Бесконтактная ЭСЗ для четырехцилиндрового «Вихря»

Одной из проблем при изготовлении четырехцилиндрового двигателя на базе моторов «Вихрь-М» является обеспечение образования искры через каждые 90° поворота коленчатого вала (описание изготовленного нами мотора опубликовано в предыдущем номере «КЯ»). Первоначально мы применили батарейное контактное зажигание (аналогичное автомобильному) с выносным четырехискровым трамблером, вращающимся синхронно с коленчатым валом благодаря передаче с зубчатым ремнем от мотора «Меркюри-500». Однако в работе эта система оказалась ненадежной из-за увеличенной частоты срабатывания контактов, по сравнению с четырехтактным автомобильным двигателем. Поэтому приходилось часто зачищать поверхности этих контактов.

После изучения ряда статей, опубликованных в «КЯ», нами была отработана на стенде и изготовлена одноканальная бесконтактная ЭСЗ для каждого блока отдельно с двумя параллельно подключенными серийными высоковольтными трансформаторами марки ТЛМ-1. Для управления моментом зажигания были использованы штатные катушки, расположенные на основании магдино МВ-1 и предназначенные для питания бортовой электросети.

Работа одной ветви относительно другой была смещена по фазе на 90° и соответственно обеспечивала зажигание смеси в цилиндрах в очередности 1—3—2—4 (считая сверху).

Схема оказалась работоспособной, но имела ряд недостатков. Прежде всего, зарядные импульсы тока, поступавшие на накопительные конденсаторы при низких пусковых числах оборотов, оказались сравнительно слабыми, вследствие чего запуск мотора был затруднен. Особенно это сказывалось при запуске электростартером, когда ему приходилось преодолевать компрессию в четырех цилиндрах.

Кроме того, в результате попарной работы свечей зажигания через каждые 180° поворота коленвала получалось перераспределение тепловой энергии, выделявшейся на электродах свечей. В том цилиндре, где смесь была сжата, из-за повышенного сопротивления искра оказывалась слабее, а в другом цилиндре того же блока, где происходила продувка, искра была мощнее. Это происходило вследствие параллельного подключения бобин в обеих ветвях одноканальной системы.

Для получения более мощного импульса тока генераторные катушки зажигания (ГКЗ) были впоследствии соединены последовательно, а их концы подключены к первичной обмотке выносного трансформатора Тр1 (точками на схеме обозначены начала обмоток катушек ГКЗ-1 и ГКЗ-2).

К вторичной высоковольтной обмотке трансформатора Тр1 (он выполнен на железе ШЛ 16X25 с коэффициентом трансформации 20) подсоединены сразу две ветви одноканальной системы, но с поставленными во взаимно противоположном направлении всеми элементами схемы. Для обеспечения последовательной и независимой работы этих каналов дополнительно поставлено по одному дифференцирующему диоду V3 и V4. Каналы не соединены с массой мотора, поэтому удалось использовать оба импульса (и положительный, и отрицательный), генерация которых происходит через каждые 90° поворота маховика.

В каждом канале использовано по одной двухискровой бобине 2БСГ, в которых как первичная, так и вторичная обмотка изолированы от массы сердечника и соответственно от массы мотора. Благодаря последовательному соединению ГКЗ, применению новых бобин был обеспечен надежный запуск двигателя начиная со 150 об/мин, в то время как при первом варианте схемы запуск осуществляется только при 300—400 об/мин.

Для управления моментом зажигания предусмотрена намотка двух дополнительных обмоток (L1 и L2) на витки генераторных катушек питания бортовой электросети (на схеме — ГКП). Намотка выполнена проводом ПЭВ2 ∅0,15—0,18 по 200 витков на каждую катушку. Эти катушки расположены одна относительно другой под углом 90°, поэтому искрообразование в нижнем блоке цилиндров отстает от верхнего на тот же угол, обеспечивая работу цилиндров в последовательности 1—3—2—4. Для шунтирования лишнего напряжения, поступающего на управление тиристорами, помимо резисторов R1 поставлены стабилитроны V3 и V4 во взаимно противоположном направлении.

Кроме того, параллельно основным генераторным катушкам подключен диодный мост, который соединен с 12-вольтовой аккумуляторной батареей. Он является своего рода предохранителем от пробоя тиристора. Излишнее напряжение, генерируемое этими катушками, начиная от 1500—3500 об/мин, подается в аккумуляторную батарею, за счет чего в этом интервале частоты вращения держится стабильное напряжение порядка 300 В как на тиристорах, так и на конденсаторах. Начиная с 3500 об/мин напряжение автоматически падает из-за повышения индуктивного сопротивления.

Данную схему можно использовать и для обычных двухцилиндровых подвесных моторов, укомплектованных магдино марки МВ-1 (МН-1). При этом используется одна ветвь одноканальной схемы. Диоды V3 и V4 можно убрать из схемы, однако диодный мост, соединенный с аккумулятором, обязателен, иначе из-за чрезмерно высокого напряжения получится сбой тиристора при 3000—4000 об/мни. (Можно, конечно, подобрать соответствующие шунтирующие стабилитроны.) В этой схеме могут быть использованы бобины марки Б-201 от мотоцикла «Урал-3» (правда, эти бобины в условиях повышенном влажности оказываются малонадежными, так как имеют негерметичное исполнение).

В данной ЭСЗ получается частичное автоматическое опережение зажигания на угол 7—9° в процессе увеличения частоты вращения до 3000—5000 об/мин. Это происходит вследствие увеличения крутизны фронта нарастания ЭДС, которая посылается на управление тиристорами с повышением частоты вращения. Этот угол автоматического опережения зажигания следует вычитать из угла механического поворота основания магнето. Если это не учитывать, то при сильно нагруженном двигателе будет ощущаться избыток опережения зажигания, приводящий к перегреву свечей. Кстати, при одноканальной ЭСЗ при наличии двух искр за один оборот вала желательно применять более «холодные» свечи, чем СИ 12РТ, хотя и их эксплуатация допустима.

Конструктивно монтаж описанной ЭСЗ выполнен в бескаркасном навесном исполнении с размещением всех элементов в алюминиевой коробке и герметизацией пропиточным пластичным компаундом марки ПК-168. Компаунд является одновременно и радиатором, отводящим тепло от перегруженных элементов. В основном нагреваются только стабилитроны, поэтому они помещены в отдельную коробку, в которую для охлаждения пропущены две алюминиевые трубки с перепуском воды, и залиты ПК-168. Дальше вода направляется для охлаждения головки блока.

Надежность ЭСЗ, помимо многочасовой работы на стенде с частотой вращения до 6000 об/мин, специально проверялась при эксплуатации мотора на судне в проливной дождь со снятым капотом. При этом двигатель легко запускался и устойчиво работал, конечно, если при этом он не «захлебывался» водой через карбюраторы.