Усовершенствованный многоискровой блок зажигания
Основой устройства послужил широко известный радиолюбителям и автолюбителям блок зажигания Г. Карасева , поэтому здесь подробно рассмотрены лишь узлы, подвергшиеся изменениям.
Во-первых, незначительные коррективы внесены в преобразователь напряжения: добавлен делитель напряжения R3R4 (см. схему на рис. 1), конденсатор С1 плюсовым выводом подключен к средней точке делителя и стабилитрон Д817Б (VD4) заменен на Д817А с напряжением стабилизации 56 В. Это позволило устанавливать выходное напряжение преобразователя подборкой резистора R3, а не стабилитрона VD4 или числа витков вторичной обмотки трансформатора Т1.
Рис. 1. Усовершенствованный многоискровой блок зажигания
Теперь при использовании трансформатора Т1, изменением сопротивления резистора R3 от нуля до 30 Ом можно установить на выходе преобразователя любое напряжение в пределах 330...400 В. Чтобы после добавления делителя напряжения режим работы транзистора VT1 по постоянному току остался прежним, сопротивление резистора R1 увеличено до 560 Ом.
Полной переделке подвергся узел формирования импульсов, управляющих открыванием тиристора VS1. Хотя конструкция узла усложнилась и возросли затраты на его изготовление, удалось улучшить характеристики блока зажигания.
Узел состоит из зарядно-разрядной цепи (резисторы R8, R9, стабилитрон VD9, конденсатор С6), коммутатора тока на транзисторе VT2 и делителя напряжения преобразователя R12, R13 с накопительным конденсатором С7. Диод VD8 препятствует зарядке конденсатора С6 через резистор R8. Токо-ограничительный резистор R11 может также быть использован для измерения тока коллектора транзистора VT2.
При замыкании контактов прерывателя SF1 конденсатор С6 заряжается от бортовой сети через резистор R9 до напряжения стабилизации стабилитрона VD9. С момента размыкания контактов прерывателя конденсатор С6 начинает разряжаться через эмиттерный переход транзистора VT2, диод VD8, управляющий переход тиристора VS1 и резистор R10. Транзистор VT2 открывается, и разрядный импульс конденсатора С7, заряженного примерно до 18 В, поступает на управляющий электрод тиристора.
Такое схемное решение узла формирования управляющих импульсов выбрано не случайно. Дело в том, что с понижением температуры окружающей среды или, точнее, температуры корпуса тиристора ток открывания тиристора увеличивается. Например, ток открывания тиристоров серии КУ202 при изменении температуры от +20 до -40 о С увеличивается в 1, 5 раза. Нередко в этом причина того, что блок, работавший бесперебойно летом, совсем отказывается работать зимой.
Эксперименты показывают , что импульс током 160 мА и длительностью 10 мкс достаточен для открывания любого тиристора серии КУ202 при температуре его корпуса -40°С. Именно такие импульсы вырабатывает описываемый узел формирования. Это позволяет отказаться от кропотливой и дорогостоящей подборки экземпляра тиристора при минимальной температуре. Разумеется, если есть возможность выбирать тиристоры, то ею следует воспользоваться, так как "чувствительный" тиристор позволяет применить стабилитрон VD3 на меньшее напряжение стабилизации - об этом будет сказано ниже.
Применение стабилитрона VD9 для ограничения напряжения зарядки конденсатора С6 и питание коллекторной цепи транзистора VT2 от стабилизированного преобразователя напряжения позволили стабилизировать уровень импульса управления тиристором во время пуска двигателя при колебаниях напряжения аккумуляторной батареи от 7, 5 до 14, 2 В.
Снижение напряжения на конденсаторе С6 повысило помехоустойчивость узла формирования импульсов и блока зажигания в целом. Эту проблему обычно считают третьестепенной, и напрасно. Если влиянием помех при разомкнутых контактах прерывателя можно пренебречь, так как искровой разряд, вызванный помехой, будет происходить в том цилиндре, где идет рабочий такт, то при замкнутых контактах могут быть сбои в работе двигателя.
Но снижение напряжения на конденсаторе С6 привело к тому, что транзистор VT2 при замкнутых контактах оказывается закрытым напряжением, равным разности между напряжением бортовой сети и напряжением на конденсаторе. Говоря иначе, чтобы транзистор VT2 открылся и возникло искрообразование, уровень помехи должен быть больше этой разности, без стабилитрона же напряжение на конденсаторе С6 равно напряжению бортовой сети. Отсюда следует: чем меньше напряжение стабилизации стабилитрона VD9, тем выше помехоустойчивость блока зажигания.
Конденсаторы С4 и С5 предназначены для дополнительной защиты блока от помех в бортовой сети.
Резистор R10 определяет ток через контакты прерывателя. Этот ток для самоочищения контактов не должен быть слишком малым. Его выбирают обычно в пределах 0, 1...0, 2 А.
Цепь формирования импульсов для многоискрового режима работы (диоды VD6, VD7, резисторы R5, R6, конденсатор С3) осталась без изменений, за исключением увеличения сопротивления резистора R6 до 51 Ом. Это сделано с целью выравнивания напряжения первого импульса "многоискровой" цепи с импульсами узла формирования.
Рис. 2. Усовершенствованный многоискровой блок зажигания
Здесь уместно остановиться на бытующем сейчас мнении о бесполезности и даже вредности многоискрового режима зажигания. На мой взгляд, это мнение ошибочно, так как в течение многолетней эксплуатации блока многоискрового зажигания ничего, кроме легкого пуска двигателя, увеличения мощности и экономичности двигателя, снижения содержания окиси углерода в выхлопных газах, не замечено". Что касается повышенной эрозии свечей, то, учитывая преимущества многоискрового зажигания, с ней следует смириться.
Многоискровое зажигание может принести вред лишь в том случае, если искрообразование продолжается в течение всего времени разомкнутого состояния контактов прерывателя . Тогда, действительно, существует опасность возникновения искрового разряда в том цилиндре двигателя, где протекает такт сжатия. Такая возможность может возникнуть, когда ротор распределителя после размыкания контактов повернется на угол, больший чем 45 град.
В описываемом блоке зажигания искрообразование длится около 0, 9 мс и даже на максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя прекращается задолго до наступления опасного момента.
Тем не менее те, кто не разделяет моей точки зрения, могут в разрыв цепи диода VD7 блока ввести выключатель. Тогда после запуска двигателя и его прогрева, разомкнув цепь выключателем, всегда можно будет перейти на одноискровой режим работы.
В блоке зажигания использованы резисторы МЛТ-0, 125 (R1, R3-R9, R11, R13), МЛТ-2 (R10), МЛТ-1 (R12); резистор R2 составлен из двух по 18 Ом 0, 5 Вт. Конденсаторы - МБМ (С3), КМ или КЛС (С5-С7), К50-6 (С4). Диоды КД102А могут быть заменены на КД102Б, КД103А, КД103Б. Вместо КТ603Б подойдут транзисторы КТ603А, КТ608А или любой из серии КТ630.
Трансформатор Т1 собран на магнитопроводе ШЛ8х16 с немагнитным зазором 0, 25 мм в каждом из трех стыков. Обмотка I содержит 50 витков провода ПЭВ-2 0, 7, II - 450 витков, а Ш - 70 витков провода ПЭЛШО 0, 17.
Все детали блока зажигания размещены в прочной металлической коробке размерами 130x100x50 мм. Монтажную плату и трансформатор крепят к основанию коробки, а транзистор VT1 и стабилитрон VD4 - к ее стенке, которая служит для них теплоотводом. Предохранитель FU1 размещают либо на блоке, либо в ином месте.
Остальные детали монтируют на печатной плате, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1, 5 мм. Чертеж платы представлен на рис. 2. Нелишне напомнить здесь, что конструкция и монтаж блока должны соответствовать тяжелым условиям его эксплуатации - вибрация, удары, повышенная влажность, брызги воды, топлива и масел, пыль, широкие температурные пределы.
Налаживают блок с помощью осциллографа при подключенной катушке зажигания и запальной свече. Питать блок можно от любого источника постоянного тока напряжением 8...15 В, способного обеспечить нагрузочный ток до 2 А.
Прерыватель удобно заменить самодельной приставкой, схема которой показана на рис. 3. На вход приставки подают сигнал с выхода любого генератора звуковой частоты, а коллектор транзистора VT1 соединяют с конденсатором С6 узла формирования управляющих импульсов блока зажигания.
При напряжении питания 14, 2 В и частоте искрообразования 20 Гц подбирают резистор R3 в пределах от нуля до 30 Ом (удобно на время заменить резистор R3 переменным) так, чтобы амплитуда напряжения на первичной обмотке катушки зажигания находилась в пределах 360...380 В. Затем проверяют амплитуду пилообразного напряжения на конденсаторе С7. Если она выходит за пределы 18...20 В, надо уточнить сопротивление резистора R13.
Рис. 3. Усовершенствованный многоискровой блок зажигания
Устанавливают напряжение питания 8 В, измеряют падение напряжения Uу на управляющем переходе тринистора VS1 и падение напряжения UR11 на резисторе R11. Ток открывающего тиристор импульса вычисляют по формуле
Iу.имп=UR11/R11-Uу/R7.
Если измеренные параметры импульса не соответствуют норме - ток 160 мА, длительность не менее 10 мкс на уровне 0, 7, подбирают стабилитрон VD9 так, чтобы его напряжение стабилизации было в пределах 5, 6...8 В, и конденсатор С7 до получения необходимой длительности.
Затем снова устанавливают напряжение питания блока 14, 2 В и проверяют его работоспособность во всем рабочем интервале частоты искрообразования, т. е. от 20 до 200 Гц. Ток импульса открывания с увеличением частоты уменьшается, причем уменьшение становится заметным лишь после 100 Гц. Это происходит из-за того, что конденсаторы С6 и С7 не успевают зарядиться до установленного уровня.
Далее увеличивают частоту искрообразования до максимально возможной Fmax, при которой блок зажигания перестает работать. Время защиты от импульсов дребезга замыкающихся контактов оценивают по формуле tз.др>1/2Fmax. Согласно это время должно быть не менее 0, 2 мс. Регулируют время защиты подборкой резистора R9.
При номиналах деталей, указанных на схеме, параметры блока зажигания при частоте искрообразования 20 Гц и изменении напряжения питания от 8 до 14, 2 В должны быть следующими: амплитуда напряжения на выходе преобразователя - 360...380 В; ток импульса открывания тиристора - не менее 160 мА при длительности импульса не менее 10 мкс на уровне 0, 7; время защиты от импульсов "дребезга" контактов - не менее 1 мс. При напряжении питания 14, 2 В и частоте искрообразования 200 Гц ток импульса открывания тиристора уменьшался до 55 мА.
Полностью смонтированный блок зажигания устанавливают под капотом автомобиля вблизи катушки зажигания. С системой электрооборудования блок соединяют четырьмя проводами минимальной длины: два - к катушке зажигания, третий - к корпусу, четвертый - к прерывателю.
Конденсатор прерывателя необходимо отключить. Для быстрого возвращения к старому варианту зажигания в случае отказа электронного блока желательно предусмотреть специальный переключатель.
Автор: В. Яковлев, г. Троицк Московской обл.