ВМЕСТО ТРАМБЛЕРА ТРАНЗИСТОРЫ И ТИРИСТОРЫПрежде чем повести речь об электронном зажигании, вспомним, как устроена и работает обычная, так называемая батарейная система. Мысленно пройдем от аккумулятора, через катушку высокого напряжения и прерыватель-распределитель, до свечей. Выделим прерыватель. Через его контакты течет ток величиной 4—6 а. В момент размыкания из-за высокой индуктивности катушки возникает электрическая дуга, которая, несмотря на кратковременность своего действия и наличие конденсатора, установленного для ослабления этого эффекта, разрушает поверхность контактов. Кроме того, на них непосредственно действуют пары масла, влаги, воздух, образуя на рабочих поверхностях коррозионные пленки, не проводящие ток. Проблема решается при помощи транзисторов. Полупроводниковый триод заменяет контакты, которые лишь управляют его работой. Поскольку для этого требуется ток величиной 0,1—0,3 аи отсутствует индуктивность, контакты не разрушаются. Это и есть простейшая система электронного зажигания. Так действуют известные многим »ППЗ-1, ШРП, ЭЗТ-1 и «Электроника», которые в разное время поступали в продажу. Увеличения мощности искры и эко-Эти слова многие автолюбители произносят уважительно, уже наслышавшись немало о чудесах, которые творит электронное зажигание. Но многие не знают толком, как оно устроено и работает. Кое-кто хотел бы изготовить подобную систему своими руками, им нужен «рецепт». Чтобы дать ответы на номии потребляемой энергии такие схемы не дают (в ШРП для усиления искры применяется специальная катушка Б-114). Некоторый эффект достигается благодаря стабильности работы контактов. Снизить количество потребляемой энергии и одновременно увеличить мощность исвды стало возможным с появлением управляемых полупроводниковых диодов — тиристоров. Как иу транзисторов, ток, управляющий ими, невелик, зато они способны пропускать ток в десятки ампер при напряжении в сотни вольт. Отличие тиристорного типа электронного зажигания в следующем. К бобине с помощью тиристора прикладывают напряжение 300—400 в. Такая система потребляет от аккумулятора всего лишь 0,4—2,0 а. Включается тиристор контактами прерывателя, причем в промежутках между искрами ток через катушку не идет совсем. У такой системы есть слабое местоне исключены механические контакты. Если появляется люфт валика распределителя и так называемый дребезг контактов, чуткая электроника становится неработоспособной. А нельзя ли обойтись вообще без контактов? Оказывается, можно, еслиэти вопросы, мы решили посвятить электронному зажиганию целое заседание «Клуба» и пригласили на него двух специалистов по электронике, которые и поделятся с читателями своими знаниями. Открывает заседание автолюбитель инженер А. С. КОЛЬБЕРТ. применить схему бесконтактной системы электронного зажигания, где тиристором управляет специальный датчик. Правда, электронная часть прибора заметно усложняется, но это оправдано. Надежность, такого датчика без регулировки или замены столь высока, что значительно превышает срок службы двигателя. Причем конструктивно датчик можно выполнить так, что даже миллиметровый люфт валика не отразится на работе системы. Таким образом, при этой схеме полностью реализуются преимущества электронной системы — значительно более мощная искра, стабильность момента зажигания, уменьшение потребляемой энергии. Следует добавить только: в полной мере проявляются эти достоинства, лишь когда все системы двигателя исправны и правильно отрегулированы. Не следует ждать, что «электроника» сама пустит двигатель, коленчатый вал которого не проворачивается стартером, или что старенький «Запорожец» после установки транзисторов помчит вас со скоростью 150 км/час. Этого не произойдет. Но, поставив электронную систему зажигания и тщательно отрегулировав все «службы» двигателя, вы не только сохраните надолго хорошие качества машины, но и ощутите на практике упомянутые достоинства.КОНДЕНСАТОРНАЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯПредлагаемая электронная конденсаторная система зажигания со стабилизированным вторичным напряжением отличается от ранее описанных тем, что энергия искрообразования и вторичное напряжение в ней практически не зависят от напряжения питания. Это обеспечивает надежный пуск двигателя стартером даже при температуре минус 25° и, кроме того, облегчает режим работы элементов системы зажигания : тиристора, накопительных конденсаторов, катушки зажигания.Автомобилисты, обладающие вдобавок опытом радиолюбителей, сами строят системы электронного зажигания. С одной из них мы познакомили читателей на сороковом заседании «Клуба «Автолюбитель» («За рулем», 1967, В системе использован принцип импульсной стабилизации напряжения, обеспечивающий высокий к.п.д. и исключающий бесполезный нагрев какихлибо деталей.№ 4). Позже авторы описанной системы инженеры А. X. СИНЕЛЬНИКОВ и В. Ф. НЕМЦЕВ, автолюбители почти с двадцатилетним стажем, разработали более совершенную схему. Передаем им слово. С3 и С) разряжены, тиристор Д6 выключен. В момент же размыкания контактов заряженный конденсатор Ci через резисторы Ri, R2, R 3и диод Д] подключается ко входу триггера. Диод Д, открывается, «плюс» от Ci поступает на базу транзистора Ть и триггер переходит во второе устойчивое состояние. При этом транзистор Ti закрывается, а Т2 открывается и вызывает открытие транзисторов Тз, Т4, Ts. Таким образом, силовой ключ замыкается, подключая обмотку Wi дросселя к источнику питания. Через нее (по цепи R^, Wi, Д4, Т5) начинает протекать линейно нарастающий ток. На обеих половинах (W2—1И W2—2) обмотки W2 возникают импульсы напряжения. «Плюс» с начала обмотки W2—1 через конденсатор С5 и диод Д7 поступает на управляющий электрод тиристора Д6 . Однако вследствие того, что напряжение на его аноде в это время равно нулю (накопительные конденсаторы С3 и С4Какона работаетРассмотрим электрическую схему (рис. I) системы. После включения питания благодаря наличию резистора R7 триггер (состоящий из транзисторов Т| и Т2) устанавливается в первое устойчивое состояние: транзистор Ti открыт, а Тг закрыт. Следовательно, транзисторы Тз, Т 4 , Ts также закрыты — силовой ключ (в него входят транзисторы Тз—Т5) разомкнут, и тока в цепи R] 7 , Wi, Д4, Т 5 нет. Один транзистор Т6 из схемы сравнения открыт, а другой, Т 7 , закрыт. Когда контакты прерывателя замкнуты, конденсатор Ci зарядится (его полярность указана на рис. I) через резисторы R3, R4, Rs- Диод Д, при этом закрыт. Накопительные конденсаторы14 ЗАЖИГАНИЕК РАСПРЕДЕЛИТЕЛЮ1 . . г . V1.DKрук иад* . 1 50?2о N1115 | ,о,1х1бо 1OQд тt 2.16Г"ыч. 1*150 3 5101И 020пкЧ)25он"ПРЕРЫВАТЕЛЬКАТУШКА ЗАЖИГАНИЯ.ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОКI. Электрическая схема системы.ОII. Устройство электронного блона: а — общий вид; б — со снятой платой; в — вид снизу; 1 — основание; 2 — скобы конденсатора; 3 — обойма дросселя; 4, 5, 6, 11 — текстолитовые втулки; 7 — текстолитовая шайба; 8 — стойка; 9 — колодна; 10 — контакты; 12 — печатная плата. Обозначения приборов взяты с рис. I, а деталей — соответствуют обозначениям на рис. I II .С5 Т7ReТ6&7« Т' /Д.8 Пи 7*разряжены), тиристор остается выключенным. «Минус» с конца обмотки W 2—2 к конденсаторам С3 и С4 через диод Дэ не проходит. По мере нарастания тока в обмотке Wi напряжение на резисторе R17 увеличивается. Когда оно достигает величины напряжения, имеющегося на последовательно включенных открытых диодах Д2и Дз, транзистор Т7 схемы сравнения открывается, а Т6 закрывается. Отрицательный импульс с коллектора транзистора Тб через конденсатор С2 поступает на базу транзистора Т, триггера, в результате чего триггер переходит опять в первое устойчивое состояние. Транзистор Ti открывается, а Т2 закрывается, силовой ключ размыкается, и ток в цепи R ! 7 , Wi, Д 4 , Т 5 исчезает. При этом энергия, накопленная в магнитном поле дросселя, создает в его обмотках импульсы напряжений. Положительный с конца обмотки W2—2 (15 4отб.0згшг-А48+v1"^Vя Ж.20±мч\ уУюso\2ort.03.2*R0.23*45° вуглоб!9*0*5«гR3 ЙУГЛОВm- "ТОJОf "4-^\«И2.2 / 4ort. 02.2|ЗЕНКВЮВДТЫКЩ45°* >зL/ "т 3&hjL4mt04.5'J9<>5 ±<tf 2Впройдя через диод fls, заряжает накопительные конденсаторы С3, С4, импульсы же напряжений на обмотках Wi и W2—1 являются паразитными. Таким образом, напряжение заряда этих конденсаторов определяется величиной тока разрыва и не зависит от напряжения питания. Применение балансовой схемы сравнения (Т6, Т?) обеспечивает при изменении напряжения питания в пределах от 6,5 до 15 в высокое постоянство тока разрыва и, как следствие, постоянство напряжения заряда накопительных конденсаторов. При понижении температуры напряжение на последовательно включенных открытых диодах Д2иД3 возрастет. В результате увеличиваются ток разрыва и, следовательно, энергия искрообразования и вторичное напряжение. После замыкания контактов прерывателя конденсатор Ci снова заряжается. После их размыкания повторяются вышеописанные процессы, однако с той разницей, что в момент размыкания тиристор Д6 переключается и подключает заряженные накопительные конденсаторы к первичной обмотке катушки зажигания. Напряжение на ее вторичной обмотке (то есть и на свече зажигания) в течение нескольких микросекунд нарастает до 3,5—4,5 киловольт, после чего происходит пробой искрового промежутка свечи, и между электродами зажигается дуговой разряд высокой энергии.Что дает системаДиод Д8 обеспечивает протекание тока через первичную цепь катушки зажигания в первоначальном направлении, после того как напряжение упало до нуля и конденсатор полностью разрядился. Благодаря этому во вторичной цепи разряд продолжается до тех пор, пока практически вся энергия, запасенная в магнитном поле катушки зажигания, не будет израсходована. В результате возникает дуга более высокой энергии и температуры, чем в обычных конденсаторных системах зажигания (длительность дугового разряда увеличивается почти в три раза). Это обстоятельство положительно влияет на работу двигателя, особенно при частичных нагрузках, уменьшая токсичность отработавших газов. Резистор Rie вносит дополнительное затухание и тем. самым предотвращает паразитные колебания в обмотках дросселя Др1 в момент запирания диода Дб после окончания заряда конденсаторов С3 и С4. Резистор R 20 служит для разряда конденсатора Cs, a RM стабилизирует работу тиристора Д6 . Диод Д4 обеспечивает активное запирание транзистора Те, когда транзисторы Т2 , Т 3иТ4 заперты, что позволяет системе зажигания нормально работать при температуре плюс 70°С. Скоростные характеристики • описываемой системы определяются тремяфакторами. Во-первых, временем нарастания тока в цепи обмотки Wi до величины тока разрыва. Оно зависит от индуктивности этой обмотки и напряжения питания (при 12 в это время равно примерно 0,004 сек.). Во-вторых, временем заряда накопительных конденсаторов после разрыва тока, которое от напряжения питания не зависит и для описываемой схемы равно примерно 0,001 сек. И в-третьих, временем заряда конденсатора Ci после замыкания контактов прерывателя. Этот конденсатор успевает полностью зарядиться примерно через 0,001 сек. после замыкания контактов прерывателя. Таким образом, максимальная частота искрообразования в описываемой системе зажигания ограничивается двумя первыми из перечисленных факторов. Поскольку нарастание тока в цепи обмотки Wi начинается сразу же после размыкания контактов прерывателя (одновременно с появлением искры в свече зажигания), то максимальная частота искрообразования при напряжении питания 12 в соответствует 6000 об/мин четырехцилиндрового четырехтактного двигателя. Уменьшение напряжения в бортовой электросети автомобиля при пуске двигателя стартером вызывает соответствующее увеличение времени, в течение которого нарастает ток в обмотке Wi« Однако скорость вращения вала двигателя невелика (150—200 об/мин), иI416 ш23*°'46"38 10изСП171333 "•* М4Кл22отШКи2ча±°г 4i0;z гдф-йгФ--еR5.1 р78±03К|со<фя•ФЗот8045/ш-€>R 8Li5±'150 ±0 ь6от80355 38 tax 16щg ag48III. Детали электронного блока: 1 — основание; 2 — скоба (2 шт.); 3 — обойма; 4, 5, 6, 11 — втулки; 8—стойка (4 шт.); 9 — колодка; 10 — контакт (3 шт.); 12 — плата (со стороны монтажа); 13 — крышка.J БАЗЕТзKRiyК КОЛЛЕКТОРУ^XРазмеры втулок, мм•ф « оД| Аз Д,Н4 56118 -0,366-0,363,2+0,162>24 -0,165,5 5,0 4,5 5,5+ 0,12 3 , 5 - 0 , 1 65 -0,16 4 —0,1610-0,368-0,364,2 + 0,163 2 + 0,16шкаких-либо нарушений в работе системы зажигания не происходит. В предлагаемой системе искра в свече при пуске двигателя возникает лишь после второго размыкания прерывателя, а первое является как бы подготовительным. Однако это ни в коей мере не влияет на легкость пуска, так как дополнительные пол-оборота коленчатого вала необходимы в любом случае — для заполнения цилиндров рабочей смесью. Ток, потребляемый системой зажигания, зависит от числа оборотов двигателя и напряжения питания. При остановленном двигателе и разомкнутых контактах прерывателя он равен всего около 10 ма. Эта величина возрастает с числом оборотов двигателя и при 4000 об/мин и напряжении питания 12 в достигает 1,8 а. С ростом напряжения питания потребляемый ток уменьшается, а при его падении — увеличивается. Потребляемая же мощность остается постоянной.Конструкция и деталиЭлектронный блок системы зажигания состоит из трех основных частей: основания 1 (рис. II, а), печатной платы 12 и крышки. Основание 1 изготовлено из 2-миллиметрового листа (сплав АМЦМ), что обеспечивает хороший отвод тепла для установленных на нем транзисторов Т3 , Ts (рис. II, в), тиристора Д6и диодов Д4 , Дв, Д 8 (рис. II, б).Транзистор Т5и тиристор Де монтируются непосредственно на основании, а остальные транзисторы и диоды изолированы от него (рис. II, в) лавсановыми прокладками толщиной 0,01 мм и втулками 4и5 (см. таблицу). Накопительные конденсаторы С3 и С4 крепятся к основанию при помощи двух стальных скоб 2и четырех винтов М2, а дроссель Др1 — стальной обоймой 3и винтами МЗ (рис. II, б). В соответствующие отверстия скобы 2и обоймы 3 запрессованы резьбовые втулки (на рис. III они не показаны). Проволочный резистор Ri7 (рис. II, в) припаян к латунным контактам, закрепленным на основании двумя винтами М3,5. Они изолированы от основания текстолитовыми втулками 6и шайбами 7. На основании также установлен держатель предохранителя Пр,. Резистор Rn припаян непосредственно к выводам транзистора Т4, а резистор Ris — к выводам транзистора Т3и диода Д4и заключен в изоляционную трубку (рис. II, б). Остальные элементы блока размещены на печатной плате 12 (рис. II, б и рис. III) размерами 110X65X1,5 мм, сделанной из фольгированного стеклотекстолита. Процесс ее изготовления подробно изложен в брошюре Г. А. Бортновского (см. перечень литературы). Плата соединена с основанием четырьмя латунными стойками 8 при помощи винтов МЗ. 17Для подключения внешних цепей на основании закреплены шестью винтами М2,5 три латунных контакта 10 (рис. II, а) с винтами М4. Они изолированы от основания текстолитовыми колодкой 9и шестью втулками 11. Контакты 10 имеют гравировку: «-(-», «К», «Пр» (рис. II, б), в соответствии с электрической схемой (см. рис. I). Стальная крышка 13 (см. рис. III) привернута к основанию шестью винтами МЗ. На автомобиле блок крепится (для этого в основании сделано - шесть отверстий) жестко, без каких-либо амортизаторов. Типы и параметры всех приборов указаны на схеме (см. рис. I). Резистор Ri7 сделан из миллиметровой манганиновой проволоки, остальные — стандартные, типа МЛТ. Все конденсаторы — типа МБМ. Дроссель Др| имеет магнитопровод Ш16Х24 из стали Э-330 (или Э-340) с зазором 0,200,25 мм. Обмотка: Wi — 72 витка провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм (сопротивление постоянному току около 0,125 ом); W2 — 120 плюс 860 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,18 мм (сопротивление постоянному току 10 плюс 74 ом). При сборке блока следует обратить внимание на правильность подключения обмоток дросселя; их начала на схеме обозначены точками. Элементы блока, соединенные по схеме с корпусом прибора и плюсом источника питания, соответственно под-