В автомобильных и мотоциклетных двигателях внутреннего сгорания для обеспечения оптимального режима работы горючую смесь в ци-линдрах нужно поджигать в определенный момент цикла, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Чем она боль-ше, тем раньше должна появиться искра на электродах запальной свечи, иначе говоря, угол опережения зажигания дол-жен увеличиваться с увеличением частоты вращения.
Для оптимизации угла опережения зажигания на автомобильных двигателях применяют механические (центробежные) регуляторы. У двигателей мотоциклов малой и средней мощности регуляторов опережения эажигания нет, поэтому угол опережения постоянен и оптимален (по максимуму крутящего момента) только для частоты вращения коленчатого вала немного вьше средней. В результате на малых оборотах детали поршневой группы двигателей испытывают значительные ударные нагрузки, а на высоких - повышенный нагрев, сопровождающийся потерей мощности. Это приводит к повышенному износу двигателя, увеличению расхода топлива и токсичности отработавших газов.
Предлагаемая вниманию читателей электронная система зажигания с регулятором угла опережения предназначена для установки на мотоциклы с двухцилиндровыми двухтактными двигателями. При испытаниях системы на мотоциклах ЯВА-634 и ИЖ-ПЗ их двигатели работали мягко во всем интервале частоты вращения коленчатого вала, на холостых оборотах это особенно заметно по отсутствию характерного стука. На мотоцикле ИЖ-ПЗ значительно снизилась вибрация корпуса. Устройство работоспособно при напряжении питания в пределах 5...10 В. Угол опережения зажигания при частоте вращения коленчатого вала 1000 мин-1 12°, прн 6000 мин-1 28°. Мощность, потребляемая системой зажигания при максимальной частоте вращения коленчатого вала 6000 мин-1, не превышает 15 Вт.
Датчик пусковых импульсов системы зажигания представляет собой катушку, находящуюся в поле небольшого внутреннего постоянного магнита. Датчик установлен на торце статора генератора вместо диска с контактами прерывателя (см. рис.1; боковая крышка с двигателя снята). На оси ротора генератора вместо кулачка установлена насадка с двумя замыкателями магнитной цепи, изготовленными из стальной проволоки. При вращении ротора замыкатели, проходя вблизи полюсных наконечников, замыкают магнитную цепь датчика и в его катушке формируется импульс напряжения. За один оборот коленчатого вала образуются два импульса и, стало быть, по две искры в каждой запальной свече.
Датчик установлен таким образом, что импульс формируется за 42° до верхней мертвой точки (ВМТ) коленчатого вала (по ходу его вращения). Это значение больше максимального эксплуатационного (28...29°) и необходимо для устойчивой работы системы на максимальной частоте искрообразования.
Схема устройства изображена на рис.2, а на рис. 3 - временные соотношения, характеризующие его работу. Крутым фронтом импульса Uд датчика на короткое время открывается транзистор V4. На его базу через резистор R5 подано небольшое открывающее напряжение смещения. Это способствует надежному открыванию транзистора при малых амплитудах входного импульса во время запуска двигателя. На транзисторах V6 и V12 собран ждущий мультивибратор с регулируемой длительностью импульсов. Работой мультивибратора управляет узел на транзисторе V18, диодах V16, V17 и конденсаторе C10. Чем больше частота запускающих импульсов с датчика, тем меньше длительность импульсов, формируемых ждущим мультивибратором.
В исходном состоянии транзистор V6 закрыт, а V12 - открыт. При поступлении импульса с транзистора V4 мультивибратор переключается, на его выходе формируется относительно длинный отрицательный импульс Uмв (см. рис. 3), после чего снова возвращается в исходное состояние. Длительность этого импульса определяется номиналами времязадающих элементов С4 и R10 к напряжением смещения транзистора V12.
При каждом переходе ждущего мультивибратора в исходное (устойчивое) состояние в эмиттерной цепи транзистора V13 - усилителя тока - возникают положительные импульсы напряжения, которые через дифференцирующую цепь C5R13 поступают на управляющий электрод тринистора V11. Одновременно эти импульсы поступают на детектор V16V17C10. Транзистор V18 шунтирует времязадающий резистор R10 ждущего мультивибратора. С увеличением частоты импульсов увеличиваются положительное напряжение на базе транзистора V18 и ток его коллектора, что приводит к уменьшению длительности импульса ждущего мультивибратора.
При частоте вращения коленчатого вала двигателя 1000 мин-1 частота импульсов от датчика будет равна 16.7 Гц, что соответствует длительности импульсов мультивибратора (времени задержки импульсов датчика) 5 мс. Один оборот коленчатой вал совершает за 1/16 с = 60 мс. Значит, за время от появления импульса датчика до появления искры на электродах запальной свечи (время задержки), равное 5 мс, коленчатый вал повернется на угол 360°*5/60 = 30°. Угол опережения составит 42°--30°= 12°.
Частоте вращения коленчатого вала 5000 мин-1 соответствует частота импульсов датчика 83,5 Гц, задержка равна 0,5 мс. Нетрудно подсчитать, что за 0,5 мс коленчатый вал повернется на угол 15°, и угол опережения зажигания составит 42°-15°=27°.
На рис.4 приведены характеристики центробежного регулятора 1, описываемого электронного 2 и оптимальная характеристика 3 регулирования для средних нагрузок. Как видно из рисунка, электронный регулятор обладает лучшей характеристикой, нежели механический. Кривизну характеристики электронного регулятора можно изменять подборкой резистора R15 и конденсаторов С8 и С9.
Электронную систему можно оснастить октан-корректором, позволяющим изменять угол опережения в пределах +7°, а зависимости от октанового числа бензина. Этим корректором служит резистор R8 которым можно в небольших пределах изменять напряжение смещения транзистора V6, а значит, и длительность импульса ждущего мультивибратора.
Описываемая система может применяться как для двухцилиндрового, так и для одноцилиндрового двигателя. В первом случае на датчике устанавливают два замыкателя, во втором - один. Частота импульсов при двух циндровом двигателе будет в два раза больше. Поэтому для одноцилиндрового двигателя емкость конденсатора C4 следует уменьшить вдвое. Искроформирователь, состоящий из преобразователя напряжения на транзисторах V1,V2, трансформаторе T1 и диодах V7-V10, особенностей не имеет. Он построен так, что в обоих цилиндрах двигателя искра образуется одновременно В одном цилиндре искра будет рабочей, во втором она смеси не воспламеняет и используется для самоочищения свечи. Для каждой катушки зажигания предусмотрен отдельный накопительный конденсатор, что обеспечивает одинаковую мощность искрового разряда в обеих свечах.
Устройство смонтировано в разборной металлической коробке, две боковые стенки которой представляют собой толстые (5 мм) дюралюминиевые пластины, служащие теплоотводами для транзисторов V1 и V2 преобразователя напряжения. Детали формирователя импульсов, управляющих работой тринистора V11, установлены на печатной плате из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы показан на рис. 5.
Трансформатор собран на пермаллоевом магнитопроводе Ш12x15 мм. Обмотки содержат: Iа и Iг - по 10 витков провода ПЭВ-1 0,33: Iб и Iв - по 25 витков провода ПЭВ-1 0,8; II - 640 витков провода ПЭВ-2 0,23. Транзисторы V6 и V12 желательно подобрать с коэффициентом h21Э в пределах 32...35 (при напряжении Uкэ = 3 В и токе Iк = 2 мА).
Датчик запускающих импульсов изготовлен из головного телефона ТА-56М (сопротивление обмотки 1600 Ом). На полюсные наконечники магнита эпоксидной смолой наклеивают треугольные пластины из отожженной малоуглеродистой стали. Карболитовый корпус телефона можно не удалять. Датчик закрепляют на диске, аналогичном по форме и размерам имеющемуся диску с деталями контактного прерывателя, и устанавливают на двигатель. Замыкатели изготавливают из мягкой стальной проволоки диаметром 1...2 мм (см. рис.1) Их крепят винтами к насадке, устанавливаемой на вал взамен кулачка. Датчик соединяют с формирователем импульсов экранированным проводом.
Налаживать устройство лучше всего до установки его на двигатель, отключив датчик и преобразователь напряжения. Резистор R8 устанавливают в среднее положение. На вход устройства (на конденсатор C2) от генератора импульсов подают импульсы с амплитудой 2 В и длительностью 50...100 мкс. Частота следования импульсов должна быть равна 33,4 Гц (в случае одноцилиндрового двигателя частоту уменьшают вдвое). Наблюдая на экране осциллоскопа импульсы ждущего мультивибратора, подборкой резистора R10 устанавливают их длительность равной 5 мс. Сигнал для осциллоскопа снимают с резистора R12.
Далее частоту генератора импульсов увеличивают до 167 Гц и, подбирая резистор R15, устанавливают длительность импульсов ждущего мультивибратора равной 0,5 мс. После этого нужно еще раз проверить длительность импульсов на частоте 33,4 Гц, а затем еще раз на частоте 167 Гц. Электронный регулятор можно считать налаженным, если длительность импульсов соответствует указанной в таблице.
| Частота следования импульсов*, Гц | 33.4(16.7) | 66.8(33.4) | 100 (50) | 133.6 (66.8) | 167(83.5) |
| Частота вращения коленчатого вала, мин-1 | 1000 | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 |
| Длительность импульсов ждущего мультивибратора, мс | 5 | 1.92 | 1.07 | 0.7 | 0.5 |
г. Томск
Использованные материалы: Радио 5-6/1981 стр.20-21, 4/1982 стр.62, 2/1986 стр.57
Статью прислал:Кирилл