aprindere de 10 grade.

Avansarea aprinderii are de-a face cu viteza de ardere; arderea are nevoie de timp pentru a atinge presiunea maximă de ardere. Această presiune maximă de ardere este optimă la o poziție a arborelui cotit de 15 până la 20 de grade după PMS. Acest lucru trebuie să fie optim în toate condițiile de funcționare. Următoarele paragrafe explică influența timpului de aprindere asupra presiunii de ardere, modul în care are loc avansul la aprindere și cum puteți citi timpul de aprindere în imaginea scope.

Presiunea de ardere și momentul aprinderii:
Sistemul de aprindere trebuie să asigure că amestecul din spațiul cilindrului se aprinde la momentul potrivit. Când pistonul a depășit TDC, presiunea de ardere trebuie să fie cea mai mare. Deoarece există un timp între aprindere și aprinderea amestecului (unde se atinge presiunea maximă de ardere), amestecul trebuie aprins cu ceva timp înainte de PMS. Pe scurt: bujia trebuie să fi aprins deja înainte ca pistonul să ajungă la PMS.

În următoarea diagramă vedem progresia presiunii (linia roșie) în raport cu gradele arborelui cotit. Bujia scânteie în punctul a. Pistonul se deplasează mai departe spre PMS (0) și presiunea de ardere crește. Presiunea maximă de ardere este atinsă la aproximativ 10 până la 15 grade după PMS (la punctul b).

dacă punctul b se deplasează prea mult spre stânga, amestecul este aprins prea devreme și pistonul este împiedicat să se miște în sus;
Când punctul b este mutat spre dreapta, arderea are loc prea târziu. Pistonul sa deplasat deja prea departe spre ODP. Cursa de putere nu mai este suficient de eficientă.

Avans la aprindere:
Pentru ca vârful de presiune să apară în poziția corectă a arborelui cotit, este important să avansați contactul atunci când turația motorului este crescută. Punctul b (presiunea maximă de ardere) nu trebuie deplasat. Când avansați și întârzieți sincronizarea aprinderii, punctul a (timpul aprinderii) este deplasat la stânga sau la dreapta. Timpul de ardere depinde de nivelul de umplere al motorului și de raportul de amestec actual. Prin urmare, avansul la aprindere este diferit pentru fiecare motor. Acesta este și motivul pentru care punctul de referință al arborelui cotit este setat cu un număr de grade înainte de PMS: între punctul de referință și PMS există timp pentru a calcula avansul la aprindere.

Cu o bobină de aprindere DIS (descrisă în continuare pe pagină), senzorul de poziție a arborelui cotit este suficient pentru a determina momentul aprinderii. Primul impuls după dintele lipsă este folosit, de exemplu, pentru a încărca bobina secundară a cilindrilor 1 și 4. Apoi se numără numărul de dinți (18 în acest caz) pentru a genera impulsul pentru bobina secundară a cilindrilor 2 și 3. Dacă motorul este echipat cu bobine de aprindere COP, un punct de referință nu este suficient. În acest caz, este necesar un senzor de poziție a arborelui cu came pentru a detecta mai multe puncte de referință.

Cele două imagini de mai jos (tabelul de avans la aprindere și vizualizarea 3D) arată setările hărții de aprindere în Proiectul MegaSquirt. Acestea sunt numite tabele de căutare, câmpuri de referință sau de bază.

Avansul la aprindere este determinat pe baza configurației motorului. Graficele arată curbele de avans la aprindere la sarcină maximă pentru aprinderea distribuitorului mecanic (convențional) (linia roz) și un sistem controlat de computer (linia albastră). Îndoirea liniei roz este punctul în care intră în vigoare avansul de vid. În plus, liniile sunt drepte; acest lucru se datorează limitărilor mecanice. Cu un sistem controlat de computer, acesta poate fi controlat mai precis; prin urmare, curba de aprindere decurge ca o curbă. Între 1200 și 2600 rpm linia albastră a fost ușor trasă în jos; aceasta are de-a face cu zona de lovire a sarcinii parțiale. De asemenea, se poate observa că atât liniile de avans convenționale, cât și cele controlate de computer se termină la aproximativ 25 de grade. Avansul nu trebuie mărit în continuare, pentru că atunci există riscul de „ciocănire de mare viteză”, sau zona de ciocănit la viteze mari.

Harta de aprindere servește ca bază pentru avansul la aprindere. Din acest moment, sistemul de management al motorului va încerca să avanseze aprinderea cât mai mult posibil. Prea mult avans va duce la ciocănire; aceasta este înregistrată de senzorii de detonare. În momentul în care senzorii de detonare înregistrează că motorul tinde să bată, sistemul de management al motorului se va abate de la momentul aprinderii cu câteva grade. Viteza va fi apoi accelerată din nou până când senzorii de detonare dau un semnal.

Timp de pastrare:
Când curentul primar este pornit, se formează un câmp magnetic. Curentul prin bobină nu va atinge imediat valoarea maximă; Acest lucru necesită timp. În bobină există o rezistență care se obține dintr-o tensiune de inducție opusă. De asemenea, curentul nu va depăși 6 până la 8 amperi. A fost generată suficientă energie în 2,3 milisecunde pentru a provoca o scânteie să sară prin bujie, ceea ce este suficient pentru a aprinde amestecul aer-combustibil. Punctul t=2,3 ms este momentul de aprindere. Acumularea curentului de la momentul t0 la t=2,3 ms se numește timpul de încărcare al bobinei primare sau timpul de stație.

Acumularea de curent în bobina primară se oprește la aproximativ 7,5 amperi. Curentul nu ar trebui să crească în continuare, deoarece atunci bobina primară poate deveni prea fierbinte. Când tensiunea de bord a mașinii scade, este nevoie de mai mult timp pentru a încărca bobina primară. Timpul de aprindere nu se modifică. Deci încărcarea trebuie să înceapă mai devreme. Acest lucru poate fi văzut în figură, unde linia verde arată fenomenul de pornire a bobinei la o tensiune mai mică. Procesul de încărcare începe mai devreme (delta t) și se termină în același timp cu linia neagră la 7,5 A.

Controlul bobinei de aprindere se modifică; lățimea impulsului de antrenare afectează timpul de încărcare al bobinei primare. Cu cât pulsul este mai lung, cu atât bobina are timp să se încarce mai mult.
În ambele imagini, inflamația apare la al optulea dinte (80 de grade înainte de TDC). Imaginea din dreapta arată timpul de așteptare mai lung.

Inflamația DIS:
DIS înseamnă Sistem de aprindere fără distribuitor. Este, după cum sugerează și numele, o aprindere electronică fără distribuitor. Semnalul de aprindere vine direct de la ECU, ceea ce face din acesta o aprindere controlată de computer. Acest sistem de aprindere combină 2 bobine de aprindere într-o carcasă. Fiecare bobină de aprindere oferă scânteia pentru 1 cilindri. Există o bobină de aprindere cu o singură bobină montată pe cilindrii 2 și 1, iar cealaltă bobină montată pe cilindrii 4 și 2.

Ca exemplu, luăm bobina de aprindere DIS cu conexiunile pentru cilindrii 2 și 3. Nu există rotor, ceea ce înseamnă că ambele vor scântei în același timp. Cilindrul 2 se află la sfârșitul cursei de compresie, iar bobina de aprindere oferă o scânteie pentru a aprinde amestecul. Aceasta înseamnă că bobina de aprindere face scântei și pe cilindrul 3, care începe apoi cu cursa de admisie, dar pentru că acum nu are amestec inflamabil, acest lucru nu contează. Mai târziu, când cilindrul 3 este ocupat cu cursa de compresie, cilindrul 2 va fi ocupat cu cursa de admisie și va primi apoi scânteia inutilă. Scânteia goală din cilindrul unde nu are loc arderea nu provoacă o îmbătrânire mai rapidă a bujiei. Atunci scânteia are nevoie doar de o tensiune de 1kV (1000V) în loc de 30kV atunci când arde un amestec.

Avantajul bobinei de aprindere DIS este că de fapt nu este necesară întreținere. Bobina de aprindere nu necesită întreținere. Dezavantajul acestei bobine de aprindere este că umiditatea pătrunde uneori între cablu și arborele de legătură din bobina de aprindere. Umiditatea provoacă coroziunea contactelor, care devin albe sau verzi. Tensiunea scânteii scade din cauza pierderii mari de tensiune cauzate de coroziune. Motorul poate începe să tremure și să vibreze ușor, fără a provoca de fapt o defecțiune în memoria ECU. În cazul unei astfel de reclamații, este înțelept să demontați cablurile de la bobina de aprindere unul câte unul (în timp ce motorul este oprit!!) și să verificați dacă contactele sunt drăguțe și aurii și nu există urme de coroziune în cablul si in ax.se vede. Coroziunea este foarte agresivă și va reveni încet după curățare. Cea mai bună soluție este înlocuirea bobinei de aprindere completă cu cablul corespunzător.

O bobină de aprindere pe cilindru:
Cu acest sistem de aprindere, bobinele de aprindere (tijă), numite și bobine de aprindere COP (bobină pe bujie), sunt montate direct pe bujie. Și aici, unitatea de control al motorului (ECU) controlează aprinderea. Atât curentul, cât și momentul aprinderii sunt calculate de unitatea de control. Funcționarea este ca o bobină de aprindere mai veche; Această bobină de aprindere are și o bobină primară și secundară. Bobina primară este alimentată cu tensiune prin mufa din partea superioară și întreruptă intern printr-un tranzistor.
Dezavantajul acestor bobine de aprindere este că sunt montate în arborele bujiilor și, prin urmare, devin extrem de fierbinți. Deși sunt făcute pentru asta, tind să se rupă uneori. Acest lucru poate fi recunoscut atunci când o mașină sare peste un cilindru și apoi motorul începe să tremure. Când se întâmplă acest lucru, senzorul lambda va recunoaște că o bobină de aprindere nu aprinde combustibilul și injecția de combustibil la cilindrul respectiv va fi oprită. Atunci cilindrul nu mai funcționează deloc. Acest lucru previne intrarea combustibilului nears în evacuare, ceea ce va distruge catalizatorul. O bobină de aprindere ruptă poate fi adesea recunoscută prin faptul că motorul funcționează foarte neregulat (și lumina motorului este aprinsă, deși această lumină poate avea numeroase cauze).

Mai multe informații și cauzele ratei de aprindere a cilindrului pot fi găsite pe pagină transfer cilindric.

Dacă bănuiți că bobina de aprindere este defectă, puteți vizualiza imaginea de aprindere primară cu osciloscopul dacă motorul este în modul de urgență și contactul și injecția au fost oprite în timp ce motorul funcționează.

Măsurarea modelului de aprindere primară cu osciloscopul:
Bobina de aprindere generează tensiune, astfel încât în partea de jos a bujiei se poate dezvolta o scânteie puternică. Bobina de aprindere trebuie să genereze o tensiune de aproximativ 30.000 până la 40.000 de volți pentru a crea o scânteie în bujie. În acest scop, în bobina primară trebuie generată o tensiune de ionizare de 300 până la 400 volți. Putem vedea în cursul tensiunii prin bobina primară dacă acest proces merge bine. Tensiunile bobinelor primare și secundare sunt transmise între ele, deși nivelurile din bobina secundară sunt de aproximativ 100 de ori mai mari. Acest lucru face posibil să vedeți în profilul tensiunii primare dacă bobina de aprindere este în regulă și dacă bujia scânteie corect. Imaginea de mai jos a fost măsurată pe bobina primară a unei bobine de aprindere.

De la stanga la dreapta:

14 volți: în repaus măsuram 14 volți pe partea plus și la masă a bobinei din bobina de aprindere;
Timp de contact: bobina primară este conectată la masă pe o parte. Se creează o tensiune diferențială de 14 volți între + și masă, determinând trecerea curentului prin bobină;
300 volți (inducție): treapta de ieșire din ECU sau modulul de aprindere termină controlul și se creează o inducție de aproximativ 300 de volți în bobina primară. Numim aceasta tensiune de ionizare. În bobina secundară este generată o tensiune de 30.000 de volți. Aceasta tensiune este necesara pentru a face conductiv aerul dintre electrozii bujiei si pentru a permite sarea unei scantei;
Scântei de la bujie: din linia de scânteie se vede că bujia scânteie;
Balansare: aici curge energia reziduală. Aceasta depinde de valoarea LCR a circuitului (valoarea L a bobinei de aprindere și capacitatea condensatorului).

Prin timpul de deschidere din imaginea scopului ne referim la timpul de deschidere al punctelor de contact. Acest lucru nu se mai aplică la aprinderea controlată de computer. Cu toate acestea, putem determina viteza în funcție de punctul în care apare tensiunea de ionizare a celei de-a doua scântei. Imaginile de mai jos arată imaginile de aprindere primară la viteză mică (stânga) și la viteză mare (dreapta).

Cu un osciloscop putem afișa imaginea de aprindere și imaginea de injecție în raport cu semnalul arborelui cotit. Roata de referință conține un punct de referință. Un moment de aprindere are loc după fiecare rotație a arborelui cotit. Știm că arborele cotit trebuie să se rotească cu două rotații pentru un ciclu de funcționare complet. Din aceasta putem recunoaște că avem de-a face cu o bobină de aprindere DIS. Deci are loc o „scânteie irosită”. Imaginile injectorului confirmă acest lucru: injecția are loc la fiecare a doua rotație a arborelui cotit.

Dacă bănuiți că o bobină de aprindere este defectă, puteți determina uitându-vă la imaginea secundară de aprindere dacă există o problemă la aprinderea secundară. Imaginea rezultată arată imaginea de aprindere a cilindrului 6 (albastru) și a cilindrului 4 (roșu) în care este prezentă o defecțiune. Explicația urmează sub imagine.

În imaginea primară a cilindrului 4, poate fi văzută tensiunea de ionizare, dar apoi energia curge departe. Imaginea seamănă acum cu profilul de tensiune caracteristic al unui injector cu bobină magnetică. Ce putem recunoaște în această imagine:

Cilindrul 6 (albastru) este OK. Folosim această imagine ca referință;
Cilindru 4: tensiunea de ionizare este OK. Energia este generată în bobina primară. Bobina primară este bună;
Controlul ECU al motorului sau modulul extern de aprindere este OK;
Cursul secundar nu este vizibil;
Prin urmare, bobina primară și secundară nu fac schimb de energie;
Bobina secundară este întreruptă.

Experiența arată că bobina secundară a unei bobine de aprindere se poate defecta din cauza căldurii. Putem detecta acest defect cu un osciloscop. Vă rugăm să rețineți: dacă motorul a intrat în modul slab, controlul poate fi întrerupt. Prin urmare, efectuați măsurarea imediat după sau în timpul pornirii motorului.