Электронное зажигание - в чем его преимущество? Электронное зажигание из двух деталей Электронное зажигание импульс.

Все автолюбители знают, что для розжига топлива применяется искра на свече зажигания, которая воспламеняет топливо в цилиндре, а напряжение на свече достигает уровня 20Кв. На старых автомобилях применяются классические, системы зажигания, которые имеют серьёзные недостатки. Именно о модернизации и доработке этих схем мы и поговорим.

Емкость в этой конструкции заряжается от стабильного по амплитуде обратного выброса блокинг-генератора. Амплитуда этого выброса почти не зависит от напряжения аккумуляторной батареи и числа оборотов коленчатого вала и поэтому энергии искры всегда достаточно для воспламенения топлива.

Схема зажигания выдает потенциал на накопительном конденсаторе в диапазоне 270 - 330 Вольт при падении напряжения на аккумуляторе до 7 вольт. Предельная частота срабатывания около 300 импульсов в секунду. Потребляемый ток около двух ампер.

Схема зажигания состоит из ждущего блокинг-генератора на биполярном транзисторе, трансформатора, цепи формирования импульсов C3R5, накопительной емкости С1, генератора импульсов на тиристоре.

В начальный момент времени, когда контактные S1 замкнуты, транзистор заперт, а емкость С3 разряжена. При размыкании контакта конденсатор будет заряжаться по цепи R5, R3.

Импульс тока заряда запускает блокинг-генератор. Передний фронт импульса с вторичной обмотки трансформатора запускает тиристор КУ202, но, так как емкость С1 предварительно не была заряжена, на выходе устройства искра отсутствует. С течением времени, под действием коллекторного тока транзистора осуществляется насыщение сердечника трансформатора и поэтому блокинг-генератор вновь окажется в ждущем режиме.

При этом на коллекторном переходе формируется выброс напряжения, который трансформируется в в третьей обмотке и через диод зарядит емкость С1.

При повторном размыкании прерывателя в устройстве происходит тот же алгоритм с той лишь разницей, что открывшийся передним фронтом импульса тиристор подсоединит уже заряженную емкость к первичной обмотке катушки. Ток разряда конденсатора С1 индуцирует во вторичной обмотке высоковольтный импульс.

Диод V5 защищает базовый переход транзистора. Стабилитрон предохраняет V6 от пробоя, если блок включен без бобины либо без свечи. Конструкция нечувствительна к дребезжанию контактных пластин прерывателя S1.

Трансформатор изготавливается своими руками на магнитопроводе ШЛ16Х25. Первичная обмотка содержит 60 витков провода ПЭВ-2 1,2, вторичная 60 витков ПЭВ-2 0,31, третья 360 витков ПЭВ-2 0,31.

Мощность искры в этой конструкции зависит от температуры биполярного транзистора VT2, которая на горячем двигателе снижается, а на холодном наоборот, тем самым, существенно облегчая запуск. В момент размыкания и замыкании контактов прерывателя импульс следует через конденсатор С1, кратковременно отпирая оба транзистора. При запирании VT2 появляется искра.

Емкость С2 сглаживает импульсный пик. Сопротивления R6 и R5 ограничивают максимум напряжения на коллекторном переходе VT2. При разомкнутых контактах оба транзистора закрыты, при длительно замкнутых контактах ток идущий через емкость С1 постепенно снижается. Транзисторы плавно закрываются, защищая катушку зажигания от перегрева. Номинал резистора R6 подбирается для конкретной катушки(на схеме он показан для катушки Б115), для Б116 R6 = 11 кОм.

Как видите на рисунке выше печатная плата устанавливается поверх радиатора. Биполярный транзистор VT2 через термопасту и диэлектрическую прокладку установлен на радиатор.

Эта конструкция позволяет формировать искру с большой длительностью, поэтому процесс сгорания топлива в автомобиле становится оптимальным.

Схема зажигания состоит из триггера Шмитта на транзисторах V1 и V2, развязывающих усилителей V3, V4 и электронного транзисторного ключа V5, коммутирующего ток в первичной обмотке катушки зажигания.

Триггер Шмитта формирует коммутирующие импульсы с крутым фронтом и спадом при замыкании или размыкании контактов прерывателя. Поэтому в первичной обмотке катушки зажигания увеличивается скорость прерывания тока и возрастает амплитуда высоковольтного напряжения на выходе вторичной обмотки.

В результате улучшаются условия формирования искры в свече, что способствует процессу улучшения запуска автомобильного двигателя и более полному сгоранию горючей смеси.

Транзисторы VI, V2, V3 - КТ312В, V4 - КТ608, V5 - КТ809А. Емкость С2 - с рабочим напряжением не ниже 400 В. Катушка типа Б 115, применяемая в легковых автомобилях.

Печатную плату изготовил в соответствии с рисунком по .

В этой системе энергия, расходуемая на искрообразование, копится в магнитном поле катушки зажигания. Система может быть смонтирована на любом карбюраторном двигателе с бортовой сетью автомобиля +12 В. Устройство состоит из транзисторного коммутатора, построеного на мощном германиевом транзисторе, стабилитроне, резисторах R1 и R2, отдельных добавочных сопротивлениях R3 и R4, двухобмоточной катушки зажигания и контактов прерывателя.

Мощный германивый транзистор Т1 работает в ключевом режиме с нагрузкой в коллекторной цепи, в роли которой служит первичная обмотка катушки зажигания. При включенном замке зажигания и разомкнутых контактах прерывателя транзистор заперт, так как ток в базовой цепи стремится нулю.

Во время замыкания контактов прерывателя в базовой цепи германиевого транзистора начинает течь ток величиной 0,5- 0,7 А, задаваемый сопротивлением R1, R2. Когда транзистор полностью отпирается, внутреннее сопротивление его резко снижается, и по первичной цепи катушки течет ток, нарастающий по экспоненте. Процесс нарастания тока практически не отличается от аналогичного процесса классической системы зажигания.

При очередном размыкании контактов прерывателя движение базового тока притормаживается, и транзистор закрывается, что приводит к резкому падению номинала тока через первичную обмотку. Во вторичной обмотке катушки зажигания генерируется высокое напряжение U 2макс которое через распределитель поступает на свечу зажигания. Затем процесс повторяется.

параллельно с появлением высокого напряжения на вторичной обмотке в первичной обмотке катушки индуцируется ЭДС самоиндукции, которая ограничивается стабилитроном.

Сопротивление R1 исключает обрыв базовой цепи транзистора при разомкнутых контактах прерывателя. Сопротивление R4 в эмиттерной цепь является токовым элементом обратной связи, снижая время переключения и улучшающим ТКС транзистора Т1. Сопротивление R3 (совместно с R4) ограничивает ток протекающий через первичную цепь катушки зажигания.

Автолюбители изготавливают электронные блоки зажигания, как правило, по классической схеме, состоящей из источника высокого напряжения, накопительного конденсатора и тиристорного ключа. Однако такие устройства имеют ряд существенных недостатков. Первый из них - низкий КПД. Поскольку заряд накопительной емкости можно уподобить заряду конденсатора через резистор, КПД зарядной цепи не превышает 50%. Значит, примерно половина потребляемой преобразователем мощности будет выделяться в виде тепла на транзисторах. Поэтому для них нужны дополнительные теплоотводы.

Второй недостаток состоит в том, что во время разряда конденсатора тиристор закорачивает выход преобразователя и вырабатываемые им колебания срываются.

После разряда накопительной емкости тиристор закрывается, и конденсатор вновь начинает заряжаться плавно нарастающим, от нуля до максимального значения, напряжением с Преобразователя. При больших оборотах двигателя это напряжение может не достичь номинального значения и конденсатор зарядится не полностью. Это приводит к тому, что с увеличением числа оборотов уменьшается энергия искры.

Следующий недостаток объясняется отсутствием стабильности энергии искрообразования при изменении напряжения питания. При запуске двигателя с помощью стартера напряжение аккумуляторной батареи может значительно (до 9-8 В) снижаться. В этом случае блок зажигания выдает слабую искру либо не работает совсем.

Предлагаем описание электронного зажигания, в котором нет указанных недостатков. Работа устройства основана на принципе заряда накопительного конденсатора от стабильного по амплитуде обратного выброса ждущего блокинг-генератора. Величина этого выброса мало зависит от напряжения бортовой сети автомобиля и числа оборотов коленчатого вала двигателя, и, следовательно, энергия искры практически всегда постоянна.

Устройство обеспечивает уровень потенциала на накопительном конденсаторе в пределах 300 ± 30 В при изменении напряжения на аккумуляторной батарее от 7 до 15 В, сохраняя работоспособность в интервале температур -15 - +90°. Предельная частота срабатывания составляет 300 имп/с. Потребляемый ток при f = 200 имп/с не превышает 2 А.

Принципиальная схема электронного зажигания (рис. 1) состоит из ждущего блокинг-генератора на транзисторе V6, трансформатора Т1, цепи формирования запускающих импульсов C3R5, накопительного конденсатора С1, генератора импульсов зажигания на тиристоре V2.

В исходном состоянии, когда контактные пластины прерывателя S1 замкнуты, транзистор V6 закрыт, а конденсатор С3 разряжен. При размыкании контакта он будет заряжаться по цепи R5, RЗ, переход «база - эмиттер» V6. Импульс зарядного тока запускает блокинг-генератор. Передний фронт импульса с обмотки II трансформатора (нижний по схеме вывод) запускает тиристор V2, но, поскольку конденсатор С1 предварительно не был заряжен, на выходе устройства искры не будет.

После того как под действием коллекторного тока V6 произойдет насыщение сердечника трансформатора, блокинг-генератор вновь вернется в ждущий режим. Образующийся при этом выброс напряжения на коллекторе V6, трансформируясь в обмотке III, через диод V3 зарядит конденсатор С1.

При повторном размыкании прерывателя в устройстве произойдут те же процессы с той лишь разницей, что открывшийся передним фронтом импульса тиристор V2 подключит теперь уже заряженный конденсатор к первичной обмотке катушки зажигания. Ток разряда С1 индуцирует во вторичной обмотке бобины высоковольтный импульс.

Устройство нечувствительно к дребезжанию контактных пластин прерывателя. При первом же их размыкании транзистор V6 откроется и останется в этом состоянии до начала насыщения трансформатора независимо от дальнейшего положения прерывателя.

Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ШЛ16Х25 с зазором около 50 мк. Обмотка I содержит 60 витков провода ПЭВ-2 1,2, II-60 витков ПЭВ-2 0,31, III - 360 витков ПЭВ-2 0,31. Сердечник трансформатора можно набрать и из Ш-образного железа. Однако из-за неровной обрезки пластин зазор, даже без прокладки, может оказаться большим. В этом случае необходима шлифовка неровностей в местах стыка магнитопровода.

Транзистор КТ805А можно заменить на КТ805Б, но из-за более высокого значения напряжения насыщения на нем будет рассеиваться и несколько большая мощность, что может привести к самозапуску блокинг-генератора при высоких температурах. Поэтому транзистор КТ805Б желательно установить на дополнительном теплоотводе площадью 20 - 30 см 2 .

Вместо диодов Д226Б можно применить КД105Б - КД105Г, КД202К - КД202Н (V1, V3), Д223 (V4).

С1 составлен из двух параллельно соединенных конденсаторов МБГО-1 по 0,5 мкФ на напряжение 500 В. С2 и С3 - МБМ.

Тиристор КУ202Н допустимо заменить на КУ202М или КУ201И, КУ201Л. Поскольку у КУ201 прямое напряжение не превышает 300 В, поэтому напряжение на накопительном конденсаторе снижают до 210 - 230 В путем увеличения его емкости до 2 мкФ. Причем заметного влияния на энергию искры это не оказывает.

Для налаживания устройства нужны авометр и имитатор прерывателя - любое электромагнитное реле, питаемое от звукового – генератора. Реле можно подключить через понижающий трансформатор к осветительной сети. Частота запускающих импульсов будет тогда равна 100 имп/с. С последовательно соединенным диодом частота запуска составит 50 имп/с.

Если детали исправны и выводы трансформатора подсоединены правильно, устройство начинает сразу же работать. Проверяют, чтобы напряжение на конденсаторе С1 составляло 300±30 В при изменении величины питания в указанных выше пределах. Измерять напряжение следует пиковым вольтметром, воспользовавшись схемой, представленной на рисунке 2.

Прибор подключают в точке соединения элементов C1, V2, VЗ и, изменяя величину зазора в сердечнике трансформатора, добиваются необходимого значения напряжения. Если оно заниженное, толщину прокладки увеличивают. При уменьшении зазора напряжение должно падать.

Когда окружающая температура низкая, энергия искры может упасть. В этом случае нужно уменьшить номинал резистора RЗ, поскольку при малом питающем напряжении тиристор V2 может не открыться.

Монтаж устройства выполнен печатным методом на плате размером 95X35 мм, изготовленной из фольгированного гетинакса или стеклотекстолита (рис. 3). Конструктивное выполнение блока электронного зажигания самое различное - в зависимости от имеющегося материала и места установки устройства.

В. БАКОМЧЕВ, г. Бугульма

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.

Достоинства электронного зажигания в двигателях внутреннего сгорания хорошо известны. Вместе с тем распространенные в настоящее время системы электронного зажигания пока недостаточно полно отвечают комплексу конструктивных и эксплуатационных требований. Системы с импульсным накоплением энергии сложны, не всегда надежны и практически недоступны для изготовления большинству автолюбителей. Простые системы с непрерывным накоплением энергии не обеспечивают стабилизации запасаемой энергии [З], а когда стабилизация достигнута - они почти так же сложны, как и импульсные системы .

Не удивительно поэтому, что опубликованная в журнале “Радио” статья Ю. Сверчкова вызвала большой интерес читателей. Хорошо продуманный, предельно простой стабилизированный блок зажигания может, без всякого преувеличения, служить хорошим примером оптимального решения в конструировании подобных устройств.

Результаты эксплуатации блока по схеме Ю. Сверчкова показали, что при общем достаточно высоком качестве его работы и высокой надежности ему присущи и существенные недостатки. Главный из них - это малая длительность искры (не более 280 мкс) и соответственно малая ее энергия (не более 5 мДж).

Этот недостаток, присущий всем конденсаторным системам зажигания с одним периодом колебаний в катушке, приводит к неустойчивой работе холодного двигателя, неполному сгоранию обогащенной смеси во время прогрева, затрудненному пуску горячего двигателя. Кроме этого, стабильность напряжения на первичной обмотке катушки зажигания в блоке Ю. Сверчкова несколько ниже, чем в лучших импульсных системах. При изменении напряжения питания от 6 до 15 В первичное напряжение изменяется от 330 до 390 В (±8 %), тогда как в сложных импульсных системах это изменение не превышает ±2 %.

С увеличением частоты искрообразования напряжение на первичной обмотке катушки зажигания уменьшается. Так, при изменении частоты от 20 до 200 Гц (частота вращения коленчатого вала 600 и 6000 мин -1 соответственно) напряжение изменяется от 390 до 325 В, что также несколько хуже, чем в импульсных блоках. Однако этот недостаток можно

практически не принимать во внимание, поскольку при частоте 200 Гц пробивное напряжение искрового промежутка свечей (из-за остаточной ионизации и других факторов) уменьшается почти вдвое.

Автор этих строк, который более 10 лет экспериментировал с различными электронными системами зажигания, поставил задачу улучшить энергетические характеристики блока Ю. Сверчкова, сохранив простоту конструкции. Решение ее оказалось возможным благодаря внутренним резервам блока, поскольку энергия накопителя использована в нем лишь наполовину.

Поставленная цель достигнута введением режима многопериодной колебательной разрядки накопительного конденсатора на катушку зажигания, приводящей к практически полной его разрядке. Сама идея такого решения не нова , но используется редко. В результате разработан усовершенствованный блок электронного зажигания с характеристиками, которыми обладают далеко не все импульсные конструкции.

При частоте искрообраэования в пределах 20...200 Гц блок обеспечивает длительность искры не менее 900 мкс. Энергия искры, выделяемая в свече зажигания при зазоре 0,9...1 мм,- не менее 12 мДж. Точность поддержания энергии в накопительном конденсаторе при изменении напряжения питания от 5,5 до 15 В и частоте искрообразования 20 Гц - не хуже ±5 %. Остальные характеристики блока не изменились.

Существенно, что увеличение длительности искрового разряда достигнуто именно продолжительным колебательным процессом разрядки накопительного конденсатора. Искра в этом случае представляет собой серию из 7-9 самостоятельных разрядов. Такой знакопеременный искровой разряд (частота около 3,5 кГц) способствует эффективному сгоранию рабочей смеси при минимальной эрозии свечей, что выгодно отличает его от простого удлинения апериодической разрядки накопителя .

Схема преобразователя блока (рис. 1) практически не изменилась. Заменен только транзистор для некоторого увеличения мощности преобразователя и облегчения теплового режима. Исключены элементы, обеспечивавшие неуправляемый многоискровой режим работы. Существенно изменены цепи коммутации энергии и цепи управления разрядкой накопительного конденсатора СЗ. Он разряжается теперь в течение трех (а на частоте ниже 20 Гц - и более) периодов собственных колебаний контура, состоящего из первичной обмотки катушки зажигания и конденсатора СЗ, Обеспечивают такой режим элементы С2, R3, R4, VD6.

Учитывая, что работа преобразователя подробно описана в , рассмотрим только процесс колебательной разрядки конденсатора СЗ. При размыкании контактов прерывателя конденсатор С4, разряжаясь через управляющий переход тринистора VS1, диод VD8 и резисторы R7, R8, открывает тринистор, который подключает заряженный конденсатор СЗ к первичной обмотке катушки зажигания. Постепенно увеличивающийся ток через обмотку по окончании первой четверти периода имеет максимальное значение, а напряжение на конденсаторе СЗ в этот момент становится равным нулю (рис. 2).

Вся энергия конденсатора (за вычетом тепловых потерь) преобразована в магнитное поле катушки зажигания, которое, стремясь сохранить значение и направление тока, начинает перезаряжать конденсатор СЗ через открытый тринистор. В результате по окончании второй четверти периода ток и магнитное поле катушки зажигания равны нулю, в конденсатор СЗ заряжен до 0,85 исходного (по напряжению) уровня в противоположной полярности. С прекращением тока и сменой полярности на конденсаторе СЗ закрывается тринистор VS1, но открывается диод VDS. Начинается очередной процесс разрядки конденсатора СЗ через первичную обмотку катушки зажигания, направление тока через которую меняется на противоположное. По окончании периода колебаний (т. е. приблизительно через 280 мкс) конденсатор СЗ оказывается заряженным в исходной полярности до напряжения, равного 0,7 начального. Это напряжение закрывает диод VDS, разрывая цепь разрядки.

В рассмотренном интервале времени малое сопротивление попеременно открывающихся элементов VD5 и VS1 шунтирует подключенную параллельно им цепь R3R4C2, вследствие чего напряжение на ее концах близко к нулю. По окончании же периода, когда тринистор и диод закрываются, напряжение конденсатора СЗ (около 250 В) через катушку зажигания прикладывается к этой цепи. Импульс напряжения, снимаемый с резистора R3, пройдя через диод VD6, вновь открывает тринистор VS1, и все процессы, описанные выше, повторяются.

Затем следует третий, а иногда (при пуске) и четвертый цикл разрядки. Процесс продолжается до тех пор, пока конденсатор С3, теряющий при каждом цикле около 50 % энергии, не разрядится почти полностью. В результате длительность искры возрастает до 900...1200 мкс, а ее энергия - до 12...16 мДж,

На рис. 2 показан примерный вид осциллограммы напряжения на первичной обмотке катушки зажигания. Для сравнения штриховой линией показана такая же осциллограмма блока Ю. Сверчкова (первые периоды колебаний на обоих осциллограммах совпадают),

Для повышения защищенности от дребезга контактов прерывателя пусковой узел пришлось несколько изменить. Постоянная времени цепи зарядки конденсатора С4 путем выбора соответствующего резистора R6 увеличена до 4 мс; увеличен также разрядный ток конденсатора (т. е. ток запуска тринистора), определяемый сопротивлением цепи резисторов R7, R8.

Блок электронного зажигания был испытан в течение трех лет на автомобиле “Жигули” и очень хорошо зарекомендовал себя. Резко повысилась устойчивость работы двигателя после пуска. Даже зимой при температуре около -30 °С пуск двигателя был легким, начинать движение можно было после прогрева в течение 5 мин. Прекратились наблюдавшиеся при использовании блока Ю. Сверчкова перебои в работе двигателя в первые минуты движения, улучшилась динамика разгона.

В трансформаторе Т1 использован магнитопровод ШЛ16Х8. Зазор 0,25 мм обеспечен тремя прессшпановыми прокладками. Обмотка I содержит 50 витков провода ПЭВ-2 0,55; II - 70 витков ПЭВ-2 0,25; III - 450 витков ПЭВ-2 0,14. В последней обмотке между всеми слоями следует проложить по одной прокладке из конденсаторной бумаги, а всю обмотку отделить от остальных одним-двумя слоями кабельной бумаги,

Готовый трансформатор покрывают 2-3 раза эпоксидной смолой или заливают его смолой полностью в пластмассовой или металлической коробке, Не следует применять Ш-образный магнитопровод, поскольку, как показывает опыт, трудно выдержать по всей толщине набора заданный зазор, а также избежать замыкания наружных пластин. Оба этих фактора, особенно второй, резко снижают мощность генератора.зарядных импульсов.

При налаживании генераторной части блока можно использовать рекомендации Ю. Сверчкова в .

Благодаря высокой надежности блок можно подключать без разъема X1 (отключение конденсатора Спр прерывателя обязательно), который предназначен для возможного аварийного перехода на батарейное зажигание, но первичная установка момента зажигания при этом будет существенно сложнее. При сохранении же разъема Х1 переход на батарейное зажигание очень прост - в гнездовую часть разъема Х1 вместо колодки блока вставляют колодку-замыкатель, у которой соединены контакты 2, 3 и 4.

Г.КАРАСЕВ, г. Ленинград

ЛИТЕРАТУРА:
1. А. Синельников. Чем различаются блоки,- За рулем. 1977, № 10. с. 17,
2. А. Синельников. Блок электронного зажигания повышенной надежности. Сб. “В помощь радиолюбителю”, вып. 73.-- М.: ДОСААФ СССР, с. 38.
3. А. Синельников. Электроника в автомобиле. - М.: Энергия, 1976.
4. А. Синельников. Электроника я автомобиле.- М.: Радио и связь, 1985.
5. Ю. Сверчков. Стабилизированный многоискровой блок зажигания. - Радио, 1982, № 5. с. 27.
6. Э. Литке. Конденсаторная система зажигания. Сб. “В помощь радиолюбителю”, вып, 78.- М.: ДОСААФ СССР, с. 35.

Список радиоэлементов

2.3. Бесконтактные системы зажигания.

Вариант 1.

За многие годы, прошедшие после выпуска первых модификаций "Вихрей", было разработано немало систем электронного тиристорного зажигания, предусматривающего использование в качестве датчика момента зажигания штатных прерывателей мотора или магнитной системы маховика. В последнем варианте необходимым условием являлось размагничивание части магнитов.

Однако прерыватели заведомо являются наиболее слабым местом в системе зажигания, требуют тщательной регулировки зазоров. С другой стороны, размагничивание магнитов доступно не каждому и ведет к потере мощности, снимаемой с генераторных катушек магнето.

Ниже описывается весьма надежная схема тиристорной бесконтактной системы, разработанная В. Михайловым. Схема включает накопительный конденсатор и магнитоэлектрический датчик, установленный с наружной стороны маховика. При замыкании магнитной цепи датчика планками, укрепленными на маховике, в катушке датчика возникает импульс, синхронизирующий работу тиристорной системы зажигания.

Благодаря тому, что замыкающая планка установлена на некотором расстоянии отдатчика, первоначально отрегулированная система не требует затем никакого ухода при эксплуатации. Момент зажигания в каждом цилиндре может быть установлен с гораздо большей точностью, чем в других системах (точно через 180°), что способствует некоторому повышению мощности двигателя. Кроме этого улучшается запуск "Вихря", мотор устойчиво работает на малых оборотах. Штатное же магнето используется для зарядки аккумулятора.

Схема зажигания (рис. 86) состоит из генератора импульсов, выполненного на тиристоре Д4 и конденсаторе С6, катушек зажигания КЗ-1 и КЗ-2, формирователя управляющих импульсов - несимметричного триггера Т1, Т2, эмиттерного повторителя ТЗ и электронного ключа Т4.

Питание схемы осуществляется от преобразователя напряжения (рис. 87) , который представляет собой двухтактный релаксационный генератор, собранный на двух транзисторах Т5,Т6 и трансформаторе Тр. Генерируемое напряжение выпрямляется с помощью мостика Д5-Д8.

Несимметричный триггер имеет два состояния: устойчивое - при отсутствии внешнего импульса и квазиустойчивое - при поступлении отрицательного импульса от датчика. При отсутствии сигнала транзистор Т, закрыт, так как сопротивление датчика значительно меньше сопротивления R 1 а транзистор Т 2 - открыт, поскольку на его базу с коллектора транзистора Т, поступает напряжение, достаточное для полного включения. Транзисторы Т 3 и Т 4 при устойчивом состоянии триггера закрыты, поскольку их базы соединены через резисторы R 6 и R 8 с плюсовой шиной.

При прохождении замыкающей планки мимо магнитного датчика ДМ в его катушке образуются два импульса, первый - отрицательный, а второй - положительный (при перемене концов катушки порядок будет обратным).

Отрицательный импульс "опрокидывает" триггер, пере водя его в квазиустойчивое состояние. При нагрузке транзистора Т 2 возникает прямоугольный импульс отрицательной полярности, который через эмиттерный повторитель Т 3 , поступает на базу транзистора Т 4 и открывает его, в результате чего на нагрузке R 10 выделяется импульс положительной полярности. Этот импульс через конденсатор С5 открывает тиристор Д4. Открытый тиристор замыкает цепь, состоящую из конденсатора С6, заряженного от преобразователя напряжением 300-320 В, и катушки зажигания. На вторичной обмотке катушки зажигания возникает импульс высокого напряжения.

Начальное отрицательное смещение (0,6-0,7 В), необходимое для устойчивой работы тиристора, задается на управляющий электрод тиристора резистором R 11 и диодом ДЗ.

При работе мотора на полных оборотах напряжение, поступающее от датчика, может достигнуть значительное величины, поэтому на входе устанавливается ограничитель (резистор К.2 и стабилитрон Д1). Конденсатор С2 сглаживает скачки напряжения и препятствует опрокидыванию триггера от случайных помех. Стабилитрон Д2 и резистор К9 стабилизируют напряжение питания триггера и эмиттерного повторителя на уровне 9,5-10 В.

Амплитуду импульсов датчика можно регулировать величиной зазора между датчиком и замыкающей планкой. Величина зазора должна быть такой, чтобы обеспечивался надежный запуск двигателя. Напряжение 300 В для заряда конденсатора С6 получается в электронном преобразователе (рис. 87).

Штатное зажигание мотора "Вихрь" - двухканальное, т.е. каждый цилиндр имеет отдельную систему. В описываемой схеме применена одноканальная система: искры при этом образуются одновременно в обоих цилиндрах - и в котором совершается рабочий ход, и в котором идет продувка, но так как в момент продувки свеча омывается отработавшими газами лишь с небольшой примесью свежей смеси, воспламенения в этом цилиндре не происходит. Применение одноканальной схемы позволяет значительно упростить систему.

Генератор импульсов и формирователь управляющих сигналов собраны в одном блоке на двух печатных платах, соединенных алюминиевыми швеллерами высотой 35 мм. На одном швеллере установлены тиристор Д4 и триод Т4, на другом - накопительный конденсатор С6. На малой плате размером 80 х 90 смонтированы триггер и эмиттерный повторитель; на большой плате размером 80 х 165 - цепи управления тиристором и цепи, соединяющие блок с мотором и источником питания. Тиристор изолируется от швеллера текстолитовой втулкой и слюдяной пластинкой.

Блок крепится к текстолитовой планке 80 х 70 с 11 клеммами (болты М6), соединенной с картером мотора дюралюминиевой пластинкой. К этой же пластинке крепятся и слегка раздвинутые штатные высоковольтные трансформаторы. Общая схема соединения блоков зажигания представлена на рис. 88 .

В магнитоэлектрическом датчике (рис. 89) применены катушка от реле РСМ, имеющая 5000 витков провода ПЭ 0,06 и сопротивление 750 Ом.

Магнитная система собрана из магнитов от микродвигателей, применяемых в детских игрушках. Для изготовления датчика требуются два магнита от одного микродвигателя. Катушка прикрепляется к верхней планке 6 винтом с потайной головкой. Оба магнита 5 устанавливаются (одноименными полюсами в одну сторону) между верхней и нижней 3 планками, стянутыми винтами и латунными стойками 4. Винты должны быть короткими, чтобы через них не замыкался магнитный поток. На верхней части датчика устанавливается гетинаксовая плата с печатным монтажом в виде двух полосок, к одному концу которых припаиваются выводы катушки, а к другому - провода, соединяющие датчик со схемой. Деталировка датчика и замыкателя приведена на рис. 90 .

Датчик устанавливается на пластине, прикрепленной к основанию магнето с наружной стороны маховика. Место крепления планки расположено между выступом основания магнето для крепления левого конденсатора и выступом, на котором расположен левый контакт прерывателя.

Более точно сам датчик на планке устанавливается следующим образом. Ручка газа поворачивается в положение "полный газ", которому соответствует максимальное опережение зажигания. Поршень верхнего цилиндра останавливается в 7 мм от ВМТ. Датчик при этом должен встать против второго (по ходу движения) свободного отверстия для крепления башмаков магнитов в маховике. В это отверстие вставляется замыкатель 9. Второй замыкатель для нижнего цилиндра вставляется в свободное отверстие маховика, сдвинутое на 180°.

Оси отверстий в маховике параллельны диаметру и расположены на расстоянии 16 мм от него, поэтому необходимо профрезеровать на маховике торцевой фрезой плоскость, а после установки в отверстия замыкателей прошлифовать их на кругло-шлифовальном станке.

Блок преобразователя (рис. 91) собран на алюминиевой пластине размером 120 х 110x3.

Диоды и резисторы смонтированы на печатной плате, укрепленной над основанием. Триоды (старые обозначения - П213, П214, П216, П217) монтируются на изолированном от основания алюминиевом швеллере высотой 35 мм.

Сердечник трансформатора Тр может быть любой конструкции; в данном случае он сделан тороидальным с размерами 56 х 40 х 12 из стали Э-310. На него сначала намотана повышающая обмотка III (1250 витков провода ПЭШО 0,25), затем сразу в два провода первичная I (2 х 45 витков ПЭВ 1,0) и вторичная II (2 х 13 витков ПЭВ 0,3).

Диоды Д5-Д7 типа Д226Б должны иметь обратный ток не более 10 мкА при обратном напряжении 600 В. Если таких диодов подобрать не удается, нужно поставить в каждое плечо выпрямительного моста последовательно по два диода, зашунтировав их резисторами по 75 кОм.

Блок преобразователя устанавливается в моторном отсеке лодки и соединяется с мотором и со схемой электроснабжения лодки с помощью 7- и 4-штырькового разъемов.

12-вольтовый аккумулятор (емкостью 14 А-ч) системы электроснабжения заряжается от катушек штатного магнето через выпрямительный мост на диодах Д242. Для обеспечения нужного зарядного тока на основание магнето ставится вторая катушка, которая при зарядке аккумулятора соединяется последовательно со штатной катушкой. Если, кроме системы зажигания, других потребителей электроэнергии на лодке нет, можно ограничиться одной катушкой. На современных моторах предусмотрена установка штатного выпрямительного моста, который может быть использован и на моторах прежних лет выпуска.

Конструкция электронного зажигания позволяет в течение 10 минут перейти на штатную систему. Для этого на плате магнето сохраняются прерыватели - при монтаже электронной системы контакты прерывателей раздвигают при помощи изоляционных прокладок.

Для перехода на штатное зажигание достаточно снять блок электронного зажигания с мотора на текстолитовой плате, замкнуть перемычками клеммы 1 и 2 с клеммой 5, а 3 и 4 - с 8, выключить питание преобразователя и вынуть изоляционные прокладки из прерывателей. Вторая катушка магнето автоматически переключается на электроснабжение лодки.

Особой наладки система зажигания не требует. При изготовлении системы надо подобрать транзисторы Т1, Т2, ТЗ с коэффициентом усиления по току, равным 45-50. Сопротивление R .1 подбирается таким, чтобы напряжение на базе транзистора Т1 было равным 0,25 В при устойчивом состоянии триггера, а величина резистора К4 должна быть такой, чтобы в устойчивом состоянии транзистор Т4 был открыт. Если преобразователь не будет запускаться (отсутствует напряжение 300 В), нужно проверить правильность соединения обмоток трансформатора. Начала обмоток на схеме обозначены точками.

Тиристор КУ201Л должен быть подобран с напряжением переключения не менее 400 В. При регулировке зазора между замыкателем и датчиком между ними прокладывается плотная бумага толщиной 0,3-0,35 мм. После того как датчик будет прижат и закреплен, бумага удаляется.

Перед установкой на мотор собранную систему зажигания можно проверить. Для имитации запускающих импульсов собирается схема (рис. 92) , выход которой присоединяется к блоку зажигания вместо магнитного датчика.

На вход схемы подается напряжение из бытовой сети 220 В. В разрядниках, установленных вместо свечей, должны образовываться яркие искры, которые возникают с частотой переменного тока в сети, т.е. 50 раз в секунду.

При использовании звукового генератора схему зажигания можно испытать на различных режимах.

Если блок зажигания не будет работать, то причиной может оказаться ошибка в монтаже или несоответствие параметров деталей.

Ощутимо изменилась и мощность, подводимая к катушке зажигания. На частоте 20 Гц при катушке Б-115 она достигает 50...52 мДж, а на 200 Гц - около 16 мДж. Расширены также пределы питающего напряжения, в которых блок работоспособен. Уверенное искрообразование при пуске двигателя обеспечивается при бортовом напряжении 3,5 В, но работоспособность блока сохраняется и при 2,5 В. На максимальной частоте искрообразование не нарушается, если питающее напряжение достигает 6 В, а длительность искры - не ниже 0,5 мс.
Указанные результаты получены главным образом за счет изменения режима работы преобразователя, особенно условий его возбуждения. Эти показатели, которые, по мнению автора, находятся на практическом пределе возможностей при использовании всего одного транзистора, обеспечены также применением ферритового магнитопровода в трансформаторе преобразователя.
Как видно из принципиальной схемы блока, показанной на рис 1, основные ее изменения относятся к преобразователю, т.е. генератору зарядных импульсов, питающих накопитель-конденсатор С2. Упрощена цепь запуска преобразователя, выполненного, как и прежде, по схеме однотактного стабилизированного блокинг-генератора. Функции пускового и разрядного диодов(соответственно VD3 и VD9 по прежней схеме) выполняет теперь один стабилитрон VD1. Такое решение обеспечивает болев надежный запуск генератора после каждого цикла искрообраэования путем значительного увеличения начального смещения на эмиттерном переходе транзистора VT1. Это не снизило тем не менее общей надежности блока, поскольку режим транзистора ни по одному из параметров не превысил допустимых значений.
Изменена и цепь зарядки конденсатора задержки С1. Теперь он после зарядки накопительного конденсатора заряжается через резистор R1 и стабилитроны VD1 и VD3. Таким образом, в стабилизации участвуют два стабилитрона, суммарным напряжением которых при их открывании и определяется уровень напряжения на накопительном конденсаторе С2. Некоторое увеличение напряжения на этом конденсаторе скомпенсировано соответствующим увеличением числа витков базовой обмотки и трансформатора. Средний уровень напряжения на накопительном конденсаторе уменьшен до 345...365 В, что повышает общую надежность блока и обеспечивает вместе с тем требуемую мощность искры.
В разрядной цепи конденсатора С1 использован стабистор VD2, позволяющий получить такую же степень перекомпенсации при уменьшении бортового напряжения, как три-четыре обычных последовательных диода. При разрядке этого конденсатора стабилитрон VD1 открыт в прямом направлении, (подобно диоду VD9 исходного блока). Конденсатор С3 обеспечивает увеличение длительности и мощности импульса, открывающего тринистор VS1. Это особенно необходимо при большой частоте искрообразования, когда средний уровень напряжения на конденсаторе С2 существенно снижается.
В блоках электронного зажигания с многократной разрядкой накопительного конденсатора на катушку зажигания длительность искры и в определенной степени ее мощность определяет качество тринистора, поскольку все периоды колебаний, кроме первого, создаются и поддерживаются только энергией накопителя. Чем меньше затраты энергии на каждое включение тринистора, тем большее число запусков будет возможно и тем большее количество энергий (и за большее время) будет передано катушке зажигания. Крайне желательно поэтому подобрать тринистор с минимальным открывающим током.
Хорошим можно считать тринистор, если блок обеспечивает начало искрообразования (с частотой 1...2 Гц) при питании блока напряжением 3 В. Удовлетворительному качеству соответствует работа при напряжении 4...5 В. С хорошим тринистором длительность искры равна 1,3...1,5 мс, при плохом - уменьшается до 1... 1,2 мс.
При этом, как это ни покажется странным, мощность искры в обоих случаях будет примерно одинаковой по причине ограниченной мощности преобразователя. В случае большей длительности конденсатор-накопитель разряжается практически полностью, начальный (он же средний) уровень напряжения на конденсаторе, задаваемый преобразователем, несколько ниже, чем в случае с меньшей длительностью. При меньшей же длительности начальный уровень более высок, но высок и остаточный уровень напряжения на конденсаторе из-за его неполной разрядки.

Таким образом, разность между начальным и конечным уровнями напряжения на накопителе в обоих случаях практически одинакова, а от нее и зависит количество вводимой в катушку зажигания энергии . И все-таки при большей длительности искры достгается лучшее дожигание горючей смеси в цилиндрах двигателя, т.е. повышается его КПД.
При нормальной работе блока формированию каждой искры соответствуют 4,5 периода колебаний в катушке зажигания. Это означает, что искра представляет собой девять знакопеременных разрядов в свече зажигания, непрерывно следующих один за другим.
Нельзя поэтому согласиться с, мнением (изложенным в) о том, что вклад третьего и тем более четвертого периодов колебаний не удается обнаружить ни при каких условиях. На самом деле каждый период вносит свой совершенно конкретный и ощутимый вклад в общую энергию искры, что подтверждают и другие публикации, например . Однако, если источник бортового напряжения включен последовательно с элементами контура (т.е. последовательно с катушкой зажигания и накопителем), сильное затухание, вносимое именно источником, а не другими элементами, действительно, не позволяет обнаружить упомянутый выше вклад. Такое включение как раз и использовано в .
В описываемом блоке источник бортового напряжения в колебательном процессе участия не принимает и упомянутых потерь, естественно, не вносит.
Один из наиболее ответственных узлов блока - трансформатор Т1. Его магнитопровод Ш15х12 изготовлен из оксифера НМ2000. Обмотка I содержит 52 витка провода ПЭВ-2 0,8; II - 90 витков провода ПЭВ-2 0,25; III - 450 витков провода ПЭВ-2 0.25.
Зазор между Ш-образными частями магнитопровода должен быть выдержан с максимально возможной точностью. Для этого при сборке между его крайними стержнями помещают, без клея по гетинаксовой (или текстолитовой) прокладке толщиной 1,2+-0,05 мм, после чего детали магнитопровода стягивают прочными нитками.
Снаружи трансформатор необходимо покрыть несколькими слоями эпоксидной смолы, нитроклея или нитроэмали.
Катушку можно выполнить на прямоугольной шпуле без щек. Первой наматывают обмотку III, в которой каждый слой отделяют от следующего тонкой изоляционной прокладкой, а завершают трехслойной прокладкой. Далее наматывают обмотку II. Обмотку I отделяют от предыдущей двумя слоями изоляции. Крайние витки каждого слоя при намотке на шпуле следует фиксировать любым нитроклеем.
Гибкие выводы катушки лучше всего оформить по окончании всей намотки. Выводить концы обмотки I и II следует в сторону диаметрально противоположную концам обмотки III, но все выводы должны быть на одном из торцов катушки. В таком же порядке располагают и гибкие выводы, которые закрепляют нитками и клеем на прокладке из электрокартона (прессшпана). Перед заливкой выводы маркируют.
Кроме КУ202Н, в блоке можно применить тринистор КУ221 с буквенными индексами А-Г. При выборе тринистора следует принять во внимание, что, как показывает опыт, КУ202Н по сравнению с КУ221 имеют в большинстве случаев меньший ток открывания, но более критичны к параметрам импульса запуска (длительности и частоте). Поэтому для случая использования тринистора из серии КУ221 номиналы элементов цепи удлинения искры необходимо скорректировать - конденсатор С3 должен иметь емкость 0,25 мкФ, а резистор R4 - сопротивление 620 Ом.
Транзистор КТ837 может быть с любыми буквенными индексами, кроме Ж, И, К, Т, У, Ф. Желательно, чтобы статический коэффициент передачи тока не был менее 40. Применение транзистора другого типа нежелательно. Теплоотвод транзистора должен иметь полезную площадь не менее 250 кв.см. В роли теплоотвода удобно использовать металлический кожух блока или его основание, которые следует дополнить охлаждающими ребрами. Кожух должен обеспечивать и брызгозащищенность блока.
Стабилитрон VD3 также необходимо устанавливать на теплоотвод. В блоке он представляет собой две полосы размерами 60x25x2 мм, согнутые П-образно и вложенные одна в другую. Стабилитрон Д817Б можно заменить последовательной цепью из двух стабилитронов Д816В; при бортовом напряжении 14 В и частоте искрообразования 20 Гц эта пара должна обеспечивать на накопители напряжение 350...360В. Каждый из них устанавливают на небольшой теплоотвод. Стабилитроны подбирают только после выбора и установки тринистора.
Стабилитрон VD1 подборки не требует, но он обязательно должен быть в металлическом корпусе. Для увеличения общей надежности блока целесообразно этот стабилитрон снабдить небольшим теплоотводом в виде обжимки из полоски тонкого дюралюминия.
Стабистор КС119А (VD2) можно заменить тремя диодами Д223А (или другими кремниевыми диодами с импульсным прямым током не менее 0,5 А), включенными последовательно.
Большинство деталей блока смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы показан на рис.2. Плата разработана с учетом возможности монтажа деталей при различных вариантах замены.

Для блока, предназначенного работать в местностях с суровым зимним климатом, оксидный конденсатор С1 желательно использовать танталовый с рабочим напряжением не ниже 10 В. Его устанавливают вместо большой перемычки на плате, при этом точки подключения алюминиевого оксидного конденсатора (он-то и показан на плате), пригодного для работы в подавляющем большинстве климатических зон, следует замкнуть перемычкой соответствующей длины. Конденсатор С2-МБГО, МБГЧ или К73-17 на напряжение 400...600 В.
В случае выбора для блока тринистора из серии КУ221 нижнюю по рис.2 часть платы необходимо скорректировать так, как это показано на рис.3. При монтаже тринистора необходимо один из винтов его крепления изолировать от печатной дорожки общего провода.
Проверку работоспособности и тем более регулировку следует проводить именно с такой катушкой зажигания, с которой блок будет работать в дальнейшем. Следует иметь в виду, что включение блока без катушки зажигания, нагруженной запальной свечой, совершенно недопустимо. Для проверки вполне достаточно измерять пиковым вольтметром напряжение на накопительном конденсаторе С2. Таким вольтметром может служить авометр, имеющий предел постоянного напряжения 500 В. Авометр подключают к конденсатору С2 через диод Д226Б (или подобный), а зажимы авометра шунтируют конденсатором емкостью 0,1...0,5мкф, на напряжение 400...600 В.
При номинальном напряжении питания (14 В) и частоте искрообразования 20 Гц напряжение на накопителе должно находиться в пределах 345...365 В. Если напряжение меньше, то прежде всего подбирают тринистор с учетом сказанного выше. Если после подборки будет обеспечено искрообразоеание при понижении напряжения питания до 3 В, но на конденсаторе С2 при номинальном напряжении питания будет повышенное напряжение, следует подобрать стабилитрон VD3 с несколько пониженным напряжением стабилизации.
Далее проверяют блок на высшей частоте искрообраэования (200 Гц), поддерживая номинальное бортовое напряжение. Напряжение на конденсаторе С2 должно находиться в пределах 185...200 В, а потребляемый блоком ток после непрерывной работы в течение 15...20 мин не должен превышать 2,2 А. Если транзистор за это время нагреется выше 60°С при комнатной окружающей температуре, тёплоотводящую поверхность следует несколько увеличить. Конденсатор С3 и резистор R4 подборки, как правило, не требуют. Однако для отдельных экземпляров тринисторов (как того, так и другого типа) может потребоваться корректировка номиналов, если на частоте 200 Гц будет обнаружена неустойчивость в искрообраэовании. Она проявляется обычно в виде кратковременного сбоя в показаниях вольтметра, подключенного к накопителю, и хорошо заметна на слух.
В этом случае следует увеличить емкость конденсатора С3 на 0,1...0,2 мкФ, а если это не поможет, вернуться к прежнему значению и увеличить сопротивление резистора R4 на 100...200 Ом. Одна из этих мер, а иногда и обе вместе, обычно устраняют неустойчивость запуска. Заметим, что увеличение сопротивления уменьшает, а увеличение емкости увеличивает длительность искры.
Если есть возможность воспользоваться осциллографом, то полезно убедиться в нормальном течении колебательного процесса в катушке зажигания и фактической его длительности. До полного затухания должны быть хорошо, различимы 9-11 полуволн, суммарная длительность которых должна быть равна 1,3...1,5 мс на любой частоте искрообразования. Вход X осциллографа следует подключать к общей точке обмоток катушки зажигания.
Типичный вид осциллограммы показан на рис.4. Всплески посредине минусовых полуволн соответствуют единичным импульсам блокинг-генератора при изменении направления тока в катушке зажигания.
Целесообразно проверить также зависимость напряжения на накопительном конденсаторе от бортового напряжения. Ее вид не должен заметно отличаться от показанного на рис.5.
Изготовленный блок рекомендуется устанавливать в моторном отсеке в передней, более прохладной его части. Искрогасящий конденсатор прерывателя следует отключить и соединить его вывод с соответствующим контактом розетки разъема Х1. Переход на классическое зажигание выполняют, как и в прежней конструкции, установкой вставки-замыкателя Х1.3.
В заключение отметим, что попытки получить столь же "длинную" искру с трансформатором на стальном магнитопроводе, даже из стали самого высокого качества, не приведут к успеху. Наибольшая длительность, которая может быть достигнута, - 0,8...0,85 мс. Тем не менее блок почти без изменений (сопротивление резистора R1 следует уменьшить до 6...8 Ом) работоспособен и с трансформатором на стальном магнитопроводе с указанными намоточными характеристиками, и эксплуатационный качества блока выше, чем у его прототипа .