Многолетняя эксплуатация на отечественных и зарубежных автомобилях электронных блоков зажигания, собранных по статье Ю. Сверчкова [1] усовершенствованиями, предложенными Г. Карасевым [2], 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 [3].

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 [2]) 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.

Модернизация блока зажигания

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 [1] 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 [2]. 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 [4] со вспомогательными устройствами (надо только замкнуть переменный резистор R6 по рис. 1 в [4]. 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.

Модернизация блока зажигания

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 [4; 5] 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 [2] 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 [5], из согласующего узла следует исключить резисторы R1, R4 и конденсаторы С1, С2, замкнуть резистор R2 и диод VD1 и соединить выход октан-корректора [5] (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.

Модернизация блока зажигания

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 [1] 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 [1]. 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 [2] 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 [1] 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).

Модернизация блока зажигания

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.

Модернизация блока зажигания

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.

Модернизация блока зажигания

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.

Модернизация блока зажигания

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.
  • Автор: Э.Адигамов, г.Ташкент, Узбекистан

    Добавить комментарий

    Защитный код
    Обновить

    Навигация

    Инструкции по эксплуатации

    Copyright © 2017 Электрические принципиальные схемы.