Система зажигания Глеба Михайлова

Из учебного курса по автоделу известно, что система зажигания должна развивать напряжения, достаточные для пробоя искрового промежутка свечи в цилиндре двигателя. Искра должна обладать достаточной энергией и продолжительностью для воспламенения рабочей смеси на всех режимах работы двигателя.

Момент зажигания — появление первого искрового разряда в свече — оказывает существенное влияние на мощность, экономичность и токсичность двигателя.

Для каждого режима работы имеется оптимальный момент появления искры. При слишком раннем зажигании сгорание смеси происходит целиком в такте сжатия. В этом случае поршень испытывает сильный встречный удар, сопровождаемый металлическим стуком, и чувствуется потеря мощности двигателя.

При позднем зажигании появление искры происходит после перехода поршня через верхнюю мертвую точку, и смесь сгорает в такте расширения. При этом двигатель перегревается и его мощность снижается.

Максимальную же мощность мотор развивает, когда наибольшее давление создается после перехода поршня через верхнюю мертвую точку.

Системы, управляющие возникновением искрового разряда и моментом его появления, должны определять то положение поршня в цилиндре, при котором момент возникновения искры будет оптимальным. В этом случае топливо сгорит полностью, и двигатель разовьет максимальную мощность.

На сегодняшний день широко распространены две системы зажигания: одна регулирует момент появления искры с помощью механических устройств, а другая использует электронные ключи. Конечно, электронная система имеет массу преимуществ перед своей механической «бабушкой» с ее подгорающими контактами, пружинками и регулятором, изобретенным во времена расцвета паровозов.

Катушка с прицелом

Совершенствование любого устройства не имеет предела. И часто новые конструкции предлагают те, кто не знал, «что сделать лучше просто нельзя».

Система Михайлова (ее полное название звучит так: «Адаптивная система управления углом опережения зажигания ДВС», или «БЗМ-В»), установленная на автомобиль, заметно изменяет его динамические параметры.

Вот что рассказал о своей конструкции сам изобретатель, кандидат технических наук Глеб Борисович Михайлов: «Идея изменить систему зажигания возникла у меня семь лет назад, когда я, став автомобилистом, впервые открыл крышку трамблера своей «Нивы». Вид пружинок, грузиков и пригорелых контактов в устройстве, призванном регулировать процессы, измеряемые сотыми долями секунды, просто заставил меня взяться за реконструкцию системы. Как ни странно, почему-то современные методы управления сложнейшими механизмами не нашли еще применения в существующих двигателях внутреннего сгорания. Видимо, не зная традиционных способов конструирования ДВС, я решил использовать свой опыт по разработке систем, управляющих движущимися объектами. Такие системы используются в космических кораблях, пушках на мчащихся танках или следящих за пролетающими целями, роботах, выполняющих сложные операции.

Системы позволяют осуществлять движение механизмов с высокой скоростью, точно и безынерционно.

Для управления любым вращающимся валом, расположенным в перемещающейся системе, необходимо иметь все данные о его положении в пространстве, скорости и ускорении. Эта информация позволит определить местоположение объекта в любой момент времени и управлять им. Для оптимального руководства процессами, происходящими в ДВС, «объектом управления» становится движение коленчатого вала и поршня. Регулировать их скорость можно, изменяя момент возникновения искры в цилиндре двигателя.

Исследования работы ДВС показали, что самой трудноопределяемой и важной величиной является ускорение, с которым движутся вал и поршень. Ускорение поршня при приближении к верхней или нижней мертвой точке изменяется постоянно и очень быстро. Поэтому анализ характера его движения стал возможен только при использовании особого датчика, измеряющего скорость в тысячу раз быстрее, чем все приборы, используемые в современных системах зажигания.

Возможно, для приблизительного понятия о работе системы может помочь пример с охотником, стреляющим из ружья по летящей утке. Чтобы попасть, он делает упреждение, то есть целится несколько вперед птицы. Таким образом, он учитывает скорость и направление движения цели, скорость ветра, реакцию пальца, время на горение заряда, скорость полета дроби и еще несколько факторов. Причем вычисления происходят с огромной скоростью, на подсознательном уровне, но если расчет верен, то охотник попадает в утку, хотя целился только в то место, где она должна была оказаться через какие-то доли секунды до нажатия на курок. Конечно, это слишком упрощенное сравнение, но примерно так работает система. Она получает информацию для анализа скорости и ускорения, высчитывает необходимое временное упреждение и «стреляет» из катушек зажигания так, чтобы искра возникла в единственно нужный момент — долю миллисекунды — это и есть ее цель.

Точно выбранное мгновение, соответствующее определенному ускорению поршня, является решающим в организации процесса полного сгорания горючей смеси. Я говорю не о скорости, а об ускорении, так как нет ни одного временного промежутка, в котором вал двигается с постоянной скоростью. На нее влияет масса факторов. Даже наезд автомобиля на кочку заставит вал и поршень изменить скорость. Измерение же ускорения позволяет учесть абсолютно все нагрузки, испытываемые поршнем».

Чем измерить мгновение

Считывающим элементом уникального датчика, следящего за работой коленчатого вала, является вращающийся трансформатор. Он позволяет передать в тысячу раз больше информационных импульсов, чем приборы, используемые в иных системах. Такой объем информации дает возможность вычислителю, проанализировав данные, измерить скорость и ускорение поршня в любой возможной точке его местонахождения. Датчик хорошо переносит вибрацию, перепады температур и при этом сохраняет высокую точность. Вычислительную же часть работы выполняет мини-компьютер.

Таким образом, ИЗМЕРЕНИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ ускорения движущегося поршня выстрелом искрой из свечи позволяет стабилизировать процесс горения горючей смеси так, что вся работа двигателя проходит в максимально благоприятном режиме.

В существующих системах происходит лишь ИЗМЕРЕНИЕ скорости движения поршня, а об ускорении информации нет. Поэтому в момент приближения поршня к верхней мертвой точке система не управляет процессом зажигания, а выдает искру по усредненным параметрам.

Результат

Каждого автомобилиста интересует, что же даст система Михайлова, если ее установить на машину.

Двигатель, в котором происходит полное сгорание горючей смеси, начнет работать иначе. Пропадут динамические удары — это значительно уменьшит вибрацию. Также снизятся нагрев мотора и угар масла.

Запуск зимой будет происходить гораздо легче. Результат исследований: 60-градусные морозы Якутии не являются препятствием для успешной работы машин с системой.

Показательными испытаниями стала и работа системы на спортивных автомобилях и мотоциклах. Исключительно сложные динамические нагрузки, которые испытывают эти машины во время

гонок по трассе и бездорожью, подтвердили преимущества и надежность изделия.

Расчеты показали: удельный расход топлива — литр на единицу выдаваемой мощности — снижается на 12 — 17 процентов во всем диапазоне нагрузок двигателя. В приблизительном пересчете экономия для «Волги» составляет 1 литр на сто километров городского цикла.

«БЗМ-В» состоит из датчика, блока, включающего две катушки, и электронного модуля управления. Для установки системы нужно будет присоединить провода от штатной катушки зажигания к блоку системных катушек, а штатный трамблер заменить системным датчиком. Для укрепления вычислительного блока понадобятся два самореза.

Система сделает двигатель автомобиля «всеядным». То есть он сможет работать на любом бензине. Перед заправкой низкооктановым 76-м бензином потребуется переключить тумблер.

Отличия системных датчиков для различных машин состоят лишь в размерах крепежных головок и передающего вала (еще раз напомним, датчик устанавливается на место трамблера). Все описанные преимущества получают как карбюраторные машины, так и машины с двигателем, оборудованным впрыс¬ком. Автомобили, имеющие дополнительно газовую систему питания, при переходе на газ сохраняют мощность «бензинового режима».

Система позволяет значительно понизить токсичность выхлопных газов. В результате полного сжигания горючей смеси вредные составляющие почти полностью сгорают в цилиндрах двигателя. Одновременное использование «БЗМ-В» и катализатора может понизить массу его платиносодержащего и самого дорогого элемента почти в три раза.

Сейчас система установлена почти на две с половиной тысячи автомобилей, среди которых не только отечественные машины, но и иномарки.

На соревнованиях внедорожников в Кронштадте «УАЗ» с системой Михайлова занял призовое место.