А. СИНЕЛЬНИКОВ
В настоящее время широкое распространение получили тиристорные блоки электронного зажигания со стабилизированным вторичным напряжением. Такие блоки выпускаются промышленностью и продаются в автомагазинах («Искра-1», «Искра-2», «Искра-3», ПАЗ-2, ПАЗ-3 и др.). Схемы этих блоков в основном идентичны , отличие заключается лишь в конструкции и типах применяемых элементов.
Опыт эксплуатации большого количества таких блоков показал, что в ряде случаев на некоторых автомобилях необходимая устойчивость работы не обеспечивалась, иногда без каких-либо видимых причин наблюдались пропуски зажигания (сбои), вызывающие характерное «дергание» автомобиля во время движения. Иногда пропуски зажигания были во время пуска двигателя стартером, в то же время от рукоятки двигатель пускался, как говорится, с пол-оборота.
Строго говоря, напряжение в бортовой электросети автомобиля нельзя считать напряжением постоянного тока, так как реально всегда имеются импульсные помехи, причем их амплитуда у различных автомобилей неодинакова и колеблется от 5 до 50 В! Помехи эти создаются в результате работы генератора, стартера, регулятора напряжения, звуковых сигналов, прерывателя указателей поворота, двигателя стеклоочистителя, включения и отключения различных потребителей (особенно при отключениях электромагнитных реле) и т. п.
Автором были сняты осциллограммы напряжения в бортовой электросети у нескольких автомобилей «Запорожец» во время работы стартера. У большинства исследуемых автомобилей амплитуда помехи не превышала 3-5 В, и блоки «Искра» работали нормально.
Однако у двух автомобилей амплитуда помехи составила 18-25 В, и двигатель вообще не удавалось пустить стартером. Во время работы стартера наблюдалось хаотичное искрообразование, даже при отключенном прерывателе.
Анализ показал, что причиной отказа блоков является наличие в них транзисторного триггера, который переключается под воздействием импульсных помех и снижает помехоустойчивость устройства. Кроме того, эмиттеры транзисторов триггера не имеют соединения с массой и «подвешены» к плюсовой шине питания , вследствие чего ввести в схему какой-либо эффективный фильтр нижних частот затруднительно.
Описываемый блок электронного зажигания свободен от указанных недостатков. Вместо транзисторного триггера применен тиристор, который устойчиво работает в условиях воздействия импульсных помех с амплитудой до 50 В.
Кроме того, при разработке схемы блока были учтены характерные отказы элементов, имевшие место в блоках «Искра-1» и «Искра-2» в процессе их длительной эксплуатации, в связи с чем произведены замены ряда элементов более надежными.
Блок предназначен для работы с четырехцилиндровыми четырехтактными двигателями и имеет следующие технические характеристики:
Напряжение питания, В......... от 6,5 до 15
Сила потребляемого тока, А....... не более 2,0
Частота вращения коленчатого вала, об/мин:
при напряжении питания 6,5 В.... не более 600
при напряжении питания 15 В.... не более 6000
Длительность искрового разряда в свече, мс.... 0,4-0,6
Температура окружающего воздуха, °С.... от -40 до+65
Принципиальная схема блока с цепями подключения на автомобиле приведена на рис. 1 и содержит следующие функциональные узлы: преобразователь напряжения, состоящий из силового транзисторного ключа на транзисторах Т4, Т5, Т6, трансформатора Tp1, выпрямительного диода Д9, накопительного конденсатора С3, схемы стабилизации на транзисторе Т3 и тиристора Д5; каскад антидребезга на транзисторах Т1, Т2, коммутирующий тиристор Д10; разрядные диоды Д12, Д13.
Рис 1. Принципиальная схема блока
Работает устройство следующим образом. Допустим, что контакты прерывателя В1 разомкнуты. Тогда после включения питания (t1 на рис. 2) выключателем зажигания В2 открывается транзистор Т1, его базовый ток протекает через резисторы R4, R5, диоды Д3, Д2, Д1 и резистор R2.
Рис. 2. Временные диаграммы работы системы зажигания при напряжении питания 15 В и частоте искрообразования 100 Гц
Одновременно конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R1. Переход коллектор - эмиттер открытого транзистора Т1 шунтирует базу транзистора Т2, вследствие чего последний закрывается. Тиристор Д5 в это время тоже закрыт (выключен), так как напряжение его переключения заведомо больше напряжения питания. Транзистор Т3 устройства стабилизации закрыт, и положительное напряжение на управляющем электроде тиристора Д5 отсутствует.
Силовой транзисторный ключ открывается током базы транзистора Т4, протекающим через резисторы R8, R9, R10, R14 и диоды Д6, Д7. Ток коллектора этого транзистора, протекая через переход база - эмиттер транзистора Т5, открывает его, а затем - транзистор Т6. Через обмотку трансформатора Tp1 и резистор R22 начинает протекать линейно-нарастающий ток. Падение напряжения на резисторе R22 увеличивается, и когда оно достигнет определенной величины, зависящей от соотношения сопротивлений резисторов R15, R16, R20, терморезисторов R17, R18 и напряжения отпирания транзистора Т3, последний открывается и подключает управляющий электрод тиристора Д5 через резистор R12 к плюсовой шине питания. Тиристор Д5 переключается (t2 на рис. 2) и шунтирует ток базы транзистора Т4. Силовой транзисторный ключ размыкается, транзисторы Т4, Т5, Т6 закрываются, и ток в первичной обмотке I трансформатора Tp1 прекращается.
Энергия, накопленная в магнитном поле трансформатора, создает в его обмотках импульсы напряжения. Положительный импульс с конца обмотки II (начала обмоток на схеме рис. 1 обозначены точками) проходит через диод Д9 и заряжает накопительный конденсатор С3 до напряжения примерно 350 В (t3 на рис. 2).
После замыкания контактов прерывателя (t4 на рис. 2) транзисторы T1 и Т2 остаются открытыми, пока не разрядится конденсатор С1. Ток разряда конденсатора С1 протекает при этом через диод Д4, резисторы R3, R2 и переход база - эмиттер транзистора T1. В момент t5 транзистор T1 закрывается, а транзистор Т2 - открывается. Переход коллектор - эмиттер открытого транзистора Т2 шунтирует тиристор Д5 и последний выключается (t5 на рис. 2).
Однако если бы каскада антидребезга не было и контакты прерывателя были подключены непосредственно к аноду тиристора Д5, последний выключился бы в момент замыкания контактов, и первый же импульс дребезга открывал силовой транзисторный ключ. Искра в свече появилась бы не в момент t6, как надо, а в момент t4, и нормальная работа системы нарушилась бы.
В момент размыкания контактов прерывателя (t6 на рис. 2) транзистор T1 открывается, а транзистор Т2 закрывается. Силовой транзисторный ключ открывается, и обмотка I трансформатора Tp1 подключается к источнику питания. Во вторичной обмотке II возникают импульсы напряжения. Положительный импульс с начала обмотки II через конденсатор С4 и диод Д11 поступает на управляющий электрод коммутирующего тиристора Д10, вследствие чего последний переключается и подключает первичную обмотку I катушки зажигания К3 к заряженному до напряжения 350 В накопительному конденсатору С3. Напряжение на вторичной обмотке II катушки зажигания в течение нескольких микросекунд достигает напряжения пробоя искрового промежутка свечи зажигания (8-10 кВ), и между электродами свечи зажигается искровой разряд (t1 на рис. 3).
Рис 3. Временные диаграммы работы системы зажигания во время искрообразования, при напряжении питания Е=12 В
Индуктивность первичной обмотки катушки зажигания и накопительный конденсатор С3, соединенные между собой через переключившийся тиристор, образуют колебательный контур, в котором возникают затухающие электрические колебания.
Как видно из рис. 3, ток в контуре отстает от напряжения на первичной обмотке катушки зажигания на 90°. Через четверть периода (примерно через 60 мкс) напряжение на первичной обмотке катушки зажигания становится равным нулю (t2 на рис. 3) и затем меняет свой знак, тиристор выключается и колебательный контур «разрушается». Однако благодаря наличию диодов Д12, Д13 ток в первичной обмотке катушки зажигания продолжает протекать в первоначальном направлении, и разряд во вторичной цепи продолжается до тех пор, пока почти вся энергия, запасенная в магнитном поле катушки зажигания, не будет израсходована (t3 на рис. 3).
В результате возникает разряд более высокой энергии и температуры, чем в обычных конденсаторных системах зажигания, длительность разряда увеличивается почти в 3 раза. Это обстоятельство положительно влияет на работу двигателя, уменьшая токсичность отработавших газов и облегчая пуск горячего двигателя.
Одновременно с возникновением искры в свече зажигания в момент размыкания контактов прерывателя (t6 на рис. 2) через обмотку трансформатора Tp1 снова начинает протекать линейно нарастающий ток, и когда он достигнет заданного значения (t7 на рис. 2), силовой транзисторный ключ размыкается, а накопительный конденсатор С3 снова заряжается до напряжения 350 В, т. е. повторяются процессы, имевшие место в первоначальный момент после включения питания. Если пренебречь потерями и считать, что вся энергия
Запасенная в магнитном поле трансформатора Tp1, в момент размыкания контактов прерывателя преобразуется в энергию электрического поля накопительного конденсатора
То значение напряжения заряда накопительного конденсатора Uc можно определить по формуле:
Как видно из этой формулы, напряжение заряда накопительного конденсатора от напряжения питания не зависит и при постоянных значениях L и С определяется только силой тока iр.
Примененное в блоке устройство стабилизации на транзисторе Т3, резисторах R15, R16, R18 и терморезисторах R17, R18 обеспечивает высокое постоянство тока ip при изменениях напряжения питания и температуры.
С повышением (понижением) температуры напряжение отпирания транзистора Т3 уменьшается (увеличивается), что компенсируется уменьшением (увеличением) сопротивлений терморезисторов R17, R18. В результате сила тока ip остается практически постоянной. При изменениях же напряжения питания напряжение отпирания транзистора Т3 вообще не меняется.
Резистор R3 ограничивает импульс тока через диоды Д1, Д2, Д3, Д4 в момент замыкания контактов прерывателя. До замыкания контактов диоды Д1, Д2, Д3 открыты и через них протекает прямой ток. Закрыться мгновенно они не могут и в первый момент после замыкания представляют собой проводник. Поэтому по цепи С1Д4R3Д1Д2Д3 в момент замыкания контактов будет протекать ток, сила которого ограничена лишь сопротивлением резистора R3 (прямой для диода Д4 и обратный для диодов Д1, Д2, Д3).
Диоды Д6, Д7 создают четкую коммутацию тока между силовым транзисторным ключом и тиристором Д5: падение напряжения в переключившемся тиристоре может составить 2 В, поэтому без диодов Д6, Д7 транзистор Т4 оставался бы открытым, несмотря на переключение тиристора.
Резистор R14 ограничивает ток базы транзистора Т4.
Диод Д8 обеспечивает активное запирание транзистора Т6.
Как видно из схемы, в описываемом блоке, так же как в блоке «Искра-3», применены последовательно включенные разрядные диоды Д12, Д13. В блоках «Искра-1» и ПАЗ, где был лишь один диод, наиболее частые отказы происходили именно по причине пробоя этого диода. Анализ показал, что при больших частотах вращения коленчатого вала двигателя (при больших частотах искрообразования), каждый новый цикл искрообразования начинается раньше, чем прекращается ток через разрядный диод, который протекает и после окончания искрообразования (см. рис. 3). Он обусловлен оставшейся неизрасходованной во время искрообразования энергией катушки зажигания.
Следовательно, к открытому диоду, внутреннее сопротивление которого в это время мало, в момент переключения тиристора прикладывается обратное напряжение 350 В. Диод не может мгновенно закрыться, и в течение нескольких микросекунд через него протекает ток, сила которого ограничена лишь сопротивлением резистора R23 (2 Ом) и внутренними сопротивлениями открытого диода и переключившегося тиристора. Измерения показали, что амплитуда импульса тока при этом может достигать 80 А! Величина ее зависит от индивидуальных свойств разрядного диода, и в первую очередь от его быстродействия, или от времени установления обратного сопротивления.
Последовательное включение двух, диодов ускоряет процесс затухания тока в контуре, образованном первичной обмоткой катушки зажигания и разрядными диодами, и указанное выше явление не наступает даже при максимальной частоте искрообразования.
Резисторы R27, R28 выравнивают обратные напряжения на диодах Д12, Д13.
Резистор R23 устраняет выброс напряжения в момент выключения тиристора Д10.
Конденсаторы С5, С6 уменьшают амплитуды импульсных помех, поступающих по цепи питания.
Конструкция и детали. Конструкция блока электронного зажигания может быть самой разнообразной, однако она должна обеспечивать хорошую брызгозащищенность изделия. Мощные транзисторы Т5, Т6 и тиристор Д10 устанавливаются непосредственно на корпусе блока, который служит для них радиатором охлаждения. В связи с этим корпус должен быть изготовлен из алюминиевого сплава. Диоды Д8, Д12 и Д13 также необходимо расположить на корпусе блока, электрически изолировав их от корпуса тонкими лавсановыми, фторопластовыми или слюдяными прокладками. Остальные элементы размещаются на печатной плате или плате из текстолита (гетинакса) с контактными лепестками. При размещении деталей следует иметь в виду, что резисторы R4, R5, R8, R9, R10, R22, R26 и трансформатор Tp1 при работе блока греются и их не следует располагать рядом с транзисторами и терморезисторами R17, R18. Кроме того, необходимо, чтобы эмиттер транзистора Т3 и резисторы R17, R18, R20 соединялись одним индивидуальным проводом, а он, в свою очередь, должен быть подключен непосредственно к резистору R22. То же самое касается резистора R16 и конденсаторов С5, С6. Первый должен быть соединен с резистором R22, а конденсаторы - с клеммой «+» и массой, как это показано на принципиальной схеме рис. 1.
Все резисторы, кроме R22 и R23,- МЛТ. Резистор R22 изготавливается в виде спирали из манганинового провода диаметром 1,0 мм. Резистор R23 наматывается на корпусе резистора МЛТ - 0,5 с сопротивлением не менее 20 Ом манганиновым проводом марки ПЭШОМ диаметром 0,25 мм.
Трансформатор Tp1 имеет сердечник Ш16x24 из стали Э330 или Э44 с немагнитным зазором 0,25 мм.
Данные обмоток приведены в табл. 1.
Трансформатор должен быть хорошо стянут. Немагнитный зазор устанавливается с помощью прессшпана или бумаги соответствующей толщины.
Конденсаторы С1, С2, С4, С6 -МБМ, рабочее напряжение 160 В. Накопительный конденсатор С3 - МБГЧ на напряжение 500 В. Конденсатор С5 - электролитический К50-3, на 50 В.
Коммутирующий тиристор Д10 (КУ202Н) перед установкой в блок должен быть проверен по току утечки. Пригодны лишь те экземпляры, у которых сила тока утечки при напряжении 400 В не превышает 150 мкА.
В табл. 2 приведена возможная замена транзисторов, тиристоров и диодов.
В случае замены тиристора Д5 на КУ101Г резистор R14 из схемы исключается (замыкается), вместо резисторов R8, R9, R10 ставится один резистор МЛТ-2 - 200 Ом, а номинал резистора R7 - МЛТ-0,125-2,7 кОм.
Налаживание и установка на автомобиле. Если блок собран правильно из заведомо исправных деталей, то налаживание его заключается лишь в регулировке напряжения на накопительном конденсаторе, которое должно находиться в пределах 350-360 В. Регулировка ведется подбором резистора R22: уменьшение его сопротивления вызывает увеличение напряжения на конденсаторе.
Проверку и регулировку блока осуществляют с подключенной катушкой зажигания. Вместо контактов прерывателя можно использовать контакты какого-либо поляризованного реле, например РП4, обмотку которого подсоединяют к звуковому генератору или к сети переменного тока 127 или 220 В, 50 Гц. В последнем случае- через понижающий трансформатор или гасящий резистор. Напряжение на накопительном конденсаторе нельзя измерить обычным вольтметром - надо пользоваться измерительным осциллографом (С1-19, С1-49 и др.) или же специальным импульсным вольтметром. Подробней об этом можно прочитать в .
На автомобиле блок устанавливается в подкапотном пространстве и подключается по схеме рис. 1. При этом конденсатор С на клемме прерывателя может остаться, так как на работу блока он не влияет. Корпус блока необходимо соединить отдельным проводом сечением не менее 0,75 мм2 с корпусом распределителя. Сечение провода от клеммы «+» также должно быть не менее 0,75 мм2.
ЛИТЕРАТУРА
1. Синельников А. X. Электроника в автомобиле. М.: Энергия, 1976, с. 127.
2. Синельников А. X. Чем различаются блоки. За рулем, 1977, № 10, с. 17.
3. Синельников А. X., Немцев В. Ф. Электронное зажигание.-За рулем, 1973, № 1, с. 14-18.
4. Синельников А. X., Немцев В. Ф. Еще раз об электронном зажигании.- За рулем, 1974, № 4, с. 10-12.
[email protected]
Многолетняя эксплуатация на отечественных и зарубежных автомобилях электронных блоков зажигания, собранных по статье Ю. Сверчкова усовершенствованиями, предложенными Г. Карасевым , показала, что эти усовершенствования вместе с положительными качествами (увеличение длительности искры, например) приводят к появлению сбоев в искрообразовании на частоте вращения коленчатого вала 3000 мин-1 и более. Более того, оказалось, что полностью устранить эти сбои исключительно трудно, даже если точно следовать рекомендациям, данным в .
На стадии налаживания блока было установлено, что появление на зажиме "К" катушки зажигания полуволны напряжения после закрывания диода VD5 (обозначения элементов здесь и далее соответствуют схеме на рис. 1 в ) крайне нестабильно. Характеристики этой полуволны сильно зависят не только от номиналов конденсатора С2 и резистора R4, но и от напряжения питания, и в еще большей степени от ширины искрового промежутка.
После установки на автомобиль блока, отрегулированного и работающего на стенде без сбоев в интервале частоты формирователя импульсов 10...200 Гц с двумя периодами разрядки конденсатора C3 при напряжении питания 14 В, искровом промежутке 7 мм, сбои в искрообразовании проявлялись на высоких оборотах коленчатого вала. Не помогало ни различное сочетание значений емкости конденсатора С2 (от 0,01 до 0,047 мкФ) и сопротивления резистора R4 (от 300 до 1500 Ом), ни даже подборка тринистора VS1 по току управления.
Сбои полностью исчезали при номинале резистора R4 свыше 1,5 кОм и конденсатора С2 0,01 мкФ, т. е. при однопериодном искрообразовании в соответствии со схемой блока Ю. Сверчкова. Несколько лет блок безотказно работал с удаленной цепью удлинения искры C2R3R4VD6.
Анализ осциллограмм напряжения на зажиме "К" катушки зажигания, полученных на установленном в автомобиль блоке зажигания с цепью удлинения искры, при различной частоте искрообразования, приводит к выводу, что причина появления сбоев в искрообразовании кроется в нестабильности скорости нарастания полуволны напряжения на конденсаторе C3, следующей за закрыванием диода VD5.
Поэтому приходится признать, что метод увеличения длительности искрового разряда тринисторно-конденсаторным блоком путем подачи на управляющий электрод тринистора повторного открывающего импульса, формируемого остаточным напряжением на накопительном конденсаторе, для практического использования в автомобиле непригоден.
Реализовать на практике идею увеличения длительности искрового разряда в конденсаторном блоке зажигания удалось благодаря использованию вместо тринистора мощного составного транзистора КТ898А, специально разработанного для автомобильных систем зажигания. Схема модернизированного блока показана здесь на рис.1 (далее обозначения элементов соответствуют этой схеме).
Цепь управления разрядкой накопительного конденсатора С2 существенно упрощена по сравнению с . Постоянную времени зарядки управляющего конденсатора C3 определяют номиналы элементов C3 и R3 и сопротивление диода VD7, а разрядки - C3 и R4, VD6 и сопротивление эмиттерного перехода транзистора VT2.
Ток базы транзистора VT2 зависит от напряжения на конденсаторе C3, сопротивления диода VD6, резистора R4 и напряжения питания, что позволяет наладить блок в стендовых условиях.
Для налаживания подключают блок к регулируемому источнику питания напряжением до 15 В и с током нагрузки 3...5 А и к катушке зажигания, устанавливают искровой промежуток 7 мм между ее центральным выводом и зажимом "Б". К контакту 6 разъема X1.1 подключают выход формирователя прямоугольных импульсов скважностью 3 и нагрузочной способностью не менее 0,5 А.
Очень удобно для налаживания воспользоваться октан-корректором со вспомогательными устройствами (надо только замкнуть переменный резистор R6 по рис. 1 в . В налаживаемом блоке вместо постоянного резистора R3 подключают переменный номиналом 2,2 кОм, установив его движок в положение максимального сопротивления. Включают источник питания на напряжение 14 В и подают на вход управляющие импульсы частотой от 10 до 200 Гц, контролируя осциллографом форму напряжения на зажиме "К" катушки зажигания - она должна соответствовать показанной на рис. 2.
Если на осциллограмме виден только один период колебания напряжения, вращением движка переменного резистора добиваются появления второго периода с обязательной видимой четкой границей окончания искрообразования. Затем уменьшают напряжение питания до 12 В и повторяют предыдущую операцию. После этого проводят контрольную проверку работы на частоте 10...200 Гц при напряжении питания 12...14 В. Измеряют сопротивление введенной части переменного резистора и впаивают постоянный резистор ближайшего номинала Обычно сопротивление R3 находится в пределах от 200 до 680 Ом. В отдельных случаях может потребоваться подобрать конденсатор C3 в пределах 1 ...3,3 мкФ.
Уменьшение постоянной времени зарядки конденсатора C3 из-за резистора R3 не ухудшает защищенности блока от импульсов "дребезга" контактов прерывателя, так как процесс "дребезга" короче времени, в течение которого ток базы транзистора VT2 достигнет значения, достаточного для его открывания. При использовании блока совместно с октан-корректором помехи, связанные с "дребезгом", подавляются еще более надежно.
Емкость накопительного конденсатора С2 блока зажигания увеличена до 2 мкФ с целью увеличения времени его разрядки. В этом случае длительность первого периода разрядки равна 0,4 мс. Для того чтобы конденсатор успевал заряжаться до возникновения очередного цикла искрообразования, преобразователь в блоке необходимо форсировать, увеличив толщину набора пластин трансформатора Т1 до 8 мм, а при налаживании блока по методике Ю. Сверчкова подборкой резистора R1 добиться напряжения 150... 160 В на конденсаторе С2 (конденсатор при этом необходимо зашунтировать резистором сопротивлением 1,5 кОм мощностью не менее 5 Вт). В таком варианте исполнения преобразователь в блоке продолжает надежно работать в течение уже более 6 лет.
Диод VD5 по схеме рис. 1 в из блока исключен; его функцию выполняет встроенный защитный диод транзистора VT2 блока. Конденсатор С2 - МБГО, C3 - К53-1 или К53-4, К53-14, К53-18; применять алюминиевые конденсаторы из-за большого тока утечки и невысокой надежности нельзя. Транзистор КТ898А можно заменять только на КТ897А, КТ898А1 или на зарубежные BU931Z, BU931ZR BU931ZPF1, BU941ZPF1. Разъем Х1 состоит из вставки ОНП-ЗГ-52-В-АЭ и розетки ОНП-ЗГ-52-Р-АЭ.
Описываемый блок можно применять в автомобилях семейств ВАЗ-2108 и ВАЗ-2109, для чего потребуется подключить к блоку левее разъема Х1.1 по схеме рис. 1 согласующий узел, собранный по схеме на рис. 3 (крестом отмечено место разрыва цепи). Если же предполагается совместно с блоком зажигания использовать октан-корректор , из согласующего узла следует исключить резисторы R1, R4 и конденсаторы С1, С2, замкнуть резистор R2 и диод VD1 и соединить выход октан-корректора (резистор R7) с базой транзистора VT1 узла. Стабилитрон Д816А надо заменить на Д815В, плюсовой провод питания корректора подключить к контакту 5 разъема Х1.1. Конденсаторы в узле С1 - КМ-5 (КМ-6, К10-7, К10-17), С2 - К73-9(К73-11).
При использовании блока на автомобилях других типов, имеющих контактный прерыватель, для питания октан-корректора следует установить параметрический стабилизатор напряжения, рис. 4.
Вывод конденсатора прерывателя Спр отключают и припаивают его к контакту 7 розетки Х1.2. Теперь для перехода на обычное зажигание достаточно вставить в розетку Х1.2 вилку-заглушку Х1.3, у которой соединены вместе контакты 1,6,7 (на схеме рис. 1 она не показана). Чтобы не выводить провод от конденсатора прерывателя Спр к розетке Х1.2 в вилке Х1.3, можно предусмотреть конденсатор С4 К73-11 емкостью 0,22 мкФ на напряжение 400 В, подключив его между контактами 1, 6, 7 и контактом 2. В этом случае конденсатор Спр просто демонтируют.
После проведения указанной модернизации блок обеспечивает бесперебойное искрообразование с двумя периодами общей длительностью искры не менее 0,8 мс при частоте вращения коленчатого вала двигателя от 30 до 6000 мин-1 и изменении напряжения бортовой сети автомобиля от 12 до 14 В. Двигатель стал работать "мягче", улучшилась динамика автомобиля.
При снижении напряжения питания до 6 В блок сохраняет бесперебойное искрообразование с одним периодом в указанных пределах частоты вращения коленчатого вала, причем двупериодное искрообразование сохраняется до частоты вращения 1500 мин-1 при уменьшении бортового напряжения до 8 В, что существенно облегчает запуск двигателя.
Применение в блоке коммутирующего транзистора вместо тринистора позволяет также повысить энергию искры за счет практически полной разрядки накопительного конденсатора через первичную обмотку катушки зажигания, как в конденсаторных блоках зажигания с импульсным накоплением энергии. Этот вариант работы стал возможным благодаря тому, что блок Ю. Сверчкова не боится замыкания накопительного конденсатора С2. Реализация указанного качества достигнута включением диода VD8 параллельно первичной обмотке катушки зажигания (на схеме блока он показан штриховыми линиями).
Процесс разрядки накопительного конденсатора для блока зажигания с непрерывным накоплением энергии в конденсаторе несколько необычен. При замыкании контактов прерывателя заряжается управляющий конденсатор C3, и в момент их размыкания он оказывается подключенным плюсовой обкладкой через диод VD6 к базе транзистора VT2, а минусом через резистор R4 - к эмиттеру. Транзистор VT2 открывается и остается открытым до тех пор, пока ток его базы - ток разрядки конденсатора C3 - остается для этого достаточным.
Накопительный конденсатор С2 подключен через транзистор VT2 к первичной обмотке катушки зажигания и разряжается в течение первой четверти периода так же, как в блоке . Когда напряжение на зажиме "К" катушки перейдет через нулевое значение, диод VD8 открывается. Ток в цепи в этот момент достигает максимума. Открытый диод VD8 шунтирует конденсатор С2, соединенный через открытый транзистор VT2 с обмоткой I катушки, и, следовательно, перезарядки конденсатора не происходит, он разряжается полностью на обмотку I катушки зажигания и вся его энергия переходит в ее магнитное поле.
Открытый диод VD8 поддерживает ток в контуре, образованном им и обмоткой I, и возникший в течение первой четверти периода искровой разряд. После того как вся запасенная энергия катушки будет израсходована, искровой разряд прекращается. Следует отметить, что в этом случае, в отличие от случая колебательного процесса разрядки конденсатора С2, длительность разрядки не зависит от состояния транзистора VT2 и определяется только емкостью конденсатора С2 и характеристиками катушки зажигания.
Таким образом, транзистор VT2 может закрыться до или после окончания искрового разряда, что снижает требования к точности регулировки блока. Достаточно наладить его на стенде для случая колебательного процесса, а затем просто припаять диод VD8. Это свойство блока делает его универсальным. Например, если требуется повышенный ресурс свечей зажигания, блок используют в колебательном режиме, длительность искрового разряда 0,8 мс, уверенный запуск двигателя в любых условиях. А когда требуется высокая энергия искры (повышенные требования к уровню токсичности выхлопных газов), блок используют с токовым процессом разрядки, установив диод VD8. Искровой разряд во время испытаний блока с диодом имеет вид шнура сине-малинового цвета, как у транзисторных систем.
Для модернизации уже изготовленных блоков никаких существенных переделок не требуется. Транзистор КТ898А и диод КД226В свободно размещаются на существующей плате вместо тринистора VS1 и цепи удлинения искры C2R3R4VD6. Теплоотвод транзистору совершенно не нужен, поскольку длительность протекающего через него импульса тока несоизмеримо меньше, чем в транзисторных системах.
После модернизации значительно увеличивается импульсный ток, потребляемый блоком зажигания при работе двигателя (при остановленном двигателе ток остался прежним - 0,3...0,4 А). Поэтому целесообразно между контактом 4 разъема Х1 и общим проводом подключить оксидный блокирующий конденсатор емкостью 22 000 мкФ на напряжение не менее 25 В.
Разумеется, описанной модернизацией блока не исчерпываются возможности дальнейшего наращивания длительности и энергии искрового разряда. Так, например, был опробован способ подключения первичной обмотки катушки зажигания к источнику питания в момент окончания цикла искрообразования. И хотя такой блок получается более сложным и, соответственно, менее надежным, в целом по этим показателям он превосходит многие другие, описанные в журнале.
Фрагмент схемы усовершенствованного варианта изображен на схеме рис. 5 (преобразователь по-прежнему остается неизменным).
После размыкания контактов прерывателя процессы, протекающие в блоке в первую четверть периода разрядки накопительного конденсатора С2, аналогичны описанным выше (фаза 1 на рис. 6), однако, кроме этого, происходит зарядка конденсатора С4 через резисторы R4, R5, эмиттерный переход транзистора VT3. Зарядный ток этого конденсатора открывает транзистор VT3 и удерживает его в этом состоянии в течение времени, определяемом параметрами элементов зарядной цепи.
После того как напряжение на зажиме "К" катушки зажигания перейдет через нулевое значение в конце первой четверти периода и превысит прямое напряжение диода VD9, он откроется и зажим "К" через диод VD9 и транзистор VT3 будет подключен к общему проводу. Через первичную обмотку катушки зажигания потечет ток от источника питания, суммируясь с током разрядки конденсатора С2 и поддерживая возникший искровой разряд (фаза 2).
Далее ток базы транзистора VT3 становится столь малым, что транзистор закрывается, отключая первичную обмотку катушки зажигания. Возникающий при этом всплеск напряжения на зажиме "К" - около 200 В (фаза 3 на рис.) - оказывается достаточным для повторного пробоя искрового промежутка, так как к этому моменту искровой разряд фактически еще не был закончен и повторный пробой происходит в подготовленной среде. Далее разряд протекает, как в транзисторной системе (фаза 4 на рис. 6).
После замыкания контактов прерывателя конденсатор С4 быстро разряжается через резистор R5 и диод VD10, подготавливаясь к очередному циклу искрообразования.
Суммарная длительность искрового разряда в усовершенствованном блоке равна 2 мс и остается практически постоянной в интервале частоты формирователя импульсов от 10 до 200 Гц при напряжении питания 14 В.
Налаживание этого блока сложности не представляет. Сначала налаживают его с отключенным транзистором VT3 так же, как описано выше. Затем подключают транзистор VT3, вместо постоянного резистора R5 подключают переменный сопротивлением 2,2 кОм и устанавливают его движок в положение наибольшего сопротивления.
Включают источник питания и устанавливают напряжение 14 В. Вращением движка переменного резистора добиваются, чтобы форма напряжения на зажиме "К" катушки зажигания соответствовала показанной на рис. 6 в интервале частоты формирователя импульсов от 10 до 200 Гц, после чего вместо переменного резистора впаивают постоянный соответствующего сопротивления (обычно - от 430 до 1000 Ом).
Испытания были проведены с катушкой зажигания Б115 для контактной системы автомобиля ГАЗ-24 при замкнутом добавочном резисторе. Замыкания этого резистора можно не опасаться - катушка не перегреется, так как время искрового разряда, формируемого блоком в каждом цикле, меньше времени нахождения катушки подтоком при замкнутых контактах прерывателя в обычной системе зажигания. В случае применения других катушек зажигания оптимальную емкость конденсаторов C3 и С4 может потребоваться уточнить экспериментально.
Эффективность работы узла на транзисторе VT3 оценивают, отключив после налаживания конденсатор С4. Устанавливают частоту искрообразования 200 Гц и касаются выводом конденсатора С4 в месте его отключения - звук искрового разряда должен изменяться, а шнур искры - становиться немного толще, с образованием вокруг него светлого облачка ионизированного газа, как у искрового разряда, формируемого транзисторными системами. Опасности повреждения транзистора VT3 при этом нет.
Транзистор VT3 необходимо установить на корпус блока, смазав прилегающую к нему поверхность пастой КПТ-8 или смазкой Литол-24. Если вместо КТ898А1 (или BU931ZPF1) использован другой транзистор, под него придется подложить изолирующую слюдяную прокладку.
Чертеж печатной платы блока по схеме рис. 1 представлен на рис. 7.
Плата разработана таким образом, чтобы максимально облегчить сборку любого описанного в статье варианта блока зажигания. Резистор R1 для удобства налаживания составлен из двух - R1.1 и R1.2. Вместо диодов Д220 можно использовать КД521А, КД521В, КД522Б; вместо Д237В подойдут КД209А-КД209В, КД221В, КД221Г, КД226В-КД226Д, КД275Г, а вместо КД226В (VD8) - КД226Г, КД226Д, КД275Г. Для октан-корректора надо предусмотреть отдельную плату.
Трансформатор Т1 собран на магнитопроводе Ш16х8. Пластины собраны встык, в зазор вложена полоска стеклотекстолита толщиной 0,2 мм. Обмотка I содержит 50 витков провода ПЭВ-2 0,55 (можно толще - до 0,8), обмотка II - 70 витков провода ПЭВ-2 диаметром от 0,25 до 0,35 мм, обмотка III - 420-450 витков провода ПЭВ-2 диаметром от 0,14 до 0,25 мм.
Фото одного из вариантов блока зажигания (без кожуха) показано на рис. 8.
Литература
- Сверчков Ю. Стабилизированный многоискровой блок зажигания. - Радио, 1982, № 5, с. 27-30.
- Карасев Г. Стабилизированный блок электронного зажигания. - Радио, 1988, № 9, с. 17, 18.
- На вопросы читателей отвечают авторы статей и консультанты. - Радио, 1993, № 6, с. 44,45 (Г.Карасев. Стабилизированный блок электронного зажигания. - Радио, 1988, № 9, с. 17,18; 1989, № 5, с. 91; 1990, № 1.С.77).
- Сидорчук В. Электронный октан-корректор. - Радио, 1991, № 11, с. 25. 26.
- Адигамов Э Доработанный электронный октан-корректор. - Радио, 1994, № 10, с. 30,31.
Читайте и пишите полезные
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
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT | Биполярный транзистор | П210Б | 1 | В блокнот | ||
| VS1 | Тиристор & Симистор | КУ202Н | 1 | В блокнот | ||
| VD1, VD3, VD6-VD8 | Диод | Д220 | 5 | В блокнот | ||
| VD2 | Стабилитрон | Д817Б | 1 | В блокнот | ||
| VD4 | Диод | КД105В | 1 | В блокнот | ||
| VD5 | Диод | КД202Р | 1 | В блокнот | ||
| C1 | Электролитический конденсатор | 30 мкФ 10 В | 1 | В блокнот | ||
| C2 | Конденсатор | 0.02 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| C3 | Конденсатор | 1 мкФ 400 В | 1 | В блокнот | ||
| C4 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 22 Ом | 1 | 1 Вт | В блокнот | |
| R2 | Резистор |
Общеизвестно, что воспламенение топлива в двигателях внутреннего сгорания происходит благодаря искре от свечи зажигания, напряжение которого может достигать 20 Кв (если свеча полностью исправна).
На некоторых двигателях, для полноценной его работы иногда необходима энергия значительно больше, чем могут дать 20 Кв. Для решения данной проблемы и создана специальная электронная система зажигания. В российских отечественных автомашинах применяются обычные системы зажигания. Но все они имеют очень большие минусы.
Когда авто стоит на холостом ходу, в прерывателе, а иемнно между контактами появляется дуговой разряд, который поглощает большую часть энергии. При достаточно больших оборотах вторичное напряжение на катушке уменьшается из-за дребезга этих контактов. В результате чего это приводит к плохой аккумуляции энергии для образования искры зажигания. Из-за чего значительно снижается КПД двигателя автомобиля, увеличивается объем CO2 в выхлопной системе, топливо практически полностью не расходуется, автомашина прожирает топливо просто так.
Большим минусом старых систем зажигания является быстрота износа контактов прерывателя. Обратной же стороной этой медали является то, что эти системы с многоискровой механической распределителем, его называют также «Трамблер»ом, простота, которая обеспечивается 2-ной функцией механизма распределителя.
Для того чтобы повысить вторичное напряжение, которое генерируется такой системой, можно воспользовавшись приборами, на основе полупроводников, которые будут работать в качестве ключей управления. Именно они будут прерывать ток в первичной обмотке катушки. В качестве таких ключей сегодня используются транзисторы, которые генерируют токи до десяти Ампер без всяких повреждений и искр. Существуют экземпляры, построенные на базе тиристоров, но из-за своей нестабильности широкого применения они не нашли.
Одним из вариантов модернизации БСЗ – переделка в контактно-транзисторную систему зажигания (КТСЗ).
На схеме проиллюстрировано устройство КТСЗ.
Данное устройство генерирует искру с достаточно большой длительностью. И благодаря чему сгорание топлива становится оптимальным. По схеме можно разобрать, что система построена на основе так называемого триггера Шмитта. Собран он из транзисторов V1 и V2, усилителя V3, V4 и ключа V5. Здесь ключ выполняет роль коммутатора тока на обмотке катушки.
Триггер предназначен для генерации импульсов с достаточно широким спадом и фронтов при замыкании контактов в прерывателе. В результате чего на первичной обмотке увеличивается быстрота прерывания тока, что в свою очередь намного увеличивает амплитуду напряжения на вторичной обмотке.
Это увеличивает шансы для возникновения более мощной искры, которая способствует улучшению запуска мотора и полному результативному расходу топлива.
В сборке были использованы:
Транзисторы VI, V2, V3 — KT312B, V4 — KT608, V5 - KT809A, C4106.
Конденсатор – С2 (от 400 Вольт)
Катушка B115.
Автомобиль – система невероятно сложная, включает в себя множество компонент и устройств, которые постоянно взаимодействуют между собой. Без системы зажигания Ваш автомобиль с места не сдвинется. Стоит уделить особое внимание этому аспекту, а, в частности, обсудить вопросы, связанные с электронным зажиганием.
Что такое электронное зажигание?
Электронная система зажигания – это такая система зажигания, которая использует электронные устройства для создания и передачи тока высокого напряжения на цилиндры двигателя. Также эту систему иногда называют микропроцессорной системой зажигания.
Нужно упомянуть о том, что и бесконтактная, и контактно-транзисторная системы в своей конструкции используют электронные механизмы, но названия данных систем уже давно устоялись. Электронное зажигание лишено любых механических контактов, поэтому можно сказать, что электронное зажигание является бесконтактным. Современные модели автомобилей оснащены электронной системой зажигания, которая является компонентой системы управления движком. С помощью этой системы контролируется объединенная система впрыска и зажигания, а иногда и другие системы (впускная, выпускная, охладительная).
Все системы электронного зажигания можно разбить на две категории: системы с прямым зажиганием и с распределителем. Распределительная система электронного зажигания во время работы использует распределитель на механике, который отвечает за передачу сильного тока на свечу. Системы прямого зажигания передают ток прямо на катушки зажигания.
Конструкцию системы электрозажигания формируют достаточно традиционные компоненты – источник питания, катушка зажигания, свечи, выключатель, высоковольтные провода. Также в систему входят воспламенитель (устройство-исполнитель), и входные датчики. Эти самые датчики фиксируют показатели работы двигателя в текущий момент и преобразуют эти показатели в электрические импульсы. В своей работе электронное зажигание использует показания датчиков, которые присутствуют в системе управления двигателем. К этим устройствам относятся датчики:
- частоты вращения коленвала двигателя;
Массового расхода воздуха;
Положения распредвала;
Детонации;
Температуры охлаждающей жидкости, воздуха;
Кислородный датчик и другие.
С помощью блока управления двигателя происходит обработка сигналов сходных датчиков и формирование управляющего воздействия на воспламенитель. Сам воспламенитель – это электронная плата, которая обеспечивает выключение и включение зажигания. В основе воспламенителя лежит транзистор.
Если транзистор открыт, то ток идет на первичную обмотку катушки зажигания, а если он закрыт, то ток идет на вторичную обмотку. Катушка в системе зажигания может быть одна общая, индивидуальные или же сдвоенные. При использовании индивидуальных катушек зажигания отпадает необходимость использовать провода высокого напряжения, так как такая катушка будет крепиться прямо на свечу. В распределительных системах зажигания применяются общие катушки зажигания.
Для систем прямого зажигания характерно использование сдвоенных катушек. Если двигатель имеет 4 цилиндра, то одна из катушек приходится на первый и четвертый цилиндры, а другая – на второй и третий. С помощью катушек происходит генерация тока высокого напряжения, причем для тока есть два вывода, посему искра проходит сразу в оба цилиндра. В одном из них воспламеняется топливно-воздушная смесь, а в другом искра идет вхолостую.
Электронная система зажигания работает по следующему принципу. На электронный блок управления приходят сигналы датчиков. Основываясь на этих показаниях, вычисляются наиболее оптимальные параметры для работы всей системы. Далее управленческий импульс идет к воспламенителю, который и отвечает за подачу напряжения на зажигательную катушку. После этого по первичной обмотке катушки начинает «бежать» ток.
Когда подача напряжения прерывается, тогда ток высокого напряжения протекает по вторичной обмотке катушки зажигания. Этот самый ток передается свече зажигания или прямо с катушки, или через высоковольтные провода. После того, как на свечу поступает ток, образуется искра, благодаря которой детонирует топливно-воздушная смесь.
Когда меняется скорость вращения , то датчик частоты его вращения вместе с датчиком положения распредвала передают сигнал на ЭБУ, который производит сигнал для изменения угла опережения зажигания. Когда двигатель находится под воздействием возросшей нагрузки, то угол опережения зажигания регулируется датчиком массового расхода воздуха. Остальные датчики предоставляют дополнительную информацию.
Если Вы решите заменить заводское зажигание на электронное, то больше не будете сталкиваться с большинством проблем с зажиганием, а также получите ряд преимуществ, например, динамичность Вашей машины увеличится, а в мороз двигатель будет запускать легче.
Если сравнивать заводское зажигание с электронным, то последняя система использует транзистор выхода для замыкания и размыкания цепь. Подобное решение приводит к тому, что напряжение на свечах автомобиля возрастает, а от искры получается больше энергии. Также такое конструкторское решение не позволяет напряжению на электродах свечей падать даже при низких температурах, посему двигатель легче запускается даже при неблагополучных условиях. Хотя у катушек и заводского, и электронного зажигания набор проводов одинаковый, но обязательно нужно проверять правильно ли они подключены, так как в системе электрозажигания катушка может развернуться на кронштейне на все 180 градусов.
Установка электронного зажигания
Имеет смысл сказать несколько слов о том, что же входит в комплект элементов системы электронного зажигания. Всю систему формируют следующие 5 элементов:
1) Бесконтактный трамблер. Выполняет роль распределяющего датчика зажигания. На машинах с разными видами двигателей будут установлены разные трамблеры.
2) Коммутатор.
Коммутатор отвечает за прерывание электрического тока, идущего по катушке зажигания. Это реакция на сигналы, которые исходят из распределительного датчика. Каждый коммутатор «умеет» отключать электрический ток, причем даже тогда, когда включено зажигание, или же работает двигатель.
3) Катушка зажигания. Этот элемент необходим для преобразования низковольтного тока в высоковольтный. Подобная процедура крайне важна по причине необходимости пробивать воздушную прослойку, образовывающуюся между контактами электродов свечей.
4) Комплект проводов
5) Свечи для передачи искры в цилиндры.
Для того, чтобы установить электронное зажигание, Вам понадобятся:
1) Набор гаечных ключей;
2) Крестовидная отвертка;
3) Саморезы;
4) Электронная дрель и сверло, диаметр которого аналогичен саморезу.
Начинать установку электрического зажигания можно только по окончанию полноценной регулировки трамблера.
Последовательность действий следующая:
1) С трамблера нужно снять крышку, к которой идут высоковольтные электрические провода;
3)
В стартерной системе происходят короткие включения, за счет чего нужно выставить линию резистора так, чтобы она образовывала с двигателем прямой угол. После выставления направления резистора запрещено проворачивать коленвал вплоть до окончания работ;
4) Справа на корпусе трамблера имеются 5 меток, которые нужны для того, чтобы регулировка зажигания была сделана правильно. Дабы правильно установить новый трамблер, необходимо отметить на моторе то место, которое расположено напротив средней отметки старого трамблера;
6) После демонтажа старого трамблера можно будет ставить новый. Это делается посредством помещения детали в мотор на основе той метки, которая была поставлена ранее;
7) После установки и регулировки нового трамблера, его нужно будет зафиксировать гайкой;
8) После закрепления трамблера можно будет вернуть на место крышку, а после этого можно подключать к крышке электропровода.
9) После манипуляций с трамблером, необходимо заменить катушку, так как катушки контактного и электронного зажигания различны между собой;
10) После переустановки катушки нужно подвести к зажиганию провода. Важно не забыть о трехштырьковом высоковольтном проводе, соединяющем катушку с трамблером;
11)
После окончания работ с катушкой можно переходить к установке коммутатора. Наиболее простое решение – это размещение коммутатора в свободной области между омывателем и левой фарой. Для того, чтобы закрепить элемент, необходимо будет сделать под размер его «ушей» отверстия, а сам коммутатор крепиться с помощью саморезов. После монтажа нужно будет «бросить» провод от коммутатора к системе зажигания;
12) После окончания всех работ нужно проверить правильность подключения проводов. Ориентиром для этого будут сервисная книжка Вашей машины, а также схема, имеющая в комплекте элементов электронного зажигания.
Неисправности электронного зажигания
Во время использования автомобиля любой его компонент может выйти из строя, в том числе это касается системы зажигания. Были выделены дефекты, которые характерны для любой системы зажигания:
- выход из стоя свечей системы зажигания;
Поломка катушки;
Проблема с высоковольтными и низковольтными проводами (наличие обрыва, окисленные контакты, недостаточно плотное соединение и т.д.).
В системе электрозажигания также могут возникнуть неполадки, связанные с неисправностями ЭБУ и входными датчиками.
Система зажигания ломается по следующим причинам:
1) Были нарушены правила эксплуатации автомобиля (в машину заливался некачественный бензин, авто вовремя не обслуживалось, а если диагностика и проводилась, то она могла быть выполнена неквалифицированным мастером);
2) В машину ставились некачественные конструктивные элементы (катушки, свечи системы зажигания, провода высокого напряжения и т.д.);
3) Поломка произошла под воздействием фактором извне (атмосферное воздействие, механическое повреждение).
Наиболее распространенный дефект электронной системы зажигания – это выход из строя свечей. К счастью, сегодня эти элементы могут приобрести все автомобилисты, посему устранение этой поломки не займет много времени.
Указать на неисправности системы электронного зажигания поможет даже внешняя диагностика. Легче всего заметить, как реагирует зажигание на неисправности, которые есть в топливной системе и системе впрыска горючего. Посему диагностировать систему зажигания нужно в комплексе с данными системами.
Внешние признаки поломки зажигания:
1) Увеличенный расход горючего;
2) Сниженная мощность движка;
3) На холостом ходу двигатель работает неустойчиво;
4) Запускать двигатель стало труднее.
В случае системы электронного зажигания плохая работа двигателя, его затрудненный запуск сигнал к тому, что произошел пробой или обрыв проводов высокого напряжения, вышли из строя свечи, сломан ЭБУ, датчик частоты вращения коленвала или датчика холла. Если же Ваш автомобиль стал «съедать» больше горючего, а двигатель стал выдавать меньшую мощность, то это может свидетельствовать о том, что вышки из строя свечи, входные датчики или ЭБУ.
Перед тем, как ехать к специалисту, постарайтесь самостоятельно произвести диагностику системы зажигания, так как велика вероятность самостоятельного обнаружения дефекта. В этом случае Вы просто замените свечи или катушку, и снова будете «на коне». Успехов.
