Все автолюбители знают, что для розжига топлива применяется искра на свече зажигания, которая воспламеняет топливо в цилиндре, а напряжение на свече достигает уровня 20Кв. На старых автомобилях применяются классические, системы зажигания, которые имеют серьёзные недостатки. Именно о модернизации и доработке этих схем мы и поговорим.
Емкость в этой конструкции заряжается от стабильного по амплитуде обратного выброса блокинг-генератора. Амплитуда этого выброса почти не зависит от напряжения аккумуляторной батареи и числа оборотов коленчатого вала и поэтому энергии искры всегда достаточно для воспламенения топлива.
Схема зажигания выдает потенциал на накопительном конденсаторе в диапазоне 270 - 330 Вольт при падении напряжения на аккумуляторе до 7 вольт. Предельная частота срабатывания около 300 импульсов в секунду. Потребляемый ток около двух ампер.
Схема зажигания состоит из ждущего блокинг-генератора на биполярном транзисторе, трансформатора, цепи формирования импульсов C3R5, накопительной емкости С1, генератора импульсов на тиристоре.
В начальный момент времени, когда контактные S1 замкнуты, транзистор заперт, а емкость С3 разряжена. При размыкании контакта конденсатор будет заряжаться по цепи R5, R3.
Импульс тока заряда запускает блокинг-генератор. Передний фронт импульса с вторичной обмотки трансформатора запускает тиристор КУ202, но, так как емкость С1 предварительно не была заряжена, на выходе устройства искра отсутствует. С течением времени, под действием коллекторного тока транзистора осуществляется насыщение сердечника трансформатора и поэтому блокинг-генератор вновь окажется в ждущем режиме.
При этом на коллекторном переходе формируется выброс напряжения, который трансформируется в в третьей обмотке и через диод зарядит емкость С1.
При повторном размыкании прерывателя в устройстве происходит тот же алгоритм с той лишь разницей, что открывшийся передним фронтом импульса тиристор подсоединит уже заряженную емкость к первичной обмотке катушки. Ток разряда конденсатора С1 индуцирует во вторичной обмотке высоковольтный импульс.
Диод V5 защищает базовый переход транзистора. Стабилитрон предохраняет V6 от пробоя, если блок включен без бобины либо без свечи. Конструкция нечувствительна к дребезжанию контактных пластин прерывателя S1.
Трансформатор изготавливается своими руками на магнитопроводе ШЛ16Х25. Первичная обмотка содержит 60 витков провода ПЭВ-2 1,2, вторичная 60 витков ПЭВ-2 0,31, третья 360 витков ПЭВ-2 0,31.
Мощность искры в этой конструкции зависит от температуры биполярного транзистора VT2, которая на горячем двигателе снижается, а на холодном наоборот, тем самым, существенно облегчая запуск. В момент размыкания и замыкании контактов прерывателя импульс следует через конденсатор С1, кратковременно отпирая оба транзистора. При запирании VT2 появляется искра.
Емкость С2 сглаживает импульсный пик. Сопротивления R6 и R5 ограничивают максимум напряжения на коллекторном переходе VT2. При разомкнутых контактах оба транзистора закрыты, при длительно замкнутых контактах ток идущий через емкость С1 постепенно снижается. Транзисторы плавно закрываются, защищая катушку зажигания от перегрева. Номинал резистора R6 подбирается для конкретной катушки(на схеме он показан для катушки Б115), для Б116 R6 = 11 кОм.
Как видите на рисунке выше печатная плата устанавливается поверх радиатора. Биполярный транзистор VT2 через термопасту и диэлектрическую прокладку установлен на радиатор.
Контактно транзисторная схема зажигания |
Эта конструкция позволяет формировать искру с большой длительностью, поэтому процесс сгорания топлива в автомобиле становится оптимальным.
Схема зажигания состоит из триггера Шмитта на транзисторах V1 и V2, развязывающих усилителей V3, V4 и электронного транзисторного ключа V5, коммутирующего ток в первичной обмотке катушки зажигания.
Триггер Шмитта формирует коммутирующие импульсы с крутым фронтом и спадом при замыкании или размыкании контактов прерывателя. Поэтому в первичной обмотке катушки зажигания увеличивается скорость прерывания тока и возрастает амплитуда высоковольтного напряжения на выходе вторичной обмотки.
В результате улучшаются условия формирования искры в свече, что способствует процессу улучшения запуска автомобильного двигателя и более полному сгоранию горючей смеси.
Транзисторы VI, V2, V3 - КТ312В, V4 - КТ608, V5 - КТ809А. Емкость С2 - с рабочим напряжением не ниже 400 В. Катушка типа Б 115, применяемая в легковых автомобилях.
Печатную плату изготовил в соответствии с рисунком по .
В этой системе энергия, расходуемая на искрообразование, копится в магнитном поле катушки зажигания. Система может быть смонтирована на любом карбюраторном двигателе с бортовой сетью автомобиля +12 В. Устройство состоит из транзисторного коммутатора, построеного на мощном германиевом транзисторе, стабилитроне, резисторах R1 и R2, отдельных добавочных сопротивлениях R3 и R4, двухобмоточной катушки зажигания и контактов прерывателя.
Мощный германивый транзистор Т1 работает в ключевом режиме с нагрузкой в коллекторной цепи, в роли которой служит первичная обмотка катушки зажигания. При включенном замке зажигания и разомкнутых контактах прерывателя транзистор заперт, так как ток в базовой цепи стремится нулю.
Во время замыкания контактов прерывателя в базовой цепи германиевого транзистора начинает течь ток величиной 0,5- 0,7 А, задаваемый сопротивлением R1, R2. Когда транзистор полностью отпирается, внутреннее сопротивление его резко снижается, и по первичной цепи катушки течет ток, нарастающий по экспоненте. Процесс нарастания тока практически не отличается от аналогичного процесса классической системы зажигания.
При очередном размыкании контактов прерывателя движение базового тока притормаживается, и транзистор закрывается, что приводит к резкому падению номинала тока через первичную обмотку. Во вторичной обмотке катушки зажигания генерируется высокое напряжение U 2макс которое через распределитель поступает на свечу зажигания. Затем процесс повторяется.
параллельно с появлением высокого напряжения на вторичной обмотке в первичной обмотке катушки индуцируется ЭДС самоиндукции, которая ограничивается стабилитроном.
Сопротивление R1 исключает обрыв базовой цепи транзистора при разомкнутых контактах прерывателя. Сопротивление R4 в эмиттерной цепь является токовым элементом обратной связи, снижая время переключения и улучшающим ТКС транзистора Т1. Сопротивление R3 (совместно с R4) ограничивает ток протекающий через первичную цепь катушки зажигания.
Работа любого бензинового двигателя внутреннего сгорания была бы невозможна без специальной системы зажигания. Именно она отвечает за воспламенение смеси в цилиндрах в строго определенный момент. Различают несколько возможных вариантов:
Незаменимым и наиболее востребованным является наличие аккумуляторной батареи. Даже в отсутствие или при поломке генератора при помощи неё можно ещё некоторое время продолжать движение. Генератор также есть неотъемлемой частью, без которой нормальное функционирование любой из систем невозможно. Свечи зажигания, бронепровода, высоковольтная и управляющие элементы дополняют любую из упомянутых систем. Основное различие меду ними заключается в типе, управляющего моментом зажигания и отвечающего за искрообразование устройства.
Это устройство инициирует возникновение искры высокого, до 30000 В, вольтажа на контактах свечей зажигания. Для этого он соединяется с высоковольтной катушкой, благодаря которой происходит образование высокого напряжения. Сигнал на катушку передается при помощи проводов от специальной контактной группы. При её размыкании кулачковым механизмом происходит образование искры. Момент её возникновения должен строго соответствовать требуемому положению поршней в цилиндрах. Это достигается благодаря четко рассчитанному механизму, передающему вращательное движение на прерыватель-распределитель. Одним из недостатков устройства является влияние механического износа на время возникновения искры и на её качество. Это влияет на качество работы двигателя, а значит может требовать частых вмешательств в регулировку его работы.
Этот тип устройств не зависит на прямую от размыкания контактов. Основную роль в моменте искрообразования здесь играет транзисторный коммутатор и особый датчик. Отсутствие зависимости от чистоты и качества поверхности контактной группы может гарантировать более качественное искрообразование. Однако этот тип зажигания тоже использует прерыватель-распределитель, который отвечает за передачу тока на нужную свечу в нужный момент.
В этой системе воспламенения смеси полностью отсутствуют механические движущиеся части. Благодаря наличию специальных датчиков и особого блока управления, образование искры и момент её раздачи на цилиндры выполняются гораздо более точно и надежно, чем у вышеупомянутых систем. Это дает возможность улучшить работу двигателя, увеличить его мощность и снизить расход топлива. Кроме того, радует и высокая надежность устройств такого типа.
Различают несколько основных этапов работы любых систем зажигания:
Видео про принцип работы системы зажигания:
Использовать электронное зажигание на ВАЗ 2107 оказывается намного эффективнее, нежели контактное. Чтобы уяснить, какие преимущества появляются при установке бесконтактной системы, необходимо вкратце рассмотреть историю ее развития. И начать, конечно же, стоит с контактной системы, именно с нее и началось развитие. Также необходимо внимательно изучить основные компоненты зажигания, определить, какие функции они осуществляют. Стоит также отметить, что установка электронного зажигания позволяет добиться более высоких показателей мощности и надежности всего автомобиля.
К основным элементам можно отнести такие, как свечи зажигания, бронепровода, катушки. Это узлы, которые присутствуют в любой системе. Правда, у них имеются некоторые отличия. Конечно, свечи используются на всех двигателях одинаковые. Если речь идет об автомобилях ВАЗ. Бронепровода могут быть как в резиновой, так и в силиконовой оболочке. У них есть как плюсы, так и минусы. Например, силиконовые больше подвержены разрушению внутреннего токопроводящего слоя.
А провода в резиновой оболочке плохо переносят низкие температуры - они становятся твердыми, теряют свою эластичность. несмотря на то, что обладают одинаковыми функциями, тоже отличаются. Если в контактной системе напряжение пробоя должно быть 25-30 кВ, то электронная система зажигания работает при значении этого параметра порядка 30-40 кВ. И если в этих двух системах используется одна катушка, то микропроцессорные оснащаются двумя или четырьмя. По одной катушке на 1-2 свечи.
Такая конструкция была популярно вплоть до середины 90-х годов прошлого века. Но она ушла в небытие, так как морально устарела. В ее основе находится распределитель зажигания, в котором ротор имеет небольшой участок, выполненный в виде кулачка. С его помощью приводится в движение прерыватель - две металлические пластины, изолированные друг от друга. На них есть контакты, которые замыкаются и размыкаются под действием кулачка.
Надежность работы данной системы зависит напрямую от состояния этой контактной группы. Дело в том, что контакты коммутируют напряжение 12 Вольт, следовательно, риск того, что они подгорят, очень высокий. Также они соприкасаются, следовательно, имеет место быть механическое воздействие. Отсюда уменьшение толщины контактов, следовательно, увеличение зазора между ними. По этой причине нужно постоянно следить за состоянием контактной группы. А вот электронная система зажигания позволяет избавиться от таких мелких недочетов.
Немного совершеннее данная система, но до идеала ей все равно еще далеко. Как и в прошлом типе, здесь имеется и трамблер, и контактная группа. С небольшим отличием - она коммутирует малое напряжение, меньше 1 Вольта. Больше для управления электронным ключом, собранным на полупроводниковом транзисторе, и не требуется. Преимущество данной системы становится понятным из вышесказанного. Но недостаток все равно остается - присутствует механическое воздействие. Следовательно, контакты постепенно изнашиваются и требуют замены. Долго не поездить без своевременного техобслуживания. Хоть это и почти электронное зажигание на ВАЗ 2107, но до БСЗ еще далеко ему.
А вот бесконтактная система уже ближе к идеалу. В ней нет контактной группы, которая является наиболее уязвимым местом. Следовательно, обслуживать ее не потребуется. Все функции прерывателя возложены на работающий на эффекте Холла. Он монтируется внутри распределителя, на том самом месте, на котором стояла группа контактов. Для нормальной работы системы зажигания необходимо, чтобы датчик правильно функционировал. А он не сможет работать без металлической юбки с прорезями, которая вращается в области его активного элемента. Схема электронного зажигания имеет высокую степень надежности во многом благодаря тому, что в ней нет механического взаимодействия элементов.
Когда работает двигатель, вращение передается на ось трамблера. В верхней его части вращается бегунок, который распределяет высокое напряжение от катушки к свечам зажигания. В нижней части находится упомянутая ранее металлическая юбка. Она расположена таким образом, что вращается в области действия датчика. Следовательно, последний, под воздействием металла, выдает импульс. И таких скачков за один оборот происходит четыре (по числу цилиндров). Далее этот импульс поступает к коммутатору. Установка электронного зажигания проводится довольно быстро, так как содержит небольшое число элементов. Среди них стоит выделить коммутатор, но о нем будет рассказано позже.
Данный тип системы является наиболее совершенным. Причина в том, что она работает путем обработки данных с множества датчиков. Она активно применяется только на инжекторных двигателях, так как только в них можно осуществить управление топливоподачей. Производится контроль абсолютно всех параметров работы двигателя. Сигналы с датчиков поступают на электронный блок управления - мозг всей системы. Он изготовлен на основе микропроцессора, который может совершать тысячи операций в секунду. Схема электронного зажигания такого типа довольно сложна, а также требует программирования. Ведь микропроцессор должен знать, что от него желает пользователь получить при определенном типе входного сигнала.
Как было сказано, в данном типе системы зажигания необходимо анализировать все параметры. В частности, с повышением требований к токсичности, вовсю начали использоваться лямбда-зонды. Микроконтроллерная схема электронного зажигания ВАЗ позволяет подключать несколько типов считывающих устройств. Конечно, использование лямбда-зондов в автомобилях спорно, ведь стоит посмотреть на то, сколько вредных газов и жидкостей выбрасывается предприятиями в окружающую среду. Но законодателей в Европе это волнует в последнюю очередь. Инжекторные семерки соответствуют нормам токсичности Евро-2 и Евро-3. К сожалению, на данный момент действуют нормы Евро-6.
Для нормальной работы двигателя проводить контроль скорости, частоты вращения коленвала, воздуха, поступающего в топливную рампу. Также проводится анализ содержания СО в выхлопной системе, определяется положение заслонки дросселя относительно начальной точки. Кроме того, ежесекундно определяется наличие детонации в двигателе, производится регулировка И все это делает система, которая изготовлена на микропроцессоре. Тысячи операций он проводит, чтобы своевременно подать сигналы на исполнительные механизмы (например, электроклапаны форсунок). Так как установить электронное зажигание такого типа довольно сложно на карбюраторные двигатели, стоит все-таки остановиться на использовании БСЗ.
Этот элемент является предшественником микропроцессорного электронного блока управления. С помощью коммутатора производится подача сигнала на катушку зажигания. Единственный датчик, который участвует в его работе - Холла. С его помощью определяется момент начала подачи напряжения. Правда, уровень сигнала, который поступает от датчика Холла, очень маленький. Если его подать на высоковольтную катушку, то на выходе напряжения для разжигания искры окажется недостаточно. Между прочим, электронное зажигание 2106 может без труда быть смонтировано на весь модельный ряд так как его установка одинакова.
Поэтому возникает необходимость применения буферного узла - усилителя. Именно такие функции и исполняет коммутатор. При его работе выделяется большое количество тепла, поэтому к установке блока следует подойти со всей ответственностью. Его нужно монтировать так, чтобы задняя его часть максимально плотно прилегала к элементу кузова автомобиля. В противном случае возможен быстрый выход из строя полупроводниковых элементов системы. Штекер, при помощи которого производится подключение коммутатора, должен иметь защиту от попадания пыли и влаги.
Теперь стоит поговорить о том, как смонтировать и настроить электронное зажигание на 2107. Установка распределителя БСЗ на классику аналогична процедуре, проводимой при монтаже простого трамблера контактной системы. Сначала выставляете шкив по меткам на блоке двигателя. Там три метки, которые определяют величину угла опережения - 0, 5, 10 градусов. Устанавливаете шкив напротив той метки, которая соответствует значению 5 градусов. Именно оно является наиболее оптимальным при работе на бензине с октановым числом 92.
Теперь, сняв крышку распределителя, устанавливаете бегунок таким образом, чтобы он оказался напротив вывода, который идет к свече первого цилиндра. Теперь остается только установить корпус трамблера на свое место и наживить гайку его крепления. Далее ставите на место крышку распределителя, зажимаете ее пружинными фиксаторами. Вот и все, первоначальная установка зажигания завершена, теперь можно приступить к точной настройке.
Сразу стоит отметить, что регулировка «на слух» может проводиться, но только в самых экстренных случаях. Например, если поломка застала вас в пути и необходимо доехать до места проведения ремонта. В других случаях нужно воспользоваться хотя бы простыми средствами - например, индикатором на светодиоде. Лучше всего, если электронное зажигание на ВАЗ 2107 будет регулироваться с использованием стробоскопа или мотортестера.
Если имеется у вас стробоскоп, то задача по настройке угла опережения зажигания упрощается во много раз. Между прочим, такое устройство можно собрать даже из светодиодного фонарика. Устанавливаете управляющий вывод с на бронепровод первого цилиндра. Теперь нужно направлять луч стробоскопа на шкив коленвала. Конечно, двигатель необходимо завести. Вращая корпус трамблера, добиваетесь того, чтобы метка на коленчатом валу проходила напротив соответствующих ей засечек на блоке четко в момент вспышки.
А вот сейчас начнется расхваливание бесконтактной системы. Ни для кого не секрет, что электронное бесконтактное зажигание намного лучше своего предшественника. Причина тому - отсутствует необходимость в частом контроле распределителя и прерывателя. А что нужно современному водителю? Чтобы его машина ездила, да не требовала от него знаний в устройстве автомобиля и его систем. Заметьте, чем современнее машина, тем меньше владелец вмешивается в ее работу. Максимум - это замена жидкостей и фильтров.
И БСЗ сделала шаг навстречу водителям, она избавила их от нужды постоянно проверять зазоры, регулировать угол опережения, чистить контакты. Сейчас достаточно большое число людей, которые коробку скоростей от поршня отличить могут с большим трудом. Сможет ли он сделать все вышеописанные процедуры? Именно. Следовательно, электронное бесконтактное зажигание позволяет увеличить надежность автомобиля. А необходимость в частых регулировках отпадает.
Анализируя все «за» и «против», можно прийти к одному выводу - чем современнее система зажигания, тем она надежнее и эффективнее. Но если у вас карбюраторная семерка, то для монтажа микропроцессорной системы вам потребуется модернизировать топливоподачу. Для этого нужно установить насос, рампу, форсунки, электронный блок управления, а также кучу датчиков для обеспечения нормальной работы. Но более простой выход - это просто смонтировать электронное зажигание на ВАЗ 2107. И по цене не очень много, и по затратам времени тоже.
Общеизвестно, что воспламенение топлива в двигателях внутреннего сгорания происходит благодаря искре от свечи зажигания, напряжение которого может достигать 20 Кв (если свеча полностью исправна).
На некоторых двигателях, для полноценной его работы иногда необходима энергия значительно больше, чем могут дать 20 Кв. Для решения данной проблемы и создана специальная электронная система зажигания. В российских отечественных автомашинах применяются обычные системы зажигания. Но все они имеют очень большие минусы.
Когда авто стоит на холостом ходу, в прерывателе, а иемнно между контактами появляется дуговой разряд, который поглощает большую часть энергии. При достаточно больших оборотах вторичное напряжение на катушке уменьшается из-за дребезга этих контактов. В результате чего это приводит к плохой аккумуляции энергии для образования искры зажигания. Из-за чего значительно снижается КПД двигателя автомобиля, увеличивается объем CO2 в выхлопной системе, топливо практически полностью не расходуется, автомашина прожирает топливо просто так.
Большим минусом старых систем зажигания является быстрота износа контактов прерывателя. Обратной же стороной этой медали является то, что эти системы с многоискровой механической распределителем, его называют также «Трамблер»ом, простота, которая обеспечивается 2-ной функцией механизма распределителя.
Для того чтобы повысить вторичное напряжение, которое генерируется такой системой, можно воспользовавшись приборами, на основе полупроводников, которые будут работать в качестве ключей управления. Именно они будут прерывать ток в первичной обмотке катушки. В качестве таких ключей сегодня используются транзисторы, которые генерируют токи до десяти Ампер без всяких повреждений и искр. Существуют экземпляры, построенные на базе тиристоров, но из-за своей нестабильности широкого применения они не нашли.
Одним из вариантов модернизации БСЗ – переделка в контактно-транзисторную систему зажигания (КТСЗ).
На схеме проиллюстрировано устройство КТСЗ.
Данное устройство генерирует искру с достаточно большой длительностью. И благодаря чему сгорание топлива становится оптимальным. По схеме можно разобрать, что система построена на основе так называемого триггера Шмитта. Собран он из транзисторов V1 и V2, усилителя V3, V4 и ключа V5. Здесь ключ выполняет роль коммутатора тока на обмотке катушки.
Триггер предназначен для генерации импульсов с достаточно широким спадом и фронтов при замыкании контактов в прерывателе. В результате чего на первичной обмотке увеличивается быстрота прерывания тока, что в свою очередь намного увеличивает амплитуду напряжения на вторичной обмотке.
Это увеличивает шансы для возникновения более мощной искры, которая способствует улучшению запуска мотора и полному результативному расходу топлива.
В сборке были использованы:
Транзисторы VI, V2, V3 — KT312B, V4 — KT608, V5 - KT809A, C4106.
Конденсатор – С2 (от 400 Вольт)
Катушка B115.
Карбюраторные двигатели внутреннего сгорания с системами зажигания с контактным прерывателем применяются в автомобилях, мотоциклах, моторных лодках и прочих транспортных средствах. Для таких систем используются разнообразные так называемые электронные системы зажигания, улучшающие процесс прерывания тока.
Предлагаемое устройство очень похоже на представленное в статье В.Гусарова «Электронное зажигание» (журнал «Радиомир» № 2 за 2002 г.), но отличается от него чрезвычайной простотой. Достаточно сказать, что оно содержит всего две детали: симистор и резистор. Устройство обеспечивает совместно со штатной системой надежную и качественную работу зажигания на любых оборотах двигателя. Кроме того, срок службы контактов прерывателя значительно увеличивается. По своим качественным показателям описываемое устройство превосходит бесконтактные системы зажигания.
Работа устройства очень несложная. При замыкании контактов прерывателя открывается симистор (можно применить и тиристор), так как управляющий электрод соединен с плюсом бортового аккумулятора через резистор R1. В первичной обмотке катушки зажигания Т1 нарастает ток и накапливается электромагнитная энергия. После размыкания контактов начинается штатный колебательной процесс между катушкой зажигания и конденсатором.
В начале этого процесса происходит искрообразование в соответствующем цилиндре двигателя. В данной конструкции использован симистор ТС-112-16-10, отличающийся от подобных малыми габаритами при высоких технических характеристиках.
Плата изготовлена из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм и размещена прямо на катушке зажигания. Никакого теплорадиатора для симистора и настройки устройства не требуется. Резистор R1 выбран одноваттным из соображения надежности. Электронное зажигание было испытано на автомобиле ВАЗ-2106.
А. ПАРТИН, г. Екатеринбург
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.
