Наши партнеры ArtmMisto
В. Беспалов, "Радіо", №1, 1987
Модифікація: Олексій Кузнєцов
E-mail: RA3TSL (at) mail.ru
(Замініть (at) на @)
Для економії бензину і зменшення шкідливих продуктів згоряння останнім часом намітилася тенденція збіднювати горючу суміш в двигунах автомобілів. Для надійного запалення збідненого суміші потрібно потужний і тривалий іскровий розряд. Встановлено, що такий розряд, крім цього, допускає більший розкид кута випередження запалювання, зменшує детонацію, покращує пуск і підвищує стійкість роботи двигуна на будь-яких режимах. Формування запальних іскрових розрядів в останні роки все частіше довіряють електронним системам запалювання, переваги яких широко відомі.
Описуваний нижче блок об'єднує в собі властивості транзисторної і тріністорний систем запалювання. Від першої він відрізняється тим, що в ньому використаний закритий (при замкнутих контактах переривника) транзисторний ключ, коммутирующий ланцюг первинної обмотки котушки запалювання, а від другої - тим, що накопичувальний конденсатор заряджається від ЕРС самоіндукції цієї ж обмотки, коли транзисторний ключ перериває струм через неї [1].
Від відомих систем запалювання з імпульсним накопиченням енергії на конденсаторі [2] і від комбінованих систем [3, 4] вона відрізняється відсутністю спеціального багатообмотувальних накопичувального трансформатора. Система забезпечує іскровий розряд вищою тривалості і енергії. За цими параметрами вона перевершує відомі системи запалювання. Так, за тривалістю розряду пристрій в 8 ... 10 разів перевершує тріністорний-конденсаторні системи з безперервним і імпульсним накопиченням енергії. При непрацюючому двигуні вона споживає незначний струм, має висоную швидкість наростання високовольтного імпульсу і при всіх значеннях частоти обертання колінчастого вала двигуна формує на один запускає імпульс потужний подвійний іскровий розряд. Система захищена від брязкоту контактів переривника і від перешкод бортової мережі автомобіля.
Недоліком системи запалювання є обов'язковість використання в ній котушки запалювання з малою індуктивністю первинної обмотки і високим коефіцієнтом трансформації (близько 300). Задовільно працює система з котушкою Б114 (коефіцієнт трансформації 227). Але для повної реалізації можливостей системи котушку треба кілька переробити, щоб довести коефіцієнт трансформації до 280. Після переробки можна використовувати і широко поширені котушки Б115, Б117 Про саму переробці розказано в кінці статті.
Основні технічні характеристики
Напруга живлення. В 6 ... 17 Струм, А. при непрацюючому двигуні і замкнутих контактах переривника 0,15 розімкнутих контактах переривника 0.015 частоті іскроутворення 100 Гц 3.3 максимальній частоті іскор освіти (200 Гц) 4.5 Енергія іскри, мДж, при напрузі живлення 14 В, частоті іскроутворення 100 Гц і довжині іскрового проміжку 7 мм 170 Тривалість іскрового розряду при тих же. умовах, мс 4.8 Швидкість наростання високовольтного імпульсу, В / мкс, при довжині іскрового проміжку 7 мм 350 15 мм 500
Принципова схема блоку запалювання показана вище. Пристрій складається нз вузла запуску, зібраного на транзисторі VТ1, формувача імпульсів, що запускають на транзисторах VT2 і VТЗ, транзисторного ключа VТ4, тріністорний ключа VS1 і накопичувального конденсатора С5.
Тимчасові діаграми (миттєве значення) пояснюють роботу системи запалювання при частоті іскроутворення 50 Гц, вугіллі замкнутого стану контактів переривника 55 °, напрузі живлення 14 В і довжині іскрового проміжку 7 мм. Діаграми А, Б, В, Е, І зняті відносно загального проводу, Г (показана в збільшеному масштабі часу) і Ж - щодо катода тринистора VS1; Д знята в розриві ланцюга колектора транзистора VT4; І - діаграма напруги на вторинній обмотці, знята з дільника напруги, складеного з резисторів 10 МОм і 1кОм; для зняття діаграми К - струму вторинної обмотки котушки запалювання - послідовно з іскровим проміжком, з боку загального проводу, включали резистор опором 10 Ом, з якого сигнал подавали на осцилограф.
Припустимо, що в початковому стані контакти переривника замкнуті, тоді конденсатор С1 вузла запуску розряджений і транзистор VT1 закритий. Транзистор VT2 відкривається струмом, що протікає через резистори R5-R7, a VT3 буде закритий, так як напруга на його базі буде близьке до нуля. Яка Формує конденсатор С2 через резистори R10, R9, R7 і емітерний перехід транзистора VT2 заряджений до напруги близько 5,3 В. Оскільки транзистор VT3 закритий, то транзистор VT4 буде також закритий. Струм через первинну обмотку котушки запалювання Т2 від бортової мережі автомобіля не протікає і накопичувальний конденсатор С5 розряджений.
При першому розмиканні контактів переривника через ланцюг R1VD1 заряджається конденсатор С1 і відкривається транзистор VT1. Напруга конденсатора С2 виявляється прикладеним через відкритий транзистор VT1 з закриває полярності до емітерного переходу транзистора VT2 і тому він закривається, а сам конденсатор починає заряджатися від джерела живлення через резистори R5 і R6. Поки розряджається конденсатор С2, транзистори VT3- VT4 відкриті. Час розрядки конденсатора С2 можна регулювати резистором R5. Через первинну обмотку котушки запалювання починає протікати струм, і в ній накопичується електромагнітна енергія. Параметри цієї обмотки повинні бути такими, щоб процес накопичення енергії закінчився через 2 ... 2.5 мс. Приблизно такий же час необхідно, щоб напруга на конденсаторі С2 встигло зменшитися до напруги, при якому відкривається транзистор VT2. Через велику статичного коефіцієнта передачі струму транзисторів VT2-VT4 транзисторний ключ VT4 в момент відкривання транзистора VT2 різко закривається, що призводить до переривання струму в первинній обмотці котушки запалювання. У вторинній обмотці котушки запалювання через 2 ... 2,5 мс виникає високовольтний імпульс, що викликає іскру в запальний свічці. Після зменшення його напруги до 1,2 кВ іскровий розряд підтримується деякий час, яке залежить від параметрів котушки запалювання і іскрового проміжку.
У момент закривання ключа VT4 виникає велика ЕРС самоіндукції в первинній обмотці Імпульсом цієї ЕРС через діоди VD6 і VD4 накопичувальний конденсатор С5 заряджається до напруги приблизно 105 В навіть при замкнутої вторинній обмотці котушки запалювання.
Після замикання контактів переривника через розрядки конденсатора С1 через базовий ланцюг транзистора VT1 забезпечується тимчасова затримка (близько 0.5 мс) закривання цього транзистора, що захищає систему від брязкоту контактів п р ривателя. Як тільки транзистор VT1 закриється, знову заряджається формує конденсатор С2.
При другому і наступних відстань між контактами переривника знову відкриваються транзистори VT1, VT3 - VT4. Перепад напруги, який формують транзистори VT2, VT3. відкриває транзистор VT4. У вторинній обмотці трансформатора T1 виникає імпульс, який відкриває тринистор VS1. Раніше заряджений накопичувальний конденсатор С5 розряджається через транзистор VT4, джерело живлення, первинну обмотку котушки запалювання і тринистор VS1. Під час розрядки накопичувального конденсатора діод VD6 закривається. Пропускання розрядного струму конденсатора по первинній обмотці котушки запалювання викликає пробій іскрового проміжку в свічці запалювання, але тепер уже в момент розмикання контактів переривника.
Після того, як розрядний струм накопичувального конденсатора значно зменшиться, тріннстор VS1 закриється, через первинну обмотку котушки запалювання, що відкрився діод VD6, транзистор VT4 від бортової мережі потече тек. Цей струм деякий час підтримує виник іскровий розряд. Одночасно з ним відбувається накопичення енергії в первинній обмотці котушки запалювання.
Коли через 2 ... 2,5 мс буде перерваний струм у первинній обмотці котушки запалювання, накопичена в ній енергія перетворюється в позитивний імпульс для повторного пробою іскрового проміжку і розряд підтримується ще деякий час. Одночасно після закривання транзисторного ключа знову заряджається накопичувальний конденсатор. Таким чином, тривалість всього іскрового розряду досягає 4,8 мс.
З підвищенням частоти іскроутворення через зменшення часу, відведеного на зарядку формує конденсатора С2, час, протягом якого відкритий транзисторний ключ УТ5, зменшується (при частоті понад 120 Гц - до 1,7.-2 мс), що призводить до зменшення тривалості і енергії іскрового розряду.
Захист блоку запалювання від перешкод з боку бортової мережі автомобіля забезпечують ланцюга VD7C6, СЗС4 і резистор R7. Крім цього, під час формування імпульсів, що запускають ланцюг зворотного зв'язку через резистор R4 утримує транзистор VT1 відкритим, що збільшує перешкодозахищеність і чіткість роботи системи в момент розмикання контактів переривника.
Креслення друкованої плати, яка виготовлена з фольгованого склотекстоліти товщиною 2 мм, показаний на малюнку. Діод VD6 для поліпшення його охолодження встановлений на дюралюмінієва куточку і ізольований слюдяною прокладкою. З'єднувальні провідники між колектором транзистора VT4, діодом VD6 і затискачем 2 блоки повинні мати мінімальну дліку і переріз не менше 0,75 мм2.
Розділовий трансформатор Т1 намотують на кільцевому магніто проводі типорозміру К12Х6Х4 з фериту з магнітною проникністю 1000-2000. Можна застосувати магнітопровід іншого типорозміру, наприклад, K12X5X5,5 або з двох кілець K10Х Х6Х4.5. Обмотки містять по 70 витків дроту ПЕЛШО 0,15. Намотують їх одночасно двома проводами.
Конденсатори С1, СЗ, С4 - К10-7В або КЛС; С2 - К73П-3; С5 - МБГО; Сб - К50-3, його можна замінити малогабаритним К52-2 ємністю 15 мкФ на номінальну напругу 70 В. Діод КД202Р можна замінити на КД202М, КД202К, Д245А - на Д231А, Д232, Д246А; тринистор КУ202Н - на КУ202Л, КУ202; стабілітрон КС168А - на КС168В, КС162А, КС156А; КС630А - на 2С930А. Транзистори КТ315І можна замінити на КТ315В. КТ315Г, КТ503 з будь-яким буквеним індексом; КТ608Б - на КТ608А, КТ815Б - КТ815Г; КТ805АМ - на КТ805БМ; 1Т813В - на 1Т813Б, 1Т806В, ГТ806В.
Загальний вигляд блоку (зі знятою кришкою) і розміщення деталей в ньому показані на малюнку.
Переробка котушки запалювання
Для переробки котушки запалювання Б114 її розбирають. Перед розбиранням, щоб було легше развальцевать металевий стакан, знімають напилком фаску по його краю. Після цього, обережно, щоб не пошкодити пластмасову кришку, розвальцьовують край металевого склянки, виймають котушку і гумове кільце ущільнювача. З первинної обмотки, розташованої поверх вторинної, змотують верхній шар (35 витків). Решта витки необхідно надійно зміцнити петлею з тасьми. Поверх обмотки слід укласти 2-3 шари паперу і обмотати зверху нитками.
Для забезпечення оптимальної індуктивності розсіювання перетин стрижневого муздрамтеатру котушки запалювання треба зменшити в 2,5 рази (залишити 10 пластин). Ці пластини обгортають декількома шарами паперу і щільно вставляють в котушку.
Потім котушку запалювання збирають, при необхідності в стакан додають трансформаторного масла і знову завальцьовують. Перед завальцюванням кришку котушки слід притиснути, наприклад, струбциной.
У котушок запалювання Б117, Б115 треба також залишити 10 пластин, а первинну обмотку слід видалити і намотати іншу проводом ПЕВ-2 діаметром 1,2 мм. Число витків - 100; їх укладають в три шари. Обмотку слід надійно закріпити; відстань по поверхні ізоляції між її крайніми витками і магнітопроводом не повинно бути менше 15 мм.
Перед налагодженням блоку особливу увагу слід приділити перевірці ланцюга управління тріністором і підключенню джерела живлення. Полярність підключення первинної обмотки котушки запалювання Б114 особливої ролі не грає. Однак, якщо котушку затискачем «К» підключити до плюсового висновку джерела живлення, то запас по пробивному напрузі буде вище на 10 ... 15% і станеться зміна полярності високовольтних імпульсів. У котушок Б117, Б115 загальну точку з'єднання обмоток рекомендується підключати до плюсового проводу живлення. З такими котушками загальна тривалість іскрового розряду зменшується до 3,4 ... 3,7 мс, а швидкість наростання високовольтного імпульсу збільшується до 600 В / мкс.
Для налагодження блоку запалювання потрібно регульоване джерело живлення з напругою до 15 В на струм навантаження не менше 2 А. Вихідні затискачі джерела живлення слід зашунтувати батареєю конденсаторів із загальною місткістю не менше 15 000 мкФ. Налагоджують пристрій при напрузі живлення 14 В. Випробувальний іскровий проміжок в колі вторинної обмотки котушки запалювання повинен бути рівний 7 ... 8 мм. Замість переривника підключають мікроперемикач. Паралельно накопичувального конденсатору С5 включають вольтметр постійного струму на напругу не менше 120 В і зі струмом повного відхилення стрілки не більше 100 мкА.
Після включення живлення мікроперемикачем подають поодинокі запускають імпульси. У искровом проміжку повинна проскакувати потужна іскра. При цьому напруга на накопичувальному конденсаторі С5 має бути в межах 100 ... 105 В, його встановлюють підстроєні резистором R5. Якщо напруга перевищує 110 В і його не вдається зменшити, то слід перевірити підключення обмоток трансформатора Т1 Після закінчення налагодження друковану плату і внутрішню поверхню корпусу блоку рекомендується покрити лаком.
Блок запалювання встановлюють на автомобілі в руховому відсіку. Конденсатор, встановлений на корпусі переривника, слід відключити. Провідники, що з'єднують блок з бортовою мережею автомобіля, повинні мати переріз не менше 1,5 мм і мінімальну довжину.
Для більш повної передачі енергії на свічки запалювання при великій частоті обертання колінчастого вала двигуна (понад 3000 хв-1) рекомендується доопрацювати пластину ротора (бігунка) розподільника запалювання [5].
В. БЕСПАЛОВ, м Кемерово
ЛІТЕРАТУРА
- Беспалов В. Е. Авторське свідоцтво СРСР № 977846 Бюлетень «Відкриття, винаходи ... *, 1982. № 44, с. 155.
- Синельников А. X. Електронні прилади для автомобілей.- М .: Енергоіз-дат. 1981; с. 16-34, 41-46.
- Everdlnq H. Elektronlsches Zundsystem reduziert schadiiche Abgase.- Elektronik. 1976. № 1, s. 61-64.
- Штирлов А., Вавннов В. Комбінована електронна система зажіганія.- Радіо, 1983, № 7, с. 30-32.
- Синельников А. X. Електроніка в автомобіле.- М .: Радист і зв'язок, 1985; с. 32.
