Электронная система зажигания для мотора «Вихрь»

Применение разработанных в последние годы электронных систем зажигания позволило существенно улучшить эксплуатационные характеристики двигателей внутреннего сгорания. Признанию и распространению этих систем во многом способствовало то, что стали доступными такие новые элементы электронной техники, как транзисторы большой мощности и кремниевые управляемые вентили — тиристоры. Лишь появление этих элементов позволило создать портативные электронные приборы, для питания которых достаточно напряжения обычных аккумуляторных батарей.

В качестве источника электроэнергии для образования искры в двухцилиндровых двигателях подвесных моторов обычно используются магнето. Основным недостатком магнето является зависимость генерируемого им напряжения от числа оборотов вала двигателя. На малых оборотах, т. е. при запуске двигателя и на холостом ходу, напряжение мало, а поэтому искра становится неустойчивой, слабой. В результате запуск моторов обычно затруднен, а их работа на холостом ходу и при разгоне неустойчива.

Электронная система зажигания выгодно отличается тем, что генерируемое ею напряжение постоянно и не зависит от числа оборотов вала двигателя.

Низкое напряжение первичного источника питания — аккумуляторной батареи (рис. 1) повышается электронным преобразователем напряжения до 250—300 в, Это напряжение подается на накопительный конденсатор и заряжает его. Накопленная конденсатором энергия и используется для искрообразования в свече зажигания. Количество накопленной энергии постоянно; оно определяется величиной подаваемого напряжения и емкостью конденсатора. В момент, когда должна быть образована искра, размыкается синхронизированный с вращением вала двигателя контакт прерывателя и формируется сигнал на замыкание ключа К. Через замкнутый контакт конденсатор разряжается на первичную обмотку катушки зажигания КЗ, в результате чего в разрядном зазоре свечи образуется искра.

В моторе «Вихрь» для каждого цилиндра применена отдельная катушка зажигания и момент зажигания фиксируется своей парой контактов. Поэтому электронная система зажигания «Вихря», как и любого другого двухцилиндрового мотора, не имеющего распределителя зажигания, должна иметь два одинаковых накопительных устройства, каждое из которых обеспечивает независимое накопление энергии от общего преобразователя и искрообразование в своем цилиндре.


Принципиальная схема электронной системы зажигания приведена на рис. 2. Преобразователь напряжения, выполненный по схеме симметричного мультивибратора с индуктивными связями, работает следующим образом. При подаче напряжения питания 12 в от аккумулятора на преобразователь, через транзисторы Т₁ и Т₂ начинает протекать ток. Вследствие некоторой начальной асимметрии плеч мультивибратора (одно его плечо состоит из транзистора Т₁ резисторов R₁ и R₂ и левой половины обмотки трансформатора, а второе — из транзистора Т₂, резисторов R₃ и R₄ и правой половины обмотки) скорость изменения тока в одном из транзисторов всегда оказывается несколько больше, чем в другом, и в результате действия обратной связи второй транзистор запирается. Когда ток в первом транзисторе нарастает до максимального значения, скорость его изменения резко уменьшается, что вызывает открывание второго транзистора, причем вследствие действия обратной связи первый транзистор при этом запирается, и т. д. Периодическое чередование токов в транзисторах вызывает появление во вторичной обмотке трансформатора переменного тока, который затем выпрямляется мостовым выпрямителем, состоящим из диодов Д₁—Д₄, Повышение напряжения до нескольких сотен вольт достигается выбором соответствующей величины коэффициента трансформации.

При появлении напряжения на вторичной обмотке трансформатора, загорается неоновая лампочка Л₁, сигнализирующая о том, что преобразователь исправен. Резистор R₅ ограничивает ток через Л₁.

Высокое постоянное напряжение поступает на накопительное устройство. Рассмотрим для примера работу накопителя I. Ток заряда накопительного конденсатора С₁ протекает через диод Д₅ и первичную обмотку катушки зажигания K3I. Конденсатор С₁ заряжается до величины выходного напряжения преобразователя.


Диод Д₅, отключает накопитель I от цепи высокого напряжения при нагрузке ее от накопителя II, что препятствует разряду С₁ через ключ накопителя II.

В тот момент, когда на свече зажигания, соединенной с K3I, необходимо образовать искру, размыкается контакт К₁ и прекращается протекание тока от аккумулятора через первичную обмотку импульсного трансформатора ИТ₁. В результате, во вторичной обмотке ИТ₁, наводится импульс положительной полярности, который подается на управляющий электрод тиристора КУВ1, выполняющего функции ключа. Тиристор включается и конденсатор С₁ быстро разряжается через него на первичную обмотку катушки зажигания. Бросок тока через первичную обмотку катушки зажигания и является причиной возникновения искры в свече.

Диод Д₆ предназначен для предохранения управляющего электрода тиристора от случайных бросков напряжения и в цепи импульсного трансформатора.

Диод Д₇ включается параллельно первичной обмотке импульсного трансформатора в тех случаях, когда индуктивность этой обмотки мала. Это обычно имеет место при применении малогабаритного импульсного трансформатора. Известно, что при замыкании контактов прерывателя может происходить «дребезжание», т. е. неоднократное замыкание и размыкание цепи из-за износа контактов. Шунтирование диодом Д₇ увеличивает постоянную времени первичной обмотки, что устраняет реакцию импульсного трансформатора на это «дребезжание».

После того как вся накопленная конденсатором энергия перейдет в катушку зажигания, напряжение на обкладках конденсатора упадет до нуля и тиристор выключится. С этого момента начинается новый цикл накопления.

Резистор R₆ не влияет на работу накопителя. Он предназначен для того, чтобы накопительный конденсатор мог разрядиться после выключения напряжения питания и не создавал опасности при ремонте прибора.

Второй накопитель работает точно так же.

Параметры элементов электронной системы зажигания выбраны такими, что она обеспечивает постоянную энергию искры практически при всех режимах работы подвесного мотора.


Для питания системы можно, например, использовать два аккумулятора типа З-МТР-10, включенных последовательно.

Предохранитель ПР рассчитан на рабочий ток 2 а. В преобразователе использованы мощные высокочастотные транзисторы типа П210 или П210А. В случае их отсутствия могут быть применены транзисторы типов П4Б, П209, П209А или другие такого же класса. Диоды Д₁—Д₄ должны иметь рабочее напряжение не менее 400 в; хорошие результаты получаются с диодами типа Д226, Д205, Д7Ж, Применены: неоновая лампа Л₁ — типа ТН-0,5; диоды Д₅—Д₁₀ — типа Д226; конденсаторы С₁ и C₂ — типа МБГО на рабочее напряжение 400 в; резисторы R₅, R₆, R₈ — типа МЛТ-0,5, a R₁—R₄, R₇ и R₉ — ПТМН-1 или любого другого типа на мощность не менее 1 вт. Тиристоры должны иметь рабочее напряжение не менее 300 в. Можно использовать, например, тиристоры типа Д235Г, отобрав предварительно образцы, напряжение пробоя которых превышает 300 в.

В таблице приведены данные нескольких вариантов трансформатора преобразователя напряжения. Все эти варианты равноценны и отличаются лишь материалом и типом магнитопровода. Все обмотки наматываются проводом ПЭВ-2.

Для обеспечения симметрии плеч преобразователя парные обмотки рекомендуется наматывать в два провода с последующим соединением их концов в соответствии с принципиальной схемой. Сначала наматываются обмотки I и II, затем III и IV, а поверх их — обмотки V и VI.

Малогабаритный импульсный трансформатор ИТ намотан на ферритовый кольцевой сердечник с μ=300, наружный диаметр которого 17, внутренний 7 и высота 5 мм. Трансформатор имеет две одинаковые обмотки по 150 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,15 мм.

Электронная система зажигания смонтирована (рис. 3) в прямоугольном корпусе 40X100x170, Большинство элементов расположено на двух гетинаксовых платах 36X96. Для обеспечения теплоотвода транзисторы расположены на торцевой стенке корпуса и прижаты к ней массивным радиатором. Соединение с мотором осуществляется кабелем через разъем с шестью контактами.

При изготовлении прибора особое внимание следует уделить тщательному уплотнению всех стыков корпуса, так как прибор работает в условиях повышенной влажности. При регулировке следует убедиться в правильности чередования фаз обмоток преобразователя, которое должно соответствовать принципиальной схеме. Если обмотки распаяны неправильно, преобразователь работать не будет. Регулировка прибора совместно с катушками зажигания и свечами может производиться на столе, без мотора. При этом для создания общего «корпуса» следует соединить проводником корпуса свечей, соответствующие выводы катушки зажигания и «корпусный» контакт прерывателя с системой зажигания. Роль контактов прерывателя может играть любой переключатель. При отсутствии искры в свече следует проверить фазы импульсных трансформаторов ИТ.

При использовании электронной системы зажигания магнето подвесного мотора «Вихрь» в процессе зажигания не участвует и может использоваться для подзарядки аккумулятора и для освещения. Выводы магнето при этом соединяют с мостовым выпрямителем (рис. 4).