Плазменное зажигание для автомобиля

Плазменное зажигание

Снизить расход топлива и содержание вредных веществ в отработавших газах можно использованием бедных смесей, однако их искровое зажигание вызывает затруднения. Гарантированное зажигание искровым разрядом имеет место при массовом соотношении воздух/топливо не более 17. При более бедных составах возникают пропуски воспламенения, что ведет к росту содержания вредных веществ в отработавших газах.

При создании расслоенного заряда в цилиндре можно обеспечить сжигание очень бедной смеси при условии, что в зоне свечи зажигания образуется смесь богатого состава. Богатая смесь легко воспламеняется, и факел пламени, выброшенный в объем камеры сгорания, воспламеняет находящуюся там бедную смесь.

В последние годы ведутся исследования по воспламенению бедных смесей плазменным и лазерным способами, при которых в камере сгорания образуется несколько очагов горения, так как воспламенение смеси происходит одновременно в разных зонах камеры. Вследствие этого отпадают проблемы детонации, и степень сжатия можно повысить даже при использовании низкооктанового топлива. При этом возможно воспламенение бедных смесей с соотношением воздух/топливо, достигающим 27.

При плазменном зажигании электрическая дуга образует высокую концентрацию электрической энергии в ионизованном искровом промежутке достаточно большого объема. При этом в дуге развиваются температуры до 40000 °C, т. е. создаются условия, аналогичные дуговой сварке.

Плазменная свеча зажигания

Рис. 1 Плазменная свеча ажигания:
1 — корпус свечи; 2 — изолятор; 3 — центральный электрод; 4 — камера под электродом; 5 — искровой разряд; 6 — плазменный факел.

Реализовать плазменный способ зажигания в двигателе внутреннего сгорания, однако, не так просто. Плазменная свеча зажигания изображена на рис. 1. Под центральным электродом в изоляторе свечи выполнена небольшая камера. При возникновении электрического разряда большой длины между центральным электродом и корпусом свечи газ в камере нагревается до очень высокой температуры и, расширяясь, выходит через отверстие в корпусе свечи в камеру сгорания. Образуется плазменный факел длиной около 6 мм, благодаря чему возникает несколько очагов пламени, способствующих воспламенению и сгоранию бедной смеси.

Система плазменного зажигания с насосом высокого давления

Другой тип системы плазменного зажигания использует небольшой насос высокого давления, который подает воздух; к электродам в момент образования дугового разряда. Образующийся при разряде между электродами объем ионизованного воздуха поступает в камеру сгорания

Плазменное зажигание с постоянной электрической дугой

Эти способы весьма сложны и не применяются в автомобильных двигателях. Поэтому был разработан другой метод, при котором свеча зажигания образует постоянную электрическую дугу в течение 30° угла поворота коленчатого вала. В этом случае высвобождается до 20 Дж энергии, что гораздо больше, чем при обычном искровом разряде [2]. Известно, что если при искровом зажигании не образуется достаточного количества энергии, то смесь не воспламеняется.

Плазменная дуга в сочетании с вращением заряда в камере сгорания образует большую поверхность воспламенения, так как при этом форма и размер плазменной дуги в значительной мере меняются. Наряду с увеличением длительности периода воспламенения это означает также наличие высокой высвобождаемой для него энергии.

В отличие от стандартной системы во вторичном контуре плазменной системы зажигания действует постоянное напряжение 3000 В. В момент разряда в искровом промежутке свечи возникает обычная искра. При этом сопротивление на электродах свечи уменьшается, и постоянное напряжение 3000 В образует дугу, зажженную в момент разряда. Для поддержания дуги достаточно напряжения около 900 В.

Плазменная система зажигания отличается от стандартной встроенным высокочастотным (12 кГц) прерывателем постоянного тока с напряжением 12 В. Индукционная катушка повышает напряжение до 3000 В, которое далее выпрямляется. Следует указать, что продолжительный дуговой разряд на свече зажигания существенно снижает срок ее эксплуатации.

При плазменном зажигании пламя распространяется по камере сгорания быстрее, поэтому требуется соответствующее изменение угла опережения зажигания. Испытания системы плазменного зажигания на автомобиле «Форд Пинто» (США) с рабочим объемом двигателя 2300 см 3 и автоматической коробкой передач дали результаты, приведенные в табл. 1.

При плазменном зажигании можно осуществить качественное регулирование бензинового двигателя, при котором количество подаваемого воздуха остается неизменным, а регулирование мощности двигателя производится только регулированием количества подаваемого топлива. При применении в двигателе системы плазменного зажигания без изменения регулирования угла опережения зажигания и состава смеси расход топлива уменьшился на 0,9 %, при регулировании угла зажигания — на 4,5 %, а при оптимальном регулировании угла зажигания и состава смеси — на 14 % (см. табл. 1). Плазменное зажигание улучшает работу двигателя особенно при частичных нагрузках, и расход топлива может быть таким же, как и у дизеля.

Читайте также

Задние колеса при повороте обкатываются по иному следу, чем передние, и среднее число оборотов передних колес больше, чем задних. Если в полноприводном автомобиле обе оси соединены жестким валом, то колеса пробуксовывают.

«Облачные» вычисления могут изменить салон автомобиля. Хранение данных вне транспортного средства уменьшит беспорядок внутри.

Сноски

Комментарии

очень познавательно. уж подумываю,а не поставить себе такое зажигание.

существует объемное форкамерно-факельное воспламенение (МГИУ2008)и свечи для обь’много воспламенения, работающие от обычной автомобильной системы зажигания и с колоссальним успехом,но кому єто нужно?

Источник

Проект «Система плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания»

Проект «Система плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания»

Муниципальное бюджетное учреждение

«Система плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания»

Выполнил: Ермаков Андрей

Оглавление:

Основное содержание ………… 5

Практическая реализация ……..9

Аннотация

Целью работы является: Создание системы плазменного зажигания для бензинового двигателя внутреннего сгорания.

Задачи:

1. Выбор схемы реализации устройства;

2. Подбор необходимых материалов и деталей;

3. Проверка работы системы;

4. Подведение итогов проделанной работы.

Актуальность данной темы заключается в рассмотрении способа решения проблемы повышенного расхода топлива, с применением плазменной системы зажигания. Проблема энергосбережения крайне актуальна в современном мире, поскольку индустриальное и постиндустриальное общества предполагают использование большого количества энергии. Неудивительно, что многие задаются вопросом о том, как ее сберечь, ведь энергия – это не только средства, затраченные на ее добычу, но и ресурсы природы, причем в большинстве случаев невосполнимые.

Объем работы: 14 страниц;

Идея построить плазменное зажигание возникла при изучении принципа работы двигателя внутреннего сгорания. Один из его недостатков – повышенный расход топлива. Снизить расход топлива и содержание вредных веществ в отработавших газах можно использованием бедных смесей, однако их искровое зажигание вызывает затруднения. Для этих целей необходима более мощная искра. При плазменном зажигании пламя распространяется по камере сгорания быстрее, поэтому сгорание топлива происходит быстрее, возникает несколько очагов возгорания.

Плазменная система зажигания отличается от стандартной встроенным высокочастотным (12 кГц) прерывателем постоянного тока с напряжением 12 В. Индукционная катушка повышает напряжение до 3000 В, которое далее выпрямляется. В качестве преобразователя в первом варианте была использована схема так называемого ZVS – драйвера. Схема работала неплохо, однако, из недостатков было выявлено повышенное потребление энергии. Было принято решение применить преобразователь на микросхеме TL494.

Плазменное зажигание

Снизить расход топлива и содержание вредных веществ в отработавших газах можно использованием бедных смесей, однако их искровое зажигание вызывает затруднения. Гарантированное зажигание искровым разрядом имеет место при массовом соотношении воздух/топливо не более 17. При более бедных составах возникают пропуски воспламенения, что ведет к росту содержания вредных веществ в отработавших газах.

При создании расслоенного заряда в цилиндре можно обеспечить сжигание очень бедной смеси при условии, что в зоне свечи зажигания образуется смесь богатого состава. Богатая смесь легко воспламеняется, и факел пламени, выброшенный в объем камеры сгорания, воспламеняет находящуюся там бедную смесь.

В последние годы ведутся исследования по воспламенению бедных смесей плазменным и лазерным способами, при которых в камере сгорания образуется несколько очагов горения, так как воспламенение смеси происходит одновременно в разных зонах камеры. Вследствие этого отпадают проблемы детонации, и степень сжатия можно повысить даже при использовании низкооктанового топлива. При этом возможно воспламенение бедных смесей.

При плазменном зажигании электрическая дуга образует высокую концентрацию электрической энергии в ионизованном искровом промежутке достаточно большого объема. При этом в дуге развиваются температуры до 40000 °C, т. е. создаются условия, аналогичные дуговой сварке.

Плазменная свеча зажигания

Рис. 1 Плазменная свеча зажигания:

1 — корпус свечи; 2 — изолятор; 3 — центральный электрод; 4 — камера под электродом; 5 — искровой разряд; 6 — плазменный факел.

Реализовать плазменный способ зажигания в двигателе внутреннего сгорания, однако, не так просто. Плазменная свеча зажигания изображена на рис. 1. Под центральным электродом в изоляторе свечи выполнена небольшая камера. При возникновении электрического разряда большой длины между центральным электродом и корпусом свечи газ в камере нагревается до очень высокой температуры и, расширяясь, выходит через отверстие в корпусе свечи в камеру сгорания. Образуется плазменный факел длиной около 6 мм, благодаря чему возникает несколько очагов пламени, способствующих воспламенению и сгоранию бедной смеси.

Плазменное зажигание с постоянной электрической дугой

Описанный выше способ весьма сложен и не применяются в автомобильных двигателях. Поэтому был разработан другой метод, при котором свеча зажигания образует постоянную электрическую дугу в течение 30° угла поворота коленчатого вала. В этом случае высвобождается до 20 Дж энергии, что гораздо больше, чем при обычном искровом разряде. Известно, что если при искровом зажигании не образуется достаточного количества энергии, то смесь не воспламеняется.

Плазменная дуга в сочетании с вращением заряда в камере сгорания образует большую поверхность воспламенения, так как при этом форма и размер плазменной дуги в значительной мере меняются. Наряду с увеличением длительности периода воспламенения это означает также наличие высокой высвобождаемой для него энергии.

В отличие от стандартной системы во вторичном контуре плазменной системы зажигания действует постоянное напряжение 3000 В. В момент разряда в искровом промежутке свечи возникает обычная искра. При этом сопротивление на электродах свечи уменьшается, и постоянное напряжение 3000 В образует дугу, зажженную в момент разряда. Для поддержания дуги достаточно напряжения около 900 В.

Плазменная система зажигания отличается от стандартной встроенным высокочастотным (12 кГц) прерывателем постоянного тока с напряжением 12 В. Индукционная катушка повышает напряжение до 3000 В, которое далее выпрямляется. Следует указать, что продолжительный дуговой разряд на свече зажигания существенно снижает срок ее эксплуатации.

При плазменном зажигании пламя распространяется по камере сгорания быстрее, поэтому требуется соответствующее изменение угла опережения зажигания. Испытания системы плазменного зажигания на автомобиле «Форд Пинто» (США) с рабочим объемом двигасм3 и автоматической коробкой передач дали результаты, приведенные в табл. 1.

Тип системы зажигания

Выброс токсичных веществ, г

Расход топлива, л/100 км

городской испытательный цикл

дорожный испытательный цикл

Плазменная с оптимальным регулированием угла опережения зажигания

Плазменная с оптимальным регулированием угла опережения зажигания и состава смеси

При плазменном зажигании можно осуществить качественное регулирование бензинового двигателя, при котором количество подаваемого воздуха остается неизменным, а регулирование мощности двигателя производится только регулированием количества подаваемого топлива. При применении в двигателе системы плазменного зажигания без изменения регулирования угла опережения зажигания и состава смеси расход топлива уменьшился на 0,9 %, при регулировании угла зажигания — на 4,5 %, а при оптимальном регулировании угла зажигания и состава смеси — на 14 % (см. табл. 1). Плазменное зажигание улучшает работу двигателя особенно при частичных нагрузках, и расход топлива может быть таким же, как и у дизеля.

В качестве преобразователя в первом варианте была использована схема так называемого ZVS – драйвера. Плата, трансформатор и необходимые детали разместили в корпусе подходящих размеров от датчика давления насосной станции. Устройства мощностью 300вт вполне достаточно.

«ZVS-драйвер» (Zero Voltage Switching) — очень простой и поэтому довольно распространенный низковольтный генератор. Он собирается по несложной схеме, при этом эффективность данного решения может достигать 90% и выше. Для сборки устройства достаточно одного дросселя, пары полевых транзисторов, четырех резисторов, двух диодов, двух стабилитронов, и рабочего колебательного контура со средней точкой на катушке.

Во втором варианте схематической реализации было принято решение применить преобразователь на микросхеме TL494.

Это двухтактный импульсный преобразователь, собранный на ШИМ-контроллере TL494 (полный отечественный аналог 1114ЕУ4), что позволяет сделать схему довольно простой. На выходе стоят высокоэффективные выпрямительные диоды удваивающие напряжение по схеме.
В преобразователе используется магнитопровод от высокочастотного понижающего трансформатора из блока питания (БП) компьютера. Намотано необходимое количество витков, чтобы в нашем преобразователе он стал, наоборот, повышающим.

Транзисторы – мощные МОП (металл-окисел-полупроводник) полевые транзисторы, которые характеризуются меньшим временем срабатывания и более простыми схемами управления. Одинаково хорошо работают IRFZ44N, IRFZ46N, IRFZ48N (чем больше цифра – тем мощнее и дороже).
В преобразователе применены диоды HER307 (подойдут 304, 305, 306-е). Отлично работают отечественные КД213 (дороже, габаритнее и менее надежно).

Будьте осторожны! На выходе схемы высокое напряжение и очень серьезно может ударить.

Фото устройства в процессе сборки:

В интернете информации по данной системе зажигания совсем мало, однако, на форумах нашлись отзывы автолюбителей, которые повторили подобные системы. Приведем некоторые из них.

Блок электронного зажигания был испытан в течение трех лет на автомобиле “Жигули” и очень хорошо зарекомендовал себя. Резко повысилась устойчивость работы двигателя после пуска. Даже зимой при температуре около —30 °С пуск двигателя был легким, начинать движение можно было после прогрева в течение 5 мин. Прекратились наблюдавшиеся при использовании блока перебои в работе двигателя в первые минуты движения, улучшилась динамика разгона.

Другой отзыв нашли на форуме по теме плазменного зажигания по материалам журнала Катера и Яхты за 1985г.: Мной был на практике реализован описываемый в статье принцип плазменного зажигания ещё в 1985г. В общем, ничего сложного, двухтактный преобразователь, усилитель мощности и удвоитель напряжения.

1. По расходу топлива уменьшения особо не заметил. Экономия скорее всего была, только незаметная, для примера при расходе 13л/100км, 8% экономия составит 1л/100км, суммарный расход при этом составит 12л, который определить в обычной эксплуатации без специальных замеров сложно, по количеству залитого топлива в бак по счётчику АЗС замеры не совсем некорректны.

2. Свечи советские А17 выгорали быстрее обычного.

3. На низких оборотах мотор работать стал ощутимо лучше, особенно заметно стало на горной дороге. Передачи переключатьприходится реже, в смысле перехода на низшие.

Фото искры с обычной системой зажигания

Искра, полученная с применением плазменной системы зажигания:

1. А. Синельников. Блок электронного зажигания повышенной надежности. Сб. “В помощь радиолюбителю”, вып. 73.— М.: ДОСААФ СССР, с. 38.

2. А. Синельников. Электроника я автомобиле.— М.: Радио и связь, 1985.

Источник

Усилитель зажигания Plazma Jet

Сверхмощная система высоковольтного зажигания (Ignition Amplifier)

На видео: что такое усилитель зажигания Plazma Jet и как он работает

Предлагаем DC-CDI тиристорно-конденсаторную высоковольтную систему зажигания с индивидуальными низкоомными катушками зажигания.

Тогда эта система зажигания, не имеющая аналогов ни в России, ни за рубежом — для вас

Кратко напомним, что тиристорно-конденсаторные (DC-CDI) высоковольтные системы зажигания обладают рядом неоспоримых преимуществ перед ставшими уже «классическими» транзисторными, а именно:

Очень высокая скорость нарастания высокого напряжения на выходе (1-3 микросекунды в зависимости от типа катушки) против 30-60 микросекунд у транзисторной системы, что позволяет очень точно контролировать момент искрообразования вне зависимости от напряжения пробоя искрового промежутка, состояния топливно-воздушной смеси и других условий.

Также, за счёт более крутого фронта ВВ импульса при прочих равных условиях, значительно увеличивается пробиваемый воздушный зазор, что позволяет успешно работать с очень высокими степенями сжатия, сильно не увеличивая при этом выходное ВВ напряжение.

Выделение большого кол-ва энергии за малый промежуток времени, что позволяет иметь устойчивое искрообразование со значительными шунтирующими нагрузками, такими, как присутствие на изоляторе свечи копоти, нагара из металлосодержащих соединений, влаги на ВВ поводах и банального случая, когда говорят «залил свечи».

Сравнительно легко получить искру практически любой мощности, что с обычной транзисторной системой весьма затруднительно.

Из принципиальных «условных» недостатков, свойственных всем CDI системам, следует отметить очень малую длительность искры (менее 0,1ms). Почему недостаток «условно»? Дело в том, что при достаточно высокой энергии разряда его большая продолжительность перестаёт играть какую-либо значимую роль и на первое место выходит именно энергия разряда.

Да и в общем, до сих пор нет достоверных данных о влиянии именно длительности искры на характер и эффективность воспламенения топливной смеси. Все рекомендации о желаемой длительности в 1 мс сделаны чисто умозрительно, исходя из данных о задержке воспламенения, которая как раз и составляет эту пресловутую миллисекунду.

Т.е. после момента искрообразования есть примерно 1 мс неопределённости, когда может разгореться, а может, и нет. Вот и решили, что искра должна быть длительнее этой 1 мс. В реальности эта теория и практика весьма далеки друг от друга. Но и этот, казалось бы, принципиально теоретический недостаток — успешно решён! В нашем зажигании, при сохранении всех положительных свойств, присущих CDI системам удалось получить искру по длительности соизмеримой с транзисторными системами зажигания.

Таким образом, СDI высоковольтные системы зажигания становятся очень нужными и порой незаменимыми для примера в следующих случаях:

Практика показала, что особенно практический эффект от применения нашей системы зажигания проявляется на двигателях с наддувом и особенно с большим наддувом (1-2 бара).

Разница между стоком и нашим зажиганием просто разительна! Нет ни провалов, ни стрельбы в глушитель. Как говорят клиенты: «Буст бешено прёт».

Часто имеется более 2-х вышеперечисленных пунктов одновременно. Например, в спортивных автомобилях, где присутствуют высокие степени сжатия, высокие обороты, высокооктановые бензины и применяются спирты. В двигателях, предназначенных для работы на газе, очень высокие степени сжатия (11 и выше), плюс плохо воспламеняемый и медленно горящий газ. Ну, а запуск двигателя в мороз с хорошей CDI системой перестаёт напоминать русскую рулетку. Заводится всегда, главное, чтобы аккумулятора хватило, чтобы провернуть двигатель.

Так почему, вполне резонно спросите Вы, такие системы крайне мало распространены? Наверное, ответ прост – хорошие CDI системы слишком сложны и имеют высокую себестоимость при производстве в сравнении с копеечными транзисторными коммутаторами, да и по своим эксплуатационным качествам классическое транзисторное зажигание «пока удовлетворяет» большинство рядовых потребителей, как в своё время и классическое контактное.

Также немаловажно, что создание качественной и совершенной CDI системы требует глубоких знаний и большого опыта в области силовой электроники и импульсной техники, которыми простые авто-радиолюбители просто не обладают, поэтому все известные из доступных конструкций, кроме как убогими поделками, во многом дискредитирующими саму идею такого зажигания, назвать нельзя. Вот и применяют аналогичные СDI системы до сих пор только гоночные команды и энтузиасты.

Источник

Плазменное зажигание для четырехтактных ДВС

Большой интерес читателей вызвала статья Г. Морозова «Прогрессивные системы зажигания», опубликованная в «КиЯ» №113. Редакция получила много писем читателей, содержащих просьбу опубликовать конкретные схемы, в частности высокоэффективного плазменного зажигания, в которых бы использовались доступные у нас элементы электроники и которые можно было бы применить на отечественных подвесных моторах и стационарных двигателях.

Этот интерес вполне объясним, так как двигатели, оборудованные плазменной системой зажигания, могут работать на обедненной топливной смеси при соотношении 19,5 весовых частей воздуха на 1 часть топлива. Это обеспечивает экономию горючего до 17%, существенно облегчается запуск холодного двигателя, который возможен при небольшом прикрытии дроссельной заслонки.

Автор предлагаемой ниже статьи разработал и испытал плазменную систему на четырехтактном автомобильном двигателе. Его опыт, без сомнения, будет полезен владельцам катеров, работающих над повышением надежности и экономичности двигателей. А вот об использовании подобной системы на подвесных моторах редакция пока информации не имеет и с признательностью примет к публикации материалы о работах в этой области, выполненных любителями-водномоторниками.

Работа двигателя на судне специфична. Характерны повышенная влажность, вибрации, ограниченный запас топлива. Поэтому увеличение надежности, экономичности и экологической чистоты двигателя являются первоочередными задачами конструкторов двигателей внутреннего сгорания.

Снижения расхода топлива, уменьшения содержания вредных веществ в отработавших газах, повышения крутящего момента ДВС можно достигнуть при использовании плазменного зажигания. Отличительное свойство его заключается в том, что на свече помимо поджигающей искры образуется постоянная дуга, действующая в течение 30—40° угла поворота коленчатого вала двигателя. При этом на сжигание рабочей смеси затрачивается до 120 мДж энергии, что значительно больше, чем при обычном электрическом искровом разряде. В камере сгорания образуется большая поверхность воспламенения, фронт подожженной смеси сильно возрастает. Это происходит потому, что, в отличие от батарейной или обычной электронной систем зажигания, во вторичном контуре плазменного зажигания действует постоянное напряжение до 3000 В, которое и образует плазму. В момент разряда между электродами свечи возникает обычная искра, сопротивление искрового промежутка резко уменьшается и постоянное напряжение 3 кВ образует постоянную электрическую дугу, зажженную в момент первичного электрического разряда; для поддержания дуги достаточно напряжения 900 В.

Предлагаемый принцип «искра + плазма» в описываемой ниже системе зажигания реализуется не полностью, а только в диапазоне средних и больших частот вращения коленвала — от 1500 до 6000 об/мин Этого вполне достаточно, чтобы воспользоваться преимуществами плазменного зажигания. Длительность горения дуги выбрана 2—2,4 мс.

Чтобы осуществить плазменное зажигание на более низких оборотах, дуга должна гореть в течение 5 мс. Однако этого сделать нельзя, так как стандартная катушка зажигания Б117А сгорит от перегрева, а электрическая эрозия свечей увеличится во много раз за счет длительного горения дуги.

Блок-схема плазменного зажигания представляет собой конденсаторно-тиристорную электронную схему искрообразования с транзисторным блоком для длительного поддержания плазмы дуги (рис. 1). На рис. 2 показана принципиальная схема устройства, а на рис. 3 приведены временные диаграммы действующих в схеме напряжений.

Система работает следующим образом. Первая фаза разряда в свече такая же, как и в конденсаторно-тиристорных системах с импульсным накоплением энергии (см. рис. 3, осциллограмму Ж). Вторая, основная, фаза (длится 2—2,3 мс) характерна протеканием линейно возрастающего тока через первичную обмотку катушки зажигания, которая через открытый диод VD5 и ключ VT4-подключается непосредственно к источнику питания. Линейно увеличивающийся характер тока обеспечивается величиной индуктивности обмотки трансформатора Тр1 (см. рис. 2). В этот момент и возникает напряжение 3 кВ на свече. Когда контакты прерывателя будут замкнуты, транзистор VT1 откроется базовым током, стабилизированным диодами VD6, VD7. Время-задающий конденсатор С9 заряжен через открытый транзистор VT1 и резистор R11 до стабильного напряжения 4,7 В, VT2 закрыт — это определяет начальное устойчивое состояние ждущего мультивибратора. Цепь запуска R1, C1, R2, R4, R7, VD1, VD12 имеет задержку 1 мс, что вполне достаточно для нормальной работы схемы, так как процесс замыкания контактов длится около 0,7 мс. При размыкании контактов VD2 открывается, напряжение на базе VT1 уменьшается и 177 закрывается, мультивибратор переходит в другое состояние, VT2 открывается, на сопротивлениях R13, R9 возникает запускающий импульс для тиристора VD2, который поступает через С6, тиристор открывается. В этот же момент напряжением на R9 открывается VТ3, а вслед за ним и VT4.

Далее протекают процессы, суть которых описана выше. Конденсатор С2 подсоединяется к первичной обмотке катушки зажигания и разряжается через нее, во вторичной цепи наводится импульс амплитудой не менее 20 кВ с крутым передним фронтом (см. осциллограмму 3). Скорость нарастания напряжения — не менее 700 В/мкс; при такой скорости сопротивление нагара на свечах не оказывает никакого влияния на работу зажигания.

Через 100 мкс напряжение на С2 уменьшается до 28 В — с этого момента открывается VD5 и катушка зажигания через обмотку III Тр.1 и VT4 подсоединяется к источнику питания. В ней возникает линейно нарастающий ток, а во вторичной цепи наводится ЭДС с амплитудой 2,5 кВ, которая удерживает зажженную плазму дуги. В это время Тр.1 накапливает энергию до того момента, пока не закроется VT4. Через установленное время 2—2,4 мс ждущий мультивибратор скачком перейдет в исходное устойчивое состояние. Напряжение на С9 уменьшается до уровня закрытия транзисторов VT1, VT2, а за ними VT3 и VT4 тоже закрываются. Ток в обмотках Тр.1 резко падает, напряжение самоиндукции на обмотке I через диоды VD3, VD4 зарядит конденсатор С2 до 350 В. При очередном размыкании контактов процесс повторяется.

Защиту схемы от помех обеспечивает фильтр Др.1, С8, С7 и стабилитрон VD13.

При выходе из строя электронного блока можно перейти на батарейный вариант зажигания, переключив тумблеры. Далее, отсоединив ШР1, снимают электронный блок на ремонт, блок коммутации остается с двигателем.

Напряжение на накопительном конденсаторе и ток, потребляемый устройством, в зависимости от частоты искрообразования показаны на рис. 4. Зависимость напряжения на накопительном конденсаторе от величины питающего напряжения представлена на рис. 5.

Система зажигания собрана в герметичном металлическом корпусе. Основная часть схемы собрана на двух печатных платах. Трансформатор Тр.1, накопительный конденсатор С2, фильтр установлены в корпусе; транзистор V14 — на корпусе. Блок перехода на батарейное зажигание собран в небольшой пластмассовой коробке, оба блока соединены между собой кабелем с разъемом типа ШР20П4. Конденсатор С2 — типа МБГЧ или МБГО, другие типы не подойдут, т. к. С2 работает в тяжелых условиях до 200 циклов заряд-разряд в секунду. Транзисторы VT1, VT2 могут быть заменены на КТ361 при условии, что будет применен тиристор КУ221А, Б, В; VT3 можно заменить на КТ817, VT4 — на ГТ806А, Б, но при этом параметры схемы ухудшатся. Можно включать два транзистора ГТ806 параллельно, подобрав близкие параметры. Тиристор КУ221 можно заменить КУ109А, Б, В или КУ202Н. Последний необходимо подобрать по току утечки. Замена диодов: КД202Р на КД202С, Д816В на KC531B.

Обмотка I имеет 880 витков провода ПЭВ-2 ∅0,2; II — 43 витка ПЭВ-2 ∅1,5; III — 43 витка ПЭВ-2, ∅1,0; IV — 3 витка ПЭВ-2, ∅0,5.

После намотки катушку трансформатора пропитывают в смеси из 50% парафина и 50% воска или же эпоксидным компаундом. Начало и конец каждой обмотки лучше всего пометить цветными трубочками и распаять на планку. При монтаже перепутывание выводов обмоток недопустимо Воздушный зазор устанавливается кусочками прессшпана толщиной 0,4 мм, после сборки и обжатия зазор устанавливается 0,35 мм.

Дроссель наматывается на броневом сердечнике СБ-5 проводом ПЭВ-2, ∅1,0 до заполнения (примерно 40 витков).

Правильно изготовленный и спаянный без ошибок блок работает без регулировки. Длительность искры устанавливается подбором резистора R10: 22 кОм соответствует 2 мс, 26 кОм — 2,4 мс. Для проверки величины и формы диаграммы напряжения подрегулировки блока предлагается схема рис. 8.

После установки блока плазменного зажигания на двигатель «ВАЗ» зазор между электродами свечей необходимо увеличить до 0,7—0,8 мм, что положительно скажется на работе двигателя на холостом ходу.

Было изготовлено три таких блока, причем один из них работает на катере. Холодный пуск двигателя осуществляется очень легко, без отказов. Два других блока установлены на автомобилях. Для экономии топлива в карбюраторах ДААЗ 2105, 2107 диаметры главных воздушных жиклеров необходимо увеличить с 1,7 до 1,9 мм (0,5) и с 1,5 до 1,7 (0,7). После этого следует отрегулировать обороты холостого хода. С обеднением смеси двигатель не теряет своих характеристик, а крутящий момент даже возрастает на 5%.

В судовом двигателе с плазменным зажиганием экономится 0,7 литра бензина за час работы. Экономия бензина на автомобиле составляет до 1,2 л при движении по шоссе со скоростью 90 км/ч. Плазменное зажигание было применено только на двигателях «ВАЗ», на других типах не испытывалось. Следует заметить, что катушка Б-115В будет работать хуже, чем Б117А из-за добавочного сопротивления, которое сильно греется и уменьшает линейно нарастающий ток. При применении плазменного зажигания на бензиновых двигателях других типов рекомендуется катушку зажигания заменять на Б117А.

Регулировка подачи искры в течение 30—40° поворота коленчатого вала двигателя осуществляется доработкой токораспределителя (см. рис. 9).

Описанная система может быть повторена радиолюбителями средней квалификации. Но есть определенные трудности. Например, отечественные свечи с данной системой работают только половину своего моторесурса — выгорают электроды. Хорошие результаты дают свечи фирмы «Бош» W175T30 или «Чемпион» (США) № 194, работающие очень стабильно. Смесь при плазменном способе горит быстрее детонации даже при разбавлении высокооктанового бензина низкооктановым, но необходимо момент зажигания корректировать в сторону уменьшения +1—3° (подбирается опытным путем). Вредные выбросы на двигателях «ВАЗ» уменьшились: СН в два раза, СО с 1,5 до 1%.

Литература

Поправки к статье

Отклик на статью

Автор статьи «Плазменное зажигание для четырехтактных ДВС» утверждает, что идея такого зажигания «искра + плазма» эквивалентна идее, опубликованной в «КиЯ» №113, суть технического решения которой сводится к предварительной ионизации горючей смеси в межэлектродном пространстве и последующем поджиге этой смеси, т. е. «плазма + искра».

Таким образом, речь идет о двух принципиально различных способах создания плазмы. Способ поджига смеси, реализованный автором, достаточно подробно описан в книге: «Автомобильные электронные системы зажигания», Г. Н. Глейзер и др., М., «Машиностроение», 1977 г. Схемы, реализующие указанный способ, описываются в журналах «Радио» с середины 80-х годов, последняя в «Радио» № 1 за 1990 г. (стр. 31).

Согласно приведенной книге, длительность «индуктивной фазы» искрового разряда делать более 2 мс и подводить к свече энергию более 15 мДж нецелесообразно, т. к. существенного выигрыша не получается.

С технической точки зрения фраза: «смесь при плазменном способе горит быстрее детонации» неграмотна (см. «Советский энциклопедический словарь», стр. 380. М., «Сов. энциклопедия», 1988 г.).

Считаю, что предложенная В. Драчевским схема не реализует способа «плазменного зажигания», о котором шла речь в «КиЯ» №113.

Данная схема снижает надежность ДВС в целом в связи с неоправданным превышением номинальных режимов работы свечей, высоковольтных проводов, распределителя и бобины. При этом примерно в 10 раз возрастает потребляемая (бесполезно) системой зажигания мощность.

Журнал «За рулем» однажды опубликовал сообщение, что в связи с недостаточно высоким техническим уровнем читателей редакция считает невозможным публиковать какие бы то ни было схемы электронного зажигания. Я не призываю редакцию к таким кардинальным мерам, но считаю целесообразным публиковать рецензии экспертов на подобные материалы непрофильного для «КиЯ» характера или же разные точки зрения специалистов на рассматриваемые проблемы.

Источник