Стабілізований блок електронного запалювання

Переваги електронного запалювання в двигунах внутрішнього згоряння добре відомі. Разом з тим поширені в даний час системи електронного запалювання поки недостатньо повно відповідають комплексу конструктивних та експлуатаційних вимог. Системи з імпульсним накопиченням енергії [1, 2] складні, не завжди надійні і практично недоступні для виготовлення більшості автолюбителів. Прості системи з безперервним накопиченням енергії не забезпечують стабілізації енергії, що запасається [З], а коли стабілізація досягнута – вони майже так само складні, як і імпульсні системи [3,4].

Не дивно тому, що опублікована в журналі "Радіо" стаття Ю. Сверчкова [5] викликала великий інтерес читачів. Добре продуманий, гранично простий стабілізований блок запалювання може, без жодного перебільшення, служити гарним прикладом оптимального рішення в конструюванні подібних пристроїв.

Результати експлуатації блоку за схемою Ю. Сверчкова показали, що при загальному досить високій якості його роботи й високої надійності йому властиві й суттєві недоліки. Головний із них – це мала тривалість іскри (не більше 280 мкс) і відповідно мала її енергія (не більше 5 мДж).

Цей недолік, властивий всім конденсаторним систем запалювання з одним періодом коливань в котушці, призводить до нестійкої роботи холодного двигуна, неповного згоряння збагаченої суміші під час прогріву, утрудненого пуску гарячого двигуна. Крім цього, стабільність напруги на первинній обмотці котушки запалювання в блоці Ю. Сверчкова трохи нижче, ніж у кращих імпульсних системах. При зміні напруги живлення від 6 до 15 В первинна напруга змінюється від 330 до 390 В (± 8%), тоді як у складних імпульсних системах це зміна не перевищує ± 2%.

Зі збільшенням частоти іскроутворення напругу на первинній обмотці котушки запалювання зменшується. Так, при зміні частоти від 20 до 200 Гц (частота обертання колінчастого вала 600 і 6000 хв -1 відповідно) напруга змінюється від 390 до 325 В, що також дещо гірше, ніж в імпульсних блоках. Однак цей недолік можна

практично не брати до уваги, оскільки при частоті 200 Гц пробивна напруга іскрового проміжку свічок (з-за залишковою іонізації та інших факторів) зменшується майже вдвічі.

Автор цих рядків, який понад 10 років експериментував з різними електронними системами запалювання, поставив завдання поліпшити енергетичні характеристики блоку Ю. Сверчкова, зберігши простоту конструкції. Вирішення її виявилося можливим завдяки внутрішнім резервам блоку, оскільки енергія накопичувача використана в ньому лише наполовину.

 

 

Поставлена мета досягнута введенням режиму многоперіодной коливальної розрядки накопичувального конденсатора на котушку запалювання, що призводить до практично повної його розрядки. Сама ідея такого рішення не нова [6], але використовується рідко. У результаті розроблений удосконалений блок електронного запалювання з характеристиками, якими володіють далеко не всі імпульсні конструкції.

При частоті іскрообраеованія в межах 20 … 200 Гц блок забезпечує тривалість іскри не менше 900 мкс. Енергія іскри, що виділяється в свічки запалення при зазорі 0,9 … 1 мм, – не менше 12 мДж. Точність підтримки енергії в накопичувальному конденсаторі при зміні напруги живлення від 5,5 до 15 В і частоті іскроутворення 20 Гц – не гірше ± 5%. Інші характеристики блоку не змінилися.

Істотно, що збільшення тривалості іскрового розряду досягнуто саме тривалим коливальним процесом розрядки накопичувального конденсатора. Іскра у цьому випадку представляє собою серію з 7-9 самостійних розрядів. Такий знакозмінний іскровий розряд (частота близько 3,5 кГц) сприяє ефективному згорянню робочої суміші при мінімальній ерозії свічок, що вигідно відрізняє його від простого подовження апериодической розрядки накопичувача [2].

Схема перетворювача блоку (рис. 1) практично не змінилася. Замінений тільки транзистор для деякого збільшення потужності перетворювача і полегшення теплового режиму. Виключені елементи, які забезпечували некерований многоіскровой режим роботи. Істотно змінені ланцюга комутації енергії і ланцюги управління розрядкою накопичувального конденсатора СЗ. Він розряджається тепер протягом трьох (а на частоті нижче 20 Гц – і більше) періодів власних коливань контуру, що складається з первинної обмотки котушки запалювання і конденсатора СЗ, Забезпечують такий режим елементи С2, R3, R4, VD6.

Враховуючи, що робота перетворювача докладно описана в [5], розглянемо тільки процес коливальної розрядки конденсатора СЗ. При розмиканні контактів переривника конденсатор С4, розряджаючись через керуючий перехід тріністора VS1, діод VD8 і резистори R7, R8, відкриває тріністор, який підключає заряджений конденсатор СЗ до первинної обмотці котушки запалювання. Поступово збільшується струм через обмотку по закінченні першої чверті періоду має максимальне значення, а напруга на конденсаторі СЗ в цей момент стає рівним нулю (рис. 2).

Вся енергія конденсатора (за вирахуванням теплових втрат) перетворена в магнітне поле котушки запалювання, яке, прагнучи зберегти значення і напрям струму, починає перезаряджати конденсатор СЗ через відкритий тріністор. В результаті після закінчення другої чверті періоду струм і магнітне поле котушки запалювання дорівнюють нулю, в конденсатор СЗ заряджений до 0,85 вихідного (по напрузі) рівня в протилежній полярності. З припиненням струму і зміною полярності на конденсаторі СЗ закривається тріністор VS1, але відкривається діод VDS. Починається черговий процес розрядки конденсатора СЗ через первинну обмотку котушки запалювання, напрямок струму через яку змінюється на протилежне. Після закінчення періоду коливань (тобто приблизно через 280 мкс) конденсатор СЗ виявляється зарядженим у вихідній полярності до напруги, рівного 0,7 початкового. Ця напруга закриває діод VDS, розриваючи ланцюг розрядки.

У розглянутому інтервалі часу малий опір поперемінно елементів, які відчиняються VD5 і VS1 шунтирует підключеним паралельно їм ланцюг R3R4C2, внаслідок чого напруга на її кінцях близько до нуля. Після закінчення ж періоду, коли тріністор і діод закриваються, напруга конденсатора СЗ (близько 250 В) через котушку запалювання прикладається до цього ланцюга. Імпульс напруги, що знімається з резистора R3, пройшовши через діод VD6, знову відкриває тріністор VS1, і всі процеси, описані вище, повторюються.

Потім слід третій, а іноді (при пуску) і четвертий цикл розрядки. Процес продовжується до тих пір, поки конденсатор С3, що втрачає при кожному циклі близько 50% енергії, не розрядиться майже повністю. У результаті тривалість іскри зростає до 900 … 1200 мкс, а її енергія – до 12 … 16 мДж,

На рис. 2 показаний приблизний вигляд осцилограми напруги на первинній обмотці котушки запалювання. Для порівняння штриховою лінією показана така ж осцилограма блоку Ю. Сверчкова (перші періоди коливань на обох осцилограмах збігаються),

Для підвищення захищеності від брязкоту контактів переривника пусковий вузол довелося дещо змінити. Постійна часу ланцюга зарядки конденсатора С4 шляхом вибору відповідного резистора R6 збільшена до 4 мс; збільшений також розрядний струм конденсатора (тобто струм запуску тріністора), який визначається опором ланцюга резисторів R7, R8.

Блок електронного запалення був випробуваний протягом трьох років на автомобілі "Жигулі" і дуже добре зарекомендував себе. Різко підвищилася стійкість роботи двигуна після пуску. Навіть взимку при температурі біля -30 ° С пуск двигуна був легким, починати рух можна було після прогріву протягом 5 хв. Припинилися спостерігалися при використанні блоку Ю. Сверчкова перебої в роботі двигуна в перші хвилини руху, покращилася динаміка розгону.

У трансформаторі Т1 використаний магнітопровід ШЛ16Х8. Зазор 0,25 мм забезпечений трьома прессшпановимі прокладками. Обмотка I містить 50 витків дроту ПЕВ-2 0,55; II – 70 витків ПЕВ-2 0,25; III – 450 витків ПЕВ-2 0.14. В останній обмотці між усіма верствами слід прокласти по одній прокладці з конденсаторного паперу, а всю обмотку відокремити від решти одним-двома шарами кабельного паперу,

Готовий трансформатор покривають 2-3 рази епоксидної смолою або заливають його смолою повністю в пластмасовій чи металевій коробці, Не слід застосовувати Ш-подібний магнітопровід, оскільки, як показує досвід, важко витримати по всій товщині набору заданий зазор, а також уникнути замикання зовнішніх пластин. Обидва ці фактори, особливо другий, різко знижують потужність генератора. Зарядних імпульсів.

При налагодженні генераторної частини блоку можна використовувати рекомендації Ю. Сверчкова в [5].

Завдяки високій надійності блок можна підключати без роз'єму X1 (відключення конденсатора Спр переривника обов'язково), який призначений для можливого аварійного переходу на батарейне запалювання, але первинна установка моменту запалювання при цьому буде істотно складніше. При збереженні ж роз'єму Х1 перехід на батарейне запалювання дуже простий – в гніздову частина з'єднувача Х1 замість колодки блоку вставляють колодку-замикач, у якій з'єднані контакти 2, 3 і 4.

Г. КАРАСЬОВ

м. Ленінград

ЛІТЕРАТУРА

1. А. Синельников. Чим різняться блоки, – За кермом. 1977, № 10. с. 17,

2. А. Синельников. Блок електронного запалення підвищеної надійності. СБ "На допомогу радіоаматорові", вип. 73 .– М.: ДОСААФ СРСР, с. 38.

3. А. Синельников. Електроніка в автомобілі. – М.: Енергія, 1976.

4. А. Синельников. Електроніка я автомобілі .- М.: Радіо і зв'язок, 1985.

5. Ю. Цвіркунів. Стабілізований многоіскровой блок запалювання. – Радіо, 1982, № 5. с. 27.

6. Е. Літке. Конденсаторна система запалювання. СБ "На допомогу радіоаматорові", вип, 78 .- М.: ДОСААФ СРСР, с. 35.