ФУНКЦИЯ - ВОСПЛАМЕНЯТЬ
УСТРОЙСТВО СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ ИМПОРТНОЙ ТЕХНИКИ

Журнал "Мото" №11 2003 год.
Владимир ЧАЙКОВСКИЙ, менеджер компании "БМВ Русланд Трейдинг ООО"

КОРОТКИЙ И ДЛИННЫЙ
Кроме зажиганий CDI и DC-CDI, существуют еще и батарейные системы. Возникает вопрос: если конденсаторные схемы прославились надежностью, то зачем применять еще что-то? А вот зачем.
Один из факторов, от которых зависят мощность и другие показатели двигателя, -длительность разряда на свече. Поясню почему. Электрическая дуга, или искра, как мы ее привыкли называть, стабильно воспламеняет смесь, если в той на 14,5 кг воздуха содержится один килограмм топлива. Такую смесь называют нормальной. Но сами подумайте, в смеси, поступающей в цилиндр, есть зоны с большим или меньшим содержанием топлива в воздухе. Окажись такой состав подле свечи в момент образования искры - и смесь в цилиндре будет гореть вяло. Последствия понятны: мощность двигателя в этот конкретный момент снизится, может возникнуть и пропуск в воспламенении. Так вот, CDI вырабатывают искру супермалой длительности -0,1-0,3 миллисекунды: в системе такой конденсатор, что большей длительности искры дать и не способен. Батарейное же зажигание выдает искру на порядок "длиннее" - до 1-1,5 миллисекунды. Она, понятное дело, скорее воспламенит смесь с отклонениями от нормального состава. Такое зажигание как большая и толстая охотничья спичка: в сравнении с обычной она пылает долго, от нее костер разгорится быстрее. Иными словами, батарейная система менее требовательна к точности настройки карбюратора, чем CDI.
Секрет же "длинной" искры в том, что ее создает не короткий "выстрел" энергии конденсатора, а накопленная катушкой зажигания солидная "порция" электромагнитной индукции.

МОЗГИ-ТО ЖЕЛЕЗНЫЕ...
Работу системы поясню на примере схемы с механическим прерывателем - она не сложна. В цепи катушки зажигания, ведущей к "минусу", два контакта - подвижный и неподвижный. Когда они замкнуты, ток протекает через катушку, и электрическое поле первичной обмотки намагничивает сердечник. Стоит кулачку вала разомкнуть контакты, ток в первичной обмотке прервется, и сердечник начнет размагничиваться. По законам физики, появление и исчезновение магнита, помещенного в катушку, создает (индуцирует) в ее обмотках импульс напряжения. Во вторичной цепи это пара десятков тысяч Вольт, образующих искру между электродами свечи. А так как магнитная индукция сердечника катушки сохраняется несколько миллисекунд, то и время горения искры почти такое же.
Однако простота контактной схемы скрывает кучу недостатков. Мотоциклисты, поездившие на старых мотоциклах, помнят, что "железные мозги" вечно приходилось чинить: очищать окислившиеся контакты, регулировать зазор между ними и сбивающееся опережение зажигания. Это не просто занудство, оно еще требует и опытного настройщика.

Батарейное зажигание с контактным прерывателем (в 2-цилиндровом моторе): 1 - аккумулятор; 2 - замок зажигания; 3 - кнопка выключения мотора; 4 - катушка зажигания; 5 - свеча зажигания; 6 - контактная пара (прерыватель); 7 - конденсатор. Размыкание контактов сопровождается искрением между ними - ток стремится пробить воздушный промежуток. Конденсатор, включенный параллельно прерывателю, частично поглощает искру увеличивая срок службы контактов.

ТРАНЗИСТОР НЕ КИСНЕТ
Транзисторное батарейное зажигание TCI избавило пилота от этих забот - из системы исчезли подвижные детали. "Transistor Controlled Ignition" дословно означает: зажигание, контролируемое транзистором. Место механики занял электромагнитный датчик - катушка на магнитном сердечнике. Появление сигнала в ней вызывает прохождение выступа на вращаемой коленвалом стальной пластине-модуляторе. Он и датчик расположены так, что импульс в обмотке возникает в момент, когда пора воспламенять смесь в цилиндре.
Но датчик - лишь "командующий" зажиганием, а основные исполнители -транзисторы, катушка зажигания и, естественно, свеча.
Происходит это так. При включенном зажигании электрический ток, вырабатываемый АКБ (после пуска мотора генератором) через открытый силовой транзистор, проходит через первичную обмотку катушки и сердечник намагничивается. Когда датчик дает "команду" к искрообразованию, импульс напряжения поступает на управляющий электрод (базу) управляющего транзистора и он, транзистор, открывается. Теперь ток потечет на массу через него, а силовой транзистор закроется - его база обесточится. Катушка лишится питания, сердечник начнет размагничиваться, и на свече появится разряд. Затем управляющий транзистор вернется в закрытое состояние (до получения следующего сигнала от датчика) и его силовой "собрат" снова откроется и начнет заряжать катушку. Конечно, это упрощенное объяснение, но вполне отражает основы работы транзисторной системы.

Транзисторная система (TCI):
1 - модулятор; 2 - индуктивный датчик; 3 - управляющий транзистор; 4 - силовой транзистор; 5 - катушка зажигания; б - свеча зажигания. Красным цветом указано течение тока, когда силовой транзистор открыт (катушка накапливает магнитное поле), синим -
через управляющий транзистор, в условиях, если появляется сигнал отдатчика. Транзистор пропускает через себя ток только при наличии напряжения на управляющем электроде (базе).

ДАТЧИК, ПРОЦЕССОР И ПАМЯТЬ
Зажигание должно выдавать разряд в момент, "согласованный" с режимом работы мотора. Напомню характер его изменения: запуску мотора и холостому ходу соответствует наименьший угол, по мере роста оборотов или снижения нагрузки на двигатель (дроссель карбюратора прикрыт) угол увеличивается. Естественно, что в батарейных системах есть устройства коррекции опережения. Помимо транзисторов, "руководящих" катушками, в блоке управления встроены память (ПЗУ - постоянное запоминающее устройство) и микропроцессор, схожие с теми, что работают в портативных компьютерах. В память записана информация о том, при каких оборотах и нагрузках мотора, в какой момент надо подать искру. Процессор, получив от датчиков данные о режиме работы мотора, сравнивает показания с записями в ПЗУ и выбирает нужное значение угла опережения.

Опережение зажигания при процессорной системе: до серийной установки на технику двигатель испытывается при разных режимах оборотов и нагрузок, оптимальное значение угла опережения зажигания фиксируется и записывается в ПЗУ (или ОЗУ). Объединенные воедино эти данные выглядят как трехмерная диаграмма, ее еще называют "картой".

Параметры работы мотора могут считываться разными способами. В некоторых системах используется только индуктивный датчик ("командующий" зажиганием). В этом случае его модулятор имеет несколько выступов. По скорости перемещения одних процессор распознает обороты коленвала, по другим определяет цилиндр, на свечу которого пора подать разряд.
Более продвинутые системы снабжены датчиком положения дроссельной заслонки TPS (Throttle Position Sensor). Он информирует процессор о нагрузке на мотор.

Датчик положения дроссельной заслонки TPS: по значению сопротивления процессор определяет угол открытия дросселя, по скорости изменения напряжения в цепи - интенсивность открытия дроссельной заслонки.

Иногда считывается и скорость открытия заслонки. Зачем? Разгон и детонация часто идут "рука об руку". Например: резко открыв газ, вы, оказалось, требуете от мотора невозможного - динамики, неизбежно вызывающей детонацию (взрывное горение топлива). TPS передает эту информацию процессору (скорость открытия дросселя), тот сравнит ее с записями в ПЗУ, "поймет", что ситуация близка к аварийной, и сдвинет угол опережения в сторону запаздывания. Взрывов в цилиндре и повреждений поршневой группы не произойдет.
Помимо ПЗУ, в которых корректировать записанные данные невозможно, ряд фирм (например, Ducati и Harley-Davidson) используют "гибкую" память. Ее называют "оперативное запоминающее устройство" (сокращенно - ОЗУ). Она перепрограммируется с помощью специального электронного блока. Однако на практике лишь немногие специалисты способны улучшить заводскую настройку зажигания. Еще меньше пилотов почувствуют положительный эффект при движении экипажа. Зато расход топлива и количество вредных компонентов в выхлопных газах значительно возрастут.
Процессорные зажигания часто именуют "цифровыми", так как в них есть специальный блок, преобразующий сигналы датчиков в цифровой ряд. Другой информации компьютер не распознает.

Цифровая система батарейного зажигания 4-цилиндрового мотора. Указаны различные способы управления искрообразованием:
А - используется маковичный генератор с двумя датчиками и одним выступом на роторе (он же модулятор); Б - генератор такой же, но датчик -один, используется модулятор с несколькими выступами; В - модулятор имеет форму многолучевой звезды, датчик - один (подобную схему чаще используют в составе систем впрыска топлива, чем с карбюраторами).

ЧЕМ СТРАДАЕМ?
Батарейные системы несут те же недостатки, что и DC-CDI: пуск двигателя зависим от степени заряженности аккумулятора. Будь батарея подсевшая, стартер, может, и раскрутит коленвал, но не откажется ли при заниженном питании работать блок управления - это еще какой вопрос. То же случится, если в проводке присутствует утечка тока или возникло паразитное сопротивление.
И главное: похоже, батарейное зажигание начинает отходить на второй план как неперспективное. Сегодняшняя всеобщая тяга производителей к наращиванию мощности мотора влечет задачу, как увеличить обороты коленвала. Искра, горящая миллисекунды, подразумевает и сопоставимое время накопления катушкой полного "заряда" индукции. Несложный расчет покажет, что обороты коленвала до 10 тысяч еще позволят системе накапливать полную энергию разряда, но будь обороты выше -мощность искры снизится.
И тогда на авансцену вновь выходят зажигания CD-CDI. Мизерно малое время зарядки конденсатора - в микросекунды -обеспечит полноценную искру и при 17-20 тыс. об/мин. А надежность воспламенения смеси коротким разрядом достигается в современных' моторах за счет усовершенствованных систем питания и впуска. При том, что "интеллект" блоков управления зажигания CD-CDI ничуть не хуже, чем у батарейных систем.

MOTO.ZR.RU - журнал "Мото".