CDI-Zündung-Auch wenn sich die Welt auf Elektroautos und -motoren verlagert, sind Gasmotoren immer noch ein großer Teil moderner Maschinen und werden in absehbarer Zeit nicht verschwinden. Eine Schlüsselkomponente in diesen Motoren, insbesondere im Hochgeschwindigkeitstyp, ist das CDI-Zündsystem.
Wenn Ihr Projekt die Verwendung eines Gasmotors erfordert, müssen Sie verstehen, wie Sie ein CDI für ein einfaches Design in eine Leiterplatte erstellen und wie es funktioniert. Wir haben diese Themen im Folgenden ausführlich behandelt, also schauen Sie doch mal rein! Das Gerät ist bei Motorrädern weit verbreitet, wo Sie es unter dem Sitz finden.
Was ist eine CDI-Zündung?
Auch bekannt als Gehirnbox, Pulspaket oder Zündbox, ist eine CDI (Capacitor Discharge Ignition) eine Blackbox, die den Kern des Zündsystems bildet. Seine Funktion besteht darin, die Einspritzdüsen und Zündkerzen zu steuern, um sicherzustellen, dass der Motor reibungslos läuft. Sie erhalten es meistens in kleinen Motoren wie Rasenmähern, Kettensägen, Motorrädern und ATV-Dirtbike-Motoren. Aber einige Autos und turbinengetriebene Flugzeuge haben es auch.
Quelle: Wikimedia Commons.
Die Thyristorzündung ist eine Verbesserung gegenüber der IDI (Inductive Discharge Ignition), da sie eine kürzere Ladezeit hat, was sie ideal für Hochgeschwindigkeitsmotoren macht.
Wie funktioniert ein CDI-System?
Die Hauptkomponente in einem CDI ist der Kondensator, und das System leitet den Strom darüber weiter und baut schnell auf. Diese Kraft wird genau zum richtigen Zeitpunkt in die Zündspulen gepumpt, um die Funkenenergieabgabe zu steigern und den Motor zu zünden.
Aus technischer Sicht erhält das Gerät zwei Spannungseingänge, einen von der Lichtmaschine und den anderen von der Pickup-Spule. Die Lichtmaschine liefert die Hochspannung (100-200V AC), während die Tonabnehmerspule einen Niederspannungsimpuls (10-12V AC) kanalisiert.
Sie können einen Kondensator nur mit Gleichstrom aufladen, so dass der Hochspannungs-AC gleichgerichtet wird und der resultierende Gleichstrom in den Hochspannungskondensator übergeht.
Die Niederspannung der Tonabnehmerspule treibt einen siliziumgesteuerten Gleichrichter (SCR) an, der die im Kondensator gespeicherte Hochspannungsladung entlädt. Diese Ladung geht in die Primär der Zündspule. Daher fungiert der SCR als Triggerschaltung oder Impulsspule.
Eine Zündspule
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Das Erzeugen von Funken erfordert eine hohe Spannung, und ein CDI-System liefert diese Leistung schnell mit einer kurzen Ladezeit. Zündspulen fungieren als Aufwärtstransformatoren. Wenn die Hochspannungsladung vom Kondensator an diesen Punkt gelangt, erhöht die Spule sie auf viele Kilovolt und sendet sie dann an die Zündkerze.
Bau einer Kondensatorentladungszündung
Ein CDI besteht aus mehreren Teilen, die alle in das Zündsystem integriert sind. Dazu gehören die folgenden:
Schwungrad und Stator
Das Schwungrad eines CDI besteht aus einem großen, permanenten Hufeisenmagneten, der zu einem Kreis gerollt ist. Sein Zweck ist es, die Kurbelwelle einzuschalten. Auf der anderen Seite ist der Stator eine Platte, die alle Drahtspulen enthält, die zum Einschalten der Zündspule, des Batterieladekreises und der Lichter erforderlich sind.
Ladespule
Wie der Name schon sagt, ist diese Spule zum Aufladen gedacht und erzeugt 6 V zum Laden der Kondensatoren. Es ist ein Teil des Stators und erzeugt Kraft, die auf der Bewegung des Schwungrads basiert. Diese Leistung geht dann von den Kondensatoren zur Kraftstoffzündung an die Zündkerze.
Hall-Sensor
Der Zweck des Hall-Sensors besteht darin, den Hall-Effekt zu messen, dh den Momentanpunkt, an dem der Magnet im Schwungrad die Pole wechselt. Denken Sie daran, dass das Schwungrad den Hufeisenmagneten dreht, so dass sich die Polarität mehrmals von Norden nach Süden ändert.
Ein Hall-Sensor
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Wenn dieser Schalter auftritt, sendet der Sensor einen Impuls an die CDI-Box und löst sie aus, um die gespeicherte Energie im Kondensator an den Hochspannungstransformator (Zündspule) abzugeben.
Taktmarke
Das Zeitmesszeichen ist ein beliebiger Ausrichtungspunkt, der angibt, wann der obere Federweg des Kolbens dem Stator und dem Triggerpunkt des Schwungrads entspricht. Die Statorplatte und das Motorgehäuse teilen sich diesen Punkt, und das Drehen der Statorplatte nach rechts oder links ändert den Triggerpunkt des CDI.
Auslöseschaltung
Eine Triggerschaltung besteht in der Regel aus einem SCR (Silicon Controlled Rectifier), Thyristor oder Transistorschalter. Es wird durch einen Impuls des Hall-Sensors ausgelöst und lässt Strom nur von einer Seite des Stromkreises zu, bis das Auslöseereignis eintritt. Sobald sich die Kondensatoren füllen, wird der CDI wieder ausgelöst.
Kapazitive Entladungszündung: Äquivalenter Schaltplan
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Verschiedene Arten der CDI-Zündung
CDI-Zündmodule gibt es in den folgenden zwei Typen:
AC-CDI-Modul
Die Stromquelle für dieses Modul ist der von der Lichtmaschine erzeugte Wechselstrom. Es ist das gebräuchlichste CDI-System, das in kleinen Motoren verwendet wird und normalerweise unter dem magnetisierten Schwungrad läuft.
Nicht alle Mini-Motoren haben jedoch CDIs. Einige haben eine Magnetzündung, während ältere Motoren aus den 60er Jahren auf ein Energieübertragungssystem angewiesen waren.
DC-CDI-Modul
Im Vergleich zum AC-DCI-Modul verwendet dieses die Batterie als Stromquelle. Fahrzeuge mit diesem System haben jedoch einen präziseren Zündzeitpunkt und können den Motor bei Kälte problemlos starten. Daher benötigt das System einen DC/AC-Wechselrichter, um die DC-Entladespannung des Kondensators von 2V auf 400/600V zu erhöhen.
Ein großer DC-AC-Wechselrichter
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CDI-Zündung:Welches ist das beste CDI?
Keines der beiden Module ist besser als das andere, aber jedes ist für verschiedene Anwendungen geeignet. Zum Beispiel hat das AC-CDI ein unkompliziertes Design und ist weniger anfällig für Probleme. Auf der anderen Seite ist der DC-CDI bei kalten Temperaturen sehr effektiv und liefert ein genaues Zündtiming.
Insgesamt ist der CDI unempfindlich gegen Shunts von der Zündkerze und kann mehrere Funken in schneller Folge entfachen. Diese Leistung macht es ideal für eine Vielzahl von Anwendungen.
CDI-Zündung:Vorteile von CDI
Vollständiges Aufladen eines Kondensators in kurzer Zeit, typischerweise 1ms
Unempfindlich gegen elektrische Shunts, die durch Zündkerzenverschmutzung entstehen
Schnelles Einschwingverhalten für das Kondensatorentladungszündsystem
Schneller Spannungsanstieg
Nachteile von CDI
Das CDI-System erzeugt starke elektromagnetische Geräusche.
Der kurze, aber kraftvolle Funke ist nicht gut genug, um magere Gemische bei geringer Leistung zu zünden.
Ein Kondensatorentladungszündmodul
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CDI-Zündung:Wie erstelle ich eine CDI-Box?
Die CDI-Boxschaltung ist recht einfach und von der Zündspule getrennt. Sie benötigen die folgenden Teile, um den Kurs zu erstellen:
Zwei Widerstände (5,6 und 56 Ohm, 0,5 W Widerstände)
Drei 1N4007-, 1000V-, 1A-Dioden
Ein SCR (TIC106D, 5A, 400V)
Zwei Mylar-Kondensatoren (2uF, 400V)
CDI-Zündung:So funktioniert die Schaltung
Ein CDI-Box-Schaltplan für einen C90 Honda
Wenn sich das Schwungrad dreht, erzeugt es ein Magnetfeld, das den Kern der Ladespule durchschneidet und eine Wechselspannung erzeugt. Diese Spannung fließt über D3 in der Vorwärtsverzerrung und erzeugt eine elektrische Gleichladung, die C1 und C2 antreibt.
Da sich der Strom abwechselt, fließt er im negativen Halbzyklus durch R1 zu D1 und D3 auf der gegenüberliegenden Seite. Der Strom fließt auch zum Blei K von SCR1 und geht dann durch R2 zum Blei G von SCR1. Es endet immer noch damit, dass die Kondensatoren während dieses Zyklus erneut geladen werden.
Ein Spannungsabfall über R2 löst das Blei G von SCR1 aus, wodurch die Schaltung läuft. Während der Entladung sendet SCR1 die gespeicherte Spannung an die Leitungen A & K und D2 und dann an die Primärspannung der Induktionsspule.
Das Magnetfeld, das durch die über die Primärspule laufende Spannung erzeugt wird, induziert einen Strom auf der Sekundärspule, wodurch eine hohe Ausgangsspannung erzeugt wird. Diese induzierte Spannung geht durch die Sekundärspule zur Zündkerze und ist stark genug, um einen starken Funken auf dem Lichtbogenspalt zu erzeugen.
Es wird jedoch kein elektrischer Strom in die primäre Zündspule geleitet, wenn SCR1 nicht läuft. Daher fungiert diese Zündsystemkomponente als Auslöser für den Zündkasten.
SCR1 läuft während des Zündzeitpunkts oder wenn der Kolbenhub bis zum maximalen Pegel ist, so dass der Funke das Luft-Kraftstoff-Gemisch zum richtigen Zeitpunkt entzündet.
Der Prozess findet kontinuierlich statt, um den Motor am Laufen zu halten. Wenn Sie es jedoch stoppen möchten, schließen Sie den Schalter SW. Strom fließt in den Boden und verhindert, dass SCR1 läuft. Diese Erdung stoppt das Auslösen der Ladungsfreisetzung von den Kondensatoren.
Wie teste ich meine CDI-Zündung?
Es gibt verschiedene Testwerkzeuge, um die Leistung der CDI-Box zu überprüfen, aber die gebräuchlichsten sind die Verwendung eines Oszilloskops oder eines Multimeters.
Ein Oszilloskop
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Ein digitales Multimeter
CDI-Zündung:Problembehandlung bei einem CDI-System
Die Fehlerbehebung eines CDI-Systems ist schwierig, aber es ist normalerweise die Ursache für die meisten elektrischen Probleme im Motor. Daher können Sie wissen, dass die Box ein Problem hat, wenn Sie auf die folgenden Themen stoßen:
Fehlzündend
Fehlschlagend
Rauer Lauf
Probleme beim Starten des Motors
Tote Zylinder
Abwürgen des Motors
Rauer Lauf
Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass CDI-Systeme kritische Geräte in schnelllaufenden Motoren sind. Ihr Kondensatordesign stellt sicher, dass sie schnell genug Ladung speichern und bei korrektem Zündzeitpunkt einen starken Schub an die Zündspule abgeben.
Wenn Sie ein solches Gerät für Ihr Projekt benötigen, sollte Sie der obige Schaltplan im Designprozess unterstützen. Kontaktieren Sie uns, wenn Sie weitere Abklärungen benötigen, und wir werden die Leiterplatte für Ihre Arbeit zu einem vernünftigen Preis bestücken.
