Kondensatorni razryadlash

Kondensatorni razryadlash (CDI) yoki tiristorli razryadlash — tashqi motorlar, mototsikllar, maysazorlar, zanjirli arralar, kichik dvigatellar, turbinali samolyotlar va baʼzi avtomobillarda keng qoʻllaniladigan avtomobil elektron razryadlash tizimining bir turi. U dastlab induktiv razryadlash qurilmasi (IDI) tizimlarida ishlatiladigan yuqori induktiv qiamlari bilan bogʻliq boʻlgan uzoq zaryadlash vaqtlarini yengib oʻtish uchun ishlab chiqilgan boʻlib, ateşleme tizimini yuqori dvigatel tezligiga (kichik dvigatellar, poyga dvigatellari va aylanuvchi dvigatellar uchun) koʻproq moslashtiradi. kondensator razryadlash uchqunlarni yoqish uchun kondansator tushirish oqimidan foydalanadi.

Tarix

Nikola Tesla

Kondensatorni zaryadsizlantirish tizimining tarixini 1890-yillarga borib koʻrish mumkin, chunki Nikola Tesla birinchi boʻlib bunday ateşleme tizimini taklif qilgan. 1897-yil 17-fevralda birinchi marta taqdim etilgan U. S. Patent 609,250 Tesla shunday deb yozadi: "Asbobning har qanday mos harakatlanuvchi qismi kondansatorning zaryadlanishini va uning kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kontaktlarning zanglashiga olib boradigan ikkilamchi kontaktlarning zanglashiga olib kelishini mexanik ravishda nazorat qilish uchun moʻljallangan. razryad sodir boʻlishi kerak, shunda kondensator istalgan vaqt oraligʻida oʻz zanjiri orqali zaryadsizlanishi va boshqa kontaktlarning zanglashiga olib keladigan yuqori potentsialli oqimni keltirib chiqarishi mumkin. Patent shuningdek, oʻz maqsadini amalga oshirish uchun chizma, mexanik vosita bilan juda umumiy tarzda tavsiflanadi.

Ford modeli K

Bu 1906 yildan boshlab Ford K modelida amalda qoʻllandi. Model K qoʻsh ateşleme tizimlariga ega edi, ulardan biri Holley Brothers kompaniyasi tomonidan ishlab chiqarilgan Holley-Huff Magneto yoki Huff tizimi edi. U Edvard S. Huff tomonidan 1905 yil 1 iyulda berilgan № 882003 AQSH patenti bilan ishlab chiqilgan va Genri Fordga berilgan. Tizim kondansatörni zaryadlovchi va keyin kondansatkichni ateşleme bobini birlamchi oʻrash orqali zaryadsizlantiradigan dvigatel bilan ishlaydigan doimiy oqim generatoridan foydalangan. 1906 yil 11 yanvardagi „Avtomobil yoʻli“ dan parcha uning olti silindrli Ford avtomobillarida qoʻllanilishini tasvirlaydi: "Ford Magnetoʻning samaradorligi shundan dalolat beradiki, u mashinada yoqilgandan soʻng tezlikni oshiradi va tezlikni oʻzgartirmaydi. kontaktni boshqarish dastagi holatida, soatiga kamida oʻn mil tezroq ishlaydi.

Robert Bosch

Bu Robert Bosch kompaniyasi birinchi elektron kompakt-disklarni yoqishning kashshofi edi. (Bosch shuningdek, yuqori kuchlanishli magneto ixtirosi uchun javobgardir.) Ikkinchi jahon urushi paytida Bosch baʼzi pistonli dvigatelli qiruvchi samolyotlarga tiratron (naychali) CD-oʻt oʻrnatdi. CD-ni yoqish bilan samolyot dvigateli ishonchli yonish uchun isitish davriga muhtoj emas edi va shuning uchun qiruvchi samolyot tezroq parvoz qilishi mumkin edi. Ushbu dastlabki nemis tizimi moʻrt trubka sxemasi bilan birga aylanadigan DC konvertoridan foydalangan va qiruvchi samolyotlarda hayot uchun mos emas edi. Muvaffaqiyatsizliklar bir necha soat ichida sodir boʻldi. CD-ni yoqish uchun ishonchli elektron vositani izlash 1950-yillarda jiddiy boshlangan. 1950-yillarning oʻrtalarida Michigan universitetining muhandislik tadqiqot instituti Qoʻshma Shtatlardagi Chrysler korporatsiyasi bilan hamkorlikda hayotiy yechim ishlab chiqarish usulini topish ustida ishladi.

Tiratron

Ular muvaffaqiyatsiz boʻldi, lekin agar qurilgan boʻlsa, bunday tizimning afzalliklari haqida koʻp maʼlumot berdi. Yaʼni, qoʻshilgan yoki nam uchqunlarni yoqish uchun kuchlanishning tez koʻtarilish vaqti, RPM oraligʻida yuqori energiya, natijada yaxshi ishga tushirish, koʻproq quvvat va tejamkorlik va kamroq emissiya . Bir necha muhandislar, olimlar va havaskorlar 1950-yillarda tiratronlardan foydalangan holda CD-ni yoqishni yaratdilar. Biroq, tiratronlar ikki sababga koʻra avtomobillarda foydalanish uchun yaroqsiz edi. Ular noqulay boʻlgan isinish davrini talab qildilar va tebranishlarga qarshi himoyasiz edilar, bu ularning umrini keskin qisqartirdi. Avtomobil uchun dasturda tiratron CD-ni yoqish haftalar yoki oylar ichida ishdan chiqadi. Oʻsha dastlabki tiratron CD yoqishlarining ishonchsizligi qisqa muddatli foyda keltirishiga qaramay, ularni ommaviy ishlab chiqarish uchun yaroqsiz qildi. Hech boʻlmaganda bitta kompaniya, Tung-Sol (vakuum naychalari ishlab chiqaruvchisi) 1962 yilda Tung-Sol EI-4 rusumli tiratronli CD yondirgichni sotdi, ammo u qimmat edi. Tiratronli kompakt-disklarni yoqishning nosozliklariga qaramay, ular bergan takomillashtirilgan ateşleme ularni baʼzi haydovchilar uchun foydali qoʻshimcha qildi. 1964 yilgi Wankel quvvatli NSU Spider uchun Bosch CD-ni yoqish uchun oʻzining tiratron usulini qayta tikladi va undan kamida 1966 yilgacha foydalandi. U Tung-Sol EI-4 kabi ishonchlilik muammolariga duch keldi.

Tiristor

1950-yillarning oxirida ixtiro qilingan SCR, kremniy bilan boshqariladigan rektifikator yoki tiristor muammoli tiratron oʻrnini egalladi va ishonchli qattiq holatda CD-ni yoqish uchun yoʻl ochdi. Bu Bill Gutzviller va uning General Electric’dagi jamoasiga rahmat. SCR nomaʼlum xizmat muddati bilan mustahkam edi, lekin SCRni „yoqib yuboradigan“ keraksiz tetik impulslariga juda moyil edi. CD-ni yoqish uchun SCR-lardan foydalanishning dastlabki urinishlarida istalmagan tetik impulslari elektr shovqinlari tufayli yuzaga kelgan, ammo asosiy aybdor „nuqtalarning sakrashi“ boʻlib chiqdi. Ballarning sakrashi ballar bilan tetiklanadigan tizimning xususiyatidir. Nuqtalari boʻlgan standart tizimda distribyutor, ateşleme bobini, ateşleme (Kettering tizimi) nuqtalarining sakrashi bobinning toʻliq toʻyinishiga toʻsqinlik qiladi, chunki RPM kuchayadi, natijada zaif uchqun paydo boʻladi va shu bilan yuqori tezlik potentsialini cheklaydi. CD-ni yoqishda, hech boʻlmaganda, dastlabki urinishlar, sakrash nuqtalari SCR (tiristor) ga nomaqbul tetik impulslarini keltirib chiqardi, bu esa oʻta notoʻgʻri oʻchirishga olib keladigan bir qator zaif, vaqtsiz uchqunlarga olib keldi. Muammoning ikkita mumkin boʻlgan echimi bor edi. Birinchisi, nuqtalarni boshqa narsa bilan almashtirish orqali kondansatkichning zaryadsizlanishini har bir quvvat zarbasi uchun bitta razryadga tetiklashning boshqa usulini ishlab chiqish boʻladi. Bu magnit yoki optik tarzda amalga oshirilishi mumkin, ammo bu koʻproq elektronika va qimmat distribyutorni talab qiladi. Boshqa variant esa ochkolarni saqlab qolish edi, chunki ular allaqachon ishlatilayotgan va ishonchli boʻlib, „ochkolar sakrash“ muammosini yengish yoʻlini topish edi. Buni 1962 yil aprel oyida Ontario shtatining Ottava shahridagi podvalida ishlaydigan kanadalik, RCAF ofitseri F. L. Vinterbern amalga oshirdi. Dizayn arzon usuldan foydalangan, bu nuqtalarning faqat birinchi ochilishini tan oladi va nuqtalar teskari boʻlganda keyingi ochilishlarni eʼtiborsiz qoldiradi.

Hyland Electronics

1963 yil boshida Ottavada Winterburn dizaynidan foydalangan holda Hyland Electronics deb nomlangan kompakt-disklarni yoqish uchun kompaniya tashkil etilgan. CD-ni yoqish moslamasidagi tushirish kondansatörü, Kettering tizimidan farqli oʻlaroq, uchqun energiyasini yuqori aylanish tezligida saqlanishi bundan mustasno, bir xil lasan yordamida Kettering tizimining uchqun kuchidan 4 baravar ortiq kuchli uchqunni taʼminlash qobiliyatiga ega edi. Hyland qurilmasi 5000 rpm (8 silindr) yoki 10 000 rpm (4 silindr) da faqat toʻrt amperni isteʼmol qildi. 1963 va 1964 yillardagi dinamometr sinovlari tizim bilan ot kuchining kamida 5% ga oshishini koʻrsatdi, bu normada 10%. Masalan, Ford Falcon ot kuchi 17% ga oshgan. Shamning ishlash muddati kamida 50 000 milyagacha oshirildi va punktlarning ishlash muddati 8 000 mildan kamida 60 000 milyagacha uzaytirildi. Ballarning ishlash muddati ishqalanish bloki (kamera izdoshi) eskirishi va bahorning hayot aylanishi omiliga aylandi, baʼzilari deyarli 100 000 milya davom etdi.

FL Winterburn

Hyland birligi turli nuqtalardagi boʻshliqlarga toqat qilardi. Ikki simni almashtirish orqali tizimni standart induktiv deşarj ateşlemesiga qaytarish mumkin edi. Hyland CD ateşlemesi birinchi tijoratda ishlab chiqarilgan qattiq holatdagi CD yondirgich boʻlib, Kanadada 39,95 dollarga sotilgan. Patentlar Winterburn tomonidan 1963 yil 23 sentyabrda soʻralgan (AQSh patenti № 3,564,581). 1963 yilning yozida Hyland sotuvlarni kengaytirish maqsadida Amerika kompaniyasiga dizaynni taqdim etganida, dizayn AQShga tarqaldi. Keyinchalik, koʻplab kompaniyalar 1960 va 1970 yillarda litsenziyasiz oʻzlarini qurishni boshladilar. Baʼzilar Winterburn sxemasining bevosita nusxalari edi. 1971 yilda Bosch Vinterberndan Yevropa patent huquqlarini (nemis, fransuz, ingliz) sotib oldi.

Simsiz dunyo

1970 yil yanvar oyidagi UK Wireless World jurnali RM Marston tomonidan elektron hobbi qurish loyihasi sifatida batafsil kondansatör-deşarj Ignition tizimini nashr etdi. Ushbu tizimning sxemasi Winterburn patentiga oʻxshardi, chunki u energiyani doʻkonga oʻtkazish uchun surish-pull oʻzgartirilgan oʻtish rejimi osilatoridan foydalangan — zaryadlangan CD kondansatkichning tiristorni ishga tushiruvchi zaryadsizlanishini boshlash uchun deşarj kondensatori va anʼanaviy kontaktli oʻchirgichlar. Anʼanaviy otashga nisbatan bir qator afzalliklarga ega ekanligi taʼkidlandi. Ular orasida: yaxshi yonish, hatto noldan past sharoitlarda ham oson ishga tushirish, kontaktorning (nuqtalarning) sakrashiga qarshi immunitet va 2% — 5% yoqilgʻi tejamkorligi. Wireless Worldga keyingi maktublar (1970 yil mart va may oylari), janob Marstonning javoblari bilan loyihalash va qurish jihatlari batafsil muhokama qilindi. 1971 yil iyul oyida London City universitetining bakalavr talabasi janob AP Xarris yonilgʻi tejamkorligini tekshirish uchun Marston dizaynini batafsil elektrotexnika tahlilini, shuningdek, avtomobil dvigatelini oʻlchash sinovlarini oʻtkazdi. Bular CD yoqish tizimining afzalliklarini tasdiqladi. Biroq, u CD dizaynining asosiy tarkibiy qismi oʻtish rejimi transformatorini ehtiyotkorlik bilan qoʻl bilan oʻrash va osilator tranzistorlarini mos tanlash va osilator chastotasini tanlashga asoslanganligini aniqladi.

Joriy bozordan keyingi tizimlar

Turli sabablarga koʻra, ehtimol, qimmatga tushishi sababli, hozirgi vaqtda mavjud boʻlgan sotuvdan keyingi ateşleme tizimlarining aksariyati induktiv zaryadsizlanish turiga oʻxshaydi, garchi 1970 va 1980-yillarda turli xil sigʻimli tushirish birliklari tayyor boʻlgan, baʼzilari nuqtalarni saqlab qolgan, boshqalari esa alternativani taqdim etgan. vaqt sensori turi.

Asosiy prinsip

Avtomobillarda ishlatiladigan koʻpchilik ateşleme tizimlari induktiv deşarjli ateşleme (IDI) tizimlari boʻlib, ular faqat lasandagi elektr indüktansına tayanib, uchqunlarga yuqori kuchlanishli elektr energiyasini ishlab chiqaradi, chunki magnit maydon birlamchi lasan oʻrashiga oqim kuchayganda qulab tushadi. uzilgan (buzuvchi zaryadsizlanish). CDI tizimida zaryadlash pallasi yuqori kuchlanishli kondansatörni zaryad qiladi va odatda krank holati sensori tomonidan belgilanadigan tutashuv vaqtida tizim kondansatkichni zaryadlashni toʻxtatadi, bu esa kondansatörga oʻz chiqishini ateşleme bobinigacha boʻlgan quvvatga yetguncha tushirishga imkon beradi

Oddiy CDI moduli

Oddiy CDI moduli kichik transformator, zaryadlash davri, tetiklash davri va asosiy kondansatördan iborat. Birinchidan, tizim kuchlanishi CDI moduli ichidagi quvvat manbai orqali 250 dan 600 voltgacha koʻtariladi. Keyin, elektr toki zaryadlash pallasiga oqib oʻtadi va kondansatkichni zaryad qiladi. Zaryadlash pallasida joylashgan rektifikator kondansatkichning tutashuv momentidan oldin zaryadsizlanishini oldini oladi. Tetiklash davri tetiklash signalini qabul qilganda, tetiklash davri zaryadlash davrining ishlashini toʻxtatadi, bu esa kondansatörning chiqishini past indüktansli ateşleme bobinigacha tez tushirishga imkon beradi. CD-ni yoqishda ateşleme bobini induktiv tizimda boʻlgani kabi energiyani saqlash vositasi emas, balki impuls transformatori vazifasini bajaradi. Shamlarga chiqadigan kuchlanish kompakt-diskni yoqishning dizayniga juda bogʻliq. Mavjud ateşleme komponentlarining izolyatsiyalash imkoniyatlaridan oshib ketadigan kuchlanish ushbu komponentlarning erta ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin. Aksariyat kompakt-disklarni yoqish juda yuqori chiqish kuchlanishlarini berish uchun qilingan, ammo bu har doim ham foydali emas. Tetiklash signali boʻlmasa, zaryadlash davri kondansatkichni zaryad qilish uchun qayta ulanadi.

Saqlangan energiya

CDI tizimi uchqun hosil qilish uchun saqlashi mumkin boʻlgan energiya miqdori ishlatiladigan kondensatorlarning kuchlanishiga va sigʻimiga bogʻliq, lekin odatda u 50 mJ yoki undan koʻpni tashkil qiladi. Induktiv deşarj ateşleme tizimi yoki Kettering ateşleme tizimi deb ataladigan standart nuqtalar/lasan/distributor ateşlemesi past tezlikda 25 mJ ishlab chiqaradi va tezlik oshgani sayin tezda tushib ketadi.

CDI uchqun energiyasini muhokama qilishda koʻpincha eʼtiborga olinmaydigan omillardan biri bu uchqun boʻshligʻiga berilgan haqiqiy energiya va bobinning asosiy tomoniga qoʻllaniladigan energiya. Oddiy misol sifatida, odatdagi ateşleme bobini ikkilamchi oʻrash qarshiligi 4000 ohm va ikkilamchi oqim 400 milliamper boʻlishi mumkin. Uchqun paydo boʻlgandan soʻng, ishlaydigan dvigatelda uchqun boʻshligʻidagi kuchlanish 1500-2000 voltgacha nisbatan past qiymatga tushadi. Bu 400 milliamper boʻlgan gʻaltakning ikkilamchi oqimi 4000 ohm ikkilamchi qarshilik orqali taxminan 1600 voltni yoʻqotishi bilan birgalikda, lasanni ikkilamchi isitishda energiyaning toʻliq 50% yoʻqolishini anglatadi. Haqiqiy oʻlchovlar shuni koʻrsatadiki, bobinning birlamchi oʻrash yoʻqotishlari kiritilganda haqiqiy dunyo samaradorligi atigi 35 dan 38% gacha.

Manbalar

Bosch Automotive Handbook, 5th Edition
United States Patent Office — 3,564,581
Wireless World, Jan 1970: Capacitor-discharge Ignition System, R. M. Marston
Wireless World, March 1970: Letters to the Editor
Wireless World, May 1970: Letters to the Editor
The City University London, 14-07-1971 B.sc. Honours Degree — Special Report — Automotive Electronic Ignition system. A. P. Harris