S1r9a9m 3 страница

Tero:
Я испытал систему плазменного зажигания в моём 4-тактном двигателе на мощностью 6,5 л. с. на бензине и пропане (на воде пока не испытывал). В качестве пусковой или предварительной искры я использовал высоковольтные разряды от родной катушки зажигания. Мне пришлось сменить полярность мостового выпрямителя, двух диодов и конденсатора для получения более хорошей предварительной искры. Вот схема и описание:

Система плазменной свечи «S1r-Tero» для одноцилиндрового двигателя с применением родной катушки зажигания

Инвертор заряжает конденсатор от фотовспышки ёмкостью 120 мкф до прибл. 300В постоянного тока. Резистор (или лампа или дроссель) используются для ограничения тока заряда конденсатора. Полярность мостового выпрямителя, конденсатора и двух диодов изменена на противоположную, так как похоже что в отрицательном направлении цепь зажигания двигателя даёт более хорошую искру.

Конденсатор заряжается мгновенно через свечу, когда катушка зажигания создаёт искру в свече. Энергия разряда составляет около 5Дж, или примерно в 100 раз больше, чем искра, создаваемая самой катушкой зажигания. Можно переключаться с обычного на плазменное зажигание и обратно путём включения и выключения инвертора. Стабилизирующий нагрузочный резистор безопасно разряжает остаточный заряд конденсатора.

Число оборотов двигателя увеличивается при включении плазменного зажигания (по крайней мере при использовании бензина и пропана). Потребление бензина похоже немного снижается по сравнению с использованием обычного зажигания. При использовании плазменного зажигания двигатель запускается исключительно хорошо.

ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что свеча не имеет встроенного резистора (измерьте сопротивление между наконечником свечи и её центральным электродом: оно должно быть меньше, чем несколько ом), в противном случае конденсатор недостаточно быстро разряжается через свечу.

31 июля 2005 г.
tero.ranta@bigfoot.com

Я прогонял двигатель на бензине и пропане. В обоих случаях имело место явное увеличение числа оборотов при включении плазменного зажигания (при работе двигателя без нагрузки). Наблюдалась некоторая эрозия электродов свечи, но эту проблему вероятно можно решить за счёт уменьшения энергии разряда (за счёт уменьшения ёмкости конденсатора или уменьшения напряжения). Энергия разряда довольно высокая (около 5Дж) и когда я вывинчиваю свечу, подключаю к ней провод и обеспечиваю массу, то искровой зазор свечи даёт очень красивый и громкий хлопок.

Примечание: Хотя к свече всё время подключён постоянный ток, сам разряд очень непродолжительный (настолько, что его трудно зафиксировать видеокамерой с частотой 30 кадров в минуту).

Jonathan:
S1r9a9m9, ещё раз спасибо от всех нас вам и вашему сыну за все ваши старания помочь нам. Вы хорошо относитесь к другим людям и к нашей экологии. Нам также трудно выразить всю нашу благодарность за то, что вы приходите сюда и помогаете каждому следовать вашим планам, вместо того чтобы пытаться на этом заработать и возможно из-за жадности потерять потраченные деньги. Вы и ваш сын - настоящие мужики.

Ronald:
Вот схема, по которой я подключил систему теперь. Всё стало проще. Я устал сжигать высоковольтные конденсаторы, и потому просто сделал конденсатор из полимерной плёнки и алюминиевой фольги. Теперь у нас на свече громкие хлопки.

Jim:
Здорово! Каждый день узнаёшь что-то новое. Казалось бы, нужно добавить ещё 5 000В чтобы ток лучше перепрыгивал искровой зазор, а получается что для большей эффективности надо всего лишь изменить полярность центрального электрода свечи на отрицательную. Это означает, что основной поток электронов пойдёт с центрального электрода свечи на землю. Единственная проблема в том, что износ на центральном электроде больше, если его полярность отрицательная, в то время как износ на боковом электроде больше при положительной полярности центрального электрода. В свете полученной информации мне придётся переосмыслить свою точку зрения на электрическую цепь S1r9a9m9. Вот пара ссылок по этой теме:

http://members.aol.com/bgahc/01_iwha_coilpolaritysparkplugs.html
http://www.nurex.com/catalog.html?show_products.asp?pid=A-12166~main

Вот как я в настоящий момент представляю себе то, что вероятно происходит в цепи s1r9a9m9:

Tero:
Есть очень простое объяснение тому, почему свеча получает отрицательный высоковольтный импульс. В контактном зажигании сначала замыкается контакт (ток от аккумулятора начинает поступать на первичную обмотку катушки зажигания) а затем после так называемой «выдержки времени» контакт размыкается. Искра появляется в момент, когда контакт разомкнут.

Когда контакт через дроссель резко размыкается, то это создаёт отрицательный импульс ЭДС. Потом происходит некоторая реверберация, и напряжение колеблется туда и обратно через землю, но в целом по всей вероятности наибольший всплеск напряжения является отрицательным.

Я не знаю, имеет ли это отношение к конденсаторному или другим типам бесконтактного зажигания, но по крайнеё мере мой двигатель мощностью 6,5 л. с. с транзисторным зажиганием тоже создаёт наибольший всплеск напряжения в отрицательном направлении.

Rex:
Я всегда думал, что центральный электрод свечи имеет положительную полярность. Но это не так:

Зайдите на http://beyond-designs.com/pspice.htm и прокрутите изображение до середины страницы к заголовку «Модель искрового зазора уровня 3 и испытательная схема» [Level 3 spark gap model and test circuit]. Во втором предложении от конца говориться следующее: «Имейте в виду, что центральный электрод свечи обычно подключается таким образом, чтобы у него была отрицательная полярность».

Tom:
Привет, ребята. Я рассматривал эту проблему, начиная с источника питания, то есть с автомобильного генератора. Это единственный возобновляемый (заряжающий) источник электроэнергии, обеспечивающий работу любого двигателя внутреннего сгорания. Тем самым он представляет собой основной ограничивающий фактор в конструкции системы. Маленькие легковые автомобили оснащены генераторами, дающими ток силой около 60А при напряжении 15В + или -. Генератор лимузина выдаёт примерно 80А, а у грузовика или автомобиля класса премиум – 100А. Тем самым общее количество ватт или имеющаяся мощность составляет:

15В x 60 A = 900Вт; 15В x 80 A = 1 200Вт; 15В x 100 A = 1 500Вт

Нельзя выжать из генератора больше мощности, при этом не спалив его, и его мощность зависит от числа оборотов двигателя, поэтому на низких оборотах, вы фактически пользуетесь зарядом аккумулятора, чтобы скомпенсировать недостаток мощности, производимой генератором. Аккумулятор является лишь компенсирующим компонентом системы, однако он непременно нуждается в зарядке. Технически, электросистема автомобиля рассчитана на работу с гораздо меньшей нагрузкой при всех включенных потребителях тока. Тем самым вы используете может быть всего половину мощности, производимой генератором в штатном режиме работы.

То, что мы пытаемся сделать сейчас, это воссоздать ту схему, которую S1r9a9m9 протестировал на своих свечах, то есть подать на свечи 6,6А и 24 000В. Мы знаем, что это комбинированная электросистема, то есть, это импульс переменного тока напряжением 110В при силе тока 6,6А = 726Вт ПЛЮС высоковольтный постоянный ток на выходе катушки напряжением 24 000В x 0,0005A = 12Вт РАВНО 738 ВАТТ мощности. Это эквивалентно почти одной лошадиной силе, или 529 футофунтам или «силе в секунду», которая посылается в виде энергии на каждую свечу в момент зажигания!

4-тактный двигатель внутреннего сгорания, вращающийся со скоростью 2 000 об./мин подаёт заряд на каждую свечу 1 000 раз в минуту или 16,7 раз в секунду. То есть мы ПОДАЁМ 738Вт или 1 л. с. В каждый цилиндр с каждым моментом зажигания или 16,7 л. с. в секунду. Этого достаточно?

Также в ходе обсуждений, которые я провёл с профессиональными электроинженерами-конструкторами и университетскими профессорами, мы пришли к заключению, что в конструкции S1r9a9m9 на свечи должно быть подаётся 110В переменного тока, так как только переменный ток может нести высокочастотный всплеск постоянного тока. Невозможно смешать постоянный ток с постоянным током при разных напряжениях и частотах, так как они начнут конфликтовать и вызовут интенсивный дуговой разряд в месте контакта. Таким образом, однополупериодный или двухполупериодный выправленный постоянный ток не является альтернативой. Импульсный постоянный ток, который по сути своей ток переменный, может подойти для таких целей при определённых условиях.

В настоящее время переменный ток используется в качестве несущей частоты в тех случаях, когда ЛЭП используются для передачи телекоммуникационных сигналов. Тут приходится покарпеть над трансформаторами, однако эта проблема была решена. Вы можете также использовать вашу домашнюю электропроводку в качестве телевизионной антенны – один и тот же базовый принцип.

Патрик, вы частично правы в вашем анализе того, что происходит в цилиндре. Вот что происходит: тонкораспылённая вода засасывается в цилиндр на такте впуска, сжимается и нагревается на такте сжатия, а затем превращается в «туман» или ещё более тонко испарённый газ в первой фазе рабочего такта как раз перед толчком этой одной лошадиной силы!

В момент искрообразования, на свече имеет место лишь очень незначительная плазменная диссоциация воды, и та вода, которая всё-таки диссоциировалась, практически тут же восстанавливается, как я уже указывал ранее. Такая диссоциация воды имеет место только при температуре около 3 000F, а температура искры составляет 50 000 - 7 000F ТОЛЬКО в зоне электрической дуги. Таким образом, то, что у нас получается, это не столько плазменная диссоциация воды, а, что более правдоподобно, МГНОВЕННО ОБРАЗУЮЩИЙСЯ ПАР или «ВЗРЫВАЮЩАЯСЯ ВОДА» как реакция на мгновенно выделяющееся тепло, возникающее в искровой дуге.

Теро продемонстрировал это в ходе своих экспериментов, отметив, что вспышка образуется, когда на свечу поступает высоковольтный импульс постоянного тока. Такая вспышка является результатом ионизации и нагрева окружающего дугу (влажного) воздуха. Чем больше подводимая мощность (энергия), тем больше вспышка и громче хлопок! Гром и молния!

Это физическая реакция, а не химическая. Плазменная вспышка передаёт находящейся в цилиндре тонкораспылённой воде энергию, эквивалентную лишь одной лошадиной силе. Так как при этом высокополяризованная молекула воды, попадает в сильнополяризованное электромагнитное поле, то происходит изменение полярностей, чтобы переориентировать молекулы в соответствии с силовыми линиями, и, так как сила прикладывается только в одном направлении (сверху вниз), должен происходит эффект ударной волны (толкающей поршень вниз по мере расширения водяных испарений в виде мгновенно образующегося пара под действием приложенной энергии).

Всё это происходит за очень короткий промежуток времени в виде взрывной силы, однако по мере расширения пара поршень уходит всё дальше вниз, тем самым освобождая в цилиндре больше места, что заставляет пар охлаждаться И СЖИМАТЬСЯ, так как приложенная энергия рассеивается в более обширном пространстве.

Причина, по которой в цилиндре искра подаётся после верхней мёртвой точки, состоит в том, чтобы лучше распылить водяные испарения (туман), перед тем как ударить по ним плазменным разрядом мощностью в 1 л. с. и потому что водяной пар имеет склонность сжиматься по мере опускания поршня и освобождения большего пространства в цилиндре. Хитрость заключается в том, чтобы ограничить степень потенциального сжатия, или ударить по низу рабочего такта, в то время как идёт расширение. Можно проще объяснить это следующим образом: по мере увеличения объёма, имеющаяся энергия снижается, и таким образом нам требуется ещё больше энергии, чтобы толкнуть поршень к нижней мёртвой точке рабочего такта, прежде чем на такте выпуска будут открыты выпускные клапаны. По этой же причине, нам нужны бóльшие жиклёры в карбюраторе, чтобы впрыснуть в цилиндр больше воды, так как при приложении энергии она расширяется совершенно с другим коэффициентом по сравнению с другими видами топлива.

Теперь, производим ли мы на нашем генераторе достаточно тока для этого? Да. 15В при 100А даёт 15000Вт, а мы потребляем всего лишь 738Вт. Однако если мы включим стеклоочистители, кондиционер, фары и пр., то потребление тока может быть больше, и поэтому S1r9a9m9 логично установил второй аккумулятор чтобы скомпенсировать потребление тока при езде в дождь поздно ночью. Так как аккумуляторы запараллелены, то они будут оба заряжаться при обычной езде в дневных условиях.

Теперь заметьте, что в систему зажигания можно подать 1 500Вт (или меньше) постоянного тока также и несколькими другими способами:

1 500 Вт = 15В x100A

= 100Вx15A

= 500В x 3A

= 1 500В x1A

=15 000Вx0,1A

= 30 000В x 0,05A (автомобильная катушка зажигания использует 0,0005A = 15 Вт)

= 60 000В x 0,025A

Тем самым, можно использовать различные трансформаторы для подачи одной и той же мощности, однако, пожалуйста, имейте в виду, что с одной стороны постоянный ток большой силы требует тяжёлых многожильных кабелей (из-за выделения теплоты), а с другой стороны, высоковольтные линии могут везде искрить, и поэтому требуют соответствующей экранизации, как проводка, применяющаяся в спортивных или высокофорсированных двигателях.

Причина, по которой рекомендуется перейти на переменный ток, состоит в том, что он может нести более высокую силу тока по более короткой линии без перегрева. Если же переключиться опять на постоянный ток, то линия постоянного тока до свечи должна быть как можно более короткой во избежание перегрева. ТО, что S1r9a9m9 использует хозяйственный провод, является ещё одним показателем того, что у него на свечи подаётся переменный ток, и что там имеется обратный провод переменного тока для завершения цепи.

Также имейте в виду, что в обычной системе, если вы инвертируете постоянный ток в переменный, то по мере увеличения напряжения переменного тока уменьшается сила тока (110В при 6A = 220В при 3A). Инверторы также регулируют частоту (50 – 60Гц или циклов в секунду для переменного тока), а постоянный ток из катушки зажигания выходит в КИЛОгерцах. Вы попросту не сможете напрямую смешать постоянный ток с постоянным током без печальных последствий, ОДНАКО можно смешать постоянный ток с переменным посредством комбинирования.

Создание плазменной дуги должно быть также возможным с использованием только переменного тока (что и сделали Виллард и Джек), однако передача высоковольтного всплеска постоянного тока к свече может быть осуществлена только при помощи переменного тока в качестве несущего. Совмещение постоянного и переменного тока, находится под управлением диодов, которые ограничивают течение тока и напряжения только в одном направлении. Размеры таких диодов зависят от напряжения и тока, проходящего через них. В базовой схеме S1r9a9m9 диоды входят в состав реле. При правильном подключении, эти диоды должны предотвращать обратный ток в направлении цепи постоянного тока (в данном случае в направлении катушки и контактов распределителя).

Почти все реле переменного тока оснащены 4-диодным мостовым выпрямителем, так как он требуется для преобразования переменного тока в постоянный, чтобы возбуждать обмотки реле. На схеме S1r9a9m9 аж 8 диодов! И, судя по тому, как они нарисованы, они подключены совсем не так как цепь выпрямителя. Такая цепь не будет работать, так как отсутствует необходимый возврат постоянного тока в переменный через диоды D2-D4 как показано ниже:

Диоды могут немного сбивать с толку, однако они представляют собой всего лишь своего рода проточные клапаны, которые обеспечивают течение положительного тока в направлении «стрелки». Проще говоря, на вышеприведённой схеме ток течёт справа налево. А вот переменный ток течёт попеременно то ту то другую сторону и диоды при этом блокируют течение тока в одном направлении с обеих сторон, позволяя только положительному полупериоду проходить в цепь постоянного тока.

Подключение к одному из 4-х участков мостового выпрямителя, будет определять то, используете ли вы один или более его диодов. В случае схемы S1r9a9m9, переменный ток по всей вероятности является несущим для постоянного, но где и как это происходит?

Он не мог подключиться к положительному плечу моста в точке соединения диодов D1/D3, где имеет место двухполупериодное выпрямление тока, так как цепь постоянного тока высокого напряжения не имеет защитного диода и вся схема сгорела бы.

На схеме S1r9a9m9 провод от распределителя идёт к верней части его реле, и подключается к выводу с выпрямленным однополупериодным положительным током через контактный якорь в верхней части первой обмотки. Технически, это не должно работать без наличия каких-то других компонентов в цепи.

Также, ОБРАЩАЮСЬ КО ВСЕМ: ПОЖАЛУЙСТА, ИМЕЙТЕ ВВИДУ, что схемы S1r9a9m9 и прочие репродукции его схем релейной цепи МОГУТ ОКАЗАТЬСЯ НЕПРАВИЛЬНЫМИ, и в том виде, как она нарисована, цепь может быть неработоспособной. Я убедился в этом после разговоров с университетскими профессорами и экспертами по электронике. Нормальная цепь должна следовать тем же базовым принципам протекания электрического тока, как показано на нормальных схемах мостового выпрямления, предназначенных для обеспечения работы (срабатывания) реле, а не для создания несущего сигнала в виде переменного тока.

Таким образом, если подключить постоянный ток высокого напряжения к «выходному» плечу D1/D3 (а при этом D1 подключен к D3, что предотвращает проникновение высокого напряжения в инвертор), то совмещённый высоковольтный заряд постоянного тока столкнётся в точке контакта с выпрямленным однополупериодным или двухполупериодным током 110В/6,6А. Иначе говоря, вы мгновенно спалите диоды в реле! Именно это и могло произойти, т. е. диоды в реле S1r9a9m9 могут быть уже пробитыми, и потому не работают, позволяя переменному току протекать по цепи к свечам (но также и к катушке, которая может быть оснащена внутренними диодами, которые предохраняют от обратных выбросов напряжения).

В инвертированной системе постоянный ток может течь только к свече, где он образует дугу, а затем заземляется через кузов автомобиля назад к D2/D4, что позволяет отрицательному току земли течь назад через D2 /D4, чтобы завершить цепь. Постоянный ток высокого напряжения заземляется на моторный блок, однако в цепи S1r9a9m9 требуется обратный провод от свечи для завершения соединения 110В переменного тока, так как реле не заземлено на автомобиль. Теро прав, заявляя, что в реле нет никакой необходимости, так как последовательно подключённые диоды способны выполнять ту же самую функцию, в особенности на стороне обратного потока постоянного тока высокого напряжения.

Теперь давайте посмотрим на обмотки внутри реле. Обычно обмотки реле возбуждаются только постоянным током через мостовой выпрямитель (посмотрите на схемы реле переменного тока и обратите внимание на ромбовидный символ, обозначающий мостовой выпрямитель). Реле работают в качестве выключателя для размыкания цепи, которая остаётся разомкнутой пока включён инвертор (одно срабатывание реле). Если же к реле подключить переменный ток, то оно будет жужжать, так как его коромысло будет постоянно замыкать и размыкать контакт.

Если электропроводка в цепи S1r9a9m9's действительно такая как на схеме, то это означает, что постоянный ток напряжением 110В постоянно поступает на свечи, но так как этого напряжения и той силы тока, которое оно несёт, не достаточно для создания дуги, и так как оно закольцовано назад обратным проводом свечи, то ток не течёт, пока не появляется высоковольтный заряд и не закорачивается в искровом зазоре свечи. Только тогда цепь срабатывает с образованием громкого плазменного разряда мощностью в 1 л. с.! Тем не менее, проблема всё ещё заключается в том, что совмещение постоянного тока с другим постоянным током не должно происходить, и в реле не должно при этом образовываться короткого замыкания.

В ходе экспериментальных изысканий Вилларда и Джека с использованием прямого подключения переменного тока для создания искры переменного тока потребовалось напряжение 2 500В при силе тока около 3,8А или при мощности 650Вт. Затем они выяснили, что искру можно продлить, даже если они опускали напряжение до 650В при силе тока 0,12А (78Вт). Теро смешал постоянный ток высокого напряжения, поступающий с катушки зажигания, с переменным током через конденсатор и получил потрясающий хлопок! Теперь картина проясняется?

В ответ на вопрос Вилларда что лучше: одиночный мощный разряд или продолжительная искра, я бы посоветовал быстрый взрыв вместо продолжительного разряда, который будет слишком сильно перегревать свечи и потому что фактическое время разряда в цилиндре очень мало ввиду высоких оборотов двигателя.

Теперь возникает проблема, как обеспечить подачу на свечи силы тока в 6,6А. Инвертор мощностью 400Вт при напряжении 110В выдаёт лишь 3,6А (400/110 = 3,6). Однако инвертор мощностью 800Вт при напряжении 110В выдаёт 7,3А. От инвертора мощностью 400Вт можно всё равно взять больше ампер, чем его номинальная сила тока, однако при этом он перегреется, и вот почему S1r9a9m9 использует отдельный вентилятор и систему охлаждения вокруг инвертора. Вот видите? Хитрый парень, не так ли? Вот что придумывают самоделкины, когда сталкиваются с проблемами. В следующий раз лучше поставить более мощный инвертор.

Не все инверторы выдерживают высокий ток на своих внутренних цепях, так как это может определяться их внутренними компонентами и нагрузочными характеристиками. Перед покупкой сначала прочтите инструкцию, так как для работы системы нам нужна высокая сила тока. Вам необходим мощный инвертор, который способен обеспечивать электропитанием большие механизированные инструменты. Понятно? Скажи им, мачо, что тебе нужен такой инвертор, от которого можно запитать вон тот отбойный молоток мощностью в 1 л. с., который ты держишь между ног.