ЭЛЕКТРОННОЕ ЗАЖИГАНИЕ:ВАРИАНТЫ

Речь идет о различных вариантах устройства электронного зажигания (УЭЗ), выполненного как на транзисторах, так и на интегральной микросхеме. Отсутствие дефицитных элементов, а также простота схем позволяют собрать блок электронного зажигания даже малосведущим в электронике автолюбителям. УЭЗ может работать совместно с катушками зажигания Б-117 (Б-117А) и Б-115В, применяемыми в автомобилях «Жигули», «Москвич» и «Запорожец», а поскольку в нем отсутствует специальный трансформатор для накопительного конденсатора, устройство практически не потребляет ток при включенном зажигании, имеет малые вес и габариты.

Рассмотрим сначала работу УЭЗ на транзисторах (рис. 1). При повороте ключа в замке зажигания замыкается контактная пара SА2 и напряжение 12 В аккумуляторной батареи СВ1 поступает на электронное устройство и катушку зажигания 1.1. Когда прерыватель ПР разомкнут, ток батареи протекает через резисторы R3 и базу транзистора VТ1. Он откроется, а транзисторы VТ2 и VТЗ останутся закрытыми — ток через катушку L1 не потечет. В этом случае потребляемый системой зажигания ток составит около 10 мА, величину которого определяют сопротивления резисторов R2, RЗ и 1R5.

Если контакт ПР замкнут, течет ток около 40 мА. Напряжение батареи падает на резисторе R2, и транзистор VТ1 оказывается запертым. По цепи R5, С2, R6 и через базы VТ2, VТЗ протекает ток заряда конденсатора С2, открывая эти транзисторы. В результате ток в катушке зажигания нарастает до величины 3,5 А.

По мере заряда конденсатора С2 напряжение на нем возрастает, а базовый ток транзисторов VТ2, VТЗ плавно уменьшается.

При проворачивании коленчатого вала двигателя прерыватель размыкается. От батареи СВ1 через резисторы R2, RЗ и базу VТ1 начинает протекать ток около 2 мА. Транзистор VТ1 открывается, и конденсатор С2 разряжается по цепи: VТ1, VD2, V6.

Во время и после разряда конденсатора С2 транзисторы VТ2 и VТЗ остаются запертыми, ток через катушку зажигания не протекает.

Одновременно с разрядом С2 происходит заряд от батареи через резисторы R2, R1 и диод VD1 конденсатора С1. Элементы R2, R1, R4, VD1 и база VТ1 образуют делитель напряжения, поэтому на конденсаторе С1 оно не превышает 5 В.

При последующем замыкании контакта ПР транзистор УТ1 запирается не сразу, поскольку через резистор К4 и базу транзистора начинает разряжаться конденсатор С1. Время его разряда выбрано таким, чтобы запирание VТ1 (отпирание VТЗ) опережало очередной момент размыкания контакта ПР (запирание VТЗ) на промежуток, достаточный для нарастания в катушке зажигания тока до величины, обеспечивающей при размыкании прерывателя мощную искру в свечах зажигания.

Рис. I. Принципиальная схема транзисторного варианта УЭЗ.

Рис. 2. Принципиальная схема УЭЗ на микросхеме.

Рис. 3. Конструкция блока УЭЗ.

Рис. 4. Монтажная плата УЭЗ на ИМС.

Р и с. 5. Схемы подключения к УЭЗ катушек зажигания: 1 — Б-117, 2 — Б-115В.

Рис. 6. Принципиальная схема упрощенного варианта УЭЗ на транзисторах.

Рис. 7. Монтажная плата упрощенного УЭЗ.

Запирание транзистора VТ1 приводит к заряду конденсатора С2 по цепи R5, С2, R6, базы VТ2 и VТЗ. Однако из-за большой постоянной времени этой цепи С2 заряжается незначительно, а протекающий через базу VТ2 ток определяется величинами резисторов R5 и Rб. Когда через VТ2 начинает, протекать ток, транзистор VТЗ открывается в катушке зажигания начинает нарастать ток, который к моменту размыкания контакта ПР достигает значения, достаточного для формирования мощной искры в свечах зажигания.

Чем больше емкость конденсатора С2, тем легче двигатель запускается заводной рукояткой.

В момент размыкания контактной пары ПР транзистор VT1 открывается, а транзисторы УТ2 и VТЗ резко запираются, ток в катушке зажигания прерывается, на ее обмотках возникает напряжение, превышающее аналогичное, создаваемое в обычной системе зажигания. Причем энергия, накопленная катушкой, поступает непосредственно на свечи зажигания, минуя конденсатор С, включенный параллельно прерывателю, и активное сопротивление первичной обмотки. В результате нагрев катушки зажигания существенно уменьшается.

С увеличением числа оборотов двигателя период замкнутого состояния прерывателя приближается к времени нарастания тока в катушке зажигания. Одновременно сокращается и период разомкнутого состояния контактной пары, приводя к снижению энергии, запасаемой конденсатором С1, и, следовательно, к уменьшению задержки отпирания транзистора VТЗ.

УЭЗ можно построить с использованием интегральной микросхемы (рис. 2). Конструкция устройства, предназначенного для работы с катушкой зажигания Б-117,— на рисунке 3. Все узлы и детали закреплены винтами на панели размером 100Х56 мм из листового текстолита толщиной 2—3 мм. В центре размещена печатная плата (рис. 4), изготовленная из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2—3 мм. Подсоединяют ее следующим образом: вывод 15 подключают к базе транзистора VТ1; 16 — к лепестку 1; 17 — к выводу «1» переключателя SА1; 18 — к клемме Б; 19—к лепестку 2. Часть элементов, не показанных на рисунке 3, размещена и подсоединена следующим образом: резистор R2 включен между выводом «1» переключателя SА1 и лепестком 1, резистор R6 — между лепестками 1 и 2, резистор R7 — между 2 и 3; между лепестками 6 и 7 устанавливается перемычка; эмиттер транзистора VТ1 подключается к лепестку 6, а его коллектор — к выводу «2» SА1, его вывод «4» подключен к лепестку 4, а вывод

«3» — к лепестку 5. Переключатель SА1 закреплен на кронштейне 9 и поднят над платой на 10 мм. Конденсатор СЗ включается между лепестками 2 и 6.

Выводы УЭЗ для включения его в систему зажигания выполнены из листового алюминия толщиной 1 мм. Одновременно они используются для крепления устройства к катушке зажигания. Выводы «Б» и «1» закрепляются на соответствующих клеммах катушки зажигания, а «М» образует хомут крепления к ней и затягивается винтом.

Кожух УЭЗ — пластмассовый или металлический, высотой 30 мм. С одной стороны он закрепляется гайкой переключателя SА1, а с другой — двумя длинными винтами (стойками), которые одновременно используются для крепления хомута «М», лепестков 3 и 7. Кожух должен охватывать монтажную плату и несколько свисать с нее, чтобы надежно защищать устройство от попадания воды или масла. Для охлаждения радиатора транзистора VT1 в плате и в верхней части боковой стороны кожуха, прилегающей к радиатору со стороны вывода «ПР», просверлено несколько отверстий.

Устройство электронного зажигания некритично к возможному расположению деталей, и его конструкция может быть

любой. Однако при монтаже УЭЗ следует учитывать, что радиатор транзистора VT1, выводы «Б», «Пр» и «1» находятся под напряжением, поэтому на них нужно надеть хлорвиниловые трубки.

Соединения с переключателем SA1 и эмиттера транзистора с лепестками VT7 следует выполнять проводом сечением не менее 0,5 мм2. Схемы подключения УЭЗ к системе зажигания автомобиля с катушками Б-117 и Б-115В показаны на рисунке 5. Провод от Б-115В, идущий к реле стартера, следует отключить от катушки зажигания.

Детали УЭЗ. Все резисторы типа МЛТ. Диод VD3 должен иметь допустимое обратное напряжение не менее 350 В и прямой ток не менее 100 мА. Конденсаторы С2 и СЗ — К53-1 с рабочим напряжением 15 В. Можно использовать конденсатор К53-4 и другие, способные работать при температуре —40°С… +70°С. С1 — К53-1А, К53-4, лучше металлобумажные МБГП, МБГЧ.

В качестве транзистора VT2 можно использовать КТ503, КТВ15, а вместо КТВ09А — КТ704А (В). Взамен резистора R2 лучше установить лампу СМ-37, которая позволит контролировать работу УЭЗ, контактов прерывателя и будет служить индикатором при установке начального угла опережения зажигания. Кроме СМ-37 можно использовать коммутаторные лампочки на напряжение 24 В с током до 100 мА.

До установки УЭЗ на автомобиль следует проверить его под током. Для этого к клеммам «Б» и «М» подключают, соблюдая полярность, источник питания напряжением 6—12 В, а к клеммам «Б» и «1» — контрольную электролампу на 12 В мощностью не более 5 Вт. При отсутствии ошибок в монтаже она не должна гореть. Затем, периодически замыкая между собой клеммы «Пр» и «М», убеждаются, что при любом положении переключателя SА1 контрольная лампа загорается в такт замыкания этих клемм.

Установите переключатель SА1 в положение «Э». Удерживая в замкнутом состоянии клеммы «Пр» и «М», убеждаются, что контрольная лампа, вспыхнув, начинает относительно медленно гаснуть. После этого УЭЗ можно установить на автомобиль. Двигатель будет работать нормально. Если все же с увеличением оборотов он работает ненормально, то это указывает на увеличенный зазор между контактными пластинами прерывателя и его необходимо незначительно уменьшить.

Для гарантии длительной надежной работы желательна полная проверка УЭЗ. Проводят ее в следующей последовательности:

1. Включают амперметр постоянного тока на 5 А в цепь провода, идущего от замка зажигания к клемме «Б» катушки зажигания (к ней должна быть подключена и клемма «Б» УЭЗ). Переключатель БА1 устанавливают в положение «электронное зажигание».

2. Включают зажигание и убеждаются, что амперметр покажет бросок тока около 3 А с последующим его уменьшением до 0,05—0,1 А (при наличии утечки конденсатора С2 этот ток может быть больше 0,1 А, но не должен превышать 1,1 А). Если ток не спадает, то немедленно выключите зажигание — УЭЗ неисправно. Когда броска тока нет, проверните немного коленчатый вал (контакт прерывателя мог оказаться разомкнутым). При слабом броске тока необходимо уменьшить сопротивление резистора R6.

3. Запускают двигатель и измеряют ток, потребляемый системой зажигания. Если ток больше 1,1 А, его уменьшают незначительным увеличением зазора контактной системы прерывателя. Прогревают двигатель.

4. Увеличивая обороты двигателя, следят за показаниями амперметра. Ток вначале может возрастать, но не превышать 1,1 А, а затем уменьшаться до 0,6—0,7 А. Если ток меньше 0,6 А, необходимо увеличить сопротивление резистора 1?1 (с 22 до 27 кОм), несмотря на то, что двигатель может устойчиво, работать на всех оборотах. В процессе эксплуатации УЭЗ никакой подстройки, не требует.

Для использования УЭЗ на мотоциклах рекомендуется:

1. Уменьшить величины сопротивлений резисторов в два раза, а резистора R5 до 1,5 кОм.

2. Емкости конденсаторов увеличить в два раза.

3. Измерить ток, протекающий через первичную обмотку катушки (трансформатора) зажигания, на больших оборотах при обычном зажигании.

4. Установить на мотоцикл УЭЗ и произвести его проверку и настройку аналогично выполняемой на автомобиле. При этом может понадобиться изменить емкость конденсатора С1.

Протекающий от замка зажигания к катушке ток не должен превышать 1,1 А. При напряжении питания 6 В можно использовать микросхему К149КТ1Б.

Транзисторный вариант УЭЗ значительно упростится, если исключить из схемы переключатель 5А1 и элементы, обеспечивающие задержку отпирания транзисторов УТ2 и УТЗ. Принципиальная схема и печатная плата упрошенного варианта электронного зажигания — на рисунках 6 и 7.

Недостатками такого УЭЗ являются необходимость его демонтажа при переходе на обычное зажигание; более нагруженный режим работы транзисторов, а также то обстоятельство, что средний ток, протекающий через катушку зажигания при работающем двигателе, почти такой же, как при обычном зажигании. Это не исключает нагрева катушки зажигания. Однако минимум деталей, простота конструкции и независимость характеристик устройства от величины зазора между контактными пластинами прерывателя все же дают ряд преимуществ последнего варианта УЭЗ перед предыдущими.

Б. КРУТЛНОВ, г. Харьков