Модернизация зажигания (Внедорожное зажигание)

Сергей 77

Эпиграф -* Модернизация – это частичное улучшение конструкции оборудования, придание ему современных свойств, которые соответствуют требованиям времени**.*

Отступление.

Долго думал в каком разделе разместить данную тему - то ли в "Двигатель", то ли во "Внедорожная подготовка" и решил, раз первопричиной было недовольство поведением автомобиля вне дорог, то и быть теме в соответствующем разделе.

Предыстория.

История началась с поездки на охоту, а Весенняя Охота (для тех, кто не в курсе) проходит как раз в самый пик таянья снегов и всевозможных разливов (во всяком случае, в нашем регионе), низменности превращаются в озёра, а ручейки, те, что летом можно было без особого труда перепрыгнуть, в полновесные речки.

Как иллюстрация к «сказанному» фотография моего продвижения по обычной лесной дороге:

Это бурное пробуждение природы можно было и далее описывать, но у нас здесь не «литературный кружок», посему «закругляюсь» и перехожу к сути повествования.

Машина работала прекрасно, «обязательную программу» (асфальтовую часть пути) отработала на 5-ть, но стоило только съехать с дороги, добраться до «первой лужи» и приступить к выполнению «произвольной программы», как машина дала сбой. Любое водное препятствие глубиной 0,5 м и выше, протяжённостью более 7 м вызывало перебои в работе двигателя, «залечивался недуг» самостоятельно, спустя 5 – 10 минут просушки на твёрдом грунте.

Источником моих «несчастий», как не трудно догадаться, был конденсат в корпусе трамблёра, из-за чего искра «шила» куда угодно, периодически попадая туда, куда надо.

После 3-й вынужденной остановки вся низковольтная и высоковольтная части системы зажигания были обильно обработаны каким-то импортным спреем вытеснителем влаги, взятым у товарища. Дальнейшие «водные процедуры» ни какого негативного влияния на работу двигателя не оказывали.

Всё повторилось спустя 3-ри дня на обратном пути, метода «лечения» была известна - 5-ть минут на «просушку», пару минут на обработку и в путь.

Вроде бы и ничего не обычного в описанном нет, и ранее подобное случалось, но почему то, именно в этот раз, «чаша моего терпения переполнилась», и по возвращении было принято решение внести некие изменения в конструкцию зажигания.

Честно говоря, мне трамблёр давно уже не «нравился», не конкретная деталь на моём автомобиле, а в принципе, но сейчас не об этом.

Так случилось, что практически сразу по возвращению знакомый принёс мне на ремонт неисправный распределитель зажигания, а вернее полтора, дабы я собрал из них один работоспособный.

Про ремонт распределителя рассказывать не буду, скажу только, что в результате переборки «донорская» половина трамблёра осталась у меня:

Вот на его базе я и решил реализовать задуманное.

Сергей 77

Вводная часть.

Идея данной переделки системы зажигания принадлежит не мне, принцип я подсмотрел в интернете в сообществах владельцев УАЗов, ВАЗов и отечественных мотоциклов.

Сама идея не нова, но массового распространения не получила по вполне понятным причинам – она возникла в то время, когда бурно начала развиваться автомобильная электроника и ведущие авто-производители решили отказаться от трамблёров как архаизма, доверив искрообразование компьютеру. Это давало ряд преимуществ – снижались материальные затраты, возрастала экономичность автомобиля на фоне улучшения динамики, уменьшались показатели по токсичным выбросам, так как электроника учитывала ряд дополнительных параметров и подстраивала УОЗ. Посему реализация данной идеи осталась уделом энтузиастов.

В сообществах автовладельцев данная система «обзывается» по-разному, так как не рассматриваются все аспекты в комплексе, а «упор» делается на её определённые качества/характеристики, суть же, как правило, сводится к одному – убрать «механическое» распределение искры, т.е. исключить из процесса раздачи бегунок и крышку трамблёра.

Естественно, что ни какого механического контакта (в классическом понимании) между бегунком и контактами свечных проводов крышки нет, передача электроэнергии происходит через воздушный зазор, который, кстати, по мере работы увеличивается (электрическая эрозия контактов), соответственно увеличивается и длина искры, что приводит к ещё быстрейшему увеличению зазора, так как сопротивление самой искры увеличивается с увеличением ее длины и зависимость эта даже не линейная, а скорее геометрическая, в результате на конечном потребителе - свече мы имеем постоянно ослабевающую энергию искры.

Так что даст апгрейд системы зажигания?

Теоретически позволит увеличить энергию искры на свече зажигания, тем самым возможно увеличить зазор искрового промежутка свечи, что позволит более эффективно поджигать рабочую смесь в цилиндре, должны исчезнуть пропуски зажигания на средних и высоких оборотах, как следствие уменьшится расход топлива, улучшится приёмистость и тяга двигателя. «Бонусом» данной системы является более лёгкий запуск двигателя в любую погоду, уверенная работа и хорошая тяга на малых оборотах, не чувствительность к «водным процедурам», вплоть до полного погружения распределителя под воду.

Сергей 77

Теоретическая часть:

Схематично система зажигания на наших автомобилях выглядит так:

Трамблер выполняет две функции в цепи зажигания:

Прерывает первичную цепь зажигания, обеспечивая колебания тока в первичной обмотке катушки, в результате чего во вторичной создается высокое напряжение.
В требуемой последовательности распределяет энергию катушки между свечами цилиндров.

Помимо этого, трамблер включает в себя ряд механизмов, обеспечивающих изменение угла опережения зажигания в зависимости от режима работы двигателя, но в рамках данной темы, нас это не интересует.

В системе, которую я собирался реализовать, трамблёр лишается функции распределения высокого напряжения, оставаясь прерывателем для первичных цепей катушек зажигания. Принцип работы прост – есть датчики положения КВ или поршней в цилиндрах (это кому как нравится) и есть катушки зажигания, связь между ними осуществляют коммутаторы, за опережение зажигания отвечают штатные механизмы трамблёра.

Поскольку двигатель 8-ми цилиндровый, то ему необходимо 8-мь импульсов зажигания (по одному на каждый цилиндр), добиться этого можно различными путями – либо установить 8-мь датчиков положения поршней в цилиндрах и соответственно 8-мь коммутаторов с 8-мью катушками зажигания, что весьма громоздко и сложно в настройке, либо поискать пути оптимизации…

Тут самое время вспомнить принцип работы четырёхтактного двигателя - рабочий цикл происходит за четыре такта, каждый из которых составляет один ход поршня между мертвыми точками, при этом в цилиндре проходят следующие фазы:

Впуск.

Длится от 0 до 180° поворота КВ. При впуске поршень движется вниз от ВМТ, открыт впускной клапан. В цилиндре образуется разрежение, за счёт которого в него засасывается воздушно-топливная смесь.

Такт сжатия.

Длится от 180 до 360° поворота КВ. Поршень движется к ВМТ, при этом воздушно-топливная смесь сжимается поршнем.

Незадолго до конца цикла сжатия воздушно-топливной смесь поджигается искрой от свечи зажигания.

Рабочий ход.

Длится от 360 до 540° КВ. Под давлением горячих газов поршень движется в сторону НМТ, передавая через шатун усилие КВ.

Выпуск.

Длится от 540 до 720° КВ. Происходит очистка цилиндра от отработавшей смеси. Выпускной клапан открыт, поршень движется в сторону ВМТ, вытесняя выхлопные газы.

Так как двигатель у нас четырёхтактный, то РВ делает 1-н оборот за 2-ва оборота КВ, а привод трамблёра идёт от РВ «прямой передачей», соответственно «бегунок» делает 1 оборот, за 2 оборота КВ (полный цикл). Очерёдность работы цилиндров на LR: 1-8-4-3-6-5-7-2, первые 180 гр. поворота бегунка рабочий ход происходит в 1, 8, 4 и 3 цилиндрах, а вторые пол оборота в 6, 5, 7 и 2 цилиндрах, выходит можно поделить цилиндры на пары, которые будут работать с разносом 180 гр. по РВ, или 360 по КВ.

Что нам это даёт?

Возможность реализовать принцип системы зажигания DIS.

Сергей 77

Аббревиатура DIS (DistributorLess Ignition System), переводится как «Система Зажигания Без Распределителя». Это система синхронного зажигания с двухвыводными катушками.

Почему именно принцип DIS?

Система позволяет вдвое сократить кол-во компонентов для реализации проекта, а именно – 4-ре датчика, 4-ре коммутатора и 4-ре двойных катушки зажигания.

Основным преимуществом DIS над «механическим» распределением энергии одной катушки является то, что на высоких оборотах пропуски зажигания сводятся к минимуму.

К слову сказать, данный принцип зажигания был весьма распространен, в «линейке» LR DIS зажигание устанавливалось на Range Rover II (Pegas) и Discovery II.

Как это будет работать?

Коммутатор получает сигнал от датчика, преобразует его и посылает на катушку зажигания. В DIS системе зажигания искрообразование происходит одновременно в двух цилиндрах, находящихся с взаимным опозданием фаз газораспределения на 360° по положению КВ. В одном из цилиндров такой пары, искрообразование происходит в конце такта сжатия (рабочая искра), а в другом – в конце такта выпуска отработавших газов (холостая искра). Ток высокого напряжения к свечам зажигания такой пары цилиндров подводится от двух противоположных выводов одной катушки зажигания. Далее следующий датчик посылает свой сигнал своему коммутатору, и цикл повторяется для следующей пары цилиндров, итд.

На практике это будет выглядеть примерно так:

Сложность реализации задуманного заключалась в адаптации системы под двигатель V8, если для 2-х и 4-х цилиндровых двигателей всё буквально «разжёвано», на форумах «выложены» даже чертежи деталей, то готовых, «по полочкам разложенных» решений для 8-ми цилиндрового двигателя я так и не нашёл, наверно в силу того, что исторически в нашей стране двигателями V8 в основном комплектовался коммерческий и спец.транспорт. Пришлось собирать информацию по крупицам, попутно освежая в памяти особенности нашего двигателя, систем впрыска и зажигания.

Сергей 77

Практическая часть.

«Подбив теорию», приступил к реализации задуманного.

Для начала привёл в порядок то, что у меня осталось (досталось) в результате ремонта распределителя и доукомплектовал его необходимым.

Ну и естественно собрал, дабы понять что, где, а главное как разместить.

Поскольку создавался действующий прототип, который, в процессе эксплуатации/испытаний мог претерпеть доработку или изменения, или вовсе не «оправдать ожидания», то в основу работ был положен постулат – «Все внесённые изменения в трамблёр должны быть обратимы, вплоть до восстановления стока».

Вид на «потроха» распределителя и обилие разноуровневых выступающих частей поначалу привёл меня в уныние.

Стало понятно, что разместить датчики будет не просто и под них понадобится переходная пластина, к чему и как крепить саму пластину, тоже вопрос.

Ну, глаза бояться, а руки чешутся. Вооружившись наследием школьной поры – циркулем, транспортиром и линейками, приступил к черчению. Далее «маразм крепчал», а я всё глубже проваливался во времени и с черчения «скатился» до аппликаций.

Плод «творческих мук» Вы можете наблюдать на фото.

Не имея свободного доступа, и уж тем более своего станочного парка, представляя только в общих чертах конфигурации будущих деталей, было принято решение изготовить «опытный образец» полностью вручную из подручных, соответствующих техническому заданию, материалов.

Сергей 77

Элементная база.

В процессе подбора комплектующих был принят постулат №2 – «Компоненты для переделки зажигания должны быть легко доступны и по возможности не шибко дорогими», что обеспечивало бы ремонтопригодность системы.

Первым делом были приобретены задающие датчики в трамблёр, ибо невозможность их размещения сводило бы на нет всю затею. Согласно 2-му постулату, датчики должны быть в наличии в любом автомаге, именно по этой причине были приобретены самые обычные датчики Холла для отечественных автомобилей в кол-ве 2-х шт.

Почему только 2-ва датчика?

В процессе работ стало понятно, что на данном этапе разместить 4-ре датчика внутри трамблёра, не нанося ему необратимый ущерб или не усложняя конструкцию, весьма проблематично. Вновь была пересмотрена и оптимизирована элементная база будущей системы зажигания, в результате чего был сделан вывод, что для решения поставленных задач и 2-х датчиков вполне достаточно.

Сергей 77

Спустя какое-то время, проведённое с «напильником», «начинка» трамблёра приобрела такой вид:

Далее расчёт, изготовление и подгонка задающего модулятора и «механическая» часть нового зажигания готова.

Можно закупать недостающие электрические и электронные компоненты новой системы зажигания.

VyacheslavVVS LR

Чокнутый профессор..ни дать не взять...но с хорошей точки зрения!!!.

Для осознания где и на чём Сергей передвигается на фото в первом посте,выкладываю фотографию,по которой можно понять всю так сказать ,,глубину процесса покорения водных преград,,.

Сергей 77

К ранее приобретённым датчикам были докуплены 4-ре самые распространённые «двуствольных» катушки зажигания, куда они только не ставились, и на ВАЗ, и на Газель, и на УАЗ, на Соболь, на Волгу, на Оку, … , следственно при выходе из строя катушку можно будет купить в любом магазине.

При выборе коммутаторов «встал» вопрос – какую схему реализовать, с 2-мя или 4-мя коммутаторами? Тут стоит объяснить – коммутаторов всё равно нужно 4-ре шт. (каждый для своей катушки), вопрос выбора в другом – это будет 4-ре отдельных детали под капотом или 2-ве со сдвоенными коммутаторами в одном корпусе. Количество коммутаторов (имеется ввиду исполнение) на работоспособность системы не влияет, разница только в подключении и возможности оперативной замены детали при выходе из строя.

После долгих размышлений я решил «приподзакрыть глаза» на постулат №2 и приобрёл пару одних из самых редких в продаже коммутаторов:

Ну и пару «пучков» проводки от ВАЗ 01-07 для соединения датчиков с коммутаторами:

Осталось собрать всё это вместе и можно проводить тестовые испытания.

Сергей 77

В гараже, из того, что было «под рукой» собрал нехитрый испытательный стендик:

Чуть позже выложу видео испытаний.

Сергей 77

Ну и как сказал Фред Барнард с «Туманного Альбиона» в своём рекламном слогане 1921 г. – «Один взгляд стоит тысячи слов», что впоследствии трансформировалось в «исконно русскую» пословицу – «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать».

Небольшой фрагментик испытаний (ограничения не дают возможности выложить всё целиком, основное видео в процессе монтажа и размещения).

С "лабораторными" экспериментами покончили, пора имплантировать систему "под капот".

Сергей 77

При «беглом взгляде» в подкапотное пространство может показаться, что места там «вагон» и «закинуть» туда ещё небольшую кучку труда не составит:

Но при детальном рассмотрении понимаешь, что это далеко не так, так как следует принимать во внимание различные условия, как то – тепловой режим работы коммутаторов, длину высоковольтных проводов, возможность обслуживания как самой системы зажигания, так и систем и механизмов двигателя, установленных «с завода».

Начались «муки выбора» где и как разместить компоненты обновленной системы зажигания.

«Опущу» ход своих мыслей и критерии выбора мест, перейдём сразу к результату.

Коммутаторы заняли своё место на кронштейне расширительного бочка:

Под катушки зажигания пришлось изготовить кронштейн:

Место для катушек определил над клапанной крышкой правого полублока:

Дело за малым – найти время, установить новые компоненты системы зажигания, скоммутировать их проводами и посмотреть как эта система работает в реальных условиях.

Сергей 77

Пока наступила некая заминка в реализации проекта, полагаю, можно подвести промежуточные итоги.

Так во сколько же обходится подобная модернизация?

(всё учесть достаточно сложно, но сумма для понимания необходима, потому будем считать как время в хоккее, т.е. «чистые затраты»).

Калькулятор:

коммутатор – 710 руб. х 2 шт. = 1.420 руб.
катушка зажигания – 480 руб. х 4 шт. = 1.920 руб.
датчик холла – 190 руб. х 2 шт. = 380 руб.
фрагменты проводки ВАЗ – 134 руб. х 2 шт. = 268 руб.
разъёмы влагозащищённые для катушек зажигания – 50 руб. х 4 шт. = 200 руб.

Итого выходит - 4.188 руб., добавьте сюда провода, изоляцию, крепёж, … , которые понадобится для размещения всего этого под капотом, полагаю, сумма приблизится к 4.500 – 5.000 руб.

Ну и не забывайте, что это только «электрическая часть», а существует ещё и «механическая» - новые элементы в трамблёре, кронштейн для катушек зажигания, но тут уж каждый решает сам - изготавливать самостоятельно или воспользоваться сторонними услугами.

Сергей 77

Работы по внедрению обновлённой системы зажигания несколько затянулись по различным объективным и субъективным причинам – то работа отвлекает, то майские праздники, …

На этапе настройки трамблёра столкнулся с техническими трудностями – провода от ВАЗ-овских датчиков Холла достаточно жёсткие и несколько коротковаты, что препятствует корректной работе штатной системы опережения зажигания. Пока пытался понять, что сделать, не «запиливая» корпус трамблёра, «убил» один из датчиков, но выход найден.

На данный момент 50% компонентов и 100% проводки уже установлены под капотом, сегодня, планирую дособрать трамблёр и, если погода и время позволит, установить его на двигатель, соответственно и запустить.

Сергей 77

Сегодня поменял зажигание, но к вечеру пришлось всё вернуть обратно, сигнал о оборотах идёт в бензомозг только если оставить штатный коммутатор подключенным к штатной катушке, от чего та должна нагреваться и без отвода ВВ энергии очень неприятно бьётся током, по всей видимости коммутатору необходима нагрузка.

На днях спаяю нехитрую схемку и не буду вообще задействовать штатный коммутатор и индуктивный датчик трамблёра для сигнала об оборотах.

Сергей 77

@Сергей 77 said:
...

На днях спаяю нехитрую схемку и не буду вообще задействовать штатный коммутатор и индуктивный датчик трамблёра для сигнала об оборотах.

Спаял "на скорую руку", для прототипа большего и не надо:

В выходные снова установка обновлённой системы зажигания, при условии, что мне не помешает желание в очередной раз несколько видоизменить начинку трамблёра и выкинуть от туда индуктивный датчик с магнитом.

Сергей 77

Всё-таки не смог устоять перед соблазном «выкинуть» из трамблёра всё «лишнее» на данном этапе, решил, что этой «начинки» для моих целей вполне достаточно:

Полученный опыт при пробной установки и запуске системы зажигания позволил мне видоизменить адаптер подвижной платы:

Теперь изменения, внесённые в конструкцию трамблёра, выглядят куда продуманней и лаконичней:

Последние внесённые изменения в первую очередь касались технической «стороны» дела, эстетическое восприятие это скорее «побочный эффект».

Завтра снова установка зажигания на авто.

Сергей 77

Обновлённая система зажигания уже с неделю "живёт" под капотом. Полагаю, что общие выводы о работе системы делать пока рано.

Сегодня решил "выложить" сюжет как это всё выглядит и работает на машине, в том числе и в условиях повышенной влажности.

Сергей 77

Ну что сказать, отъездил я с этим зажиганием почти месяц, нареканий по работе не было, вроде даже расход "горючки" упал, но точные замеры не производил, так как пробеги были не большие и манера езды изменилась - стала более "сдержанная", так как "умирал" мотор (от старости). Откапиталю двигатель и вновь установлю сие зажигание, правда внесу некие изменения, так как в процессе эксплуатации выявились небольшие конструктивные недочёты в трамблёрной части, которые, по моему мнению, со временем могут проявить себя.