Конденсаторное зажигание своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
короче, далее по порядку.
одним из цветочков букета симптомов и неисправностей моего движка были хаотические пропуски воспламенения.
осцилограф показал что в низковольтной части ниодного пропуска нет.
в высоковольтной как бы тоже импульс не пропускался, но как оказалось этого мало для того чтоб гарантировано зажечь смесь.
крышка трамблёра и бегунок были заменены на новые фирмы Beru. свечи NGK BUR6ET новые (хотя их тоже ещё нужно каждую тестировать и выбирать). провода родные, мягкие, не потресканые, в темноте не светятся, все сопротивления целые, прозванивается всё чётко.
катушка старая Telefunken (Beru) методом подмены на новую Temic ничего не изменяло.
все игры с топливом, крутилово ДПДЗ во все стороны, изменения давления в магистрали. крутилово УОЗ, а также перекидывания ремня ГРМ на зуб туда-суда тоже не исправляло в этом деле ничего. мотор на всех оборотах пропускал вспышки как ему взбредётся. от этого жор, не паспортная мощность, и тп.
при этом искра, на выкрученой свече довольно нормальная вроде была. синяя.
в результате наконец то пропали противные хаотические и непонятные пропуски. мотор стал работать ровно как часы, на всех оборотах
и сразу оказалось что УОЗ (который я перед тем уже выставил эксперементальным методом наилучшей тяги по факту) оказался слижком ранним.
из чего следует что без конденсатора воспламенение происходило с запаздыванием. там всякие недостаточные насыщения катушки и тп. связанные с падением напряжения гдето в проводке.
точно как мощный аудиоусилок хочет здоровенного конденсатора чтоб в момент мощного импульса иметь реактивную подпитку по току.
вобщем ещё одна победа, ещё одного цветочка из букета.
движек всё больше начинает приносить удовольствие от езды на нём
По принципу действия эта система относится к устройствам, в которых энергия, расходуемая на искро-образование, накапливается (в отличие от батарейной и транзисторной систем) не в магнитном поле катушки зажигания, а в электрическом поле специального накопительного конденсатора, который с помощью коммутирующего элемента (тиристора) в определенные моменты подключается к ней.
Рис. 33. Принципиальная электрическая схема конденсаторной (ти-ристорнои) системы зажигания
Принципиальная электрическая схема конденсатор-нон (тиристорной) системы зажигания с непрерывным накоплением энергии (рис. 33) в принципе мало чем отличается от схемы, впервые опубликованной в одном из американских журналов, а также в отечественных изданиях. Основное ее отличие состоит в более тщательном подборе элементов, что значительно повышает эксплуатационную надежность и уменьшает габариты устройства.
В частности, в схеме применены менее мощные транзисторы (П216), изменены номиналы резисторов в их базовых цепях, уменьшены габариты трансформатора, в выпрямителе использованы диоды с обратным напряжением 600 В, применен один мощный тиристор (вместо двух) на большее рабочее напряжение, введены переключатели Bl, B2.
Все это позволило разработать более компактную конструкцию, которая находилась в опытной эксплуатации на автомобиле в течение ряда лет. Схема сохраняет работоспособность при колебаниях питающего напряжения в пределах 9-15 В.
Ее можно использовать на любом автомобиле с напряжением питания электрооборудования +12 В. По сравнению со стандартной системой зажигания она не требует никаких дополнительных приборов, кроме электронного блока.
Схема может работать с катушками зажигания типа Б1, Б7, Б7А, Б13, Б21, Б21А, Б117 (автомобиль "Жигули": ВАЗ-2101, 2102, 2103, 21011). Рабочий диапазон температур от -40 до +65° С. Система зажигания состоит из электронного блока ЭБ, катушки зажигания КЗ с вариатором (или без него), контактов прерывателя Пр.
Основой системы является электронный блок, преобразующий сигналы прерывателя в импульсы высокого напряжения с амплитудой 400 В, которые затем поступают на обычную катушку зажигания, повышающую выходное напряжение до 25-30 кВ.
Электронный блок состоит из преобразователя напряжения на транзисторах 77, Т2 и трансформаторе Тр1; высоковольтного выпрямителя на диодах Д1-Д4;
накопительного конденсатора С2; бесконтактного ти-ристорного коммутатора Д6; схемы управления тири-стором Д6, выполненной на конденсаторе СЗ, диодах Д7-Д9 и резисторах R5, R7-R9; двух переключателей Bl и B2, предназначенных для быстрого перехода в случае необходимости с электронного зажигания (положение 1) на обычное батарейное (положение 2) и наоборот.
Преобразователь напряжения выполнен по схеме симметричного мультивибратора с индуктивной связью на мощных германиевых транзисторах 77, Т2 с нагрузкой в цепи эмиттера, в качестве которой используется первичная обмотка трансформатора Тр1. Несмотря на то что транзисторы 77, Т2 работают в ключевом режиме (режиме насыщения), на них выделяется значительная мощность в моменты переключения из проводящего состояния в непроводящее и наоборот.
Коллекторные цепи транзисторов Т1, Т2 можно соединить с корпусом прибора. Это позволяет крепить транзисторы непосредственно без изоляционной прокладки на корпусе электронного блока, используя последний в качестве радиатора.
Транзисторы 77, Т2 рассчитаны на кратковременные (около 1 мс) четырехкратные перегрузки по току, возникающие в каждом цикле искрообразования при срыве генерации преобразователя в моменты включения тиристора Д6. Резисторы Rl, R2 служат для подачи начального смещения, а резисторы R3, R4 ограничивают ток базы соответствующего транзистора.
трансформатор Тр1 рассчитан так, что коллекторный ток транзисторов 77, Т2 вызывает насыщение его сердечника. Это явление улучшает КПД преобразователя, а также способствует повышению устойчивости его работы в различных условиях эксплуатации авто мобпля. Частота генерации преобразователя - 800 Гц
Выпрямитель преобразователя выполнен по мостовой схеме на силовых диодах Д237В, получает питание от вторичной обмотки Тр1 и рассчитан на максимальное выходное напряжение 500 В. Он работает на нагрузку, состоящую из накопительного конденсатора С2 с малыми токами утечки и резистора R6, предназначенного для разряда конденсатора С2 при выключении питания электронного блока.
Энергия, накопленная в конденсаторе С2, передается в первичную обмотку катушки зажигания при включении тиристора Д6, выполняющего функцию электронного коммутатора. Момент включения тиристора Д6 определяется моментом размыкания контактов прерывателя.
При замкнутых контактах прерывателя тиристор Д6 надежно закрыт отрицательным смещением - 0,7В, образующимся при протекании тока в прямом направлении через диод Д7. Резистор R5 ограничивает величину тока через диод Д7 и "привязывает" управляющий электрод тиристора к нулевому потенциалу. Накопительный конденсатор С2 заряжен в этот момент от выпрямителя до высокого потенциала UВ (см. табл. 4), который зависит от напряжения питающей сети автомобиля.
Когда контакты прерывателя замкнуты, через них протекает ток, определяемый прямым сопротивлением диода Д5 и величиной резисторов R9, RIO. В нашем случае ток равен примерно 150 мА, а конденсатор СЗ через диод Д7 и резистор R7 заряжен практически до напряжения +12 В источника питания *.
Как только контакты прерывателя разомкнутся, напряжение, до которого заряжен конденсатор СЗ, прикладывается (в положительной полярности) через диод Д8 и резисторы R9. RIO к управляющему электроду тн-ристора Д6'. Тиристор открывается, и конденсатор С2 разряжается на первичную обмотку катушки зажигания, что сопровождается возникновением высоковольтного импульса U2макс во вторичной обмотке.
Цепь R8Д9 пропускает отрицательный импульс от первичной обмотки катушки зажигания, который полностью перезаряжает конденсатор СЗ в противоположной полярности, как только открывается тиристор Д6. Этим мгновенно снимается положительное смещение с управляющего электрода тиристора Д6 и исключается возможность многократного переключения последнего, когда контакты прерывателя еще разомкнуты.
Таким образом, благодаря цепочке Р8Д9 положительное напряжение на управляющий электрод тиристора Д6 подается в виде короткого импульса длительностью около 2-3 мкс, что обеспечивает образование лишь одной искры в момент размыкания контактов. Диод Д5 и конденсатор С/ образуют развязывающий фильтр низкой частоты, предотвращающий проникновение помех в цепь питания.
*Постоянная времени заряда конденсатора СЗ выбрана рав-ной 120 мс, чтобы избежать возникновения дополнительного запускающего импульса из-за "дребезга" контактов прерывателя после их замыкания.
В табл. 5 приведена экспериментальная зависимость тока, потребляемого электронным блоком, от числа оборотов коленчатого вала для четырехцилиндрового двигателя при напряжении источника питания 12 В.
Из таблицы можно сделать вывод о принципиальном отличии этой системы (в смысле потребления тока от источника питания) от батарейной и транзисторной систем зажигания.
В самом деле, в батарейной системе зажигания (если вал двигателя неподвижен, а контакты прерывателя замкнуты) ток через первичную обмотку катушки зажигания достигает максимального значения и равен примерно 4 А (потребляемая мощность около 50 Вт). В этих же условиях для транзисторной системы зажигания ток первичной обмотки равен примерно 7 А (потребляемая мощность около 80 Вт).
При увеличении оборотов двигателя ток разрыва уменьшается и среднее значение тока, потребляемого от источника, снижается до 1,5-2 А и 3-4 А соответственно для батарейной и транзисторной систем.
В конденсаторной же системе при неработающем двигателе и любом положении контактов прерывателя потребляемый ток от источника питания равен примерно 0,5 А (потребляемая мощность около 6 Вт). Этот ток увеличивается прямо пропорционально скорости вращения вала, достигая при 6000 об/мин примерно 2 А (потребляемая мощность около 25 Вт).
Помимо очевидной экономичности, конденсаторная система имеет некоторые дополнительные преимущества.
Одно из них состоит в следующем. Если в автомобиле с батарейным (или транзисторным) зажиганием забыли выключить замок зажигания, а контакты прерывателя при этом случайно окажутся замкнутыми, то может выйти из строя катушка зажигания, так как через нее длительное время будет протекать значительный ток. В конденсаторной системе такая ситуация не вызывает никаких вредных последствий, не считая некоторой разрядки аккумуляторной батареи током 0,5-0,6 А.
Другое преимущество заключается в том, что конденсаторная система обеспечивает уверенный запуск двигателя рукояткой при сильно разряженной аккумуляторной батарее, поскольку она потребляет ничтожный ток при неподвижном вале двигателя. Запустить двигатель в таких же условиях при батарейной (или транзисторной) системе зажигания не представляется возможным.
Рис. 34. Схема подключения катушки зажигания без вариатора к конденсаторной системе зажигания (для автомобилей "Жигули" всех моделей)
На рис. 34 приведена правая часть принципиальной схемы электронного блока конденсаторной системы, предназначенной специально для автомобиля "Жигули" всех моделей, которая отличается коммутацией катушки зажигания при переводе системы в режим обычного батарейного зажигания (положение 2). Это обусловлено тем, что система зажигания автомобиля "Жигули" не имеет вариатора в первичной цепи катушки зажигания.
Конденсатор С4 на схемах рис. 33, 34 прн установке переключателей В1 и В2 в положение 2 оказывается включенным параллельно контактам прерывателя и выполняет роль искрогасительного конденсатора. Стандартный же конденсатор при установке электронного блока должен быть отключен.
Рис. 35. Монтажная плата и схема соединений электронного блока конденсаторной системы зажигания
Конструктивно электронный блок выполнен в виде прибора, имеющего габариты 100Х100Х50 мм. Корпус прибора изготовлен из листового материала (сплав АМЦАМ) толщиной 2-3 мм.
Внутри корпуса размещается трансформатор Тр1, конденсаторы С2, С4 и печатная плата, показанная на рис. 35 в натуральную величину. Транзисторы T1, T2 укрепляются винтами МЗ на боковой стенке снаружи корпуса. Там же крепятся переключатели В1 и В2. Резисторы R1-R4 монтируются непосредственно между выводами транзисторов и трансформатора Тр1. Для подключения внешних цепей из корпуса прибора через изоляционную втулку выводится пучок проводов, длина которых зависит от места установки прибора под капотом автомобиля. Прибор крепится жестко (без амортизаторов); должен обеспечиваться хороший тепловой контакт с элементами конструкции автомобиля.
При необходимости транзпсторы П216 можно заменить на П216А, П217А, П217В.
Все резисторы - типа МЛТ или МТ; конденсаторы С2 и С4 - типа МБГО соответственно на рабочее напряжение 500 и 400 В; конденсатор С1 - типа К50-6, а конденсатор СЗ - типа МБМ на рабочее напряжение 160 В. Переключатели В1. В2 - типа ТП2-1 или МТ-2.
Трансформатор Тр1 - тороидального типа, выполнен на сердечнике ОЛ 20/32-10 мм, сечение железа- 0,6 см^2. Обмотки трансформатора имеют следующие данные: w1=1700 витков провода ПЭВ-2 0,18; w2, w3 - по 15 витков ПЭВ-2 0,31, мотать одновременно в два провода; w4, w5 - по 50 витков провода ПЭВ-2 0,78. Намотка трансформатора ведется в одну сторону, последовательность намотки соответствует нумерации обмоток. Обмотки изолируют друг от друга слоем кабельной бумаги. После намотки трансформатор полезно про питать лаком для уменьшения гигроскопичности и увеличения электрической прочности.
Несколько практических рекомендаций. Используя конденсаторную систему зажигания, следует увеличить зазоры свечей зажигания примерно до 1 мм независимо от модели автомобиля. Кроме того, при проведении профилактических работ не надо обильно пропитывать маслом фильц кулачка прерывателя во избежание замасливания его контактов. Выполнение этого условия является гарантией надежной работы системы зажигания.
Установку (или проверку) угла опережения зажигания производят в положении 2 переключателей В1, В2 электронного блока с помощью лампы накаливания, включенной параллельно контактам прерывателя, по обычной методике. После окончания работы переключатели вновь переводят в положение 1 ("электронное зажигание"), а октан-корректором устанавливают опережение зажигания на 1° позже, чем рекомендовано заводом-изготовителем для батарейного зажигания. Объясняется это тем, что выработка искры при электронном зажигании происходит чуть раньше (в самом начале размыкания контактов прерывателя), чем при батарейном. Окончательную корректировку опережения зажигания производят на ходу автомобиля.
Наладка блока сводится к проверке генерации преобразователя напряжения (при работе преобразователя слышен негромкий писк с частотой 700-800 Гц) и контролю потребления тока от источника питания (см. табл. 5) в зависимости от числа оборотов двигателя.
При использовании заведомо исправных деталей и правильной распайке концов трансформатора Тр1 электронный блок начинает работать сразу при установке его на автомобиль и соединении с приборами электрооборудования в соответствии с принципиальными схемами рис. 33, 34.
Следует заметить, что такая система'электронного зажигания установлена на автомобиле "Жигули" ВАЗ-2101, который эксплуатируется круглогодично. Об эффективности ее работы можно судить хотя бы по следующим данным. При пробеге свыше 100 тыс. км не было отмечено ни одного отказа системы зажигания, а контакты прерывателя выглядят как новые. За все время работы системы потребовалось лишь один раз (через 50 тыс. км) проверить правильность установки зажигания и зазор между контактами прерывателя. Незначительное изменение зазора было вызвано износом текстолитовой подушечки прерывателя.
Предупреждение. Тахометр автомобиля "Жигули" ВАЗ-2103 при использовании конденсаторной (или транзисторной) системы зажигания работать не будет, так как амплитуда импульсов, поступающих на него с контактов прерывателя, в этом случае равна 12 В.
В качестве альтернативы транзисторной индуктивной системе зажигания разрабатываются плазменные и лазерные системы зажигания, но вследствие высоких затрат на изготовление они пока не используются. Преимуществом лазерной системы зажигания является, в частности, гибкий выбор точки воспламенения рабочей смеси в камере сгорания, что осуществляется посредством фокусировки лазерного луча. Особое преимущество данная система представляет для бензиновых двигателей, в которых начало сгорания рабочей смеси инициируется в струе впрыскиваемого топлива. При этом задержка воспламенения незначительна, в результате повышается коэффициент полезного действия двигателя и снижается уровень вредных примесей в отработавших газах.
При использовании в спортивных соревнованиях высокофорсированных двигателей приходится сталкиваться с сильным загрязнением маслом и нагаром основания изоляторов свечей зажигания. В этом случае часто используют высоковольтную конденсаторную систему зажигания, схематическое устройство которой представлено на рисунке.
Рис. Высоковольтная конденсаторная система зажигания
Здесь функцию аккумулятора энергии выполняет конденсатор, который разряжается через первичную обмотку, при этом во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение. Трансформатор высокого напряжения работает быстро и с малыми потерями. По сравнению с транзисторной индуктивной системой зажигания здесь повышение вторичного напряжения на порядок выше, около 3000 В/мкс — против 400 В/мкс. Вследствие значительно более быстрого повышения вторичного напряжения потери энергии на свече зажигания, которые могут возникнуть вследствие вышеупомянутых загрязнений, остаются незначительными.
Малая длительность индуктивной фазы искрового разряда, напротив, отрицательно влияет на воспламенение рабочей смеси с помощью высоковольтного конденсатора, в особенности, при неоднородной смеси; это может привести к перебоям в зажигании. Для решения данной проблемы можно использовать систему зажигания с переменным напряжением. В этом случае длительность искрового разряда увеличивается, при этом образуется колебательный контур из конденсатора и трансформатора высокого напряжения. После образования длительность искрового разряда поддерживается с помощью энергии, сохраненной во вторичной обмотке катушки зажигания, в то время как конденсатор вновь заряжается.
Рис. Длительность индуктивной фазы искрового разряда tF в высоковольтной конденсаторной (слева) и индуктивной (справа) системах зажигания
Спад напряжения во вторичной цепи высоковольтной конденсаторной системы зажигания с увеличением частоты вращения коленчатого вала в любом случае меньше, чем в индуктивной системе зажигания.
В конденсаторных системах зажигания энергия искрообразования накапливается не в магнитном поле катушки зажигания, а в электрическом поле специального накопительного конденсатора, который в нужные моменты времени подключается к катушке зажигания.
Конденсаторные системы зажигания подразделяются на системы с импульсным и системы с непрерывным накоплением энергии.
В системах с импульсным накоплением энергии процессы зарядки и разрядки накопительного конденсатора разделены паузами, а в системах с непрерывным накоплением таких пауз нет.
Системы с импульсным накоплением позволяют простыми средствами стабилизировать напряжение зарядки накопительного конденсатора, т. е. сделать его независящим от изменения напряжения питания и других дестабилизирующих факторов. Однако при малой пусковой частоте вращения вала двигателя в этих системах вследствие увеличения времени паузы накопительный конденсатор к моменту искрообразования успевает несколько разрядиться, и напряжение искрообразования уменьшается. Это налагает жесткие требования на величину силы токов утечки в элементах вторичной цепи — тиристоре, накопительном конденсаторе, выпрямительном диоде, и является недостатком систем с импульсным накоплением.
Системы с непрерывным накоплением энергии свободны от данного недостатка. Эти системы практически нечувствительны к утечкам в элементах вторичной цепи и обеспечивают независимость напряжения искрообразования от частоты вращения вала двигателя.
На рис. 7.2 приведены принципиальная схема конденсаторной системы зажигания с непрерывным накоплением энергии и схема замещения.
Рис. 7.2. Схема конденсаторной системы зажигания с непрерывным накоплением энергии
Здесь новыми элементами по сравнению с классической системой зажигания являются преобразователь напряжения ПН, накопительный конденсатор С/, коммутатор S2 и схема управления СУ.
Преобразователь преобразует напряжение аккумуляторной батареи (12 В) в высокое напряжение (350 В).
Рис. 7.3. Принципиальная схема бесконтактной системы зажигания с магнитоэлектрическим генераторным датчиком
Магнитоэлектрический датчик конструктивно объединен с высоковольтным распределителем.
Работает бесконтактная система зажигания (БСЗ) следующим образом. При включенном выключателе 5 и неработающем двигателе транзистор VT1 (КТ630Б) закрыт, так как его база и эмиттер имеют одинаковый потенциал.
Запирание транзистора VT4 приводит к резкому прекращению первичного тока в катушке зажигания и возникновению высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания, которое через распределитель подводится к соответствующей свече зажигания.
Затем после исчезновения импульса с датчика транзистор VT1 закроется, а транзисторы VT2, VT3 и VT4 откроются, и в магнитном поле катушки зажигания будет опять накапливаться электромагнитная энергия.
Транзисторный коммутатор содержит целый ряд дополнительных элементов, служащих для защиты и улучшения условий работы схемы. Стабилитрон VD5 (КС980А) и конденсатор С7 защищают схему от напряжения, индуктируемого в первичной обмотке катушки зажигания. Диод VD3 (КД102А) ограничивает амплитуду импульса с датчика и, таким образом, защищает переход база-эмиттер транзистора VT1 от пробоя. Диод VD7 защищает транзистор VT4 от обратной полярности источника питания. Конденсатор С6 и резистор R7 образуют цепь обратной связи, по которой положительная полуволна ЭДС самоиндукции с первичной обмотки катушки зажигания поступает на базу транзистора VT1, ускоряя его отпирание, что способствует обеспечению бесперебойности искрообразования на низких частотах вращения. Конденсаторы С4 и С5 защищают переходы база-эмиттер транзисторов VT2 и VT3 от всплесков напряжения и исключают ложные срабатывания транзисторов VT2 и VT3. Резисторы R8, R10 и R11, включенные между эмиттерами и базами транзисторов VT2, VT3 и VT4, служат для повышения предельно допустимого напряжения между коллектором и эмиттером транзисторов. Резистор R12w конденсатор С8 уменьшают мощность, выделяемую в транзисторе VT4 при его закрытии, во время переходного процесса. Конденсаторы С1 и С2 и дроссель уменьшают пульсации напряжения в цепи питания коммутатора, а диод VD6 (КД212Б) защищает от обратной полярности.
Защита транзисторного коммутатора от перенапряжений питания осуществляется схемой, состоящей из стабилитрона VD2 (КС515А), стабилитрона VD4 (КС119А) и резисторов R2 и R3. При повышении напряжения питания до 18 В напряжение на стабилитроне VD2 будет больше напряжения стабилизации и на базу транзистора VT1 поступит положительное смещение относительно эмиттера. Независимо от импульсов датчика транзистор VT1 откроется, а транзисторы VT2, VT3 и VT4 закроются, и двигатель внутреннего сгорания остановится.
Транзисторный коммутатор 13.3734 размещен в ребристом корпусе, отлитом из алюминия. Коммутатор имеет три вывода:
• вывод Д — для соединения с низковольтным выводом датчика-распределителя;
Катушка зажигания Б116 выполнена с электрически разделенными обмотками, как и катушка Б114 для контактно-транзисторной системы зажигания, и отличается от последней обмоточными параметрами.
Датчик-распределитель 24.3706 (см. рис. 7.3) предназначен для управления работой транзисторного коммутатора, распределения импульсов высокого напряжения по свечам зажигания в необходимой последовательности, для автоматического регулирования момента искрообразования в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя, а также для установки начального момента зажигания.
Самым ответственным моментом при эксплуатации автомобиля является пуск двигателя. Особенно актуален этот вопрос в зимнее время года, когда на улице стоят большие морозы. Все смазочные материалы, в том числе и масло в картере двигателя внутреннего сгорания, теряют вязкость, и создают чрезмерную дополнительную механическую нагрузку на стартер.
Рекомендаций по решению этой проблемы в Интернете представлено великое множество, от подогрева масла в картере двигателя дополнительным нагревателем, до впрыскивания в цилиндры двигателя перед пуском легко воспламеняющихся веществ. Совершенствуются коммутаторы системы зажигания, делают многоискровой режим зажигания, оптимизируют взаимное расположение и форму электродов свечей.
Но все это не дает максимального эффекта по одной простой причине, во время пуска двигателя напряжение бортовой сети автомобиля падает до 9,5 V и соответственно значительно падает величина высокого напряжения на выходе катушки зажигания. Предложенная доработка системы зажигания позволяет устранить этот недостаток.
Принцип работы системы зажигания автомобиля
Рассмотрим часть схемы электрооборудования автомобиля, составляющую систему зажигания. От аккумулятора напряжение положительной полярности, через предохранитель поступает на контакты замка зажигания и реле зажигания.
Когда ключ из замка зажигания автомобиля вынут, все контакты в замке зажигания разомкнуты, и напряжение на систему зажигания не подается. Если ключ вставить в замок зажигания и повернуть его по часовой стрелке на один сектор, контакты в замке зажигания замкнутся и напряжение поступит на обмотку реле зажигания, по обмотке потечет ток, создаст магнитное поле, которое притянет якорь реле.
Контакты реле замкнутся, напряжение питания поступит на низковольтную обмотку катушки зажигания и через нее на коллектор транзистора VT коммутатора. Пока вал двигателя не вращается, на базу транзистора не поступают открывающие импульсы управления, и он закрыт, ток дальше не течет. В применяемых в настоящее время схемах зажигания автомобилей, элементов начерченных синим цветом (диод VD1 и конденсатор С1) нет.
Для пуска двигателя необходимо повернуть ключ в замке зажигания по часовой стрелке еще на один сектор. Стартер начнет вращаться и на коммутатор с датчика вращения поступят управляющие импульсы. Транзистор VT на время 1-2,5 мс откроется и через низковольтную обмотку катушки зажигания пойдет ток. Сердечник катушки начнет намагничиваться, и создаст в высоковольтной обмотке катушки зажигания высокое напряжение. Величина напряжения будет зависеть от соотношения количества витков в катушках.
Для надежной работы двигателя система зажигания должна создавать высокое напряжение с запасом, величиной не менее 25 кВ. Напряжение, при котором происходит пробой (образуется искра) между электродами в свече составляет 14-17 кВ. Таким образом, должен обеспечивается запас по высокому напряжению около 7 кВ, что гарантирует стабильную искру в свечах при любых условиях запуска двигателя.
Величина высокого напряжения
в момент запуска двигателя автомобиля
При работе двигателя, за счет работы генератора, напряжение в бортовой сети автомобиля обычно составляет 14,1±0,2 В. На первичную обмотку катушки зажигания, за вычетом падения напряжения (1,2 В) на транзисторе VT, поступают импульсы величиной 14,1 В-1,2 В=12,9 В. В этом режиме величина импульсов на вторичной обмотке катушки зажигания для образования искры в свечах составляет 27 кВ.
В момент пуска двигателя напряжение на выводах заряженного аккумулятора может снижаться до 9,5 В, если аккумулятор заряжен не полностью, то напряжение может быть и меньше. Тогда с учетом падения напряжения на транзисторе VT, величина напряжения на первичной обмотке катушки составит 9,5 В-1,2 В=8,3 В, это на 35% меньше, чем напряжение при работающем двигателе. При этом величина высокого напряжения тоже уменьшится на 35% и составит 17 кВ. Новая свеча создает искру при напряжении 12-17 кВ. Если установлены свечи с напряжением пробоя 17 кВ, то в таком случае искрообразование может быть нестабильным. Расчеты показали, что даже для нового автомобиля с узлами и деталями системы зажигания, находящимися в исправном состоянии, запаса по высокому напряжению может и не быть.
Что же тогда говорить о системе зажигания автомобиля, находящегося в эксплуатации не один год. Происходит старение изоляции свечей и выгорание ее электродов. В высоковольтных проводах и катушке зажигания тоже происходит старение изоляции, что приводит к дополнительным потерям. Несколько лет эксплуатируемый аккумулятор тоже вносит свою лепту. Путь тока от аккумулятора к катушке зажигания проходит по проводам через контакты предохранителя, реле зажигания, соединительные колодки и клеммы. На них тоже происходит падение напряжения.
В дополнение для устойчивого возникновения искры в зазоре свечи при сильно охлажденной воздушно бензиновой смеси требуется подавать на нее более высокое напряжение. Таким образом, запуск двигателя старого автомобиля с первой попытки при больших морозах существующая схема зажигания обеспечить с гарантией не может. Последующие попытки запуска двигателя могут полностью разрядить аккумулятор, с чем большинству автолюбителей доводилось сталкиваться.
Доработка схемы зажигания
Работает схема следующим образом. Когда вставляется ключ зажигания и поворачивается до первого фиксированного положения, конденсатор С1 через диод VD быстро зарядится от аккумуляторной батареи с учетом падения напряжения на диоде около 1,2 В, до напряжения 11,5 В. При пуске двигателя, на катушку зажигания будет подано не напряжение с аккумулятора величиной 9,5 В, а напряжение с заряженного конденсатора 11,5 В. Таким образом высокое напряжение упадет не на 35%, а всего на 20% и высокое напряжение составит не менее 23 кВ, что вполне достаточно для уверенного возникновения в свечах искры.
Эффективность работы схемы можно еще улучшить, если поставить дополнительно автомобильное реле, подключить его обмотку параллельно реле пуска стартера, а пару нормально замкнутых контактов параллельно диоду. Тогда, когда стартер будет выключен, напряжение с аккумулятора на катушку зажигания будет подаваться, минуя диод. Если в реле стартера есть свободная пара нормально замкнутых контактов, то можно использовать их и не устанавливать дополнительное реле. Замыкание с помощью реле выводов диода еще повысит высокое напряжение на выходе катушки зажигания на несколько киловольт.
Конструкция и детали
Диод VD1 подойдет любого типа, рассчитанный на ток не менее 8 А и обратное напряжение не менее 25 В. Еще лучше применить диод Шоттки, например 90SQ045 (45 В, 9 А). Тогда необходимость в установке дополнительного реле отпадает, так как падение на диоде Шоттки составит всего 0,2 В, что и без установки дополнительного реле увеличит высокое напряжение на несколько киловольт. Такие диоды используют в низковольтном выпрямителе блоков питания компьютеров.
Электролитический конденсатор подойдет любого типа, рассчитанный на напряжение не менее 25 В и емкостью не менее 20000 мкф. Конденсатор должен быть рассчитан на работу в широком диапазоне температур, минус 30-65 градусов Цельсия. Лучше всего подходит конструкция конденсатора с выводами, рассчитанными на винтовое подключение. Я устанавливал конденсатор как на фото.
Если нет подходящего по емкости конденсатора, то можно подключить параллельно, соблюдая полярность, несколько конденсаторов меньшей емкости. При параллельном соединении плюсовые выводы конденсаторов соединяются с плюсовыми, а минусовые с минусовыми. Общая емкость тогда составит сумму всех соединенных параллельно конденсаторов.
Например, есть 4 конденсатора емкостью 4700 мкФ, соединив их параллельно, получим конденсатор емкостью 18800 мкФ.
Что касается реле, то можно применить любое автомобильное реле, имеющее нормально замкнутые контакты.
Конденсатор желательно установить в непосредственной близости с катушкой зажигания, но, для предотвращения его перегрева, на максимально возможном удалении от двигателя. Место установки должно не допускать попадания влаги на выводы конденсатора во время движения автомобиля. Предложить готовое решение по размещению диода и конденсатора сложно, так как каждая марка автомобиля имеет оригинальную конструкцию, и место установки деталей приходится выбирать индивидуально.
Вместо конденсатора можно применить кислотный аккумулятор небольшой емкости, например от UPS компьютера. Это еще более лучший вариант, чем установка конденсатора. Дополнительный аккумулятор будет при работе двигателя постоянно подзаряжаться и благодаря тому, что система зажигания будет питаться от двух аккумуляторов, дополнительный аккумулятор всегда будет полностью заряжен. При пуске двигателя на систему зажигания будет всегда подаваться напряжение питания более 12 В.
Порядок запуска двигателя автомобиля при морозе
Для безотказного запуска двигателя автомобиль перед наступлением холодов должен быть подготовлен к зимней эксплуатации. Необходимо залить масло в двигатель и коробку передач, предназначенное для работы при низких температурах. Необходимо в обязательном порядке заменить свечи и фильтры, масляный, воздушный и бензиновый. И конечно самое главное это техническое состояние аккумулятора. Даже если аккумулятор новый, его обязательно нужно зарядить от внешнего зарядного устройства. Если все эти требования заблаговременно выполнены, то с пуском двигателя в холодное время года проблем не будет.
Двигатель автомобиля рекомендуется запускать в следующем порядке: ☞ Необходимо вставить ключ в замок зажигания, повернуть по часовой стрелке на один сектор и убедиться, что все электроприборы отключены. Хотя они при работе стартера должны отключаться автоматически, но, тем не менее, лучше их отключить, чтобы не создавать дополнительную нагрузку на двигатель в первый момент после его пуска. ☞ Для приведения холодного аккумулятора в боевое состояние, его нужно прогреть, включив на 20-30 секунд фары или габаритные огни. ☞ Если коробка не автоматическая, то обязательно выжать педаль сцепления до упора. При этом будет отключена от двигателя коробка передач, что существенно снизит нагрузку на стартер. Включить зажигание на полсекунды, чтобы вал двигателя сдвинулся с мертвой точки, и масло смазало трущиеся поверхности двигателя. ☞ Повторно включаем зажигание на время не более 3 секунд. Если двигатель не запустился, необходимо выждать до повторного запуска не менее 15 секунд. За это время подогретый еще за счет неудачного пуска двигателя аккумулятор наберется силы. Если за 5-6 попыток с паузами двигатель запустить не удалось и при этом аккумулятор не сел, значит, либо попавшая в механизмы вода замерзла и необходимо отогреть автомобиль, поместив его в теплый гараж. Или возникла неисправность и необходимо обращаться в сервис. ☞ Если двигатель автомобиля запустился, то необходимо плавно отпустить педаль сцепления. После прогрева машина готова к поездке.
Задать вопрос автору статьи, оставить комментарий
Здравствуйте.
Прочитал ваш материал по доработке схемы зажигания автомобиля для лучшего пуска двигателя. Для меня это актуально. Т.к. стартер крутит, а двигатель не заводится. Но когда бросаешь ключ, и стартер отключается от АКБ, а коленчатый вал двигателя продолжает вращаться по инерции, то ДВС заводится. Давно задумываюсь об установке доп. АКБ от ИБП через диод на катушку зажигания.
Вы предлагаете использовать конденсатор. Это мне кажется сделать проще. Посоветуйте, какой вариант выбрать?
Заранее благодарен.
Уважаемый Юрий!
Дополнительный аккумулятор я ставить не пробовал, теоретически он даст при запуске двигателя такой же эффект, как и конденсатор. Но, стоит дороже, срок службы его ограничен, емкость его сильно уменьшается при отрицательных температурах.
Электролитический конденсатор в данном случае будет работать надежнее. Один раз установил и забыл до конца эксплуатации автомобиля.
Так что выбор однозначен, проверенный мною на практике, ставить конденсатор.
Читайте также: