Описуваний блок запалювання призначений для роботи в безконтактній системі запалювання автомобілів ВАЗ-2108 і ВАЗ-2109, укомплектованих переривником-розподільником 40.3706, а також модернізованих ВАЗ-2105 і ВАЗ-2107 з переривником-розподільником 38.10.3706 та ЗАЗ-1102 ("Таврія") з 53.3706. У цих машин датчиком моменту іскроутворення служить комутатор струму, використовує ефект Холла. Блок запалювання придатний і для автомобілів "Волга" і "Москвич", обладнаних "переривником" на ефекті Холу і серійної котушкою запалювання 27.3705 (ТУ 37.0031184 - 83) або близькою до неї за параметрами. Він замінює серійні блоки запалювання 36.3734, 3620.3734 і закордонні, які виконують аналогічні функції.
За принципом роботи блок відноситься до класу транзисторних з нормуванням часу накопичення енергії в котушці запалювання. Це забезпечують два певним чином пов'язаних між собою чекають мультивібратора, що дозволило виключити счетверенний підсилювач Нортона, використовуваний у відомих зарубіжних і вітчизняних пристроях. Крім цього, блок* відрізняється використанням широко поширених деталей вітчизняного виробництва, простотою конструкції, не вимагає спеціальної технології виготовлення, тому доступний в повторенні.
Пристрій виконує наступні функції: формує струмові імпульси запалення в первинній обмотці котушки запалювання; обмежує струм, що протікає через первинну обмотку, і напругу на неї і своїх вихідних транзисторах; закриває ці транзистори, коли запалювання включено, а двигун не запущений.
Обмеження струмових імпульсів виключає перегрівання котушки запалювання і вихідного потужного транзистора блоку, а обмеження напруги знижує знос свічок запалювання і ймовірність виходу з ладу кришки і бігунка розподільника запалювання, вихідних транзисторів ступенів блоку. Вимикання струму через котушку запалювання при незапущенном двигуні запобігає безкорисне нагрівання елементів блоку, котушки запалювання, розряджання акумуляторної батареї і підвищує пожежна безпека автомобіля.
Основні технічні характеристики
- Комутована напруга, В ...6...17
- Споживаний струм, А, при частоті новоутворення 33,3 Гц......0,9...1,2
- Найбільший середній споживаний струм, А . . 2,4...2,6
- Комутований струм через первинну обмотку котушки запалювання, А......8...10
- Тривалість пропускання струму через первинну обмотку котушки запалювання, мс......2,5...15
- Час струмової відсічки при незапущенном двигуні, з......0,7...1,3
- Найбільша частота іскроутворення, Гц, не менше......250
- Напруга на первинній обмотці котушки запалювання, ......380 420...
- Напруга високовольтного імпульсу, В, не менше, при напрузі бортової мережі 14......27 000
- Швидкість наростання фронту високовольтного імпульсу, В/мкс, не менше......700
- Енергія іскрового розряду, мДж......50...70
- Тривалість іскрового розряду, мс......1,5...2
Принципова електрична схема розглянутого блоку запалювання з ланцюгами підключення його до системи електрообладнання автомобіля представлена на рис. 1. Блок містить вузол запуску на транзисторі VT1, два одновібратора - перший на транзисторах VT2, VT3, а другий - на VT4, VT5, підсилювач струму на транзисторі VT6, комутатор струму на транзисторах VT7, VT8, включених за схемою Дарлінгтона.
(натисніть для збільшення)
Часові діаграми, зображені на рис. 2, пояснюють роботу комутатора і процеси, що відбуваються в ньому при збільшенні частоти іскроутворення fі. Діагр. 4 і 5 зняті безпосередньо з конденсаторів С4 і С5, діагр. 7 - з резистора R24, 9 - з виходу вимірювального дільника напруги 10 МОм/1 кОм, а 10 - з резистора опором 10 Ом, включеного послідовно з іскровим проміжком.
Напруга живлення до безконтактного датчика імпульсів новоутворення ("прерывателю") надходить через фільтр-обмежувач R19VD1C2C8. Діод VD6 захищає блок від аварійної зміни полярності напруги живлення.
При включеному запалюванні транзистори VT2, VT3 і VT4, VT5 відкриті, a VT6 і VT7, VT8 закриті. Струм через котушку запалювання не протікає. Транзистор вузла запуску VT1 може знаходитися в будь-якому стані в залежності від рівня сигналу, надходить з датчика.
З початком обертання колінчастого вала двигуна на вхід транзистора VT1 від датчика надходять запускають імпульси тривалістю Тд (діагр. 1). Коли транзистор VT1 закритий (діагр. 2), конденсатор C3 заряджений через ланцюг R3R4 і емітерний перехід транзистора VT3. Времязадающий конденсатор С4 заряджений до напруги, обмеженого стабілітронів VD1, через транзистори VT2, VT3, діод VD2 і резистори R9, R10 (діагр. 4). Зарядка відбувається за час близько 0,4 с; це час в основному залежить від ємності конденсатора С4 і опору резисторів R9, R10. Времязадающий конденсатор С7 також заряджений через транзистори VT4, VT5 і резистор R17 (діагр. 6).
Як тільки на виході датчика з'явиться сигнал високого рівня, транзистор VT1 відкриється, конденсатор C3 розрядиться по ланцюгу R4VT1R8, що призведе до закриванню транзистори VT3, транзистор VT2 також закривається. Починається перезарядка конденсатора С4 через ланцюг R5, R6, R12, R11, VD3. Таким чином, перший одновібратор формує імпульс затримки тривалістю Т3, необхідний для запуску другого одновібратора.
Коли напруга на конденсаторі С4 досягне рівня, при якому відкривається транзистор VT2, перший одновібратор повертається у вихідне стан. На його вихід виникає спад імпульсу (діагр. 3), що проходить через ланцюг R1ЗС6 і запускає другий одновібратор; транзистори VT4 і VT5 закриваються.
Це призводить до збільшення напруги на колекторі транзистора VT5 (діагр. 6) і перезарядці времязадающего конденсатора С7 через резистори R14, R18, R17. В внаслідок транзистори VT6-VT8 відкриваються, через первинну обмотку котушки запалювання Т1 починає протікати струм (діагр. 7) від джерела живлення і в ній накопичується електромагнітна енергія протягом часу tнак. Одночасно з збільшенням напруги на колекторі транзистора VT5 заряджається конденсатор С5 через резистор R18, діод VD5, транзистор VT3 (діагр. 5), і припиняє діяти зарядна ланцюг времязадающего конденсатора С4, незважаючи на те, що транзистори VT2 і VT3 відкриті (див. діагр. 3 і 4). Його зарядка затримується на час tнак, поки другий одновібратор не повернеться в початковий стан.
Як тільки на виході датчика "переривника" з'явиться спад імпульсу, транзистор VT1 вузла запуску закриється, другий одновібратор повернеться в початковий стан незалежно від заряду на конденсаторі С7 з-за зв'язки через діод VD4 (діагр. 6). Тому струмовий комутатор VT7, VT8 закриється. У цей момент у вторинній обмотці котушки запалювання індукується імпульс високої напруги (діагр. 7-9), який при напрузі Unp пробиває іскровий проміжок запальної свічки. Виникає іскровий розряд тривалістю тві, що залежить від струму рызрыва Ip первинній обмотці котушки запалювання і її параметрів (діагр. 10).
Після повернення другого одновібратора в початковий стан його дію на зарядну ланцюг конденсатора С4 припиняється, і він знову заряджається, а конденсатор С5 розряджається через резистор R10, затормаживая таким чином зарядку конденсатора С4, так як до загальної точки резисторів R9 і R10 виявляється прикладеним позитивне напруга з лівої за схемою обкладки конденсатора С5.
На низькій частоті новоутворення - при пуску двигуна - конденсатор С5 встигає розрядитися практично повністю, а на високій він розряджається в два етапи. Перший відповідає часу закритого стану транзистора VT1, а другий - закритого стану транзисторів VT2, VT3 (діагр. 5). Чим більше частота, тим більше залишкове напруга Uост на конденсаторі С5 до кінця першого етапу і тим менший заряд отримає конденсатор С4.
Як випливає з принципу дії пристрою, резистор R9 і ланцюг R10C5 збільшують час зарядки конденсатора С4 в першому одновибраторе, відповідального за тимчасову затримку початку накопичення електромагнітної енергії в котушці запалювання. При цьому діод VD3 забезпечує протікання розрядного струму конденсатора С4 через резистор R11, минаючи резистор R9 і ланцюг R10C5.
Постійна часу заряду конденсатора С4 велика, тому при збільшенні частоти іскроутворення він не встигає зарядитися повністю, що забезпечує приблизно обернено пропорційну залежність між тривалістю імпульсів, сформованих першим одновибратором, і частотою іскроутворення. На високій частоті ці імпульси стають ще коротше, так як конденсатор С4 недозаряжается ще й за рахунок затормаживающего дії ланцюга R10C5.
Якщо ви включили запалювання і не запустили двигун, а сигнал на виході датчика "переривника" має високий рівень, струм через первинну обмотку котушки запалювання припиниться приблизно через секунду, так як в цьому випадку другий одновібратор повертається в початковий стан в результаті перезарядки конденсатора С7.
Підбіркою резистора R6 встановлюють час накопичення енергії в котушці запалювання, а значить, і протікає через неї струм. Вибором постійної часу розрядки конденсатора С5 задають необхідний закон зміни струму в інтервалі частоти обертання колінчастого вала від холостого ходу до максимального значення.
Від перешкод з боку бортової мережі автомобіля блок захищають ланцюга VD6C8, R19C2VD1 і елементи С1, R4, R13. Резистор R23 обмежує сплески напруги самоіндукції на вихідних транзисторах VT7 і VT8 (діагр. 8). Резистор R24 обмежує струм червз ці транзистори і первинну обмотку котушки запалювання, а діод VD7 блокує імпульси зворотного напруги на транзисторах в перехідному процесі.
У блоці запалювання використані конденсатори К73-9 на напругу 100 В - С1, C3, С6; К53-1А (16) - С2; К73-17 (63) - С4, С7; К73-17 (250) - С5, С8. Резистор R24 - С5-16В номінальною потужністю 10 Вт. Діоди КД503А (VD2-VD5) можна замінити на КД509А, КД521А або інші подібні. Роз'єм Х1 - вилка блокова ОНП-ЗГ-52-7-В-АЕ (така ж, як і в серійно випускаються блоках запалювання).
Майже всі деталі пристрої змонтовані на друкованій платі з однобічного фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 мм Креслення друкованої плати і розташування деталей на ній зображені на рис. 3. Плату розміщують у металевому корпусі від заводського блоку 42.3734. Транзистор VT8 кріплять до внутрішній стінці корпусу через слюдяну прокладку. Резистор R24 також прикріплений до внутрішньої стінки.
Для налагодження блоку потрібно джерело живлення з вихідною напругою, змінюваним від 5 до 18 В при струмі 3 А (пульсації не повинні перевищувати 0,5 на частоті 100 Гц), генератор імпульсів прямокутної форми з амплітудою вихідного напруги 3...5 В, частотою повторення імпульсів 10...250 Гц і шпаруватістю 3+0,25, осцилограф, що забезпечує вимірювання параметрів імпульсів прямокутної форми і напругу до 500 В, розрядник з регульованим іскровим проміжком до 15 мм і стандартна котушка запалювання 27.3705.
Після перевірки правильності монтажу до блоку згідно з принциповою схемою підключають джерело живлення і котушку запалювання з розрядником (послідовно з ним включають резистор опором 4,7...5,6 кОм потужністю не менше 2 Вт). Сигнал з виходу генератора подають на вхід блоку через буферний інвертується підсилювач із відкритим колекторним виходом, зібраний за схемою на рис. 4.
Встановлюють напруга живлення блоку 14 В і іскровий зазор величиною 10 мм. Подають запускають імпульси тривалістю 10 мс з частотою повторення 33,3 Гц, що відповідає роботі чотирициліндрового чотиритактного двигуна на частоті обертання колінчастого вала 1000 хв-1, тобто близькою до холостого ходу. При цьому струм, споживаний блоком, повинен бути в межах 0,9...1,2 А, в противному разі слід підібрати резистор R6 (або навіть змінити опір ланцюги R5R6, зазвичай дорівнює 240...270 кОм).
Контролюють по осцилографу амплітуду імпульсу напруги на колекторі транзистора VT7 (VT8). Вона повинна знаходитися в межах 380...420 Якщо Ст. амплітуда сильно відрізняється від зазначеного, варто підібрати резистор R23.
Далі зменшують напругу живлення до 7,5 і спостерігають іскру в зазорі розрядника. Якщо вона нестабільна або взагалі відсутня, перевіряють точність збірки резисторів R5, R6. В крайньому випадку, слід замінити транзистори VT6, VT7, VT8 іншими, з більшим значенням статичного коефіцієнта передачі струму.
Потім перевіряють працездатність блоку на частоті іскроутворення 50, 100, 250 Гц при напрузі живлення 14 Ст. Збоїв в искрообразовании не повинно бути.
Ще простіше налагодити блок, якщо його встановити безпосередньо на автомобіль. Для цього в розрив проводу, що з'єднує первинну обмотку котушки запалювання з бортовою мережею (або з контакту 1 рознімання Х1), потрібно включити амперметр, вимірює середнє значення струму, наприклад авометр. На холостому ході двигуна підбирають резистор R6 так, щоб амперметр показав струм 0,9... 1,2 А. Замість R6 можна тимчасово впаяти змінний резистор опором 68 кОм. При цьому, як і при лабораторному налагодженні, вельми доцільно проконтролювати амплітуду імпульсу напруги на колекторі транзистора VT8.
Автор: Б. Беспалов, р. Кемерово