Система зажигания

Предметы:

Общий
Катушка зажигания зажигания
Обычное распределительное зажигание с контактными точками
Компьютерное зажигание
Давление сгорания и момент зажигания
Опережение зажигания
Время задержки
воспаление ДИС
Одна катушка зажигания на цилиндр
Измерьте первичную картину зажигания с помощью осциллографа.

в целом:
В бензиновом двигателе топливовоздушная смесь должна воспламеняться в конце такта сжатия. Это происходит потому, что буж дает искру. Чтобы свеча зажигания зажгла искру, необходимо напряжение от 20.000 30.000 до 12 14,8 вольт. Катушка зажигания преобразует напряжение аккумулятора (около XNUMX–XNUMX В) в это высокое напряжение.
В старых системах где-то на блоке двигателя часто прикручена одна катушка зажигания, которая соединяется со свечами зажигания с помощью свечных кабелей. Новые двигатели часто имеют штыревые катушки зажигания. Каждая свеча зажигания имеет свою катушку зажигания. Количество катушек зажигания на двигателе можно легко определить по наличию проводов свечей зажигания. Если провода свечей зажигания идут к каждому цилиндру, в автомобиле установлена 1 фиксированная катушка зажигания или катушка зажигания DIS. Если провода свечей зажигания не работают, на каждой свече зажигания имеется отдельная катушка зажигания. Чтобы это увидеть, часто приходится снимать крышку двигателя.

Катушка зажигания:
В системе зажигания используется катушка зажигания. Независимо от типа (обычный или с компьютерным управлением) принцип один и тот же. Катушка зажигания содержит 2 витка медной проволоки вокруг железного стержня (сердечника). Первичная катушка (со стороны замка зажигания) имеет несколько витков толстого провода. Вторичная катушка имеет много витков тонкого провода. Первичная катушка имеет напряжение 12 вольт. Через эту первичную катушку проходит ток от 3 до 8 ампер. Это создает магнитное поле. Когда это магнитное поле исчезает, в первичной катушке генерируется напряжение от 250 до 400 вольт. Из-за разницы в количестве обмоток во вторичной катушке генерируется напряжение до 40.000 XNUMX вольт.

Первичная обмотка катушки зажигания имеет омическое и индуктивное сопротивление. Омическое сопротивление можно измерить с помощью мультиметра или рассчитать на основе измерений тока или напряжения. Индуктивное сопротивление относится к магнитному полю, развиваемому в первичной катушке, и зависит от скорости изменения тока и магнитных свойств катушки (величины L). Каждая катушка зажигания имеет фиксированное значение L, которое зависит от количества витков и размеров катушки, а также свойств и размеров сердечника.

Обычное трамблерное зажигание с контактными точками:
Традиционная система зажигания состоит из одной катушки зажигания, которая включается и выключается с помощью контактных точек, кабеля катушки зажигания, кабелей свечей зажигания и механического распределителя с опережением угла опережения зажигания.

В состоянии покоя точки контакта закрыты. Ток течет через первичную катушку через точки контакта на землю. В этот момент в первичной катушке присутствует магнитное поле. Когда кулачок поднимает рычаг, контакт между точками контакта нарушается и создается наведенное напряжение. Это наведенное напряжение усиливается во вторичной катушке и передается на распределитель через кабель катушки зажигания. Выступ на распределителе указывает на одно из соединений кабеля свечи зажигания. Напряжение передается на свечу зажигания, которая образует искру.

Катушка зажигания передает высокое напряжение через соединение кабеля катушки зажигания с ротором распределителя. Ротор в распределителе вращается со скоростью, равной половине скорости коленчатого вала. Это становится возможным потому, что в зависимости от конструкции существует прямая связь между коленчатым валом и распределителем (как показано на рисунке) или потому, что ротор приводится непосредственно от распределительного вала. Ведь распределительный вал уже вращается со скоростью вдвое меньшей скорости коленчатого вала. На изображении показан распределитель в разобранном виде.

Ротор чувствителен к техническому обслуживанию. Частицы контакта между ротором и крышкой трамблера со временем корродируют, что ухудшает качество свечной искры. Периодически удаляя коррозию или заменяя изношенные детали, качество искры остается оптимальным. Поворотом крышки распределителя на роторе регулируется момент зажигания.

Компьютерное зажигание:
Современные автомобили оснащены системами зажигания с компьютерным управлением. Система управления двигателем управляет катушкой зажигания. Генератор импульсов (датчик положения коленчатого вала и, возможно, датчик положения распределительного вала) выдает опорный импульс, который проходит синхронно с коленчатым или распределительным валом. Часто в кольце или шкиве отсутствует зуб, который служит ориентиром. На изображении показан обработанный шкив коленчатого вала Проект МегаСквирт. Шкив имеет 36 зубьев, один из которых сточен. Вот почему его еще называют эталонным колесом 1-36. На каждые 1 градусов мимо датчика проходит 10 зуб (1/360).

Каждый раз, когда отсутствующий зуб проходит мимо датчика, в ЭБУ отправляется сигнал.
Эта контрольная точка не является верхней мертвой точкой (ВМТ), как часто следует из названия. В действительности эта контрольная точка находится между 90 и 120 градусами перед ВМТ. Это означает, что при отсутствии опережения зажигания импульс зажигания происходит через 9–12 зубцов после контрольной точки.

На изображении показан сигнал коленчатого вала (желтый) в зависимости от импульса управления катушки зажигания (синий). В сигнале коленвала виден отсутствующий зуб там, где отсутствует импульс. На этом двигателе недостающий зуб находится под углом 90 градусов перед ВМТ (это 9 зубьев импульсного колеса).

Между отсутствующим зубом (опорная точка, желтая) и контрольным импульсом (синий) видны 8 зубов; Это раннее зажигание на 10 градусов.

Опережение зажигания связано со скоростью сгорания; для сгорания требуется время, чтобы достичь максимального давления сгорания. Это максимальное давление сгорания является оптимальным при положении коленчатого вала от 15 до 20 градусов после ВМТ. Оно должно быть оптимальным при любых условиях эксплуатации. В следующих параграфах объясняется влияние угла опережения зажигания на давление сгорания, как происходит опережение зажигания и как вы можете прочитать время задержки на изображении телескопа.

Давление сгорания и момент зажигания:
Система зажигания должна обеспечивать воспламенение смеси в пространстве цилиндра в нужный момент. Когда поршень прошел ВМТ, давление сгорания должно быть самым высоким. Поскольку между воспламенением и воспламенением смеси (когда достигается максимальное давление сгорания) существует время, смесь необходимо воспламенить за некоторое время до ВМТ. Короче говоря: свеча зажигания должна уже дать искру до того, как поршень достигнет ВМТ.

На следующей диаграмме мы видим изменение давления (красная линия) относительно градусов коленчатого вала. Свеча зажигания дает искру в точке а. Поршень движется дальше к ВМТ (0), и давление сгорания увеличивается. Максимальное давление сгорания достигается примерно через 10–15 градусов после ВМТ (в точке b).

если точка b смещается слишком далеко влево, смесь воспламеняется слишком рано и поршень не может двигаться вверх;
Когда точка b перемещается вправо, горение происходит слишком поздно. Поршень уже слишком далеко продвинулся в сторону ODP. Силовой ход уже недостаточно эффективен.

Опережение зажигания:
Чтобы пик давления возник при правильном положении коленчатого вала, важно опережать зажигание при повышении частоты вращения двигателя. Точку b (максимальное давление сгорания) нельзя перемещать. При опережении и замедлении угла опережения зажигания точка а (момент зажигания) смещается влево или вправо. Время сгорания зависит от уровня заполнения двигателя и текущего соотношения компонентов смеси. Поэтому опережение зажигания различно для каждого двигателя. По этой же причине контрольная точка коленчатого вала устанавливается за несколько градусов до ВМТ: между контрольной точкой и ВМТ есть время для расчета опережения зажигания.

При катушке зажигания DIS (описано далее на странице) датчика положения коленвала достаточно для определения угла опережения зажигания. Первый импульс после отсутствующего зубца используется, например, для нагрузки вторичной обмотки цилиндров 1 и 4. Затем подсчитывается количество зубцов (в данном случае 18) для формирования импульса вторичной обмотки цилиндров 2 и 3. Если двигатель оснащен катушками зажигания COP, одной контрольной точки недостаточно. В этом случае необходим датчик положения распределительного вала для обнаружения нескольких контрольных точек.

На двух изображениях ниже (таблица опережения зажигания и 3D-изображение) показаны настройки карты зажигания в Проект МегаСквирт. Они называются таблицами поиска, справочными или основными полями.

Опережение зажигания определяется в зависимости от конфигурации двигателя. На графиках показаны кривые опережения зажигания при полной нагрузке для (обычного) механического распределителя зажигания (розовая линия) и системы с компьютерным управлением (синяя линия). Изгиб розовой линии — это точка, в которой вступает в силу усиление вакуума. Более того, линии прямые; это связано с механическими ограничениями. С помощью системы, управляемой компьютером, этим можно управлять более точно; поэтому кривая зажигания представляет собой кривую. Между 1200 и 2600 об/мин синяя линия немного опускается вниз; это связано с зоной детонации при частичной нагрузке. Также можно видеть, что как обычные, так и управляемые компьютером линии продвижения заканчиваются примерно под углом 25 градусов. Дальше увеличивать выдвижение не следует, так как тогда возникает риск «высокоскоростной детонации» или зоны детонации на высоких скоростях.

Карта зажигания служит основой для опережения зажигания. С этого момента система управления двигателем будет стараться максимально опережать зажигание. Слишком большое продвижение приведет к стуку; это фиксируется датчиками детонации. В тот момент, когда датчики детонации зафиксируют склонность двигателя к детонации, система управления двигателем отклонится от угла опережения зажигания на несколько градусов. Затем скорость снова будет увеличена до тех пор, пока датчики детонации не подадут сигнал.

Время пребывания:
При включении первичного тока создается магнитное поле. Ток через катушку не сразу достигнет максимального значения; Это требует времени. В катушке имеется сопротивление, которое получается из противоположного индукционного напряжения. Ток также не будет превышать 6-8 ампер. За 2,3 миллисекунды было сгенерировано достаточно энергии, чтобы через свечу зажигания проскочила искра, достаточная для воспламенения топливовоздушной смеси. Точка t=2,3 мс – момент зажигания. Нарастание тока от момента времени t0 до t=2,3 мс называется временем зарядки первичной обмотки или временем пребывания.

Нарастание тока в первичной обмотке прекращается примерно на отметке 7,5 ампер. Ток не должен увеличиваться дальше, поскольку тогда первичная обмотка может сильно нагреться. Когда напряжение бортовой сети автомобиля падает, для зарядки первичной катушки требуется больше времени. Момент зажигания не меняется. Поэтому загрузка должна начаться раньше. Это видно на рисунке, где зеленой линией показано явление включения катушки при меньшем напряжении. Процесс зарядки начинается раньше (дельта t) и заканчивается одновременно с черной линией на 7,5 А.

Изменяется управление катушкой зажигания; ширина возбуждающего импульса влияет на время зарядки первичной катушки. Чем длиннее импульс, тем дольше катушка успевает зарядиться.
На обоих изображениях воспаление возникает на восьмом зубе (80 градусов до ВМТ). На правом изображении показано более длительное время задержки.

Воспаление ДИС:
DIS означает «система зажигания без распределителя». Как следует из названия, это электронное зажигание без распределителя. Сигнал на зажигание поступает непосредственно от ЭБУ, что делает зажигание управляемым компьютером. Эта система зажигания объединяет в одном корпусе 2 катушки зажигания. Каждая катушка зажигания обеспечивает искру для двух цилиндров. На цилиндрах 1 и 2 установлена одна катушка зажигания, а на цилиндрах 1 и 4 установлена другая катушка.

В качестве примера возьмем катушку зажигания DIS с разъемами для 2 и 3 цилиндров. Ротора нет, а значит, они оба будут искрить одновременно. Цилиндр 2 находится в конце такта сжатия, и катушка зажигания подает искру для воспламенения смеси. Это означает, что катушка зажигания также дает искру в цилиндре 3, который тогда начинается с такта впуска, но поскольку в нем теперь нет горючей смеси, это не имеет значения. Позже, когда цилиндр 3 будет занят тактом сжатия, цилиндр 2 будет занят тактом впуска и тогда получит ненужную искру. Пустая искра в цилиндре, где не происходит сгорания, не приводит к более быстрому старению свечи зажигания. Тогда для искры требуется напряжение всего 1 кВ (1000 В) вместо 30 кВ при горении смеси.

Преимущество катушки зажигания DIS заключается в том, что фактически не требуется никакого технического обслуживания. Катушка зажигания не требует обслуживания. Недостатком данной катушки зажигания является то, что между кабелем и соединительным валом в катушке зажигания иногда проникает влага. Влага вызывает коррозию контактов, которые становятся белыми или зелеными. Искровое напряжение падает из-за больших потерь напряжения, вызванных коррозией. Двигатель может начать слегка трястись и вибрировать, что фактически не вызывает сбоя в памяти ЭБУ. При возникновении подобной жалобы целесообразно поочередно снять кабели с катушки зажигания (при заглушенном двигателе!!) и проверить, хорошие ли контакты, золотистого цвета и нет ли на них следов коррозии. кабель и в валу.видно. Коррозия очень агрессивна и медленно возвращается после очистки. Лучшим решением является полная замена катушки зажигания соответствующим кабелем.

Одна катушка зажигания на цилиндр:
В этой системе зажигания (стержневые) катушки зажигания, также называемые катушками зажигания COP (катушка на свече), устанавливаются непосредственно на свечу зажигания. Здесь также блок управления двигателем (ЭБУ) управляет зажиганием. И ток, и момент зажигания рассчитываются блоком управления. Работа аналогична старой катушке зажигания; Эта катушка зажигания также имеет первичную и вторичную катушку. На первичную катушку напряжение подается через разъем вверху и прерывается внутри через транзистор.
Недостатком этих катушек зажигания является то, что они установлены на валу свечи зажигания и поэтому сильно нагреваются. Хотя они и созданы для этого, иногда они ломаются. Это можно распознать, когда у автомобиля пропускает цилиндр, а затем двигатель начинает трясти. Когда это произойдет, лямбда-зонд распознает, что катушка зажигания не воспламеняет топливо, и впрыск топлива в соответствующий цилиндр будет прекращен. После этого цилиндр вообще перестает функционировать. Это предотвращает попадание несгоревшего топлива в выхлопную систему, что приведет к разрушению катализатора. Сломанную катушку зажигания часто можно распознать по тому, что двигатель работает очень неравномерно (и горит лампочка двигателя, хотя причин у этой лампочки может быть множество).

Более подробную информацию и причины пропуска зажигания в цилиндрах можно найти на странице передача цилиндра.

При подозрении на неисправность катушки зажигания можно просмотреть первичное изображение зажигания с помощью осциллографа, если двигатель находится в аварийном режиме и зажигание и впрыск выключены при работающем двигателе.

Измерение первичной картины зажигания осциллографом:
Катушка зажигания генерирует напряжение, благодаря которому в нижней части свечи зажигания может возникнуть сильная искра. Катушка зажигания должна генерировать напряжение примерно от 30.000 40.000 до 300 400 вольт, чтобы образовалась искра в свече зажигания. Для этого в первичной катушке необходимо создать напряжение ионизации от 100 до XNUMX вольт. По ходу напряжения через первичную катушку мы можем увидеть, хорошо ли идет этот процесс. Напряжения первичной и вторичной катушек передаются друг другу, хотя уровни во вторичной катушке примерно в XNUMX раз выше. Это дает возможность увидеть по профилю первичного напряжения, в порядке ли катушка зажигания и правильно ли искрит свеча. Изображение ниже было измерено на первичной обмотке катушки зажигания.

Слева направо:

14 вольт: в состоянии покоя измеряем 14 вольт на плюсовой и массовой стороне катушки в катушке зажигания;
Время контакта: первичная катушка заземлена с одной стороны. Между + и землей создается дифференциальное напряжение 14 В, заставляющее ток течь через катушку;
300 В (индукция): выходной каскад в ЭБУ или модуле зажигания прекращает управление, и в первичной катушке создается индукция примерно 300 В. Мы называем это напряжением ионизации. Во вторичной катушке генерируется напряжение 30.000 XNUMX вольт. Это напряжение необходимо для того, чтобы воздух между электродами свечи стал проводящим и позволил искре проскакивать;
Искра от свечи зажигания: по искровой линии мы видим, что свеча зажигания искрит;
Качание: здесь утекает остаточная энергия. Это зависит от значения LCR цепи (значения L катушки зажигания и емкости конденсатора).

Под временем открытия на изображении прицела мы подразумеваем время открытия точек контакта. Это больше не относится к зажиганию, управляемому компьютером. Однако мы можем определить скорость по моменту появления напряжения ионизации второй искры. На изображениях телескопа ниже показаны изображения первичного зажигания на низкой скорости (слева) и высокой скорости (справа).

С помощью осциллографа мы можем отобразить изображение зажигания и изображение впрыска в зависимости от сигнала коленчатого вала. Колесо отсчета содержит одну точку отсчета. Момент зажигания наступает после каждого оборота коленчатого вала. Мы знаем, что коленчатый вал должен сделать два оборота за один полный рабочий цикл. Отсюда можно понять, что мы имеем дело с катушкой зажигания DIS. Таким образом, имеет место «потерянная искра». Изображения форсунок это подтверждают: впрыск происходит каждый второй оборот коленвала.

Если вы подозреваете, что катушка зажигания неисправна, вы можете определить, глядя на изображение вторичного зажигания, есть ли проблема во вторичном зажигании. Полученное изображение показывает изображение зажигания цилиндра 6 (синий) и цилиндра 4 (красный), в которых присутствует неисправность. Объяснение следует под изображением.

На первичном изображении цилиндра 4 видно напряжение ионизации, но затем энергия утекает. Изображение теперь напоминает характерный профиль напряжения инжектора с магнитной катушкой. Что мы можем узнать на этом изображении:

Цилиндр 6 (синий) в порядке. Мы используем это изображение в качестве образца;
Цилиндр 4: напряжение ионизации в порядке. Энергия генерируется в первичной обмотке. Первичная катушка в порядке;
Управление ЭБУ двигателя или внешним модулем зажигания в порядке;
Вторичный ход не виден;
Таким образом, первичная и вторичная катушки не обмениваются энергией;
Вторичная обмотка прервана.

Опыт показывает, что вторичная обмотка катушки зажигания может выйти из строя из-за перегрева. Обнаружить этот дефект можно с помощью осциллографа. Обратите внимание: если двигатель перешел в аварийный режим, управление может быть прекращено. Поэтому проводите измерение сразу после или во время запуска двигателя.