Тиристорные системы зажигания. Схема блока электронного зажигания Печатные платы для сборки

П. АЛЕКСЕЕВ

Тиристорная система зажигания в двигателе автомобиля завоевала столь большую популярность, что сегодня практически нет автолюбителей, не проявляющих к ней интереса.

Принципиальная схема проверенного варианта блока тиристорной системы зажигания изображена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема блока тиристорного зажигания

Штрих-пунктирными линиями выделены составные части блока: источник высокого напряжения, накопитель энергии, формирователь пусковых импульсов, коммутатор зажигания «Электронное - обычное».

Источник высокого напряжения, представляющий собой двухтактный транзисторный преобразователь (однотактный может не обеспечить требуемую скорость заряда накопителя энергии), предназначен для преобразования низкого напряжения (12-14 В) аккумуляторной батареи или генератора автомобиля в относительно высокое постоянное напряжение 380-400 В. Выбор такого напряжения не случаен. Дело в том, что энергия в искре запальной свечи двигателя при тиристорной системе зажигания определяется выражением А=C*U 2 /2 . из которого следует, что чем больше емкость (С) накопителя энергии и выше напряжение (U), тем больше энергия в искре. Повышение напряжения ограничивается пределом электропрочности изоляции первичной обмотки катушки зажигания (400-450 В), а увеличение емкости-временем заряда накопительного конденсатора, которое должно быть меньше длительности межискрового промежутка. Исходя из этого в тиристорной системе зажигания выходное напряжение преобразователя обычно составляет 300-400 В, а емкость накопительного конденсатора равна 1-2 мкФ.

Трансформатор преобразователя напряжения является наиболее трудоемким элементом системы зажигания. В любительских условиях не всегда есть возможность применить трансформаторную сталь, рекомендуемую автором той или иной статьи. Чаще всего используют магнитопроводы с неизвестными характеристиками от разобранных старых трансформаторов, дросселей. Как показал опыт, трансформатор преобразователя напряжения можно выполнить без предварительных расчетов в зависимости от качества трансформаторной стали, но с несколько завышенной мощностью, что только улучшит работу преобразователя.

Данные трансформатора могут быть такими: сечение магнитопровода 3,5-4,5 см2; обмотки I и IV-по 9 витков провода ПЭВ-2 0,47-0,53; обмотки II й III - по 32 витка провода ПЭВ-2 1,0-1,1; обмотка V - 830-880 витков провода ПЭЛШО или ПЭВ-2 0,31-0,35.

Между рядами высоковольтной обмотки, а также между обмотками необходимо прокладывать лакоткань или конденсаторную бумагу. Сборку пластин магнитопровода производят плотно и без зазоров (наличие стыковочных зазоров резко снижает качество трансформатора).

После сборки всего преобразователя с выпрямителем на диодах Д3-Д6 в виде одного узла следует произвести его проверку по следующим параметрам: сила потребляемого тока холостого хода, величина постоянного напряжения на выходе преобразователя, форма кривой напряжения на выходной обмотке V, частота тока преобразователя.

Проверку производят по схеме, приведенной на рис. 2.

Рис. 2. Схема проверки преобразователя напряжения

При правильном включении обмоток I, II, III и IV преобразователь напряжения должен сразу же заработать (слышен слабый звук, создаваемый магнитопроводом трансформатора). Потребляемая преобразователем напряжения сила тока, измеренная амперметром ИП1, должна быть в пределах 0,6-0,8 А (зависит от сечения и марки стали магнитопровода трансформатора).

Выключив питание, резистор R1 (см. рис. 2) удаляют, вход «Y» осциллографа переключают к точкам 3 и 4 (см. рис. 1) выпрямительного моста, а к точкам 1 и 2 подключают конденсатор емкостью 0,25-1,0 мкФ на номинальное напряжение 600 В и параллельно ему вольтметр постоянного тока со шкалой 0-600 В. Подав вновь питание на преобразователь, измеряют постоянное напряжение на выходе выпрямителя. На холостом ходу оно может достигать 480 -550 В (зависит от числа витков обмотки V). Подбирая резистор R5 (начиная с бблыпего номинала), добиваются снижения этого напряжении до 370-420 В. Одновременно на экране осциллографа наблюдают за формой кривой выходного напряжения преобразователя. На холостом ходу она должна соответствовать рис. 3, а (выбросы фронтов могут достигать 25-30% от амплитуды вторичного напряжения), а при подключенном резисторе R5 - кривой, показанной на рис. 3, б (выбросы фронтов снижаются до 10 - 15%). Далее с помощью осциллографа измеряют частоту работы преобразователя - она может быть в пределах 300-800 Гц (более высокая частота, которая может быть при недостаточно тщательной сборке магнитопровода трансформатора, нежелательна, так как ведет к повышенному нагреву трансформатора).

Рис. 3. Эпюры выходного напряжения преобразователя

На этом проверку работы преобразователя напряжения заканчивают.

Диоды Д1 и Д2 ограничивают на уровне 0,6-0,8 В напряжения, закрывающие транзисторы, и тем самым предохраняют эмиттерные переходы от пробоя, а также способствуют уменьшению амплитуды выбросов фронтов вторичного напряжения.

В преобразователе напряжения хорошо работают транзисторы типа П210А, П209, П217 и другие аналогичные им с коэффициентом передачи тока не менее 12-15. Обязательным условием является подбор пары транзисторов с одинаковым коэффициентом передачи тока.

В выпрямителе (Д3-Д6) можно использовать любые кремниевые диоды с Uобр>500-600 В и Iпр>1 А.

Накопитель энергии представляет собой конденсатор емкостью 1-2 мкФ, заряжающийся от выпрямителя преобразователя до напряжения 400-300 В и разряжающийся в момент искрообразования через открывающийся тиристор Д7 и первичную обмотку катушки зажигания. В рассматриваемой системе зажигания роль накопителя энергии выполняет конденсатор С2. Можно использовать любые бумажные конденсаторы (МБГП, МБГО и др.) с номинальным напряжением 500-600 В. Желательно отобрать конденсатор, емкость которого несколько больше номинальной, что положительно скажется на энергии в искре (особенно при напряжении выпрямителя меньше 380 В).

В тиристорной системе зажигания, собранной по схеме, изображенной на рис. 1, кроме основного накопителя энергии (конденсатор С2) предусмотрен «пусковой» конденсатор С3, подключаемый параллельно конденсатору С2 с помощью контактов реле Р1 (напряжение срабатывания реле 6-8 В), которое срабатывает от напряжения, поступающего на зажим «ВК» во время пуска двигателя стартером. Это сделано с целью повышения энергии в искре за счет увеличения емкости накопителя при снижении напряжения аккумуляторной батареи до 7- 9 В.

Напряжение включения тиристора, используемого в системе зажигания, должно быть менее 500 В, а сила тока утечки при рабочем напряжении 400 В не должна превышать 1 мА. К сожалению, напряжение включения тиристоров даже одной партии может значительно отличаться, поэтому весьма желательно произвести проверку тиристора на напряжение включения и ток утечки.

Формирователь пусковых импульсов в тиристорной системе зажигания выполняет самую ответственную функцию: формирует импульсы определенной формы, длительности и амплитуды и подает их на управляющий электрод тиристора точно в момент размыкания контактов прерывателя. Можно считать, что качественные показатели блока тиристорного зажигания определяются тем, насколько совершенен формирователь пусковых импульсов. Он, кроме того, должен обладать высокой помехоустойчивостью ко всякого рода всплескам и перепадам напряжения бортовой сети автомобиля и быть неприхотливым к качеству работы прерывателя и, в первую очередь, дребезгу его контактов. Наилучшие показатели с этой точки зрения обеспечивает трансформаторный формирователь пусковых импульсов. Он состоит из импульсного трансформатора Тр2, диодов Д8 и Д9, конденсатора С4 и резисторов R7, R8. Когда контакты прерывателя замкнуты, ток, текущий через резисторы R7, R8 и первичную обмотку трансформатора, создает запас энергии в обмотках трансформатора, обеспечивающий появление импульса положительной полярности во вторичной обмотке в момент размыкания контактов прерывателя. Это г импульс поступает непосредственно на управляющий электрод тиристора Д7, открывает его и тем самым обеспечивает разряд конденсатора С2 через катушку зажигания.

Для исключения ложных пусковых импульсов, возникающих в момент дребезга контактов прерывателя, первичную обмотку трансформатора шунтируют параллельно соединенные диод Д9 и конденсатор С4. Емкость этого конденсатора, зависящую от данных импульсного трансформатора, подбирают опытным путем. Диод Д8 ограничивает на уровне 0,6-0,8 В отрицательный импульс на обмотке II трансформатора, возникающий при замыкании контактов прерывателя, предохраняя управляющий переход тиристора от пробоя.

Надежное открывание тиристора обеспечивается импульсом с амплитудой порядка 5-7 В и длительностью 100-200 мкс.

Рис. 4. Схема проверки и настройки формирователя импульсов

Временно подключают все элементы формирователя пусковых импульсов (Д8, Д9, С4, R7 и R8), управляющий электрод и катод тиристора (анод тиристора остается свободным). В качестве прерывателя в цепь первичной обмотки трансформатора включают контакты Р1/1 электромагнитного реле Р1 (типа РЭС-6 или РЭС-22), обмотку которого через гасящий резистор (Rгac) или понижающий трансформатор подключают к электросети. На контактную группу реле надевают резиновое кольцо для уменьшения дребезга контактов. Такое устройство обеспечивает работу формирователя пусковых импульсов с частотой 100 Гц, соответствующей частоте вращения коленчатого вала четырехцилиндрового двигателя, равной 3000 об/мин. Неминуемый дребезг контактов реле позволяет настроить формирователь пусковых импульсов на работу в более жестких условиях по сравнению с реальным прерывателем (именно по этой причине не следует использовать поляризованное реле, не дающее дребезга контактов). Включив питание, наблюдают на экране осциллографа кривую напряжения на входе тиристора, которая должна иметь вид, приведенный на рис. 5, а, выясняют исходные параметры пускового импульса. Уменьшая или увеличивая число витков вторичной обмотки трансформатора, можно соответственно уменьшить или увеличить амплитуду импульса, а подбором числа витков первичной обмотки и емкости конденсатора С4 - изменять длительность импульса и его «чистоту» с точки зрения защиты от дребезга контактов прерывателя. Как правило, после двух-трех проб удается подобрать данные деталей так, чтобы импульс имел требуемые длительность и амплитуду, а дребезг контактов прерывателя не сказывался на устойчивости работы и форме кривой напряжения пусковых импульсов. По данным, полученным в результате испытаний, изготавливают рабочий вариант импульсного трансформатора.

Рис. 5. Эпюры напряжения пускового импульса (а) и импульса разряда накопительного конденсатора (б)

Коммутатор зажигания «электронное - обычное», собранный на тумблерах или галетном переключателе, обеспечивает быстрый переход с одного вида зажигания на другой (во избежание вывода из строя блока тиристорного зажигания переключение производят только при отключенном источнике питания). Конденсатор С5, подключаемый в режиме обычного зажигания параллельно контактам прерывателя («Пр»), замещает конденсатор, находящийся на корпусе распределителя зажигания(он обязательно должен быть снят или отключен, так как нарушает нормальную работу тиристорной системы зажигания). Выводы проводников, обозначенные ВК, ВКБ, Общ и Пр, подключают к соответствующим зажимам катушки зажигания и прерывателя, а контакты ВКБ и ВК обведенные штрих-пунктирными линиями, служат для подсоединения проводом, ранее соединившихся с одноименными зажимами катушки зажигания.

Полностью собранный блок тиристорного зажигания следует подключить к прерывателю и катушке зажигания со свечой (включенной между высоковольтным выводом и минусом источника питания), а затем, подав на него напряжение, проверить по следующим параметрам: сила потребляемого тока, выходное напряжение выпрямителя, амплитуда и длительность пускового импульса, разрядный импульс накопительного конденсатора.

Сила потребляемого тока нагруженного преобразователя, измеренная амперметром, включенным в цепь питания блока, должна составлять 1,3-1,5 А. Выходное напряжение выпрямителя (на конденсаторе С2), измеренное по схеме, приведенной на рис. 6, должно быть равно напряжению холостого хода или меньше его на 5-7% (иногда до 10%).

Рис. 6. Схема измерения напряжения на накопителе энергии при работающем блоке тиристорного зажигания

Амплитуда и длительность пускового импульса, измеренные осциллографом, должны равняться соответственно 5-7 В и 150-250 мкс. В промежутке между импульсами возникают (в момент замыкания контактов) небольшие помехи с малой амплитудой (не более 0,1-0,2 от амплитуды пускового импульса). Если же просматриваются небольшие «зазубрины» (обычно с частотой работы преобразователя), то следует подобрать емкость конденсатора С1.

Разрядный импульс накопительного конденсатора С2, просматриваемый на экране осциллографа, имеет вид, изображенный на рис. 5, б. Заряд конденсатора должен заканчиваться не позже 2/3 промежутка между импульсами (обычно он заканчивается на 1/3-1/2 промежутка).

Проверенный блок тиристорного зажигания следует оставить в рабочем состоянии на 30-40 мин для контроля за тепловым режимом. За это время трансформатор преобразователя должен нагреваться до температуры, не превышающей 70-80°С (терпит рука), а теплоотводы транзисторов - до 35-45° С.

Конструктивное оформление блока произвольное. Транзисторы преобразователя напряжения крепят на пластинчатых теплоотводах или профилированном дюралюминии толщиной 4-5 мм общей площадью 60-80 см2.

Возможная конструкция блока тиристорной системы зажигания, смонтированного в металлическом корпусе размерами 130X130X60 мм, показана на рис. 7.

Рис. 7. Конструкция блока тиристорной системы зажигания

Размещать блок на автомобиле (под капотом) следует так, чтобы его выходные провода ВКБ, ВК, и «Общ» можно было подключить к соответствующим зажимам катушки зажигания (провод, соединяющий зажим «Общ» катушки зажигания с прерывателем, удаляют). К контактам «ВКБ» и «ВК» колодки блока зажигания подключают провода, ранее стоявшие на одноименных зажимах катушки зажигания.

Принципиальная схема проверенного варианта блока тиристорной системы зажигания изображена на рис. 1. Штрих-пунктирными линиями выделены составные части блока: источник высокого напряжения, накопитель энергии, формирователь пусковых импульсов, коммутатор зажигания Электронное - обычное.

Из которого следует, что чем больше емкость (С) накопителя энергии и выше напряжение (U), тем больше энергия в искре. Повышение напряжения ограничивается пределом электропрочности изоляции первичной обмотки катушки зажигания (400-450 В), а увеличение емкости-временем заряда накопительного конденсатора, которое должно быть меньше длительности межискрового промежутка. Исходя из этого в тиристорной системе зажигания выходное напряжение преобразователя обычно составляет 300-400 В, а емкость накопительного конденсатора равна 1-2 мкФ.

Данные трансформатора могут быть такими: сечение магнитопровода 3,5-4,5 см2; обмотки I и IV - по 9 витков провода ПЭВ-2 0,47-0,53; обмотки II и III - по

32 витка провода ПЭВ-2 1,0-1,1; обмотка V- 830-880 витков провода ПЭЛШО или ПЭВ-2 0,31-0,35.

Между рядами высоковольтной обмотки, а также между обмотками необходимо прокладывать лакоткань или конденсаторную бумагу.

Сборку пластин магнитопровода производят плотно и без зазоров (наличие стыковочных зазоров резко снижает качество трансформатора).

Проверку производят по схеме, приведенной на рис. 2. При правильном включении обмоток I, II, III и IV преобразователь, напряжения должен сразу же заработать (слышен слабый звук, создаваемый магнитопро-водом трансформатора). Потребляемая преобразователем напряжения сила тока, измеренная амперметром ИП1, должна быть в пределах 0,6-0,8 А (зависит от сечения и марки стали магнитопровода трансформатора).

Выключив питание, резистор R1 (см. рис. 2) удаляют, вход Y осциллографа переключают к точкам 3 и 4 (см. рис. 1) выпрямительного моста, а к точкам 1 я 2 подключают конденсатор емкостью 0,25-1,0 мкФ на номинальное напряжение 600 В и параллельно ему вольтметр постоянного тока со шкалой 0-600 В. Подав вновь питание на преобразователь, измеряют постоянное напряжение на выходе выпрямителя. На холостом ходу оно может достигать 480-550 В (зависит от числа витков обмотки V). Подбирая резистор R5 (начиная с большего номинала), добиваются снижения этого напряжения до 370-420 В. Одновременно на экране осциллографа наблюдают за формой кривой выходного напряжения преобразователя. На холостом ходу она должна соответствовать рис. 3, а (выбросы фронтов могут достигать 25-30% от амплитуды вторичного напряжения), а при подключенном резисторе R5 - кривой, показанной на рис. 3, б (выбросы фронтов снижаются до 10 - 15%). Далее с помощью осциллографа измеряют частоту работы преобразователя - она может быть в пределах 300-800 Гц (более высокая частота, которая может быть при недостаточно тщательной сборке магнитопровода трансформатора, нежелательна, так как ведет к повышенному нагреву трансформатора).

На этом проверку работы преобразователя напряжения заканчивают.

Накопитель энергии представляет собой конденсатор емкостью 1-2 мкФ, заряжающийся от выпрямителя преобразователя до напряжения 400-300 В и разряжающийся в момент искрообразования через открывающийся тиристор Д7 и первичную обмотку катушки зажигания. В рассматриваемой системе зажигания роль накопителя энергии выполняет конденсатор С2. Можно использовать любые бумажные конденсаторы (МБГП, МБГО и др.) с номинальным напряжением 500-600 В. Желательно отобрать конденсатор, емкость которого несколько больше номинальной, что положительно скажется на энергии в искре (особенно при напряжении выпрямителя меньше 380 В).

В тиристорной системе зажигания, собранной по схеме, изображенной на рис. 1, кроме основного накопителя энергии (конденсатор С2) предусмотрен пусдовой конденсатор СЗ, подключаемый параллельно конденсатору С2 с помощью контактов реле Р1 (напряжение срабатывания реле 6-8 В), которое срабатывает от напряжения, поступающего на зажим ВК во время пуска двигателя стартером. Это сделано с целью повышения энергии в искре за счет увеличения емкости накопителя при снижении напряжения аккумуляторной батареи до 7-

Напряжение включения тиристора, используемого в системе зажигания, должно быть не менее 500 В, а сила тока утечки при рабочем напряжении 400 В не должна превышать 1 мА. К сожалению, напряжение включения тиристоров даже одной партии может значительно отличаться, поэтому весьма желательно произвести проверку тиристора на напряжение включения и ток утечки.

Формирователь пусковых импульсов в тиристорной системе зажигания выполняет самую ответственную функцию: формирует импульсы определенной формы, длительности и амплитуды и подает их на управляющий электрод тиристора точно в момент размыкания контактов прерывателя. Можно считать, что качественные показатели блока тиристорного зажигания определяются тем, насколько совершенен формирователь пусковых импульсов. Он, кроме того, должен обладать высокой помехоустойчивостью ко всякого рода всплескам и перепадам напряжения бортовой сети автомобиля и быть неприхотливым к качеству работы прерывателя и, в первую очередь, дребезгу его контактов. Наилучшие показатели с этой точки зрения обеспечивает трансформаторный формирователь пусковых импульсов. Он состоит из импульсного трансформатора Тр2, диодов Д8 и Д9, конденсатора С4 и резисторов R7, R8. Когда контакты прерывателя замкнуты, ток, текущий через резисторы R7, R8 и первичную обмотку трансформатора, создает запас энергии в обмотках трансформатора, обеспечивающий появление импульса положительной полярности во вторичной обмотке в момент размыкания контактов прерывателя. Этот импульс поступает непосредственно на управляющий электрод тиристора Д7, открывает его и тем самым обеспечивает разряд конденсатора С2 через катушку зажигания.

Надежное открывание тиристора обеспечивается импульсом с амплитудой порядка 5-7 В и длительностью 100-200 мкс.

Для импульсного трансформатора можно использовать любой Ш-образный магнитопровод сечением 0,7- 1,5 см2. Сначала желательно испытать опытный вариант трансформатора: на каркас наматывают внавал 80- 120 витков провода ПЭВ-0,35-0,5 (обмотка I), а поверх них 35-40 витков такого же провода (обмотка II). После сборки магнитопровода, не стягивая его, к трансформатору (рис. 4) временно подключают все элементы формирователя пусковых импульсов (Д8, Д9, С4, R7 и R8), управляющий электрод и катод тиристора (анод тиристора остается свободным). В качестве прерывателя в цепь первичной обмотки трансформатора включают контакты P1/1 электромагнитного реле Р1 (типа РЭС-6 или РЭС-22), обмотку которого через гасящий резистор (Rгас) или понижающий трансформатор подключают к электросети. На контактную группу реле надевают резиновое кольцо для уменьшения дребезга контактов. Такое устройство обеспечивает работу формирователя пусковых импульсов с частотой 100 Гц, соответствующей частоте вращения коленчатого вала четырехцилиндрового двигателя, равной 3000 об/мин. Неминуемый дребезг контактов реле позволяет настроить формирователь пусковых импульсов на работу в более жестких условиях по сравнению с реальным прерывателем (именно по этой причине не следует использовать поляризованное реле, не дающее дребезга контактов). Включив питание, наблюдают на экране осциллографа кривую напряжения на входе тиристора, которая должна иметь вид, приведенный на рис. 5, а, выясняют исходные параметры пускового импульса.

Уменьшая или увеличивая число витков вторичной обмотки трансформатора, можно соответственно уменьшить или увеличить амплитуду импульса, а подбором числа витков первичной обмотки и емкости конденсатора С4 - изменять длительность импульса и его чистоту с точки зрения защиты от дребезга контактов прерывателя. Как правило, после двух-трех проб удается подобрать данные деталей так, чтобы импульс имел требуемые длительность и амплитуду, а дребезг контактов прерывателя не сказывался на устой чивости работы и форме кривой напряжения пусковых импульсов.

По данным, полученным в результате испы таний, изготавливают рабочий вариант импульсного трансформатора.

Коммутатор зажигания электронное - обычное, собранный на тумблерах или галетиом переключателе, обеспечивает быстрый переход с одного вида зажигания на другой (во избежание вывода из строя блока тири-сторного зажигания переключение производят только при отключенном источнике питания). Конденсатор С5, подключаемый в режиме обычного зажигания параллельно контактам прерывателя (Пр), замещает конденсатор, находящийся на корпусе распределителя зажигания (он обязательно должен быть снят или отключен, так как нарушает нормальную работу тиристорной системы зажигания). Выводы проводников, обозначенные ВК, ВКБ, Общ и Пр, подключают к соответствующим зажимам катушки зажигания и прерывателя, а контакты ВКБ и ВК, обведенные штрих пунктирными линиями, служат для подсоединения проводов, ранее соединявшихся с одноименными зажимами катушки зажигания.

Сила потребляемого тока нагруженного преобразователя, измеренная амперметром, включенным в цепь

питания блока, должна составлять 1,3-1,5 А. Выходное напряжение выпрямителя (на конденсаторе С2), измеренное по схеме, приведенной на рис. 6, должно быть равно напряжению холостого хода или меньше его на 5-7% (иногда до 10%).

Амплитуда и длительность пускового импульса, измеренные осциллографом, должны равняться соответственно 5-7 В и 150-250 мкс. В промежутке между импульсами возникают (в момент замыкания контактов) небольшие помехи с малой амплитудой (не более 0,1-0,2 от амплитуды пускового импульса). Если же просматриваются небольшие зазубрины (обычно с частотой работы преобразователя), то следует подобрать емкость конденсатора С1.

Проверенный блок тиристорного зажигания следует оставить в рабочем состоянии на 30-40 мин для контроля за тепловым режимом. За это время трансформатор преобразователя должен нагреваться до температуры, не превышающей 70-80° С (терпит рука), а теплоотводы транзисторов - до 35-45° С.

Возможная конструкция блока тиристорной. системы зажигания, смонтированного в металлическом корпусе размерами 130X130X60 мм, показана на рис. 7. Размещать блок на автомобиле (под капотом) следует так, чтобы его выходные провода ВК.Б, ВК и Общ можно было подключить к соответствующим зажимам катушки зажигания (провод, соединяющий зажим Общ катушки зажигания с прерывателем, удаляют). К контактам ВКБ и ВК колодки блока зажигания подключают провода, ранее стоявшие на одноименных зажимах катушки зажигания.

Тиристорная схема зажигания на лодочных моторах скорее напоминает любительскую схему, сделанную по принципу, работает, ну и ладно. Переделать её довольно сложно, но заставить работать без сбоев можно.

Главный недостаток тиристора - очень большой разброс параметров. Пару с примерно одинаковыми параметрами можно подобрать, имея коробку с 25 тиристорами. Измерить характеристики тиристоров в домашних условиях, а тем более в магазине весьма проблематично, хотя схема измерения очень простая, для этого нужен лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), вольтметр, немного проводов и пару обыкновенных осветительных лампочек. Но можно примерно подобрать пару и любительским методом, замерив всего лишь сопротивление перехода катод-управляющий электрод в две стороны с помощью стрелочного тестера (авометра). Цифровой авометр для измерений не подойдет, в силу его конструктивных особенностей.

Другой недостаток тиристоров - изменение его параметров при нагреве и изменение параметров в процессе эксплуатации, вызванных нагревом.

Раньше в электронной системе зажигания применялись тиристоры КУ-202М. Естественно тиристоры никто не подбирал и через некоторое время возникали проблемы, вплоть до полного пропадания зажигания в одном цилиндре при нагреве мотора. Очень хорошей заменой тиристору КУ-202М служит тиристор 2У-202М. Технические характеристики полностью совпадают, но допустимая температура нагрева корпуса гораздо выше. Подбирать пару тоже желательно, так как разброс параметров большой. При замене тиристоров проблемы исчезают надолго, можно сказать навсегда.

В электронных системах последних годов выпуска применяются тиристоры КУ-221КМ. По форме и характеристикам они отличаются от КУ-202М (2У-202М). В новой системе зажигания проявился эффект, который ранее не был замечен. При нагреве на максимальных оборотах вдруг полностью отказывает зажигание, но через секунду восстанавливается. Если чуть уменьшить обороты эффект исчезает. Из за этого эффекта выходит из строя демпфер гребного винта, да и нагрузки, которые испытывает редуктор при таком "чихании" весьма значительные. В связи с тем, что на новых Ветерках практически все электронные блоки зажигания комплектуются тиристорами КУ-221КМ, остановимся на этой проблеме подробнее. Тиристоры обладают "памятью". При работе в схемах постоянного тока тиристоры открываются от положительного короткого импульса на управляющем электроде, а вот чтобы тиристор закрылся, надо сделать так, чтобы на аноде и катоде было одинаковое напряжение близкое к нулю. При работе на больших оборотах на аноде-катоде остается небольшой потенциал, так как конденсатор не полностью разряжается и тиристор просто остается в открытом состоянии. Нет никакой уверенности в том, что замена тиристоров на новые или покупка нового блока электронного зажигания принесет желаемый результат. Поэтому предлагаю воспользоваться простой схемой (проверена только на КУ-221КМ), легко реализуемой в домашних условиях и не требующей специальных знаний и подготовки. Для отбраковки нужен стрелочный тестер (авометр), пальчиковая батарейка и немного проводов.

Собираем схему

Обычно звездочкой в тестере помечается минус, но в данном случае это будет плюсовой вывод. Положение переключателя прибора - КОм х1. Касаемся плюсовым проводом от батарейки управляющего электрода тиристора. Если в трёх проводах не запутались, то стрелка прибора отклонится вправо. Медленно, чтобы не было дребезга, отводим провод от управляющего электрода. Если стрелка прибора упадет на ноль, то тиристор можно смело впаивать в схему, а если сигнал запомнился, то тиристор вполне нормальный, но конкретно в схеме Ветерка работать как положено не будет. Для верности повторите операцию несколько раз.

Я установил на плате вместо тиристоров КУ 221КМ тиристоры 2У 202М. Разместить их в корпусе проблематично, но можно. Надо только позаботиться об изоляции и проследить, чтобы они не касались металлической крышки корпуса.

Немного об эксплуатации системы зажигания в целом

Свечи зажигания желательно проверить на специальном аппарате под давлением. Отбраковка зависит от партии и может составить 50 процентов. Аппараты есть в автомастерских и в магазинах, где продают дорогие импортные автомобильные свечи. У каждой свечи есть уплотнительное кольцо, поэтому свечу заворачивать сильно не надо, в противном случае кольцо расплющится и на моторе вокруг свечи в дальнейшем появится маслянистое пятно. Выкручивать свечи, ради любопытства тоже не надо, лучше приобрести тестер свечей, стоимостью 70 рублей, позволяющий проверять свечи не выкручивая их из мотора. Свеча в отличном состоянии, если при нажатии на курок прибора произойдет 6-8 разрядов.

Катушки зажигания надежные, но они могут выйти из строя при проворачивании маховика даже от руки при снятых наконечниках со свечей. Снять наконечник и провернуть маховик можно случайно, при этом могут быть три варианта событий. Первый - вам повезло и ничего страшного не случилось, второй - вам тоже повезло в том плане, что катушка вышла из строя полностью, что легко определяется по отсутствию искры и третий вариант самый плохой. Катушка работает, но вместо, например, пяти искр формирует только четыре. Пятый разряд происходит внутри самой катушки. Если в катушке произошло небольшое межвитковое замыкание, то мощность искры значительно падает. Найти такую неисправность можно с помощью любой старой, но рабочей свечи с наполовину отогнутым боковым лепестком. Свеча отводится в сторону от свечного отверстия, а резьбовая часть свечи соединяется проводом с массой. Тестировать катушку, поднося высоковольтный провод к массе не рекомендую, так как рука может дрогнуть и искровой промежуток может оказаться сильно большим с последующим выходом исправной катушки из строя.

На собственном опыте убедился, что нет пределов совершенства для российских мотосамодельщиков. Изогнуть и переварить раму, вынести вперед вилку, впихнуть сзади автомобильное, а спереди велосипедное колесо-бурная, в общем-то, фантазия не знает границ! Однако когда речь заходит о переделках электрооборудования, матерый байкер чаще всего озадаченно почесывает в затылке или идет на поклон к гаражному «спецу».

При общем уважении к двухтактной технике, в глубинке почему-то особым почетом пользуется «ИЖ-Планета». Конечно, машина надежная, простая и понятная. Захотел избавиться от аккумулятора-точи планшайбу-переходник, ставь 90-ваттный «восходовский» генератор да собирай типовую схему того же «Восхода». Лепота! Иное дело «Юпитер». Вроде все тот же ИЖ, ан нет-цилиндров-то два. И тут мало помогают многочисленные публикации на тему бесконтактного зажигания на ИЖ-Ю. Это ведь надо самому паять схему, мотать трансформаторы, тратиться на недешевые датчики Холла, коммутаторы, катушки.

Ездишь и трясешься: а ну как вся эта самопальная электроника откажет-чем ее на обочине паять? А с другой стороны, «Юпитер» помощнее «Планеты» будет. Вот и возникают на просторах России альтернативные варианты «зажигалок» вроде установленного на ИЖ-Ю 1962 года двухискрового магнето от трактора Т-100: тот еще «изыск», но для села сгодится. Меня эта проблема тоже зацепила. В течение двух сезонов я занимался поиском оптимального варианта. В результате возникло предлагаемое вниманию читателей схемное решение. За основу взял следующие исходные:

1) В двухтактном 2-цилиндровом моторе искру можно подавать в оба цилиндра одновременно. Рабочий ход будет только в одном. Как пример-у двигателя РМЗ-640 «Буран».

2) Подключить параллельно два БКС к одному генератору нельзя: не позволит внутреннее устройство блоков, то есть искра, конечно, будет, но, во-первых, весьма слабая, а во-вторых, для пуска «киком» потребуется достаточно энергичный рывок. После рассмотрения развернутой схемы (рис.1) это становится очевидно: блок БКС рассчитан на работу с 1-цилиндровым двигателем. В ИЖ-Ю разряды чередуются через 180°.

Поэтому энергии перегруженного двумя блоками генератора недостаточно для пополнения заряда разрядных конденсаторов С2, так как суммарная емкость увеличилась в два раза-до 4,0 мкФ. В процессе искрообразования открывшийся тиристор блока А1 шунтирует выход генератора-в этот момент заряда конденсатора С2 блока А2 не происходит. Доводы оппонентов: «а я собрал на двух коммутаторах-и работает», наверное, следует отнести к разбросу электрических параметров элементов схемы.

3) Нельзя непосредственно соединить выводы от индукционных датчиков-будут гасить сигнал друг друга.

4) Система зажигания должна быть собрана из заводских (промышленных) элементов.

5) Ну и, конечно, деталей (элементов) должно быть как можно меньше-это из соображения лимита места на мотоцикле. Свой первый вариант электронного зажигания я собирал по описанию из «М-К» № 8"1998 г. - «Забудьте про аккумулятор». Поездил с двумя коммутаторами сезон, но, поразмыслив, решил-могу сделать и получше-собрал подобную схему на самодельной печатной плате с меньшими габаритами. Конденсаторы были взяты меньшей емкости (1,0 мкФ.).

Запуск стал получше, но оставались сомнения в надежности конструкции. Случай свел с людьми, увлеченными мотодельтапланами. Вот на «Поиске-06» я и познакомился с системой зажигания «Бурана». Вопрос «один или два» был решен в пользу одноканальной системы, как более надежной. Разберем схему, представленную на рис.2 Коммутатор (А1) - тиристорный 251.3734, 261.3734, 252.3734, 262.3734 (у меня мопедовский 251.3734, но можно любой, вплоть до КЭТ-1А; нежелательно использовать БКС-1МК-211: схемно «задушен» по максимальным оборотам).

Катушки (TV1, TV2)-две «восходовские»: 2102.3705 или Б-300Б. Пригодность «ижевских» не проверял-думаю, что их хватит не надолго. Генератор (G)-43.3701 или 80.3701 - ставится через планшайбу, от типа зависит мощность (и напряжение) осветительных цепей, в верхнюю крышку оппозитно врезал два штатных индукционных датчика от «Минска»; такая модернизация описана неоднократно, поэтому останавливаться на ней не буду. Сигналы от датчиков поступают на единственный тоже самодельный узел.

Смеситель (А2 на рис.2): диоды VD1, VD2 разделяют обмотки датчиков Д1, Д2, но смешивают из них сигналы. Смешанный сигнал поступает на вход Д коммутатора, который формирует разрядные импульсы через обе включенные последовательно катушки зажигания TV1 и TV2. Следует обращать внимание на соблюдение полярности подключения катушек и датчиков. Это важно! В остальном схема аналогична схемам легких мотоциклов.

Диоды в смеситель подойдут любые (желательно с низким прямым сопротивлением) с Upa6 = 50 В, 1раб = 500 мА (у меня КД212), выход их из строя маловероятен. Разместил их на плате из фольгированного стеклотекстолита (см. чертеж на рис.3) и проводами соединил со стандартным автоштекером. Снаружи обмотал ПВХ лентой. Коммутатор закрепил на кронштейне под бензобаком рядом с катушками. Соединительные провода от коммутатора к ним минимальной длины и максимально возможного сечения (у меня около 2,5 мм2)-меньше потери энергии разряда.

Теперь по сигналу датчиков искра проскакивает одновременно в обоих цилиндрах. Обратил внимание, что, по сравнению с двухканальным коммутатором по различным авторским схемам, искра длиннее и с характерным щелкающим звуком, уменьшились пусковые обороты (заводится «с полтыка»), за счет большей энергии стали стабильнее и холостые обороты.

Не оправдались страхи сомневающихся о возможных обратных вспышках в карбюратор. Были поначалу опасения, что за время между двумя запускающими импульсами не успеет зарядиться конденсатор С2-однако все в норме: пропусков зажигания на максимальных оборотах не отмечено. Конечно, запасной коммутатор с собой вожу, но это для самоуспокоения.

Износ свечей F1, F2 за период эксплуатации (2 сезона) незначительный, да я их и не чистил ни разу. Так как разряд в свечах теперь происходит одновременно, можно менять местами свечные колпаки-двигатель продолжает работать. В общем, я своей схемой доволен, поэтому всем рекомендую-повторите, не пожалеете.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема двухканальной системы электронного зажигания 2-цилиндровых мотоциклетных двигателей

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема одноканальной системы электронного зажигания для мотоцикла «ИЖ-ЮПИТЕР»

Рис. 3. Схема монтажа диодов смесителя

Современный автомобиль трудно представить без зажигания. Основные преимущества, которые дает система электронного зажигания общеизвестны, они следующие:
более полное сгорание топлива и связанное с этим повышение мощности и экономичности;
снижение токсичности отработавших газов;
облегчение холодного пуска;
увеличение ресурса свечей зажигания;
снижение энергопотребления;
возможность микропроцессорного управления зажиганием.
Но всё это в основном относится к системе CDI
На данный момент, в автомобильной промышленности практически отсутствуют системы зажигания, основанные на накоплении энергии в конденсаторе: CDI (Capacitor Discharge Ignition) - она же тиристорная (конденсаторная) (кроме 2-х тактных импортных двигателей). А системы зажигания основанные на накоплении энергии в индуктивности: ICI (ignition coil inductor) пережили момент перехода с контактов на коммутаторы, где контакты прерывателя были банально заменены транзисторным ключом и датчиком Холла не претерпев принципиальных изменений (пример зажигания в ВАЗ 2101…07 и в интегральные системы зажигания ВАЗ 2108…2115 и далее). Основная причина доминирующего распространения систем зажигания ICI - это возможность интегрального исполнения, что влечёт удешевление производства, упрощение сборки и монтажа, за которое расплачивается конечный пользователь.
При этой, так сказать, системы ICI все недостатки, основным из которых является относительно низкая скорость перемагничивания сердечника и как следствие резкий рост тока первичной обмотки с ростом оборотов двигателя, и потеря энергии. Что приводит к тому, что с ростом оборотов, ухудшается воспламенение смеси, как следствие сбивается фаза начального момента роста давления вспышки, ухудшается экономичность.

Частичное, но далеко не лучшее решение этой проблемы, является применение сдвоенных и счетверённых катушек зажигания (т.н.) этим самым производитель распределил нагрузку по частоте перемагничивания с одной катушки зажигания на две или четыре, тем самым, снижая частоту перемагничивания сердечника для одной катушки зажигания.
Хочу заметить, что на машинах с схемой зажигания (ВАЗ 2101…2107), где искра формируется за счет прерывания тока в достаточно высокоомной катушке механическим прерывателем, что замена на электронный коммутатор от или ему подобный в автомобилях с высокоомной катушкой не дает ничего, кроме снижения токовой нагрузки на контакт.
Дело в том, что RL-параметры катушки должны удовлетворять противоречивым требованиям. Во-первых, активное сопротивление R должно ограничивать ток на уровне, достаточном для накопления необходимого количества энергии при пуске, когда напряжение аккумулятора может упасть в 1,5 раза. С другой стороны, слишком большой ток приводит к преждевременному выходу из строя контактной группы, поэтому ограничен вариатором или длительностью импульса накачки в. Во-вторых, для увеличения количества запасенной энергии необходимо увеличивать индуктивность катушки. При этом с ростом оборотов сердечник не успевает перемагнититься (о чём писалось выше). Как следствие вторичное напряжение в катушке не успевает достигнуть номинального значения, и энергия искры, пропорциональная квадрату тока, резко снижается на высоких (более ~3000) оборотах двигателя.
Наиболее полно преимущества электронной системы зажигания проявляются в конденсаторной системе зажигания с накоплением энергии в ёмкости, а не в сердечнике. Один из вариантов конденсаторной системы зажигания и описан в данной статье. Подобные устройства отвечают большинству требований, предъявляемых к системе зажигания. Однако их массовому распространению препятствует наличие в схеме высоковольтного импульсного трансформатора, изготовление которого представляет известную сложность (об этом ниже).
В данной схеме высоковольтный конденсатор заряжается от DC/DC преобразователя, на транзисторах П210, при поступлении сигнала управления тиристор подключает заряженный конденсатор к первичной обмотке катушки зажигания, при этом DC-DC работающий в режиме блокинг-генератора останавливается. Катушка зажигания используется только как трансформатор (ударный LC контур).
Обычно напряжение на первичной обмотке нормируется на уровне 450…500В. Наличие высокочастотного генератора и стабилизация напряжения делает величину запасаемой энергии практически независимой от напряжения аккумулятора и частоты вращения вала. Такая структура получается гораздо более экономичной, чем при накоплении энергии в индуктивности, так как ток через катушку зажигания течет только в момент искрообразования. Применение 2-х тактного автогенераторного преобразователя позволило поднять КПД до 0,85. Нижеприведенная схема имеет свои преимущества и недостатки. К достоинствам надо отнести:
нормирование вторичного напряжения, независимо от частоты вращения коленчатого вала в рабочем диапазоне оборотов.
простота конструкции и как следствие – высокая надежность;
высокий КПД.
К недостаткам:
сильный нагрев и, как следствие, - нежелательно размещать в месте моторного отсека. Самое, на мой взгляд, удачное место расположения – бампер автомобиля.
По сравнению с системой зажигания ICI с накоплением энергии в катушке зажигания, конденсаторная (CDI) имеет следующие преимущества:
высокая скорость нарастания высоковольтного напряжения;
и достаточное (0,8мс) время горения дугового разряда и, как следствие, - роста давления вспышки топливной смеси в цилиндре, из-за этого повышается стойкость двигателя к детонации;
энергия вторичной цепи выше, т.к. нормирована по времени горения дуги от момента зажигания (МЗ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) и не ограничена сердечником катушки. Как следствие – лучшая воспламеняемость топлива;
более полное сгорание топлива;
лучшую самоочистку свечей зажигания, камер сгорания;
отсутствие калильного зажигания.
меньший эрозионный износ контактов свечей зажигания, распределителя. Как следствие - больший срок службы;
уверенный запуск в любую погоду, даже на подсевшей АКБ. Блок начинает уверенно работать от 7 В;
мягкая работа двигателя, по причине только одного фронта горения.

Следует тщательно подойти к технологии изготовления трансформатора, т.к. 99% неудачных попыток повторения похожих и этой схемы были связаны именно с неправильной намоткой трансформатора, монтажа и несоблюдением правил подключения нагрузок.
Для трансформатора применяется кольцо магнитной проницаемостью ч=2000, сечением >=1,5см 2 (например, неплохие результаты показал: «сердечник М2000НМ1-36 45х28х12»).

Намоточные данные:

Технология сборки:
Обмотка накладывается виток к витку по свеже-пропитанной эпоксидной смолой прокладке.
После окончания слоя или обмотки в одном слое - обмотка покрывается эпоксидной смолой до заполнения межвитковых пустот.
Обмотка закрывается прокладкой по свежей эпоксидной смоле с выдавливанием избытка. (из-за отсутствия вакуумной пропитки)
Так же следует обратить внимание на заделку выводов:
на одевается фторопластовая трубка и фиксируется капроновой ниткой. На повышающей обмотке выводы гибкие, выполненные проводом: МГТФ-0,2…0,35.
После пропитки и изоляции первого ряда (обмотки 1-2-3, 4-5-6) по всему кольцу наматывается повышающая обмотка (7-8) послойно, виток к витку. , оголение слоёв, «барашки» - не допускаются.
От качества изготовления трансформатора практически зависти надёжность и долговечность работы блока.
Расположение обмоток показано на рисунке 3.

Сборка электронного блока
Для лучшего теплоотвода блок рекомендуется собирать в дюралевом оребреном корпусе, приблизительный размер – 120 x 100 x 60 мм, толщина материала – 4...5 мм.
На стенку корпуса через изоляционную теплопроводную прокладку ставятся транзисторы П210.
Монтаж выполняется навесным монтажом с учетом правил монтажа высоковольтных, импульсных устройств.
Плату управления допустимо выполнять на печатной либо на макетной плате.
Готовое устройство налаживания не требует, необходимо лишь уточнить включение обмоток 1, 3 в базовой цепи транзисторов, и если генератор не запускается – поменять местами.
Конденсатор, установленный на трамблёре при использовании CDI отключают.

Детали
Практика показала, что попытка заменить транзисторы П210 на современные кремниевые приводит к значительному усложнению электрической схемы (см. 2 нижние схемы на КТ819 и TL494), необходимостью тщательной настройки, которую после одного - двух лет эксплуатации в тяжелых режимах (нагрев, вибрация) приходится выполнять повторно.
Личная практика с 1968 года показала, что применение транзисторов П210 позволяет забыть об электронном блоке на 5...10 лет, а применение высококачественных компонентов (особенно накопительного конденсатора (МБГЧ) с долго нестареющим диэлектриком) и аккуратное изготовление трансформатора – и на более долгий срок.

1969-2006 Все права на это схемное решение принадлежат В.В.Алексееву. При перепечатке ссылка обязательна.
Задать вопрос можно по адресу, указанному в правом нижнем углу.

Литература