Ateşleme sistemi

denekler:

Genel
Ateşleme bobini ateşlemesi
Temas noktalarıyla geleneksel distribütör ateşlemesi
Bilgisayar kontrollü ateşleme
Yanma basıncı ve ateşleme zamanlaması
Ateşleme avansı
Bekleme süresi
DIS iltihabı
Silindir başına bir ateşleme bobini
Osiloskopla birincil ateşleme düzenini ölçün

Genel:
Benzinli motorlarda yakıt/hava karışımının sıkıştırma stroku sonunda ateşlenmesi gerekir. Bu olur çünkü mum bir kıvılcım verir. Bujinin kıvılcım çıkarması için 20.000 ila 30.000 volt arasında bir voltaj gereklidir. Bir ateşleme bobini akü voltajını (yaklaşık 12 ila 14,8 volt) bu yüksek voltaja dönüştürür.
Daha eski sistemlerde genellikle motor bloğunun herhangi bir yerine vidalanmış ve buji kabloları aracılığıyla bujilere bağlanan 1 ateşleme bobini bulunur. Daha yeni motorlarda genellikle pin ateşleme bobinleri bulunur. Her bujinin kendi ateşleme bobini vardır. Motordaki ateşleme bobinlerinin sayısı, buji kablolarının varlığından kolayca anlaşılabilir. Buji kabloları her silindire gidiyorsa, araçta 1 sabit ateşleme bobini veya bir DIS ateşleme bobini vardır. Çalışan buji kablosu yoksa her bujide ayrı bir ateşleme bobini bulunur. Bunu görmek için genellikle motor kapak plakasının sökülmesi gerekir.

Ateşleme bobini:
Ateşleme sistemi bir ateşleme bobini kullanır. Türü ne olursa olsun (geleneksel veya bilgisayar kontrollü), prensip aynıdır. Ateşleme bobini, bir demir çubuğun (çekirdek) etrafında 2 bobin bakır tel içerir. Birincil bobin (kontak anahtarı tarafında) birkaç tur kalın telden oluşur. İkincil bobinin çok sayıda ince tel dönüşü vardır. Birincil bobinin voltajı 12 volttur. Bu birincil bobin üzerinden 3 ila 8 amperlik bir akım gönderilir. Bu bir manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan kaybolduğunda birincil bobinde 250 ila 400 volt arasında bir voltaj üretilir. Sargı sayısındaki farklılık nedeniyle sekonder bobinde 40.000 volta kadar voltaj üretilir.

Ateşleme bobininin birincil bobini omik ve endüktif bir dirence sahiptir. Ohmik direnç multimetre ile ölçülebilir veya akım veya gerilim ölçümlerinden hesaplanabilir. Endüktif direnç, birincil bobinde geliştirilen manyetik alanı ifade eder ve akımın değişme hızına ve bobinin manyetik özelliklerine (L değeri) bağlıdır. Her ateşleme bobininin, sarım sayısına, bobinin boyutlarına ve çekirdeğin özelliklerine ve boyutlarına bağlı olan sabit bir L değeri vardır.

Temas noktalarıyla geleneksel distribütör ateşlemesi:
Geleneksel ateşleme sistemi, kontak noktalarıyla açılıp kapatılan tek bir ateşleme bobini, ateşleme bobini kablosu, buji kabloları ve ateşleme zamanlaması ilerlemeli mekanik bir dağıtıcıdan oluşur.

Dinlenme halindeyken temas noktaları kapalıdır. Birincil bobinden kontak noktaları aracılığıyla toprağa bir akım akar. O anda birincil bobinde bir manyetik alan mevcuttur. Kam kolu kaldırdığında temas noktaları arasındaki temas kesilir ve indüklenen bir voltaj oluşturulur. Bu indüklenen voltaj sekonder bobinde yükseltilir ve ateşleme bobini kablosu aracılığıyla distribütöre iletilir. Dağıtıcıdaki pabuç buji kablosu bağlantılarından birine işaret eder. Gerilim, kıvılcım üreten bujiye iletilir.

Ateşleme bobini, ateşleme bobini kablosunun dağıtıcıdaki rotora bağlanması yoluyla yüksek voltajı iletir. Dağıtıcıdaki rotor, krank mili hızının yarısı kadar döner. Bu, yapıya bağlı olarak krank mili ile dağıtıcı arasında doğrudan bir bağlantı olması (şekilde gösterildiği gibi) veya rotorun doğrudan eksantrik mili tarafından tahrik edilmesi nedeniyle mümkün olmaktadır. Sonuçta, eksantrik mili zaten krank milinin yarısı hızıyla dönüyor. Resimde distribütörün parçalanmış görünümü gösterilmektedir.

Rotor bakıma duyarlıdır. Rotor ile dağıtıcı kapağı arasındaki temas parçacıkları zamanla paslanır ve bu da buji kıvılcımının kalitesini bozar. Ara sıra korozyonun zımparalanması veya aşınmış parçaların değiştirilmesiyle kıvılcımın kalitesi optimum düzeyde kalır. Rotor üzerindeki distribütör kapağı çevrilerek ateşleme zamanlaması ayarlanır.

Bilgisayar kontrollü ateşleme:
Modern otomobiller bilgisayar kontrollü ateşleme sistemleriyle donatılmıştır. Motor yönetim sistemi ateşleme bobinini kontrol eder. Bir darbe üreteci (krank mili konum sensörü ve muhtemelen bir eksantrik mili konum sensörü), krank veya eksantrik mili ile senkronize olarak çalışan bir referans darbesi sağlar. Referans noktası görevi gören bir halkada veya kasnakta sıklıkla eksik bir diş bulunur. Resimde işlenmiş krank mili kasnağı gösterilmektedir MegaSquirt projesi. Kasnağın 36 tanesi taşlanmış 1 dişi vardır. Bu nedenle 36-1 referans çarkı olarak da anılır. Her 10 derecede bir 1 diş sensörün (360/36) yanından geçer.

Eksik diş sensörün yanından her döndüğünde ECU'ya bir sinyal gönderilir.
Bu referans noktası, adından da anlaşılacağı gibi üst ölü merkez (TDC) değildir. Gerçekte bu referans noktası ÜÖN'den 90 ila 120 derece öncedir. Bu, ateşleme ilerlemesi olmadığında ateşleme darbesinin referans noktasından 9 ila 12 diş sonra gerçekleştiği anlamına gelir.

Resimde ateşleme bobini kontrol darbesine (mavi) göre krank mili sinyali (sarı) gösterilmektedir. Krank mili sinyalinde, darbenin eksik olduğu yerde eksik diş görülebilir. Bu motorda eksik diş ÜÖN'den 90 derece öncedir (bu, darbe çarkının 9 dişidir).

Eksik diş (referans noktası, sarı) ile kontrol darbesi (mavi) arasında 8 diş görülmektedir; Bu 10 derecelik bir ön ateşlemedir.

Ateşlemeyi ilerletmek yanma hızıyla ilgilidir; Yanmanın maksimum yanma basıncına ulaşması için zamana ihtiyacı vardır. Bu maksimum yanma basıncı, ÜÖN'den sonra 15 ila 20 derecelik bir krank mili konumunda optimaldir. Bu, tüm çalışma koşullarında optimum olmalıdır. Aşağıdaki paragraflarda ateşleme zamanlamasının yanma basıncı üzerindeki etkisi, ateşleme ilerlemesinin nasıl gerçekleştiği ve dürbün görüntüsünde bekleme süresini nasıl okuyabileceğiniz açıklanmaktadır.

Yanma basıncı ve ateşleme zamanlaması:
Ateşleme sistemi, silindir boşluğundaki karışımın doğru zamanda ateşlenmesini sağlamalıdır. Piston TDC'yi geçtiğinde yanma basıncı en yüksek olmalıdır. Karışımın tutuşması ile tutuşması arasında (maksimum yanma basıncına ulaşıldığı yer) bir süre olduğundan, karışımın ÜÖN'den bir süre önce ateşlenmesi gerekir. Kısaca: Buji, piston ÜÖN noktasına ulaşmadan önce zaten ateşlenmiş olmalıdır.

Aşağıdaki şemada krank mili derecelerine göre basınç ilerlemesini (kırmızı çizgi) görüyoruz. Buji a noktasında kıvılcım çıkarır. Piston ÜÖN'ye (0) doğru hareket eder ve yanma basıncı artar. Maksimum yanma basıncına ÜÖN'den yaklaşık 10 ila 15 derece sonra (b noktasında) ulaşılır.

b noktası çok sola doğru hareket ederse, karışım çok erken ateşlenir ve pistonun yukarı doğru hareketi engellenir;
B noktası sağa kaydırıldığında yanma çok geç gerçekleşir. Piston zaten ODP'ye doğru çok fazla hareket etti. Güç vuruşu artık yeterince etkili değil.

Ateşleme avansı:
Basınç zirvesinin doğru krank mili konumunda oluşması için, motor devri artırıldığında kontağın ilerletilmesi önemlidir. b noktası (maksimum yanma basıncı) hareket ettirilmemelidir. Ateşleme zamanlamasını ilerletirken veya geciktirirken, a noktası (ateşleme zamanlaması) sola veya sağa kaydırılır. Yanma süresi motorun dolum seviyesine ve mevcut karışım oranına bağlıdır. Bu nedenle ateşleme avansı her motor için farklıdır. Krank mili referans noktasının ÜÖN'den birkaç derece önce ayarlanmasının nedeni de budur: referans noktası ile ÜÖN arasında ateşleme ilerlemesini hesaplamak için zaman vardır.

DIS ateşleme bobini ile (sayfanın devamında açıklanmıştır), krank mili konum sensörü ateşleme zamanlamasını belirlemek için yeterlidir. Eksik dişten sonraki ilk darbe, örneğin silindir 1 ve 4'ün ikincil bobinini yüklemek için kullanılır. Daha sonra, silindir 18 ve 2'ün ikincil bobini için darbe oluşturmak üzere diş sayısı sayılır (bu durumda 3). Motorda COP ateşleme bobinleri varsa tek bir referans noktası yeterli değildir. Bu durumda birden fazla referans noktasını tespit etmek için bir eksantrik mili konum sensörüne ihtiyaç vardır.

Aşağıdaki iki resim (ateşleme ilerleme tablosu ve 3 boyutlu görünüm), ateşleme haritasının ayarlarını MegaSquirt projesi. Bunlara arama tabloları, referans veya çekirdek alanlar denir.

Ateşleme avansı motor konfigürasyonuna göre belirlenir. Grafikler (geleneksel) mekanik distribütör ateşlemesi (pembe çizgi) ve bilgisayar kontrollü sistem (mavi çizgi) için tam yükte ateşleme ilerleme eğrilerini göstermektedir. Pembe çizgideki viraj, vakum ilerlemesinin devreye girdiği noktadır. Üstelik çizgiler düzdür; bunun nedeni mekanik sınırlamalardır. Bilgisayar kontrollü bir sistemle bu daha hassas bir şekilde kontrol edilebilir; bu nedenle ateşleme eğrisi bir eğri olarak ilerler. 1200 ile 2600 rpm arasında mavi çizgi biraz aşağıya çekilmiştir; bunun kısmi yük vuruntu alanıyla ilgisi vardır. Hem konvansiyonel hem de bilgisayar kontrollü ilerleme çizgilerinin yaklaşık 25 derecede bittiği de görülüyor. İlerleme daha fazla artırılmamalıdır çünkü bu durumda "yüksek hızda vuruntu" veya yüksek hızlarda vuruntu alanı riski ortaya çıkar.

Ateşleme haritası ateşleme ilerlemesinin temelini oluşturur. Bu noktadan itibaren motor yönetim sistemi, kontağı mümkün olduğu kadar ilerletmeye çalışacaktır. Çok fazla ilerleme kapının çalınmasına yol açacaktır; bu, vuruntu sensörleri tarafından kaydedilir. Vuruntu sensörleri motorun vuruntu eğilimi gösterdiğini tespit ettiği anda, motor yönetim sistemi ateşleme zamanlamasından birkaç derece sapacaktır. Vuruntu sensörleri bir sinyal verene kadar hız tekrar artırılacaktır.

Bekleme süresi:
Birincil akım açıldığında manyetik bir alan oluşur. Bobinden geçen akım hemen maksimum değerine ulaşmayacaktır; Bu zaman alır. Bobinde karşıt endüksiyon voltajından elde edilen bir direnç vardır. Akım ayrıca 6 ila 8 amperi geçmeyecektir. 2,3 milisaniyede, hava-yakıt karışımını tutuşturmaya yetecek bir kıvılcımın bujiden geçmesini sağlayacak kadar enerji üretildi. t=2,3 ms noktası ateşleme zamanlamasıdır. t0 zamanından t=2,3 ms'ye kadar olan akım oluşumuna birincil bobinin şarj süresi veya bekleme süresi denir.

Birincil bobindeki akım oluşumu yaklaşık 7,5 amperde durur. Akım daha fazla artmamalıdır çünkü bu durumda birincil bobin çok ısınabilir. Arabanın yerleşik voltajı düştüğünde, birincil bobini şarj etmek için daha fazla zamana ihtiyaç vardır. Ateşleme zamanlaması değişmez. Bu nedenle yüklemenin daha erken başlaması gerekir. Bu, yeşil çizginin daha düşük bir voltajda bobinin açılma olayını gösterdiği şekilde görülebilir. Şarj işlemi daha erken başlar (delta t) ve 7,5 A'daki siyah çizgiyle aynı anda biter.

Ateşleme bobininin kontrolü değişir; sürüş darbesinin genişliği birincil bobinin şarj süresini etkiler. Darbe ne kadar uzun olursa bobinin şarj olma süresi de o kadar uzun olur.
Her iki görüntüde de iltihaplanma sekizinci dişte (ÜÖN'den 80 derece önce) meydana geliyor. Sağdaki resimde daha uzun bekleme süresi gösterilmektedir.

DIS iltihabı:
DIS, Distribütörsüz Ateşleme Sistemi anlamına gelir. Adından da anlaşılacağı gibi elektronik dağıtıcısız ateşlemedir. Ateşleme sinyali doğrudan ECU'dan gelir, bu da onu bilgisayar kontrollü bir ateşleme haline getirir. Bu ateşleme sistemi 2 ateşleme bobinini 1 muhafazada birleştirir. Her ateşleme bobini 2 silindire kıvılcım sağlar. Tek bobinli bir ateşleme bobini 1. ve 4. silindirlere, diğer bobin ise 2. ve 3. silindirlere monte edilmiştir.

Örnek olarak, 2. ve 3. silindir bağlantılarına sahip DIS ateşleme bobinini alıyoruz. Rotor yoktur, bu da her ikisinin de aynı anda kıvılcım vereceği anlamına gelir. Silindir 2, sıkıştırma strokunun sonundadır ve ateşleme bobini, karışımı tutuşturmak için bir kıvılcım sağlar. Bu, ateşleme bobininin daha sonra emme stroku ile başlayan silindir 3'te de kıvılcım çıkardığı anlamına gelir, ancak artık yanıcı bir karışım olmadığı için bunun bir önemi yoktur. Daha sonra silindir 3 sıkıştırma stroku ile meşgul olduğunda, silindir 2 emme stroku ile meşgul olacak ve gereksiz kıvılcımı alacaktır. Yanmanın gerçekleşmediği silindirdeki boş kıvılcım, bujinin daha hızlı yaşlanmasına neden olmaz. Bu durumda kıvılcım, bir karışımı yakarken 1kV yerine yalnızca 1000kV (30V) gerilime ihtiyaç duyar.

DIS ateşleme bobininin avantajı aslında hiçbir bakım gerektirmemesidir. Ateşleme bobini bakım gerektirmez. Bu ateşleme bobininin dezavantajı, bazen kablo ile ateşleme bobinindeki bağlantı mili arasına nemin girmesidir. Nem, beyaz veya yeşile dönen kontaklarda korozyona neden olur. Korozyonun neden olduğu büyük voltaj kaybı nedeniyle kıvılcım voltajı düşer. Motor, ECU'nun hafızasında bir arızaya neden olmadan hafifçe sallanmaya ve titremeye başlayabilir. Bu tür bir şikayet durumunda ateşleme bobininden gelen kabloları tek tek söküp (motor kapalıyken!!) kontakların sağlam ve altın renginde olup olmadığını ve herhangi bir korozyon izi olup olmadığını kontrol etmek akıllıca olacaktır. kablo ve şaftın içinde görülebilir. Korozyon çok agresiftir ve temizlikten sonra yavaş yavaş geri gelecektir. En iyi çözüm ateşleme bobininin tamamını ilgili kabloyla değiştirmektir.

Silindir başına bir ateşleme bobini:
Bu ateşleme sistemi ile COP (coil on plug) ateşleme bobinleri olarak da adlandırılan (çubuklu) ateşleme bobinleri doğrudan bujinin üzerine monte edilir. Burada da motor kontrol ünitesi (ECU) ateşlemeyi kontrol eder. Hem akım hem de ateşleme zamanlaması kontrol ünitesi tarafından hesaplanır. İşlem eski bir ateşleme bobinine benzer; Bu ateşleme bobininin ayrıca bir birincil ve ikincil bobini vardır. Birincil bobin, üstteki fiş aracılığıyla voltajla beslenir ve bir transistör aracılığıyla dahili olarak kesilir.
Bu ateşleme bobinlerinin dezavantajı buji miline monte edilmeleri ve bu nedenle aşırı ısınmalarıdır. Bunun için yapılmış olmalarına rağmen bazen kırılma eğilimi gösterirler. Bu, bir araba bir silindiri atladığında ve ardından motor sallanmaya başladığında fark edilebilir. Bu gerçekleştiğinde lambda sensörü ateşleme bobininin yakıtı ateşlemediğini algılayacak ve ilgili silindire yakıt enjeksiyonu durdurulacaktır. Bu durumda silindir artık hiç çalışmaz. Bu, yanmamış yakıtın egzozdan girmesini önler ve bu da katalizörü tahrip eder. Kırık bir ateşleme bobini, genellikle motorun çok düzensiz çalışmasıyla (ve bu ışığın birçok nedeni olmasına rağmen motor ışığının açık olmasıyla) tanınabilir.

Daha fazla bilgi ve silindir teklemesinin nedenleri sayfada bulunabilir silindir transferi.

Ateşleme bobininin arızalı olduğundan şüpheleniyorsanız, motor acil durum modundaysa ve motor çalışırken ateşleme ve enjeksiyon kapatılmışsa, osiloskopla birincil ateşleme görüntüsünü görüntüleyebilirsiniz.

Osiloskopla birincil ateşleme düzeninin ölçülmesi:
Ateşleme bobini, bujinin alt kısmında güçlü bir kıvılcımın oluşmasını sağlayacak voltajı üretir. Bujide kıvılcım oluşması için ateşleme bobininin yaklaşık 30.000 ila 40.000 volt arasında bir voltaj üretmesi gerekir. Bunun için birincil bobinde 300 ila 400 volt arasında bir iyonizasyon voltajının oluşturulması gerekir. Primer bobinden geçen voltajın gidişatından bu sürecin iyi gidip gitmediğini görebiliriz. Birincil ve ikincil bobinlerin voltajları birbirine aktarılır, ancak ikincil bobindeki seviyeler yaklaşık 100 kat daha yüksektir. Bu, birincil voltaj profilinde ateşleme bobininin düzgün olup olmadığını ve bujinin düzgün şekilde kıvılcım verip vermediğini görmeyi mümkün kılar. Aşağıdaki dürbün görüntüsü bir ateşleme bobininin birincil bobininde ölçülmüştür.

Soldan sağa:

14 volt: hareketsiz durumdayken ateşleme bobinindeki bobinin artı ve toprak tarafında 14 volt ölçüyoruz;
Temas süresi: Birincil bobin bir taraftan toprağa bağlanır. + ile toprak arasında 14 voltluk bir diferansiyel voltaj yaratılarak akımın bobinden geçmesine neden olur;
300 volt (endüksiyon): ECU'daki veya ateşleme modülündeki çıkış aşaması kontrolü sonlandırır ve birincil bobinde yaklaşık 300 voltluk bir endüksiyon oluşturulur. Buna iyonizasyon voltajı diyoruz. İkincil bobinde 30.000 voltluk bir voltaj üretilir. Bu voltaj, bujinin elektrotları arasındaki havayı iletken hale getirmek ve kıvılcımın sıçramasını sağlamak için gereklidir;
Bujiden kıvılcım çıkması: Kıvılcım hattından bujinin kıvılcım çıkardığını görebiliriz;
Salınım: Burası artık enerjinin akıp gittiği yerdir. Bu, devrenin LCR değerine (ateşleme bobininin L değeri ve kapasitörün kapasitansı) bağlıdır.

Kapsam görselindeki açılış saati ile temas noktalarının açılış saatini kastediyoruz. Bu artık bilgisayar kontrollü ateşleme için geçerli değildir. Ancak ikinci kıvılcımın iyonizasyon voltajının ortaya çıktığı noktaya göre hızı belirleyebiliriz. Aşağıdaki dürbün görüntüleri, düşük hızda (solda) ve yüksek hızda (sağda) birincil ateşleme görüntülerini göstermektedir.

Bir osiloskop ile ateşleme görüntüsünü ve enjeksiyon görüntüsünü krank mili sinyaline göre görüntüleyebiliriz. Referans tekerleği bir referans noktası içerir. Krank milinin her dönüşünden sonra bir ateşleme anı meydana gelir. Krank milinin bir tam görev döngüsü için iki tur dönmesi gerektiğini biliyoruz. Bundan bir DIS ateşleme bobini ile karşı karşıya olduğumuzu anlayabiliriz. Böylece “boşa giden bir kıvılcım” ortaya çıkıyor. Enjektör görüntüleri bunu doğrulamaktadır: Enjeksiyon, krank milinin her ikinci turunda bir gerçekleşir.

Ateşleme bobininin arızalı olduğundan şüpheleniyorsanız sekonder ateşleme görüntüsünü inceleyerek sekonder ateşlemede sorun olup olmadığını tespit edebilirsiniz. Ortaya çıkan görüntü, bir arızanın mevcut olduğu silindir 6'nın (mavi) ve silindir 4'ün (kırmızı) ateşleme görüntüsünü gösterir. Açıklama görselin altındadır.

4. silindirin birincil görüntüsünde iyonizasyon voltajı görülebiliyor ancak daha sonra enerji akıp gidiyor. Görüntü artık manyetik bobin enjektörünün karakteristik voltaj profiline benziyor. Bu resimde neleri tanıyabiliriz:

Silindir 6 (mavi) iyi durumdadır. Bu görseli referans olarak kullanıyoruz;
Silindir 4: İyonizasyon voltajı normal. Enerji birincil bobinde üretilir. Birincil bobin iyidir;
Motor ECU'sunun veya harici ateşleme modülünün kontrolü tamam;
İkincil kurs görünmez;
Bu nedenle birincil ve ikincil bobinler enerji alışverişinde bulunmaz;
İkincil bobin kesintiye uğradı.

Deneyimler, ateşleme bobininin ikincil bobininin ısı nedeniyle arızalanabileceğini göstermektedir. Bu kusuru osiloskopla tespit edebiliriz. Lütfen unutmayın: Motor acil moduna geçmişse kontrol sonlandırılabilir. Bu nedenle ölçümü motoru çalıştırdıktan hemen sonra veya çalıştırırken yapın.