Журнал "Мото" №9 2003 год.
Владимир Чайковский, компании "БМВ Русланд трейдинг ООО"

Волочь мотоцикл к электрику, если в системе зажигания сбой? Стоит ли? Эти системы проще шарады из детского журнала. Расскажу об одной из них - электронной схеме, объединенной с маховичным генератором.

ОТ ВОЛЬТ ДО КИЛОВОЛЬТ
И "чайник" знает: топливо в цилиндре поджигается электрической дугой в 20-40 кВ, пробегающей между электродами свечи. Но откуда берется высоковольтный разряд? В первую голову, за него отвечает знакомое всем, хотя бы по названию, устройство -катушка зажигания. Конечно, в составе системы зажигания она не одинока, но, познав принцип ее работы, без труда разберетесь в назначении и действии остальных элементов. Вспомните, как на уроке школьной физики изучали эффект электромагнитной индукции. В проволочной катушке перемещали магнит, и присоединенная к ее выводам лампочка начинала светиться. Сменив лампу на батарейку, обычный стальной стержень, помещенный внутрь катушки, превращали в магнит. Так вот, оба эти процесса используются для получения искры на свече зажигания. Если через первичную обмотку катушки зажигания пропустить ток, сердечник, на котором она намотана, намагнитится. Стоит отключить питание - и исчезающее магнитное поле сердечника индуцирует напряжение во вторичной обмотке катушки. Витков провода в ней в сотни раз больше, чем в первичной, значит, и на "выходе" уже не десятки, а тысячи вольт.

Иллюстрация эффекта электромагнитной индукции:
А - при подаче на обмотку напряжения размещенный в ней стальной сердечник намагничивается; Б - при перемещении магнита внутри катушки в обмотке возникает электрический ток.

Откуда "берет" напряжение генератор? Уверен, теперь поймете с ходу: на роторе (маховике) укреплены постоянные магниты, сам маховик установлен на цапфу коленвала и вращается вместе с ней. Под ротором на неподвижном основании (статоре) на стальных сердечниках смонтированы катушки систем освещения и зажигания. Достаточно топнуть по кику - магниты двинутся относительно катушек, периодически намагничивая сердечники и... да будет свет и искра! По сути, это простейший из возможных способов получения электричества, он удобен еще и тем, что не требует аккумуляторной батареи (АКБ).

НЕ БЕЗ ИЗЪЯНА
Система зажигания без дополнительного источника тока называется Capacitor Discharge Ignition (CDI). В переводе: зажигание, использующее разряд конденсатора. Как он формируется? На статоре генератора имеются две катушки (помимо питающих осветительную сеть). Одна, когда мимо нее пробегает магнит ротора, вырабатывает электрический ток (около 160 В), заряжающий конденсатор. Вторая - управляющая, она играет роль датчика, запускающего искрообразование. Стоит магниту пройти мимо ее сердечника, в обмотке появляется электрический импульс, "отпирающий" тиристор блока управления. Он сродни обычному выключателю, только без контактов - на их месте управляемый электрическим током полупроводник. Накопившийся в емкости заряд ."выстреливается" в первичную обмотку катушки зажигания. Та, благодаря эффекту электромагнитной индукции, возбуждает ток во вторичной обмотке, и свеча получает положенные ей 20-40 кВ.

Надо отметить, что по пути от заряжающей катушки к конденсатору ток выпрямляется диодом. Маховичный генератор вырабатывает переменное напряжение: раз мимо катушки поочередно проходят то "север", то "юг" магнита, то и ток синхронно им меняет свою полярность. Конденсатор же накапливает заряд только при подаче постоянного напряжения.

Описанная система гениально проста и достаточно надежна. Минуло четверть века со времени ее возникновения, а она и поныне используется в технике, кроссовых мотоциклах, гидроциклах, снегоходах, ATV, мопедах и легких скутерах.

Однако "гений" не без изъяна. Напряжение на конденсаторе (значит, и "вторичный" разряд) заметно падает при низкой скорости прохождения магнита мимо заряжающей катушки. При малых оборотах коленвала появляется нестабильность искрообразования и, как следствие, "сбивчивость" в работе мотора.

Схема зажигания без АКБ, использующая разряд конденсатора (CDI): 1 - ротор с магнитами; 2 - обмотка датчика; 3 - обмотка заряжающей катушки; 4 - кнопка "стоп"; 5 - диод; б - тиристор; 7 - конденсатор; 8 - первичная обмотка катушки зажигания; 9 - вторичная обмотка катушки; 10 - высоковольтный провод; 11 - свеча зажигания.
Составляющие системы:
А - маховичный генератор; Б - блок управления катушкой зажигания (упрощенно);
В - высоковольтная цепь.

ЛОМАНЫЙ УГОЛ
Чтобы от нее избавиться, на многих современных машинах используется модифицированная система CDI. Она называется DC-CDI, что означает: зажигание, использующее разряд конденсатора и работающее от постоянного тока (Direct Current). В этой системе емкость заряжается током, поступающим не от собственной катушки генератора, а от АКБ. Это позволяет стабилизировать напряжение питания и при любых оборотах коленвала поддерживать искру одинаково мощной.

Такие системы сложнее CDI и, соответственно, подороже. Дело в том, что напряжение, которое выдает бортовая сеть машины (12-14 В), слабо для полноценного заряда конденсатора. Поэтому напряжение поднимает особый электронный модуль - инвертор.

В двух словах о принципе его действия. Постоянный ток преобразуется в переменный, затем трансформируется (увеличивается до 300 В), опять выпрямляется и только тогда поступает к конденсатору. Более высокое "первичное" напряжение позволило уменьшить в размерах катушку зажигания. Поясню: чем выше напряжение в первичной обмотке, тем меньшим сердечником (в сечении) можно оснащать катушку. Она умещается даже в свечном колпачке, что, кстати сказать, позволяет исключить из цепи зажигания весьма проблемный элемент - высоковольтный провод.

Еще более совершенна система DC-CDI с электронной регулировкой опережения зажигания относительно оборотов коленвала - она обеспечивает прирост мощности двигателя процентов на десять. Вот почему. Есть постулат: мотор выдает максимум "лошадок", если пик давления продуктов горения совпадет с положением поршня, едва-едва миновавшего ВМТ. Но по мере роста оборотов коленвала время, за которое должна сгореть смесь, становится все короче и короче. Сама же смесь не взрывается моментально, а горит со стабильной скоростью - 30-40 м/с. Поэтому при высоких оборотах коленвала воспламенение должно происходить не в одной фиксированной точке (заданной начальным углом опережения зажигания), а несколько раньше. Для моторов с "чистым" CDI или DC-CDI разработчики опытным путем находят тот угол, при котором двигатель достаточно устойчиво работает во всем диапазоне оборотов. В давние времена характеристику опережения зажигания подгоняли к оптимуму механическим способом - центробежным регулятором. Но он ненадежен: то грузики заклинит, то пружины растянутся... Электроника несравнимо совершеннее (разбалтываться нечему), а процесс регулировки протекает так. В составе блока управления есть микросхема, распознающая обороты коленвала по форме сигнала, поступающего с управляющего датчика (форма зависит от скорости перемещения магнита относительно катушки). Далее микросхема выбирает оптимальный угол опережения зажигания, соответствующий данным оборотам, и в нужный момент открывает тиристор. Вы уже знаете, это соответствует моменту образования искры на электродах свечи.

Схема зажигания, работающего от постоянного тока и использующего разряд конденсатора (DC-CDI): 1 - аккумулятор; 2 - предохранитель; 3 - замок зажигания; 4 - схема, "читающая" форму сигнала; 5 - инвертор; 6 - схема управления опережением зажигания; 7 - датчик управления блоком DC-CDI; 8 - маховик; 9 - катушка зажигания; 10 - высоковольтный провод; 11 - свеча зажигания.

Во второй половине прошлого века описанные системы зажигания почти монопольно "захватили" моторы. Но совершенствование процессоров (иначе говоря, микрокомпьютеров) ознаменовано внедрением в машины еще более "разумных" зажиганий цифрового типа. О них постараюсь рассказать уже вскоре, сейчас же остановлю ваше внимание на диагностике отказов элементов "конденсаторных" схем.

Предохранители: проверяйте целость плавких вставок (А) и надежность фиксации в блоке (Б).

Замок зажигания: один из признаков
неисправности - при покачивании ключа (А) контрольные лампы (Б) мигают.

Датчик положения боковой подставки обычно отказывает из-за повреждения проводки (она выделена красным цветом).

ЧАЩЕ - ПОЛЬЗА, ПОРОЮ - ВРЕД
Сперва о системе блокировки зажигания. Ее задача - "запретить" пуск мотора в ситуации, когда движение грозит травмой пилоту. К примеру: мотоцикл стоит на боковой подставке с включенной передачей. Забыв об этом, водитель нажимает на кнопку стартера. Следует неожиданный бросок экипажа вперед и... результат ясен. Другой случай: едете, а боковая подставка теряет возвратную пружину и открывается. От последствий таких ситуаций пилота обычно "страхуют" датчики положения подставки и нейтрали. Если техника "к полету" не готова, они не дадут сработать ни стартеру, ни зажиганию. Как правило, еще один датчик внедрен под рычаг сцепления - он разрешает завести мотор при включенной передаче, но только тогда, когда рычаг выжат, а подставка поднята. Эти устройства неоспоримо повышают безопасность пилота, но вместе с тем снижают общую надежность электрических цепей зажигания. Проявились сбои в работе мотора? Обязательно проверьте состояние АКБ (12-13 В) и обратите внимание на состояние описанных датчиков. Судите сами: сгоряча вынесли ошибочный приговор блоку управления зажиганием и купили новый (а стоит он от $300 до 800!), а затем выяснится, что отказ сидел в копеечном концевом выключателе или разъеме проводки. Элементы зажигания проверяйте так, как показано на фото.

Управляющая (А) и питающая (Б) катушки: сопротивление обмоток должно соответствовать величине, указанной производителем. Катушка зажигания: обмотки "прозваниваются", сопротивление каждой должно соответствовать паспортным данным.

Разъемы проводки должны быть вставлены
друг в друга до упора и прочно зафиксированы
стопорами (А). Если фиксатор выскочил
из замка (Б), в цепи может появиться
"плавающий" сбой проводимости.

Свеча зажигания: А - чистый изолятор - признак исправности свечи и системы зажигания в целом; Б - изолятор, "утонувший" в саже, -последствие сбоев в искрообразовании.

Исправность блока управления зажиганием сами вряд ли проверите. Однако знайте, если остальные элементы зажигания целы, - в блоке и таится причина отказа системы.

Открутив свечу и контролируя искру, будьте осторожны: напряжение разряда доходит до опасных 40 000 Вольт! Не держите ее в руке, а закрепите на массе (двигателе) с помощью какого-нибудь металлического приспособления.

Никогда не используйте для проверки зажигания детали или блоки от техники другой модели или марки. Такие эксперименты наверняка выведут из строя то, что еще осталось целым в системе воспламенения.

Не отягощайте технику дополнительным электрооборудованием, если это не разрешено производителем машины. Посадив "допами" питание DC-CDI, вскоре угробите блок управления зажиганием.

MOTO.ZR.RU - журнал "Мото".