СИСТЕМИ ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ АВТОМОБІЛЬНОГО ДВИГУНА

А. Кузьмінський, В. Ломановнч

Звичайна батарейна система запалювання володіє серйозними недоліками. Найбільш істотні з них: мала потужність іскри, швидкий знос контактів переривника, комутують струм близько 4 А в ланцюзі первинної обмотки котушки запалювання, і велика споживана потужність (близько 50 Вт).

Пропоновані тиристорні системи запалювання дозволяють у декілька разів зменшити потужність, споживану від бортсети автомобіля, і в 20-30 разів знизити струм, що протікає через контакти переривника. Потужність іскри при цьому зростає не менш ніж у 5 разів і майже не залежить від стану свічок і переривника.

Нижче наводиться опис двох конструкцій блоків електронного запалювання на тиристорах "БТЗ-1" і "БТЗ-2". Вони дуже добре зарекомендували себе під час тривалої експлуатації на автомобілях марки "Москвич", "Волга" і "Запорожець". Блоки тиристорного запалювання зібрані зі звичайних деталей широкого застосування.

Принципова схема "БТЗ-1" наведена на рис. 1. Крім харчування високовольтною напругою свічок запалювання, цей блок дозволяє використовувати в автомобілі різні малопотужні побутові прилади, розраховані на підключення до електромережі з напругою 220 В (електробритва, зубна щітка та ін.)

Так як стартер споживає великий струм від акумуляторної батареї, то в холодну пору року напруга батареї при запуску двигуна може знижуватися до 6-7 В. Природно, що в цей момент погіршуються умови іскроутворення і ускладнюється пуск двигуна. Для підтримки необхідної потужності іскри

в схему блоку запалювання "БТЗ-2" (рис. 2) введено електромагнітне реле Р1, обмотка якого включається тим же вимикачем, що і стартер. Контакти P1 / 1 і Р1 / 2 при спрацьовуванні реле включають додаткову підвищує обмотку (V) трансформатора Tp1. Таким чином вдається підтримувати необхідну потужність іскри навіть при падінні напруги акумуляторної батареї до 5-6 В. Низькочастотний фільтр Др1 і С1 в ланцюзі живлення служить для придушення радіоперешкод.

Обидва блоки електронного запалювання виконані за конденсаторної-контактної схемою з комутуючим тиристором. Для отримання необхідної енергії іскроутворення використовується накопичувальний конденсатор С2 (СЗ), заряджається від високовольтного перетворювача напруги і розряджається через тиристор на первинну обмотку котушки запалювання. На вторинній обмотці котушки запалювання при цьому індукується висока напруга, надходить на свічки двигуна через розподільник. Перетворювачі напруги в обох системах запалювання виконані за схемою симетричного блокінг-генератора. Схема дозволяє використовувати для установки транзисторів 77 і Т2 загальний неізольований тепловідвід, з'єднаний з шасі ("загальний мінус"). При цьому, крім конструктивного спрощення вузла перетворювача, значно поліпшується тепловий режим всього пристрою і підвищується надійність його роботи.

Розглянемо більш детально схему блоку запалювання "БТЗ-1", наведену на рис. 1. Принцип роботи двотактних транзисторних генераторів з трансформаторної зворотним зв'язком досить добре відомий. Транзистори T1 і Т2 працюють у ключовому режимі, коммутіруя струм у первинній обмотці трансформатора Tp1. У вторинній обмотці Tp1 при цьому індукується висока напруга симетричної форми (близькою до прямокутної). До вторинної обмотки Tpl підключений випрямний міст Д1-Д4, з якого знімається постійна напруга близько 400 В, використовуване для

зарядки конденсатора С2. Тиристор Д5 спочатку закритий. У момент замикання контактів переривника, закорочує затискачі 3 і 7 пристрої запалювання, конденсатор СЗ заряджається через діоди Д8-Д9 і резистор R7 майже до повної напруги акумуляторної батареї. Резистор R7 забезпечує деяку затримку часу заряду, усуваючи вплив "брязкоту" контактів переривника в момент замикання.

При розмиканні контактів переривника (затискачі 3-7 БТЗ) конденсатор СЗ розряджається через діод Д7, керуючий електрод тиристора Д5 і резистори R9-R10. При цьому на керуючий електрод тиристора Д5 надходить позитивний імпульс, який відкриває тиристор. Накопичувальний конденсатор С2, заряджений до напруги близько 400 В, розряджається через тиристор-Д5 і первинну обмотку котушки запалювання (затискачі 1 і 2 БТЗ). Одночасно відкрився тиристор Д5 шунтирует вихідний ланцюг перетворювача напруги, зриваючи генерацію.

Негативний імпульс, що надходить з первинної обмотки котушки запалювання через ланцюжок R8-Д6 після перемикання тиристора Д5, миттєво перезаряджає конденсатор СЗ. Внаслідок цього тривалість керуючого імпульсу, який відкриває тиристор, не перевищує 2 мкс. Це забезпечує утворення однієї іскри і в той же час оберігає тиристор від багаторазового перемикання. Після розряду конденсатора С2 тиристор Д5 закривається, поновлюється генерація в перетворювачі і весь процес повторюється.

Для полегшення запуску перетворювача напруги на бази транзисторів 77 і Т2 задається невелике від'ємне зміщення з дільників напруги R1, R2 і R3, R4. З метою запобігання мимовільного перемикання тиристора Д5 під впливом перешкод, що виникають при роботі перетворювача напруги і деяких елементів електрообладнання автомобіля (генератор, реле-регулятор, покажчики поворотів і т. д.), в ланцюг управління тиристора введений фільтр С1 Д9. Крім того, додатково на керуючий електрод тиристора Д5 задається захисне негативний зсув 0,5-0,7 В, що знімається з ланцюжка R6 Д8.

Відмінність другого перетворювача напруги (рис. 2) від першого полягає в тому, що він має дві підвищують обмотки (I і V). За допомогою контактів електромагнітного реле R1 ці обмотки можуть включатися послідовно для збільшення напруги, що надходить на вхід випрямного мосту Д1-Д4 при утрудненому запуску двигуна. Другий випрямний міст, зібраний на діодах Д5-Д8, призначений для живлення додаткових малопотужних споживачів струму. Він може забезпечити потужність близько 20 Вт, при налряженіі 220-230 В. Затиск VI ("синхр.") Служить для підключення допоміжних приладів системи контролю і регулювання роботи двигуна (тахометрічеськой стабілізатора напруги та ін.) Деталі та конструкція блоків запалювання. При виготовленні пристрої запалювання особливу увагу слід приділити трансформатора перетворювача напруги, від якого в основному залежить надійність роботи електронного блоку. Найкраще скористатися для виготовлення цього трансформатора тороїдальним сердечником зі сталі марки Е330-Е340 (ХВП) або зі сплаву 34НКМП або 79НМ (пермалой). У першому випадку можна застосувати сердечник ОЛ25/40Х12.5 або подібний до нього, але з дещо більшим перетином. З пермалоєвих сердечників можна рекомендувати ОЛ25/40Х6.5 (2 шт.).

Можна також використовувати для виготовлення цього трансформатора сердечник зі звичайної трансформаторної сталі марки Е42 або Е43 (пластини Ш16, набір 16 мм). При підборі сердечника потрібно враховувати, що перетин його муздрамтеатру повинно бути не менше 2 см2. Каркас для котушки трансформатора роблять з електрокартону, висновки обмоток закріплюють на периметрі щічки каркаса. Для додання трансформатора підвищеної вологостійкості, котушку після намотування просочують електроізоляційним лаком або компаундом (наприклад, КП-10).

Намотувальні дані трансформатора Tp1, виконаного на Ш-образному та тороідальному сердечниках, наведені в таблиці.

Спочатку на котушку намотують підвищує обмотку I. Для межслоевой ізоляції можна використовувати кабельну папір. Тороїдальний сердечник перед укладанням підвищує обмотки ізолюють двома-трьома шарами лакоткани або фторопласта. Потім намотують обмотки II, III і IV. Для поліпшення симетрії перетворювача і зменшення індуктивності розсіювання трансформатора базові і еміттерние обмотки намотують в два дроти, маючи в своєму розпорядженні витки обмоток III і IV між витками обмотки II.

Обмотка

Число витків

Провід

Примітка

 

сердечник Ш16Х16

сердечник ОЛ25/40Х12Б

 

 

I

1200

1700

ПЕЛШО0.18

 

II

35+35

50+50

ПЕВ-21, 0

Намотування ведеться в два дроти

III і IV

10+10

15+15

ПЕЛШО 0,31

—”—

Трансформатор Tp1 в схемі на рис. 2 виконаний на тороідальному сердечнику типу ОЛ32/50 X 16. Основна підвищує обмотка I в нього містить 1200 витків дроту ПЕЛШО 0,25; додаткова підвищує обмотка V має 600 витків того ж проводу; емітерна обмотка II містить 33 + 33 витки дроту ПЕВ-2 1,0; базові обмотки III і IV мають по 10 витків дроту ПЕЛШО 0,41. Обмотки розташовуються в тому ж порядку, що і у Tp1 в схемі на рис. 1.

Якщо відсутні сердечники зазначених марок і типорозмірів, то нескладно визначити придатність наявного сердечника для зазначених трансформаторів. Загальна потужність трансформатора, використовуваного в перетворювачі напруги, визначається його сумарним навантаженням. Вона, у свою чергу, дорівнює потужності, що витрачається на іскроутворення при максимальних обертах двигуна і максимальної потужності одного або декількох споживачів струму, які можуть підключатися до електронного блоку. Якщо ці споживачі струму під час руху автомобіля не використовуються, враховується лише одна із зазначених навантажень (максимальна).

Величина корисної потужності, що витрачається на іскроутворення, залежить від кількості циліндрів двигуна і швидкості обертання колінчастого валу.

Для чотиритактного двигуна частота іскроутворення дорівнює:

У разі використання блоку запалювання на автомобілях з 6-вольта акумуляторною батареєю необхідно крім перерахунку намотувальних даних трансформатора перетворювача напруги також скорегувати величину опору резисторів R1-R2 і R3-R4 (дільники напруги в ланцюгах баз транзисторів Т1-Т2).

ВРЛ