САЙТ КРЫЛОВА ПАВЛА
Главная
Схемы Ветрогенераторы Собаки Стройка Книги О сельском хозяйстве и прочем


СХЕМЫ---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 1-50---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 51-100---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 101-150---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 151-200

Устройство электронного зажигания.

Б. Крутаков

В последнее время в системах зажигания карбюраторных двигателей широко применяются электронные устройства, выпускаемые промышленностью или изготавливаемые автолюбителями. Среди них можно выделить устройства с использованием тиристоров, позволяющие максимально реализовать преимущества электронного зажигания по сравнению с обычным. Однако при повторении таких устройств автолюбители сталкиваются с трудностью изготовления специального трансформатора.

Предлагаемая принципиальная схема (рис. 1) электронного зажигания не содержит трансформатора, но благодаря ускорению прерывания тока через катушку зажигания увеличивает мощность искры в свече зажигания, разгружает контакты прерывателя, обеспечивает пуск двигателя при понижении напряжения питания устройства, т. е. обладает теми же положительными качествами, что и тиристорные схемы зажигания.

 Принципиальная схема  электронного зажигания

Устройство имеет четыре внешних вывода. Вывод Б служит для соединения с клеммой 16 катушки зажигания Б117-А без отключения от нее провода, идущего к замку зажигания. Этот вывод обеспечивает питание устройства напряжением +12 В. Вывод 1 подключается ко второй клемме низкого напряжения катушки зажигания, обозначенной индексами 1 или 0, а провод, идущий к прерывателю системы зажигания, снимается с этой клеммы и подводится к клемме П электронного зажигания. Таким образом, катушка зажигания включается параллельно выводам Б и 1, а вывод П соединяется с контактами прерывателя. Конденсатор прерывателя-распределителя, подключенный параллельно этим контактам, обязательно должен быть отключен. Вывод М связан с массой автомобиля (—12 В).



В устройстве имеется переключатель S1, позволяющий перейти с электронного зажигания (положение «Э») на обычное (положение «Н») (на схеме этот переключатель показан в первом положении).

Рассмотрим работу электронного зажигания, начиная с момента включения зажигания.



Если в момент включения зажигания (стартер пока не включен) контакты прерывателя окажутся разомкнутыми (вывод П этими контактами не подключен к массе М), то будет протекать ток по цепи Б, R1, V1, R3, база-эмиттер транзистора V4, М. В этом случае транзистор V4 будет открыт, а транзисторы V5 и V6 — заперты. Потребление тока незначительное (порядка 10 мА). Если контакты прерывателя окажутся замкнутыми (вывод П контактами подключен к массе М), то ток силой около 25 мА от контакта Б катушки зажигания потечет через резистор R1 и контакты прерывателя. Транзистор V4 будет заперт, а транзисторы V5 и V6 благодаря этому открыты. Через катушку зажигания и включенный последовательно с ней транзистор V6 потечет ток, достигающий 3,5—4 А. С момента включения зажигания через резистор R5 начнет заряжаться конденсатор С3. Диод V2 при этом заперт положительным напряжением на катоде, снимаемым с коллектора транзистора V4. Как только конденсатор С3 зарядится до напряжения, обеспечивающего силу тока базы транзистора V4, равную 0,1 мА, последний приоткрывается, а транзисторы V5 и V6 запираются, и ток через катушку зажигания практически не протекает. Время заряда конденсатора С3 до указанного напряжения составляет примерно 2 с. Сила потребляемого тока уменьшается с 3,5—4 А до 30 мА. В таком состоянии устройство будет находиться до начала пуска двигателя.

Во время пуска двигателя от стартера или при проворачивании коленчатого вала заводной рукояткой первое же размыкание контактов прерывателя полностью открывает транзистор V4, конденсатор С3 быстро разряжается через диод V2 и транзистор V4. Следующее за размыканием контактов прерывателя их замыкание вызывает запирание транзистора V4 и открывание транзисторов V5, V6. Сила тока в катушке зажигания возрастает до 3,5—4 А, катушка накапливает энергию. Конденсатор С3 не успевает зарядиться и приоткрыть транзистор V4, прежде чем произойдет очередное размыкание контактов прерывателя. При размыкании контактов прерывателя транзистор V4 резко открывается током, протекающим через элементы R1, V1, R3 и базу этого транзистора. Транзисторы V5 и V6 скачком запираются, разрывая цепь протекания тока через катушку зажигания. В катушке зажигания возникает импульс напряжения, амплитуда которого достигает 360—380 В. Для ограничения этого напряжения, способного вывести из строя транзистор V6 (его рабочее напряжение U<400 В), предусмотрен резистор R9, через который при напряжении на коллекторе U>350 В начинает протекать ток по цепи R9, V5, R10, V6, М, способный приоткрыть транзистор V6. Протекание тока через транзистор V6 снижает напряжение на его коллекторе.

Несмотря на малую скорость размыкания контактов прерывателя при пуске двигателя, благодаря большому коэффициенту усиления транзисторов, обеспечивается высокая скорость прерывания тока, а следовательно, большая амплитуда напряжения на катушке зажигания и мощная искра в свечах зажигания. Этим достигается легкий пуск двигателя от стартера или от рукоятки.

При работе двигателя происходит периодическое размыкание и замыкание контактов прерывателя. При этом длительность замкнутого состояния контактов почти в 1,5 раза превышает длительность их разомкнутого состояния. Кроме того, время, в течение которого контакты прерывателя замкнуты, при малых и средних скоростях вращения коленчатого вала двигателя значительно превышает время нарастания тока в катушке зажигания, в течение которого она запасает энергию, а дальнейшее протекание тока через нее и транзистор V6 ведет к напрасной трате энергии и рассеиванию ее на транзисторах V5 и V6. Чтобы уменьшить потерю энергии и облегчить режим работы транзисторов, в схему введены резисторы R2, R4 и конденсатор С2.

В течение времени, когда контакты прерывателя разомкнуты, конденсатор С2 заряжается через резисторы R1 и R2. Чем дольше разомкнуты контакты (чем меньше скорость вращения коленчатого вала двигателя), тем до большего напряжения он заряжается. После замыкания контактов прерывателя транзистор V4 должен был бы запереться, а транзисторы V5 и V6 открыться, но конденсатор С2 начинает разряжаться через резистор R4 (частично и через резистор R2) и базу транзистора V4. Транзистор V4 удерживается в открытом состоянии до тех пор, пока конденсатор С2 не разрядится (ток базы транзистора V4 не станет меньше 0,05 мA). Запирание транзистора V4 по мере разряда конденсатора вызывает отпирание транзисторов V5, V6 и нарастание силы тока в первичной обмотке катушки зажигания, которое успевает закончиться к моменту размыкания контактов, что необходимо для получения мощной искры в свечах зажигания. Таким образом, конденсатор С2 задерживает отпирание транзистора V6 относительно момента замыкания контактов и тем самым значительно уменьшает среднее значение силы тока протекающего через катушку без ущерба формированию мощной искры в свечах зажигания.

По мере возрастания скорости вращения коленчатого вала двигателя сокращается время замкнутого и разомкнутого состояний контактов прерывателя. При этом конденсатор С2 заряжается до меньшего напряжения, а следовательно, при разряде его напряжение быстрее падает до уровня, необходимого для запирания транзистора V4 и отпирания транзисторов V5 и V6. Задержка отпирания транзистора V6 уменьшается.

При больших скоростях вращения время замкнутого состояния контактов прерывателя почти равно времени нарастания тока в катушке зажигания. В этом случае конденсатор С2 за время разомкнутого состояния контактов не успевает заряжаться до напряжения, способного удерживать транзистор V4 в открытом состоянии. Задержки в отпирании транзистора V6 не происходит.

Таким образом, схема задержки отпирания транзистора V6 (R2, С2, R4) независимо от времени замкнутого состояния контактов прерывателя (скорость вращения двигателя) автоматически перед моментом размыкания контактов прерывателя открывает (через транзисторы V4 и V5) транзистор V6 на время, достаточное для накопления необходимой энергии в катушке зажигания. За счет этого среднее значение силы тока, потребляемого системой зажигания при малых скоростях вращения, уменьшена с 2 до 0,9 А, а при больших — с 1 до 0,7 А. Это облегчает тепловой режим работы транзисторов V5, V6 и повышает надежность схемы.

Для того чтобы иметь возможность быстро перейти с электронного, на обычное зажигание в случае отказа электронной схемы или необходимости установки момента зажигания, а также для индикации включения обычного зажигания и сравнения его работы с электронным, в схему введены лампа H1 (24 В, 105 мА), диод V3, конденсатор С4 и переключатель S1.

При установке переключателя S1 в положение «Н» вывод 1 подключается к выводу П и к конденсатору С4, т. е. восстанавливается схема обычного зажигания. В этом случае в момент замыкания контактов ток протекает не только через катушку зажигания, но и через лампу H1, диод V3. Загорание лампы указывает на момент замыкания контактов и их исправную работу. Диод V3 необходим для того, чтобы в момент образования искры, когда к выводу 1 приложено высокое положительное напряжение (амплитуда импульса достигает 300 В), лампа H1 не шунтировала катушку зажигания.

Опыт эксплуатации показал, что необходимость в переходе на обычное зажигание возникает крайне редко. Поэтому в упрощенном варианте устройства элементы H1, V3, С4 и S1 можно исключить из схемы, соединив вывод 1 непосредственно с коллектором транзистора V6, а вывод П — с общей точкой резисторов R1 и R2.

Назначение других элементов, не упоминавшихся при описании схемы, следующее. Диод V1, конденсатор C1 и резистор R3 служат для устранения влияния дребезга контактов на работу схемы. Резистор R3 одновременно ограничивает ток базы транзистора V4 (увеличение сопротивления резистора R1 может снизить надежность замыкания контактов прерывателя). Резистор R3 исключает протекание тока обратной связи через открытый транзистор V4 во время ограничения напряжения на коллекторе транзистора V6. Кроме того, в момент включения зажигания после заряда конденсатора С2 при приоткрытом транзисторе V4 этот резистор практически исключает ток базы транзистора V5. Резистор R10 ограничивает коллекторный ток транзистора V5 и обеспечивает небольшую отрицательную обратную связь по току, уменьшая влияние напряжения сети на амплитуду напряжения катушки зажигания. Подбором величины сопротивления R10 можно изменять амплитуду импульсного напряжения на катушке зажигания. Но при этом следует учитывать, что сила максимально допустимого тока транзистора V5 не превышает 100 мА. В данном устройстве ее среднее значение не более 50—60 мА. Конденсатор С5 шунтирует транзистор V6 по переменной составляющей тока катушки зажигания.

Конструкция. Устройство электронного зажигания оформлено в виде плоского кожуха из теплостойкой пластмассы, в котором расположены радиатор транзистора V6 и элементы принципиальной схемы. Кожух с помощью двух хомутов прижимается к цилиндрической поверхности корпуса катушки зажигания. Из кожуха выходят три провода с наконечниками, подключаемыми к клеммам Б, 1 (0) катушки зажигания и к массе автомобиля. Вывод П выполнен в виде разъемного винтового соединения (клеммы) на кожухе, провод от которого идет к прерывателю. Такая конструкция позволяет быстро восстановить заводскую конструкцию системы зажигания.

Площадь прямоугольного ребристого радиатора транзистора V6 примерно равна площади осевого сечения цилиндрической части катушки зажигания. На плоской стороне радиатора вдоль длинных сторон его закреплены две монтажные планки с лепестками, к которым припаяны элементы схемы, за исключением переключателя S1, лампы H1 и конденсатора С4.

Эти детали, если они сохраняются в схеме, закрепляются внутри кожуха на короткой (верхней) его стенке. Со стороны, прижимаемой к катушке зажигания, кожух может быть открытым, важно только исключить касание ребер радиатора транзистора V6 с корпусом катушки зажигания. Для этого радиатор утапливается в кожух на необходимую глубину и крепится к кожуху четырьмя винтами.

В устройстве используются резисторы МЛТ или МТ, конденсаторы МБМ или БТ (C1, С4, С5) и К50-3 (С2 и С3) на напряжение 15 В.

Диоды V1 и V2 могут быть заменены на КД105 с любым буквенным индексом или на Д220 (любой индекс), и Д310—Д312 (любой индекс). Вместо диода V3 (Д226Б) можно применить КД105Б, КД105В.

Транзисторы V4, V5 (КТ315А) могут быть заменены на КТ312А, а вместо высоковольтного транзистора V6 можно использовать транзисторы КТ704 с любым буквенным индексом.



Налаживание устройства. Для проверки исправности устройства на автомобиле необходим амперметр с пределом измерения силы тока 5 А. Амперметр включается между проводом, идущим от замка зажигания к клемме катушки Б(16), к которой должен остаться подключенным вывод Б устройства электронного зажигания. В момент включения зажигания при исправном устройстве амперметр должен показать бросок тока до 3—4 А, а затем сила тока должна быстро уменьшиться почти до нуля (30 мА). Если броска тока нет, то необходимо провернуть коленчатый вал, так как контакты прерывателя могли оказаться разомкнутыми. При отсутствии броска тока следует проверить правильность подключения устройства или искать неисправность в схеме электронного зажигания (проверить монтаж и исправность транзисторов).

После пуска двигателя убедиться, что сила потребляемого тока при малых скоростях вращения двигателя не превышает 1 А, а при увеличении скорости до 4000— 5000 об/мин снижается до 0,7 А. При этом через контакты прерывателя течет ток, среднее значение которого не превышает 30 мА. При изменении напряжения питания от +7 до +15 В амплитуда импульса напряжения на первичной обмотке катушки зажигания изменяется от 280 до 380 В.

При установке устройства на автомобиль не требуется дополнительных регулировок системы зажигания.

При отсутствии амперметра можно в качестве индикатора использовать лампу от фары, которая при включении зажигания или проворачивании коленчатого вала двигателя должна вспыхивать и быстро гаснуть.

Предлагаемое устройство электронного зажигания надежно работает на автомобиле «Жигули» уже несколько лет в различных климатических условиях. Оно позволяет легко пустить холодный двигатель как от стартера, так и от рукоятки.
altay-krylov@yandex.ru