Радіосвалка вдосконалений електронний блок запалювання
Г.КАРАСЕВ, г. Харьков
Основна відмінність вдосконаленого блоку запалювання від [1] - помітне поліпшення його енергетичних характеристик. Якщо у вихідного блоку максимальна тривалість іскри не перевищувала 1,2 мс, причому вона могла бути отримана лише на найнижчих значеннях частоти іскроутворення, то у нового тривалість іскри постійна у всій робочій смузі 5. 200 Гц і дорівнює 1,2. 1,4 мс. Це означає, що на середніх і максимальних обертах двигуна - а це найбільш часто використовувані режими - тривалість іскри практично відповідає усталеним в даний час вимогам.
Як видно з принципової схеми блоку запалювання. показаної на рис.1, основні її зміни відносяться до перетворювача, тобто генератору зарядних імпульсів, що живлять накопичувач-конденсатор С2. Спрощено ланцюг запуску перетворювача, виконаного, як і раніше, по схемі однотактного стабілізованого блокинг-генератора. Функції пускового і розрядного діодів (відповідно VD3 і VD9 за колишньою схемою) виконує тепер один стабілітрон VD1. Таке рішення забезпечує більш надійний запуск генератора після кожного циклу іскроутворення шляхом значного збільшення початкового зсуву на емітерний перехід транзистора VT1. Це не знизило проте загальної надійності блоку запалювання. оскільки режим транзистора ні по одному з параметрів не перевищив допустимих значень.
Змінено і ланцюг зарядки конденсатора затримки С1. Тепер він після зарядки накопичувального конденсатора заряджається через резистор R1 і стабілітрони VD1 і V03. Таким чином, в стабілізації беруть участь два стабілітрона, сумарним напругою яких при їх відкриванні і визначається рівень напруги на накопичувальному конденсаторі С2. Деяке збільшення напруги на цьому конденсаторі скомпенсировано відповідним збільшенням числа витків базової обмотки II трансформатора. Середній рівень напруги на накопичувальному конденсаторі зменшений до 345. 365 В, що підвищує загальну надійність блоку запалювання і забезпечує разом з тим необхідну потужність іскри.
В розрядної ланцюга конденсатора С1 використаний стабісторVD2, що дозволяє отримати таку ж ступінь перекомпенсації при зменшенні бортового напруги, як три-чотири звичайних послідовних діода. При розрядці цього конденсатора стабілітрон VD1 відкритий в прямому напрямку (подібно діода VD9 вихідного блоку).
Конденсатор СЗ забезпечує збільшення тривалості і потужності імпульсу, який відкриває тринистор VS1. Це особливо необхідно при великій частоті іскроутворення, коли середній рівень напруги на конденсаторі С2 істотно знижується.
У блоках електронного запалювання з багаторазової розрядкою накопичувального конденсатора на котушку запалювання [1,2] тривалість іскри і в певній мірі її потужність визначає якість тринистора, оскільки всі періоди коливань, крім першого, створюються і підтримуються тільки енергією накопичувача. Чим менше витрати енергії на кожне включення тринистора, тим більше число запусків буде можливо і тим більшу кількість енергії (і за більший час) буде передано котушці запалювання. Вкрай бажано тому підібрати тринистор з мінімальним відкриває струмом.
Хорошим можна вважати тринистор, якщо блок запалювання забезпечує початок іскроутворення (з частотою 1. 2 Гц) при харчуванні блоку напругою 3 В. задовільну якість відповідає робота при напрузі 4. 5 В. З хорошим тріністором тривалість іскри дорівнює 1,3. 1,5 мс, при поганому - зменшується до 1. 1,2мс. При цьому, як це не здасться дивним, потужність іскри в обох випадках буде приблизно однаковою через обмеженої потужності перетворювача. 8 випадку більшої тривалості конденсатор-накопичувач розряджається практично повністю, початковий (він же середній) рівень напруги на конденсаторі, що задається перетворювачем трохи нижче, ніж у випадку з меншою тривалістю. При меншій ж тривалості початковий рівень вищий, але високий і залишковий рівень напруги на конденсаторі через його неповної розрядки. Таким чином, різниця між початковим і кінцевим рівнями напруги на накопичувачі в обох випадках практично однакова, а від неї і залежить кількість введеної в котушку запалювання енергії [З]. І все-таки при більшій тривалості іскри досягається краще дожигание горючої суміші в циліндрах двигуна, тобто підвищується його ККД.
В описуваному блоці запалювання джерело бортового напруги в коливальному процесі участі не бере і згаданих втрат, природно, не вносить.
Зазор між Ш-образними частинами магнітопровода повинен бути витриманий з максимально можливою точністю. Для цього при складанні між його крайніми стержнями поміщають без клею по гетинаксовій (або текстолітової) прокладання товщиною 1,2 + 0,05 мм, після чого деталі муздрамтеатру стягують міцними нитками.
Зовні трансформатор необхідно покрити декількома шарами епоксидної смоли, нітроклея або нітроемалі.
Котушку можна виконати на прямокутної шпулі без щік. Першою намотують обмотку III, в якій кожен шар відокремлюють від наступного тонкої ізоляційною прокладкою, а завершують тришарової прокладкою. Далі намотують обмотку II. Обмотку 1 відокремлюють від попередньої двома шарами ізоляції. Крайні витки кожного шару при намотуванні на шпулі слід фіксувати будь-яким нітроклеем.
Гнучкі висновки котушки найкраще оформити після закінчення всієї намотування. Виводити кінці обмотки I і II слід в сторону діаметрально протилежну кінців обмотки III, але все висновки повинні бути на одному з торців котушки. У такому ж порядку мають у своєму розпорядженні і гнучкі висновки, які закріплюють нитками і клеєм на прокладці з електрокартону (прессшпана). Перед заливанням висновки маркують.
Крім КУ202Н, в блоці можна застосувати тринистор КУ221 з літерними індексами А-Г. При виборі тринистора слід взяти до уваги, що, як показує досвід, КУ202Н в порівнянні з КУ221 мають в більшості випадків менший струм відкривання, але більш критичні до параметрів імпульсу запуску (тривалості і частоті). Тому для випадку використання тринистора з серії КУ221 номінали елементів ланцюга подовження іскри необхідно скорегувати - конденсатор СЗ повинен мати ємність 0,25 мкф, а резистор, R4 - опір 620 Ом.
Транзистор КТ837 може бути з будь-якими літерними індексами, крім Ж, І, К, Т, У, Ф. Бажано, щоб статичний коефіцієнт передачі струму не був менше 40. Застосування транзистора іншого типу небажано. Тепловідведення транзистора повинен мати корисну площу не менше 250см2. У ролі тепловідведення зручно використовувати металевий кожух блоку або його підставу, які слід доповнити охолоджуючими ребрами. Кожух повинен забезпечувати і брискозахищеність блоку.
Стабілітрон VD3 також необхідно встановлювати на тепловідвід. У блоці він представляє собою дві смуги розмірами 60х25х2 мм, зігнуті П-образно і вкладені одна в іншу. Стабілітрон Д817Б можна замінити послідовним колом з двох стабілітронів ДВ16В; при бортовому напрузі 14 В і частоті іскроутворення 20 Гц ця пара повинна забезпечувати на накопичувачі напруга 350. 360 В. Кожен з них встановлюють на невеликій тепловідвід. Стабілітрони підбирають тільки після вибору і установки тринистора.
Стабілітрон VD1 добірки не вимагає, але він обов'язково повинен бути в металевому корпусі. Для збільшення загальної надійності блоку доцільно цей стабілітрон забезпечити невеликим теплоотводомв вигляді обтискача з смужки тонкого дюралюмінію.
Стабистор КС119А (VD2) можна замінити трьома діодами Д223А (або іншими кремнієвими діодами з імпульсним прямим томом не менше 0,5 А), включеними послідовно. Більшість деталей блоку запалювання змонтовані на друкованій платі з фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 мм. Креслення плати зображений на рис.2. Плата розроблена з обліками можливості монтажу деталей при різних варіантах заміни.
Для блоку запалювання. призначеного працювати в місцевостях із суворим зимовим кліматом, оксидний конденсатор С1 бажано використовувати танталові з робочою напругою не нижче 10 В. Його встановлюють замість великий перемички на платі, при цьому точки підключення алюмінієвого оксидного конденсатора (он-то і показаний на платі), придатного для роботи в переважній більшості кліматичних зон, слід замкнути перемичкою відповідної довжини. Конденсатор С2 - МБГО, МБГЧ або К73-17 на напругу 400. 600 В.
У разі вибору для блоку запалювання тринистора з серії КУ221 нижню по рис.2 частина плати необхідно скоригувати так, як це показано на рис.3. При монтажі тринистора необхідно один з гвинтів його кріплення ізолювати від друкованої доріжки загального проводу,
Перевірку працездатності і тим більше регулювання слід проводити саме з такою котушкою запалювання. з якої блок запалювання буде працювати надалі. Слід мати на увазі, що включення блоку без котушки запалювання. навантаженої запальної свічкою, абсолютно неприпустимо. Для перевірки цілком достатньо вимірювати піковим вольтметром напругу на накопичувальному конденсаторі С2. Таким вольтметром може служити авометр, що має межу постійної напруги 500 В. Авометр підключають до конденсатора С2 через діод Д226Б (або подібний), а затиски авометра шунтируют конденсатором ємністю 0,1. 0,5 мкФ на напругу 400. 600 В.
При номінальній напрузі живлення (14 В) і частоті іскроутворення 20 Гц напруга на накопичувачі повинно знаходитися в межах 345. 365 В. Якщо напруга менше, то перш за все підбирають тринистор з урахуванням сказаного вище. Якщо після добірки буде забезпечено іскроутворення при зниженні напруги живлення до 3 В, але на конденсаторі С2 при номінальній напрузі живлення буде підвищена напруга, слід підібрати стабілітрон VD3 з кілька зниженою напругою стабілізації.
Далі перевіряють блок на вищій частоті іскрообраеованія (200 Гц), підтримуючи номінальне бортове напруга. Напруга на конденсаторі С2 має перебувати в межах 185. 200 В, а споживаний блоком запалювання струм після безперервної роботи протягом 15. 20 хв не повинен перевищувати 2,2 А. Якщо транзистор за цей час нагріється вище 60 ° С при кімнатній температурі навколишнього середовища, тепловідвідними поверхню слід дещо збільшити.
Конденсатор СЗ і резистор R4 добірки, як правило, не вимагають. Однак для окремих екземплярів тринисторов (як того, так і іншого типу) може знадобитися коригування номіналів, якщо на частоті 200 Гц буде виявлена нестійкість в іськрообразованії. Вона проявляється зазвичай у вигляді короткочасного збою в показаннях вольтметра, підключеного до накопичувача, і добре помітна на слух.
В цьому випадку слід збільшити ємність конденсатора СЗ на 0,1. 0,2мкФ, а якщо це не допоможе, повернутися до колишнього значення і збільшити опір резистора R4 на 100. 200 Ом. Одна з цих заходів, а іноді і обидві разом, зазвичай усувають нестійкість запуску. Зауважимо, що збільшення опору зменшує, а збільшення ємності збільшує тривалість іскри.
Якщо є можливість скористатися осцилографом, то корисно переконатися в нормальному перебігу коливального процесу в котушці запалювання і фактичної його тривалості. До повного загасання повинні бути добре помітні 9-11 полуволн, сумарна тривалість яких повинна бути дорівнює 1,3. 1,5 мс на будь-якій частоті іскрообраеованія. Вхід Х осцилографа слід підключати до спільної точки обмоток котушки запалювання.
Типовий вид осцилограми показаний на рис.4. Сплески посередині мінусових полуволн відповідають одиничним імпульсам блокинг-генератора при зміні напрямку струму в котушці запалювання.
Доцільно перевірити також залежність напруги на накопичувальному конденсаторі від бортового напруги. Її вигляд не повинен помітно відрізнятися від показаного на рис.5.
Виготовлений блок запалювання рекомендується встановлювати в моторному відсіку в передній, більш прохолодною його частини. Іскрогасящій конденсатор переривника слід відключити і з'єднати його висновок з відповідним контактом розетки роз'єму Х1. Перехід на класичне запалювання виконують, як і в попередній конструкції, установкою вставки-замикача Х1.3.
На закінчення відзначимо, що спроби отримати настільки ж «довгу» іскру з трансформатором на сталевому муздрамтеатрі, навіть зі сталі найвищої якості, не приведуть до успіху. Найбільша тривалість, яка може бути досягнута, - 0,8. 0,85 мс. Проте блок майже без змін (опір резистора R1 слід зменшити до 6. 80м) працездатний і з трансформатором на сталевому муздрамтеатрі з зазначеними намотувальними характеристиками, і експлуатаційні якості блоку вище, ніж у його прототипу [1].