دانشگاه تمام استعدادهای افراد از جمله بی استعدادی آن ها را آشکار می کند.(آنتوان چخوف)
خوش آمدید - امروز : سه شنبه ۲۱ آذر ۱۳۹۶
خانه » دوچرخه وموتور سیکلت » بررسی تخصصی موتورسیکلت CDI با CG :( بخش دوم )

بررسی تخصصی موتورسیکلت CDI با CG :( بخش دوم )

بررسی تخصصی موتورسیکلت CDI با CG :( بخش دوم )

بخش دوم:

بررسی تخصصی CDI ,  CG: تفاوت cg و cdi ،سیستم جرقه زنی cdi ،ترانزیستور موتور سیکلت چیست ،ترانزیستور موتور سیکلت ۱۲۵ ،تست ترانزیستور موتور سیکلت ،سیستم جرقه زنی موتور سیکلت ،روش تست بوبین موتور سیکلت ،کار ترانزیستور موتور سیکلت

از هنگامی که اتینه لنویر( مراجعه به تاریخچه اتومبیل ) اولین موتور احتراق داخلی را ساخت و تکمیل آن توسط چالز فرانکلین کترینگ، سیستم های مختلفی برای  ایجاد جرقه در اتاق احتراق ابداع شده ا ند و روز به روز کارایی این سیستم بالاتر رفته است . دسته بندی تمامی سیستم های جرقه موجود کار دشواری میباشد. برخی از این سیستم ها در قسمتهایی باهم شباهت دارند درحالی در قسمتهای دیگر باهم متفاوتند .شرکتهای تولید کننده روشهای مختلفی را برای انجام این کار ابداع کرده اند .

در اینجا سعی میشود ابتدا دسته های اصلی سیستهای جرقه بیان شده . سپس تا انجا که ممکن است انواع سیستم های بکار رفته در خودروها و موتورسیکلت ها ( در هر دسته ) بطور خلاصه بیان شود.

دسته بندی سیستم های جرقه زنی:

بطور کلی سیستم های جرقه به ۴ دسته کلی تقسیم بندی میشوند.

  1. سیستم جرقه مگنتی
  2. سیستم  جرقه  پلاتینی
  3. سیستم جرقه الکترونیکی
  4. سیستم جرقه کنترل هوشمند

آشنایی با سیستم جرقه مگنتی Magneto Ignition System معروف به CG در موتورسیکلتها

    یکی از سوالات اساسی برای تعیین سیستم جرقه مناسب در خودرو این است که آیا آن خودرو از باتری استفاده میکند یا خیر . در اکثر خودروهای امروزی باتری وجود دارد اما استثناهایی نیز وجود دارد، مثلا اتومبیلهای مسابقهای برای کاهش وزن خورو باتری را پس از استارت زدن از روی اتومبیل خارج میکنند ( یا از دستگاههای استارتر مخصوص برای بکار انداختن موتور استفاده میکنند ) یا موتور سیکلت ها که انواع اولیه آن فاقد باتری بودند .

  تنها سیستمی که میتواند بدون باتری هم جرقه لازم را تولید کند ،سیستم جرقه مگنتی میباشد.  اتومبیلهای اولیه از این سیستم استفاده میکردند. امروزه موتورهای هواپیماها ، اتومبیلهای مسابقه ای و انواع زیادی از موتورهای کوچک و بسیاری از موتورسیکلت ها ( قدیمی …. توجه داشته باشید وقتی میگوییم منظور موتور سیکلتهایی است که دارای باتری نمیباشند )  از سیستم جرقه مگنتی استفاده میکنند. در اتومبیلهای اولیه موتور توسط یک هندل به حرکت درمی آمد و جریان الکتریکی فقط برای ایجاد جرقه و محترق کردن سوخت استفاده میشد. این هندل در موتور سیکلت ها به صورت پایی وجود دارد. و در موتور های کوچک زمینی بنزینی  با استفاده ازیک سیم عمل همل هندل انجام می شود  ( کشیدن سیم ) .

 مگنت های اولیه نوعی ژنراتور الکتریکی بودند که برق مورد نیاز سیستم هایی که باتری ندارند را تامین میکند. مگنت روی موتور نصب شده و انرژی حرکتی موتور را گرفته ( مثلا روی فلایویل موتورسیکلت ها) و انرا به انرژی الکتریکی تبدیل میکند .اجزای اصلی این سیستم بسیار ساده میباشد . یک فلایویل ، چند آهنربای دائم که روی فلایویل نصب میشوند ( همان مگنت ) و یک (یا چند ) سیم پیچ ( بوبین یا کویل ) و در نهایت شمع و وایر شمع .موتورهای گازی نمونه بسیار خوبی از سیستم های اولیه مگنتی میباشند . اگر درپوش سمت فلایویل موتور را جدا کرده و فلایویل را جدا کنید . بوبین های مشاهده میشوند.

سیستم جرقه مگنتی

اجزاء اصلی سیستم جرقه مگنتی ساده:

    اساس کار :

     اگر سیمی خطوط میدان مغناطیسی را ( به طور متناوب ) قطع کند در آن سیم جریان الکتریسته بوجود میآید . از این قانون برای تولید جریان برق توسط تمامی مولد ها استفاده میشود حال میتواند میدان مغناطیسی متحرک بوده و سیم ثابت باشد ( مگنتی ، آلترناتورها )یا برعکس سیم پیچ متحرک باشد و میدان مغناطیسی ثابت ( دینام ). در سیستم مگنتی ، میدان توسط فلایویل که دارای چند آهنربای دائم است بوجود میاید . فلایویل حول سیم پیچ ( بوبین ) که ثابت هستند میگردد و اگر پلاتین بسته باشد (شکل A,B) در سیم پیچ اولیه در جریان الکتریسیته بوجود میاید.

سیستم جرقه

هنگامی که بادامک به پلاتین متحرک نیرو وارد میکند و آنرا از پلاتین ثابت جدا میکند (شکلC,D) جریان به سمت خازن جاری میشود .( فقط طی چند صدم ثانیه این مسیر بوجود میآیدو خازن پر میگردد) خازن پس از پر شدن، تخلیه شده و جریان به سمت سیم پیچ اولیه حرکت میکند و اصطلاحا مدار اولیه را شارژ میکند پس از تخلیه کامل برق خازن ، جریان در سیم پیچ اولیه قطع میشود در اثر قطع ناگهانی جریانی به سیم پیچ ثانویه القا شده و با توجه به نسبت دور سیم پیچ ثانویه به اولیه ولتاژ آن به میزان قابل توجهی افزایش پیدا میکند .این ولتاژ آنقدر هست تا بتواند از فاصله دهانه شمع عبور کند و در این لحظه شمع جرقه میزند.

توجه : نحوه عملکرد دقیق خازن وپلاتین در سیستم جرقه پلاتینی کاملا بیان خواهد شد

سیستم جرقه پلاتینی

توجه : سیستم هایی که دارای این نوع جرقه مگنتی بودند ( معمولا موتور سیکلت ها قدیمی) یک بوبین دیگر نیز برای تامین انرژی مورد نیاز آن دارند . این بوبین دوم معمولا برق لازم جهت روشنایی خودرو را تامین مینمود.

سیستم جرقه سیستم جرقه

    مزایا و معایب :

   با توجه به این که این نوع سیستم اولین طرح برای سیستم جرقه میباشد معایب بسیار دارد . مثلا کنترل کاملی بر تایمینگ جرقه نمیتوان داشت مقدار آوانس اولیه نسبت به انواع دیگر محدود است . مزیت این نوع سیستم ارزانی و کوچکی مجموعه میباشد . بعلاوه نیازی به باتری بعنوان یک نیروده اولیه نیست .

نکته : در بازار سیستمی وجود دارد که به نام سیستم مگنتی برای اتومبیلها ( طرح شتاب) . این سیستم جزء سیستمهای جرقه مگنتی به شمار نمی آید .نام اصلی این سیستم magnetically controlled electronic ignition ( کنترل الکترونیکی جرقه بوسیله مگنت )  که به اختصار آنرا مگنتی مینامند و جزء سیستم جرقه الکترونیکی میباشد که در موتورسیکلتها تولید قبل از سال ۱۹۹۸ به CG معروف بودند که امروزه تنها فقط نام آنها بر روی موتورسیکلتها وجود دارد و دیگر از سیستم مگنتی در آنها استفاده نمی شود.

نکته : موتورسیکلتهای امروزی کمتر از سیستم های ساده مگنتی استفاده میکنند . این موتورها یا از نوع مگنتی- باتری میباشند (که گروهی از معایب سیستم مگنتی ساده را رفع کرده ) و یا اینکه از سیستم باتری و کویل ( جرقه پلاتینی ساده ) و یا از نوعی سیستم جرقه الکترونیکی ( معمولا از نوع CDI  ) استفاده میشود

آشنایی با سیستم جرقه الکترونیکی و خازن احتراق Capacitor discharge ignition معروف به CDI در موتورسیکلتها

CDI مخفف کلمه Capacitor discharge ignition  می باشد. به معنای خازن احتراق تخلیه یا احتراق تریستور، یک نوع از سیستم جرقه زنی الکترونیکی می باشد که امروزه در صنعت موتورسیکلت سازی دنیا بیشترین حجم استفاده را دارا می باشد.

 

سیستم جرقه زنی مدرن CDIبه طور کلی یک سیستم جرقه زنی الکترونیکی دارای یک مدار ساده می باشد که شامل تعدادی مقاوت، سلف، دیود و خازن می باشد که سامانه جرقه زنی به طور عمده در موتورهای درون‌سوز مورد استفاده قرار می‌گیرد و به طور مثال در انواع موتورهای بنزینی کاربرد دارد و برای ایجاد قدرت برای انواع وسایل موتوری کاربرد مهمی دارد. همچنین در انواع گرم کن گازی و گرم کن نفتی و موتورهای موشک کارایی دارد.

نخستین تلاشها برا ساخت سامانه جرقه زنی و استفاده از جرقه الکتریکی در اروپا درسال ۱۷۸۰ توسط آلساندرو ولتا بود و در تفنگ الکتریکی خود استفاده کرد.

تقریباً در عصر حاضر جرقه الکتریکی در تمام موتورهای بنزینی برای احتراق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بررسی اجمالی جرقه زنی الکترونیکی

امروزه تقریبا همه خودروهای بنزینی جدید سیستم جرقه زنی الکترونیکی دارند زیرا سیستم جرقه زنی معمولی سه عیب مهم دارد:

۱-  پلاتین مورد استفاده در سیستم جرقه زنی معمولی پاره ای مشکلات مکانیکی ایجاد می کند که یکی از آنها عمر محدود است.

۲-  جریان عبوری از مدار اولیه باید به ۴ آمپر محدود شود وگرنه پلاتین آسیب می بیند یا دست کم عمر آن به شدت کاهش می یابد.

۳-  مقررات زیست محیطی کنترل شدید آلاینده های خروجی از موتور را ایجاب می کند؛ در نتیجه تنظیم زمان جرقه زنی باید با دوام باشد.

با استفاده از یک ترانزیستور قدرت برای قطع و وصل کردن و یک مولد پالس برای ایجاد سیگنال زمانی می توان به آسانی بر این مشکل غلبه کرد. در سیستم های جرقه زنی الکترونیکی اولیه، برای ایجاد سیگنال از پلاتین معمولی استفاده می شد. این اقدامی در جهت صحیح بود، اما نمی توانست همه مشکلات مکانیکی از قبیل واجهش قطب پلاتین را بر طرف کند.

آشنایی با نحوه کارکرد برخی از سیستم های جرقه زنی الکترونیکی:

کنترل زاویه مکث ( حلقه- باز)

در شکل ۱ مدار مدول جرقه زنی ترانزیستوری بوش که روی موتور های ۶ سیلندر نصب می شود نشان داده شده است. مولد پالس به کار رفته در این مدول از نوع القایی است. برای درک نحوه کنترل زاویه مکث، تشریح کل مدار ضرورت دارد.

مدار مدول جرقه زنی ترانزیستوری بوش برای موتور 6 سیلندر.

شکل ۱

بخش A مدار پایدار کننده ولتاژ است و مانع آسیب دیدن اجزای مدار می شود. این بخش استفاده از ولتاژ های معینی را برای پر و خالی کردن خازن ها روا می دارد  ولتاژ متناوبی که از مولد پالس القایی می آید باید به شکل پالسهای موج مربعی درآید تا اثر درستی بر جعبه راه انداز بگذارد. تغییر شکل این پالس ها به وسیله یک کلید الکترونیکی به نام راه انداز اشمیت انجام می شود. این مدار را مدار شکل دهنده پالس می نامند زیرا نقش آن در جعبه راه انداز همین است.

اجزای بخش B مدار قسمتی از مدار شکل دهنده پالس را تشکیل می دهند. D4 یک دیود سیلسیمی است که به سبب قطبیتی که دارد فقط به پالس های منفی ولتاژ کنترل متناوب اجازه می دهد که به بیس ترانزیستور T1 برسند. مولد پالس القایی فقط در فاز منفی ولتاژ کنترل متناوب زیر بار می رود و علت آن انرژی خروجی است. از طرف دیگر مولد پالس در فاز مثبت زیر بار نمی رود. بنابراین دامنه ولتاژ منفی از دامنه مثبت کوچکتر است.

به محض آنکه ولتاژ کنترل متناوب حاصل از مقادیر منفی از مقدار آستانه ای در ورودی مدار شکل دهنده پالس بیشتر می شود، ترانزیستور T1 قطع می شود و به جریان اجازه عبور نمی دهد. خروجی مدار شکل دهنده پالس B، برای مدتی فاقد جریان است(ضد مکث؟). این حالت برقرار می ماند تا اینکه ولتاژ کنترل متناوب، که این بار حاصل مقادیر مثبت است، از ولتاژ آستانه ای کمتر شود. در این هنگام ترانزیستور T1قطع می شود. بیس ترانزیستور T2 به وسیله مقاومت R5 مثبت می شود و ترانزیستور T2 وصل می شود. این تناوب – T1 وصل/ T2 قطع یا T1 قطع / T2 وصل – مخصوص راه انداز اشمیت است و مدار این عمل را پیوسته تکرار می کند.

دو دیود D2 و D3 که به صورت متوالی بسته شده اند تغییرات دما را جبران می کنند. کار دیود D1 حفاظت در برابر معکوس شدن قطب هاست.

به کمک بخش C جعبه راه انداز می توان انرژی ذخیره شده در کوئل را به صورت بهینه مصرف کرد. در نتیجه، تحت هر نوع شرایط کاری موتور، .لتاژ کافی برای جرقه زنی شمع ها می رسد.

کنترل گر زاویه مکث زمان شروع دوره مکث را مشخص می کند. آغاز دوره کث( وقتی ترانزیستور T3 وصل می شود) با آغاز یک پالس جریان مستطیلی مصادف است که برای راه اندازی ترانزیستورT4مرحله محرک سیستم است. این ترانزیستور، به نوبه خود، مرحله خروجی را فعال می کند. در بخش C از یک مدار تنظیمی زمانی RC (که در آن خازن و مقاومت به کار رفته) ، برای ایجاد مکث متغیر به کار می رود. این مدار، به وسیله چند مقاومت، خازن ها را به صورت متناوب پر و خالی می کند. این مدار را مدار کنترل حلقه – باز می نامند زیرا ترکیب مقاومتها و خازن ها رابطه زمانی ثابتی را به صورت تابعی از دور موتور ایجاد می کند.

مدار RC از خازن C5 و مقاومت های R9 و R11 تشکیل می شود. وقتی ترانزیستور T2 قطع می شود خازن C5 از طریق مقاومت R9 و بیس امیتر ترانزیستور T3 پر می شود. وقتی دور موتور پایین است، خازن به اندازه ای فرصت دارد که تا حدود ۱۲ ولت پر شود. در طی این مدت ترانزیستور T3 وصل می شود و کوئل نیز از طریق ترانزیستور های T4 ،T5 و T6 به کار می افتد. در لحظه جرقه زدن ترانزیستور T2 وصل می شود و در این هنگام خازن C5 از طریق R11 و T2 تخلیه  می شود. در طول مدتی که خازن C5 تخلیه می شود ترانزیستور T3 قطع می ماند. همین زمان تخلیه است که آغاز دوره مکث بعدی را به تاخیر می اندازد (زمان تخلیه به میزان پر بودن خازن C5 بستگی دارد). سرانجام زمانی فرا می رسد که خازن C5 از طریق مقاومت R11 و ترانزیستور T2 در جهت عکس شروع به پر شدن می کند و وقتی ولتاژ آن به حدود ۰.۷ ولت می رسد، ترانزیستور T3 دوباره وصل می شود. ترانزیستور T3 وصل می ماند تا وقتی که ترانزیستور T2 دوباره قطع شود. با افزایش دور موتور فرصت پر شدن خازن C5 کاهش می یابد و این بدان معنی است که ولتاژ نهایی خازن C5، پس از پر شدن، کمتر خواهد بود و بنابراین سریعتر تخلیه خواهد شد. در نتیجه ترانزیستور T3 زود تر وصل می شود و دوره مکث طولانی تر خواهد بود.

جریان خروجی از این ترانزیستور محرک، طبقه خروجی توان (زوج دارلینگتون) را تحریک می کند. در این مدار دارلینگتون، جریانی که به بیس ترانزیستور T5 می رسد تقویت می شود و جریان بسیار بالاتری به بیس ترانزیستور T6 می رسد. سپس این جریان اولیه بالا، از طریق ترانزیستور T6 ، وارد کوئل می شود. جریان اولیه در سمت کلکتور این ترانزیستور وصل می شود. مدار دارلینگتون به صورت یک ترانزیستور عمل می کند و غالبا آن را طبقه توان می نامند.

آن دسته از عناصر مدار که در این توضیح ذکری از آنها به میان نیامد، کارهایی از قبیل محافظت در برابر نیروی ضد محرکه کوئل (D9  ,  ZD4) و جلوگیری از کاهش بیش از حد مکث (C4  ,ZD2) به عهده دارند. جعبه راه انداز در مولد پالس اثر هالی به صورتی شبیه آنچه شرح داده شد کار می کند. جعبه های راه انداز جرقه زنی آمیخته بسیار کوچکتر از آنهایی هستند که از عنصر های نا مجتمع استفاده می کنند.

  • محدود کردن جریان و مکث حلقه – بسته

با استفاده از واحد محدود کننده جریان اولیه می توان مطمئن شد که سیستم بر اثر عبور جریان اولیه اضافی صدمه نمی بیند. این واحد بخشی از سیستم جرقه زنی انرژی ثابت نیز هست.جریان اولیه را به مقدار ماکزیمم از پیش تعیین شده می رسانند و آن را در همین مقدار نگه می دارند. مقدار این جریان را محاسبه می کنند. و سپس در حین ساخت مدول تقویت کننده این مقدار را مبنا قرار می دهند. این روش، وقتی با سیستم کنترل زاویه مکث ترکیب شود، کنترل حلقه – بسته نامیده می شود زیرا در آن مقدار واقعی جریان اولیه به مرحله کنترل پسخورانده می شود.

در این مدار از یک مقاومت دقیق پرتوان، با مقدار اهمی بسیار کم استفاده می شود( در شکل ۲  نمودار بلوکی یک مدار کنترل مکث حلقه – بسته نشان داده شده است).

سیستم کنترل مکث حلقه - بسته

شکل ۲

این مقاومت به صورت متوالی با ترانزیستور قدرت و کوئل بسته می شود. مدار حسگر ولتاژ که بین دو سر مقاومت بسته می شود، به ازای ولتاژی از پیش تعیین شده (که با شدت جریان متناسب است)، فعال می شود و سبب می شود که طبقه خروجی، جریان را محدود کند. به محض آن که طبقه خروجی،جریان را محدود کرد، ولتاژ حس شده افت می کند. این ولتاژ افت کرده نیز حس می شود و طبقه خروجی دوباره فعال می شود. این عملیات با سرعت بسیار زیاد تکرار می شود و جریان اولیه اصلی را محدود می کند. تنظیم کننده با چنان سرعتی قطع و وصل می شود که میدان مغناطیسی کوئل به اندازه کافی  از بین نمی رود که جرقه ایجاد شود . وقتی سوئیچ باز است، اما موتور روشن نیست از سیستم قطع جریان در هنگام خاموشی موتور استفاده می شود. در بسیاری از موارد این سیستم از یک مدار زمان گیر (تایمر) ساده تشکیل می شود که پس از گذشت حدود یک ثانیه طبقه خروجی را قطع می کند.

  • سیستم جرقه زنی تخلیه خازنی

از این سیستم  سالیان متمادی در بعضی از مدل های پورشه ۹۱۱ و نیز بعضی از مدل های فراری استفاده شده است. در حال حاضر از روش جرقه زنی تخلیه خازنی در سیستم جرقه زنی مستقیم SAAB استفاده می شود که در ادامه مطلب آن را شرح می دهیم.

در شکل زیر نمودار بلوکی سیستم جرقه زنی تخلیه خازنی نشان داده شده است. در این سیستم ابتدا ولتاژ باتری به ۴۰۰ ولت (DC) می رسد؛ بدین منظور از یک نوسان ساز و یک ترانسفورماتور، پس از آن، یک یکسو کننده استفاده می شود. از این ولتاژ بالا برای پر کردن خازن استفاده می شود.

سیستم جرقه زنی تخلیه خازنی

شکل ۳

 در لحظه جرقه زدن، خازن در سیم پیچ اولیه کوئل تخلیه می شود. این عمل غالبا با استفاده از یک تریستور انجام می گیرد. این تخلیه سریع از طریق اولیه کوئل، سبب تولید خروجی ولتاژ بالا در سیم پیچ ثانویه می شود. این ولتاژ، در مقایسه با سیستم القایی معمولی، خیلی سریعتر تولید می شود. آهنگ تولید ولتاژ در سیستم جرقه زنی تخلیه خازنی در حدود ۳ تا ۱۰ کیلو ولت بر میکرو ثانیه است؛ حال آنکه در سیستم القایی این آهنگ به حدود ۳۰۰ تا ۵۰۰ ولت بر میکرو ثانیه می رسد این زمان بسیار اندک و ولتاژ بسیار بالا سبب می شود که حتی شمع دوده گرفته یا روغن زده نیز جرقه بزند. اما عیب این سیستم کوتاه بودن عمر جرقه است که می تواند.، به ویژه در هنگام استارت زدن و روشن کردن موتور، مشکلاتی ایجاد کند. غالبا با فراهم آوردن امکاناتی برای جرقه زنی مکرر، این مشکل را حل می کنند. ( منبع: ماشین یک )

اشتراک گذاری مطلب

تمام حقوق مادی , معنوی , مطالب و طرح قالب برای این سایت محفوظ است