Бесконтактная конденсаторная система зажигания для «Вихря»

За последнее время на страницах сборника неоднократно описывались различные системы электронного — тиристорного — зажигания для «Вихря», предусматривающие использование в качестве датчика момента зажигания штатных прерывателей мотора или магнитной системы маховика (с размагничиванием части его магнитов). Однако прерыватели заведомо являются наиболее слабым местом системы зажигания, требуют тщательной регулировки зазора. Размагничивание же магнитов при переделке на бесконтактную схему не всем доступно и приводит к уменьшению мощности, снимаемой с генераторных катушек магнето.

В настоящей статье описывается всесторонне проверенная на практике тиристорная бесконтактная система с накопительным конденсатором и магнитоэлектрическим датчиком, установленным с наружной стороны маховика. При замыкании магнитной цепи датчика планками, укрепленными на маховике, в катушке датчика возникает импульс, синхронизирующий работу тиристорной системы зажигания.

Благодаря тому, что замыкающая планка установлена на некотором расстоянии от датчика, первоначально отрегулированная система не требует затем никакого ухода при эксплуатации. Момент зажигания в каждом цилиндре может быть установлен с гораздо большей точностью, чем в других системах (точно через 180°), что способствует некоторому повышению мощности двигателя. Ходовые испытания лодки с одним и тем же мотором и при прочих равных условиях показали, что при работе с таким электронным зажиганием скорость возросла примерно на 10%. Улучшается запуск «Вихря»; двигатель устойчиво работает на малых оборотах. Штатное магнето используется как генератор для зарядки аккумулятора.

Схема зажигания (рис. 1) состоит из генератора импульсов, выполненного на тиристоре Д4 и конденсаторе С6, катушек зажигания КЗ-1 и КЗ-2, формирователя управляющих импульсов — несимметричного триггера T1, Т2, эмиттерного повторителя Т3 и электронного ключа Т4. Питание схемы осуществляется от преобразователя напряжения (рис. 2), который представляет собой двухтактный релаксационный генератор, собранный на двух транзисторах Т5, Т6 и трансформаторе Тр. Генерируемое напряжение выпрямляется с помощью мостика Д5 — Д8.

Несимметричный триггер имеет два состояния: устойчивое — при отсутствии внешнего импульса и квазиустойчивое — при поступлении отрицательного импульса от датчика. При отсутствии сигнала транзистор T₁ закрыт, так как сопротивление датчика значительно меньше сопротивления R₁, а транзистор Т₂ — открыт, поскольку на его базу с коллектора транзистора T₁ поступает напряжение, достаточное для полного включения. Транзисторы Т₃ и Т₄ при устойчивом состоянии триггера закрыты, поскольку их базы соединены через резисторы R6 и R8 с плюсовой шиной.

При прохождении замыкающей планки мимо магнитного датчика ДМ в его катушке образуются два импульса, первый — отрицательный, а второй — положительный (при перемене концов катушки порядок будет обратным).

Отрицательный импульс «опрокидывает» триггер, переводя его в квазиустойчивое состояние. На нагрузке транзистора Т₂ возникает прямоугольный импульс отрицательной полярности, который через эмиттерный повторитель Т₃ поступает на базу транзистора Т₄ и открывает его, в результате чего на нагрузке R10 выделяется импульс положительной полярности. Этот импульс через конденсатор С5 открывает тиристор Д4. Открытый тиристор замыкает цепь, состоящую из конденсатора С6, заряженного от преобразователя напряжением 300—320 в, и катушки зажигания. На вторичной обмотке катушки зажигания возникает импульс высокого напряжения.

Начальное отрицательное смещение (0,6—0,7 в), необходимое для устойчивой работы тиристора, задается на управляющий электрод тиристора резистором R11 и диодом ДЗ.

При работе мотора на полных оборотах напряжение, поступающее от датчика, может достигнуть значительной величины, поэтому на входе поставлен ограничитель (резистор R2 и стабилитрон Д1). Конденсатор С2 сглаживает скачки напряжения и препятствует опрокидыванию триггера от случайных помех. Стабилитрон Д2 и резистор R9 стабилизируют напряжение питания триггера и эмиттерного повторителя на уровне 9,5—10 в.

Амплитуду импульсов датчика можно регулировать величиной зазора между датчиком и замыкающей планкой. Величина зазора должна быть такой, чтобы обеспечивался надежный запуск двигателя. Напряжение 300 в для заряда конденсатора С6 получается в электронном преобразователе (рис. 2).

Штатное зажигание мотора «Вихрь» — двухканальное, т. е. каждый цилиндр имеет отдельную систему. В описываемой схеме применена одноканальная система: искры при этом образуются одновременно в обоих цилиндрах — и в котором совершается рабочий ход, и в котором идет продувка, но так как в момент продувки свеча омывается отработавшими газами лишь с небольшой примесью свежей смеси, воспламенения в этом цилиндре не происходит. Применение одноканальной схемы позволило значительно упростить конструкцию.

Генератор импульсов и формирователь управляющих сигналов собраны в одном блоке на двух печатных платах, соединенных алюминиевыми швеллерами высотой 35 мм. На одном швеллере установлены тиристор Д4 и триод Т4, на другом — накопительный конденсатор С6. На малой плате размером 80X90 смонтированы триггер и эмиттерный повторитель; на большой плате размером 80X65 — цепи управления тиристором и цепи, соединяющие блок с мотором и источником питания. Тиристор изолируется от швеллера текстолитовой втулкой и слюдяной пластинкой.

Блок крепится к текстолитовой планке 80X70 с 11 клеммами (болты М6), соединенной с картером мотора дюралюминиевой пластинкой. К этой же пластинке крепятся и слегка раздвинутые штатные высоковольтные трансформаторы.

Магнитоэлектрический датчик (рис. 4) разработан применительно к имевшимся в наличии деталям. Использована катушка от реле РСМ (паспорта Ю.171.81.20;.21;.22;.30). имеющая 5000 витков провода ПЭ 0,06 и сопротивление 750 ом. Магнитная система собрана из магнитов от микродвигателей, применяемых в детских игрушках. Для изготовления датчика требуются два магнита от одного микродвигателя. Катушка прикрепляется к верхней планке 6 винтом с потайной головкой. Оба магнита 5 устанавливаются (одноименными полюсами в одну сторону) между верхней и нижней 3 планками, стянутыми винтами и латунными стойками 4. Винты должны быть короткими, чтобы через них не замыкался магнитный поток. На верхней части датчика устанавливается гетинаксовая плата с печатным монтажом в виде двух полосок, к одному концу которых припаиваются выводы катушки, а к другому — провода, соединяющие датчик со схемой.

Датчик устанавливается на пластине, прикрепленной к основанию магнето с наружной стороны маховика. Место крепления планки расположено между выступом основания магнето для крепления левого конденсатора и выступом, на котором расположен левый контакт прерывателя.

Более точно сам датчик на планке устанавливается следующим образом. Ручка газа поворачивается в положение «полный газ», которому соответствует максимальное опережение зажигания. Поршень верхнего цилиндра останавливается в 7 мм от ВМТ. Датчик при этом должен встать против второго (по ходу движения) свободного отверстия для крепления башмаков магнитов в маховике. В это отверстие вставляется замыкатель 9. Второй замыкатель для нижнего цилиндра вставляется в свободное отверстие маховика, сдвинутое на 180°.

Оси отверстий в маховике параллельны диаметру и расположены на расстоянии 16 мм от него, поэтому необходимо профрезеровать на маховике торцевой фрезой плоскость, а после установки в отверстия замыкателей прошлифовать их на круглошлифовальном станке.

Блок преобразователя (рис. 6) собран на алюминиевой пластине размером 120Х110Х3. Диоды и резисторы смонтированы на печатной плате, укрепленной над основанием. Триоды (любые — П213, П214, П216. П217) смонтированы на изолированном от основания алюминиевом швеллере высотой 35 мм.

Сердечник трансформатора Тр может быть любой конструкции; в данном случае он сделан тороидальным с размерами 56X40X12 из стали Э-310. На него сначала намотана повышающая обмотка III (1250 витков провода ПЭШО 0,25), затем сразу в два провода первичная I (2X45 витков ПЭВ 1,0) и вторичная II (2X13 витков ПЭВ 0,3).

Диоды Д5—Д7 типа Д226Б должны иметь обратный ток ие больше 10 мка при обратном напряжении 600 в. Если таких диодов подобрать не удалось, нужно поставить в каждое плечо выпрямительного моста последовательно по два диода, за-шунтировав их резисторами по 75 ком.

Блок преобразователя устанавливается в моторном отсеке лодки и соединяется с мотором и со схемой электроснабжения лодки с помощью 7- и 4-штырькового разъемов.

Двенадцативольтовый аккумулятор (емкостью 14 а-час) системы электроснабжения заряжается от катушек штатного магнето через выпрямительный мост на диодах Д242. Для обеспечения нужного зарядного тока на основание магнето поставлена вторая катушка, которая при зарядке аккумуляторов соединяется последовательно со штатной катушкой. Если, кроме системы зажигания, других потребителей электроэнергии на лодке не будет, можно ограничиться одной катушкой.

Конструкция электронного зажигания позволяет в течение буквально 10, минут перейти на штатную систему зажигания. Для этого и должны быть сохранены прерыватели на плате магнето (при монтаже электронной системы контакты их надо раздвинуть с помощью изоляционных прокладок). Для перехода на штатное зажигание достаточно снять блок электронного зажигания с мотора, на текстолитовой плате замкнуть перемычками клеммы 1 и 2 с клеммой 5, а 3 и 4 — с 8, выключить , питание преобразователя и вынуть изоляционные прокладки из прерывателей. Вторая катушка магнето автоматически переключается на электроснабжение лодки.

Особой наладки система зажигания не требует. При изготовлении системы надо подобрать транзисторы T1, Т2, Т3 с коэффициентом усиления по току Р, равным 45—50. Сопротивление R1 подбирается таким, чтобы напряжение на базе транзистора Т1 было равно 0,25 в при устойчивом состояний триггера, а величина резистора R4 должна быть такой, чтобы в устойчивом состоянии транзистор Т4 был открыт. Если преобразователь не будет запускаться (отсутствует напряжение 300 в), нужно проверить правильность соединения обмоток трансформатора. Начала обмоток на схеме обозначены точками.

Тиристор КУ201Л должен быть подобран с напряжением переключения не менее 400 в. Способ проверки тиристора описывался в сборнике №40.

При регулировке зазора между замыкателем и датчиком между ними прокладывается плотная бумага толщиной 0,3—0,35 мм. После того как датчик будет прижат и закреплен, бумага удаляется.

До установки на мотор собранную систему зажигания можно проверить. Для имитации запускающих импульсов собирается схема (рис. 9), выход которой присоединяется к блоку зажигания вместо магнитного датчика. На вход схемы подается напряжение из сети 127 или 220 в. В разрядниках, установленных вместо свечей, должны получаться яркие искры, которые будут возникать с частотой переменного тока сети, т. е. 50 раз в секунду. При использовании звукового генератора схему зажигания можно испытать на различных режимах.

Если блок зажигания не будет работать, значит допущена ошибка в монтаже или установлены недоброкачественные детали (все детали перед монтажом рекомендуется проверять).