Другие подходы к схемотехнике

Другой подход заключается в том, чтобы использовать инвертор для подачи тока напряжением 110В и силой тока, скажем 5А, а также для подачи переменного тока на дроссель от неоновой рекламы, а затем высоковольтный разряд постоянного тока от этого дросселя смешивался бы с однополупериордным или двухполупериодным выпрямленным током инвертора, подаваемым на свечи. Дроссель от неоновой рекламы (трансформатор) выдаёт постоянный ток напряжением примерно 4 000В (4кВ), и хотя это меньше, чем напряжение с катушки зажигания, его всё же хватает для создания плазменной искры.

Схема с использованием дросселя от неоновой рекламы

Искровой зазор

Дроссель

Диод

Диод

Земля

Земля свечи

Инвертор

Аккумулятор

~

Вместо дросселя от неоновой рекламы можно также использовать трансформатор, дающий более высокое напряжение, однако трансформаторы часто изготавливаются под конкретные потребности электротехнического устройства, в котором они устанавливаются.

Следует обязательно иметь в виду, что при использовании повышающих трансформаторов (катушек зажигания) для того, чтобы создавать в них электромагнитное поле высокого напряжения, необходимо использовать переменный или импульсный постоянный ток. В индукционной системе зажигания такая пульсация обеспечивается за счёт конденсатора. В вышеприведённой схеме конденсатор установлен в инверторе (50 – 60Гц).

Приведённая выше схема потребует также механизма переключения для координации зажигания на каждой свече. У обычной системы зажигания такое переключение осуществляется за счёт крышки и ротора (вала) распределителя, и поэтому можно было бы взять 2 провода от инвертора и от дросселя и подключить их к крышке распределителя. При этом ток подавался бы на каждую свечу через контакты свечных проводов ротора и крышки распределителя. Это сделало бы ненужными контакты распределителя, но вместе с тем сделало бы недоступным механизм опережения зажигания, который может влиять на динамику ускорения. В ходе практических экспериментов с использованием этой схемы будет определена потребность в механизме опережения зажигания, так как плазменная реакция протекает очень быстро и уже происходит после верхней мёртвой точки.

Ещё один фокус, требующий дальнейших экспериментов, это использование ротора с удлинённой головкой или с «разделённой» головкой. Идея заключается в том, чтобы обеспечить более длительное время контакта для разряда тока на свече или, в случае применения разделённой головки, обеспечить двойной или множественный поджиг топлива при помощи съёмных контактов крышки распределителя.

Обычная крышка и ротор Изменённый ротор с разделённой
распределителя головкой
4-цилиндрового двигателя

 

Крышку и ротор распределителя можно заменить механизмом с диском и контактной щёткой, где длительность периода горения искры может контролироваться за счёт толщины контактной поверхности на вращающемся диске (т. е. немного меньше 45° для каждого момента возникновения искры на 8-цилиндровом двигателе или < 90° на 4-цилиндровом).

Третьей альтернативой установки момента зажигания явилось бы использование распределителя с датчиком Холла, где для запуска искры используется электромагнитная индукция. Изменение такой системы зажигания потребовало бы расширения зазоров во вращающихся экранах или пластинах, которые блокируют электромагнитную индукцию. Это непростая задача и может потребовать дорогостоящей переделки силами специалистов.

Более простой вариант заключается в использовании обычной системы зажигания с датчиком Холла, где для запуска схемы синхронизации используется индукционный импульс, чтобы включить цепь комбинированного высокого напряжения на определённый период времени. Синхронизация может обеспечиваться посредством использования конденсатора или простого таймера микросхемы 555 с подстраиваемым переменным резистором, используемым для установки фактической синхронизации длительности периода горения искры.

В этом случае роль «высоковольтного ключа» мог бы вполне выполнять тиристор (кремниевый управляемый диод). Тиристор это полупроводниковый прибор, который пропускает через себя высокое напряжение при подаче на него небольшого отпирающего напряжения. Принцип работы тиристора такой же, как и у соленоидного выключателя, однако тиристоры срабатывают намного быстрее.

Улучшенная схема № 2

Катушка зажигания

Тиристор

Распределитель

Земля свечи

Диод

Инвертор

Аккумулятор

Искровой зазор

Такой же подход «ротор - крышка распределителя – тиристор» может использоваться в указанной ранее схеме «инвертор – диод – катушка зажигания» в качестве синхронизирующего механизма вместо обычных механических контактов. Такой подход позволил бы включать и отключать цепи инвертора и катушки зажигания вместе на определённый периода горения искры или на множественные такие периоды.

Небольшая проблема таких подходов заключается в том, что в некоторых 4-тактовых двигателях 1 зажигание осуществляется каждые 360° или за 1 оборот коленчатого вала. В бензиновом двигателе это «ненужное» зажигание осуществлялось бы 24+ град. до верхней мёртвой точки в такте выпуска и тем самым оказывало бы лишь незначительное или вовсе никакого влияния на работу двигателя.

Однако в водяном двигателе с зажиганием 20°-30° ПОСЛЕ верхней мёртвой точки зажигание было бы в самом начале такта всасывания. Это может иметь положительные или отрицательные последствия. Так как внутри цилиндра в начале такта впуска находится очень мало водяных испарений, то для взрыва имеется лишь небольшое количество мелкодисперсной воды и поэтому это имело бы очень незначительное воздействие на работу двигателя – максимум, что можно было бы ожидать, это небольшой толчок, передаваемый на коленчатый вал, и небольшое обратное давление во впускном коллекторе. Такая электронная лавина в такте впуска вполне вероятно не вызвала бы обратного зажигания или большого обратного давления во впускном коллекторе, так как сильное давление всасывания поршней падает и заряд был бы рассеян и заземлён перед его поступлением в коллектор. Вспышка также происходит очень быстро по сравнению с длительностью всего такта всасывания.

Во избежание зажигания в такте всасывания необходимо прибегнуть к современным микропроцессорным системам зажигания, где горение искры ограничивается только рабочим тактом. Такие системы работают с циклом 720° и могут программироваться на образование единичной или множественной искры с точным временем срабатывания свечи (в градусах после верхней мёртвой точки) на основании текущего числа оборотов двигателя. Однако, управляющие программы для таких микропроцессорных систем зажигания жёстко запрограммированы на заводе-изготовителе и таким образом мало шансов на то, чтобы поманипулировать ими. Лучше сконструировать и собрать свою собственную систему.

В некоторых двигателях распределитель или момент зажигания, работают от распределительного вала, который открывает клапаны. Так как в четырёхцилиндровом двигателе клапаны открываются только один раз за 720 град., то довольно просто синхронизировать момент зажигания от распределительного вала.

В других двигателях для привода распределителя используется приводная цепь или ремень с редуктором и регулировочным винтом для точной подстройки. Для того, чтобы перестроить такие системы на зажигание ПОСЛЕ верхней мёртвой точки, следует перестроить цепи или ремень или зубья шестерни, которые приводят в действие распределитель. Это работа для автомеханика.