| Home | | | Electro | | | My news | | | Audio | | | Guestbook | | | Forum | | | Misc. | | | Car | | | Mobile | | | My E-mail |
Представляемы проект является глубокой модернизацией системы зажигания 4-тактных карбюраторных двигателей. В моём случае он эксплуатируется на отечественном автомобиле ИЖ-2126-030 Ода Nika, который, как говорят на моём любимом форуме, является "победой разума над тщеславием".
Хочу сразу предупредить, что для реализации проекта необходимы значительные знания и опыт в электронной (и даже механической) сфере.
Прелюдия
Как известно, угол опережения зажигания (УОЗ) при работе двигателя не постоянен (в хорошем смысле слова) и динамически изменяется в зависимости от величины оборотов и нагрузки на двигатель (это в простых системах – в микропроцессорных учитывается ещё больше факторов). При этом на больших оборотах УОЗ имеет наибольшие значения и искра подаётся в тот момент, когда «бегунок» под крышкой трамблёра ещё только подходит к соответствующему контакту. В итоге искровой промежуток увеличивается, а энергия искры несколько уменьшается (кроме этого искра уменьшается и из-за нескольких других факторов - неуспевания катушкой зажигания накопить достаточную энергию, например). В заводском варианте этот эффект не так заметен из-за малых величин максимального УОЗ, по если ЦР и ВР подвергались доработке, то это может иметь место.
Решить проблему можно, если обеспечить постоянство (и минимизацию) пути, проходимого искрой. Для этого необходимо применить двухканальную схему зажигания. Как известно, поршни двигателя перемещаются попарно (1 с 4 и 2 с 3), т.о. на каждую эту пару подключаем катушку зажигания (так называемая «двухискровая», по одному проводу с высоковольтной обмотки на цилиндр). Теперь путь, проходимый дугой, постоянен и состоит из двух искровых зазоров свечей. Когда придет сигнал зажигания, то искра подаётся сразу в два цилиндра (1-4 или 2-3), при этом в одном из них заканчивается такт сжатия и искра там как раз нужна, а в другом заканчивается такт выпуска и искра проходит впустую.
Минусом данной схемы зажигания, кроме сложности, является повышенная эрозия свечей, поскольку искрообразование в каждом цилиндре происходит в два раза чаще.
Необходимое железо
Предлагаемая система зажигания, называемая мной DCMSS – Dual Channel Multi-Spark System (двухканальная многоискровая система, о как J), построена по вышеописанному принципу. Работает она от одного датчика Холла, но с доработанной чашкой магнитного экрана, которая условно изображена на рисунке ниже:
Таким образом у чашки имеются 2 окна и 2 зуба, а границы переходов идут строго через 90 градусов. Дорабатывать имеющуюся чашку я не вижу смысла - лучше заказать пряморукому токарю (а если он ещё и окна в ней точно вырежет, то вообще чудесно будет). Изделие должно быть изготовлено из магнитомягкого сплава (чтоб не намагничивалось).
К необходимому "железу" следует отнести и соответствующий инструмент (слесарный, электроизмерительный), материалы для изготовления корпуса, алкогольные напитки и сигареты, но это всё я оставляю на совести изготовителя.
Компоновка системы и некоторая вода
Входной сигнал для системы – это меандр с частотой в 2 раза ниже классического контактного зажигания:
Т.е. искровые разряды формируются на границах перепадов. Но можно рассуждать и иначе: высокий уровень соответствует искре в цилиндрах 2-3, низкий – 1-4.
Свою систему я разделил на два основных узла: блок управления (CB – Control Board) и силовой блок (PC – Power Circuit). Блок управления обеспечивает временнУю обработку сигнала с датчика Холла, получение двух каналов управления силовым блоком. Задачей силового блока является, естественно, управление катушками зажигания, а кроме того, питание датчика Холла и получение сигналов, необходимых блока управления ЭПХХ. Такое построение обеспечивает гибкость системы и лёгкость её модернизации. Для работы тахометра можно использовать тот же сигнал, что и для блока ЭПХХ, но я подал на него сигнал с канала "Сигнал Зажигания" (о нём - ниже).
В моей системе есть и черты, характерные для МПСЗ – «Сигнал Зажигания» (СЗ) и "Выбор канала" (ВК). В МПСЗ по сигналу СЗ и происходит искрообразование. У меня тоже, но этот сигнал выведен в отдельный канал, в котором и происходит коррекция УОЗ. Этот сигнал объединяется с ВК (по сути это два противофазных меандра, полученные от датчика Холла); далее вся эта «мешанина» подаётся на силовой блок. «Мешанина» представляет собой два меандра с изменяющимся по времени передним фронтом (т.е. время фронта соответствует текущему УОЗ). Искрообразование в силовом блоке происходит от высокого уровня входного импульса (активная «1»). В большинстве промышленных устройств активным является "0", поэтому для работы промышленного модуля зажигания придётся инвертировать сигналы с блока управления. Также нужно иметь ввиду, что есть модификации, работающие по сигналам СЗ и ВК, а есть и такие, на вход которых можно подавать именно импульсы зажигания на каждый канал отдельно. Использовать промышленный модуль зажигания я не стал по причине его высокого энергопотребления (ток разрыва в каждой катушке - 7,5 А), да и просто хотелось собрать блок своими руками, поскольку это даст возможность модернизации его основных параметров (энергия искры и стабильность её значения, экономичность).
Файлы схем, плат и прочее
А теперь привожу материал самого проекта, как есть. Принцип работы объяснять долго и поэтому не буду, но по заявкам читателей потом могу выложить.
Основные особенности:
Выделение импульсов сигнала зажигания производится с помощью двух дифференцирующих цепей.
По поводу катушек в схеме: наличие их в цепях питания необязательно (они установлены для лучшей помехозащищённости). Катушка представляет собой ферритовый сердечник размерами 10х3 мм, на котором намотано 3 слоя провода диаметром примерно 0,35-0,4 мм.
Схемы (плата блока управления, плата диагностики и сервиса, общая схема) и платы всего блока управления версии 6.01(размер архива - 65 кБ). Всё это размещается в одном корпусе и, в моём варианте крепится на пластмассовую панель возле левой ноги водителя.
Прошу простить за неопрятность и грязь в салоне - фото делались спонтанно и электроника находится в стадии постоянной модернизации.
Основные особенности:
Выделение импульсов сигнала зажигания производится с помощью двух таймеров 555.
По поводу катушек в схеме: наличие их в цепях питания необязательно (они установлены для лучшей помехозащищённости). Катушка представляет собой ферритовый сердечник размерами 10х3 мм, на котором намотано 3 слоя провода диаметром примерно 0,4 мм.
Схемы и платы силового блока версии 6,1 (размер архива - 46 кБ).
Силовой блок обеспечивает формирование искры и формирует напряжение питания для датчика Холла. За основу схемы силового блока взята знаменитая схема Карасёва, Сверчкова из ж. "Радио". В моём случае блок собран в алюминиевом корпусе, одна сторона которого представляет собой ребристый радиатор. На радиатор устанавливаются 3 транзистора (2 ключевых и 1 генераторный). В одну из стенок корпуса ввинчен стабилитрон серии Д817. На сам радиатор через пластмассовые стойки высотой 1 см крепится печатная плата. Трансформатор преобразователя (взят из блока Сверчкова) крепится на одну из боковых стенок. На всякий случай привожу цитату из исходника: "...магнитопровод Ш15х12 изготовлен из оксифера НМ2000. Обмотка 1 содержит 52 витка провода ПЭВ-2 0,8; 11-90 витков провода ПЭВ-2 0,25; III - 450 витков провода ПЭВ-2 0,25.Зазор между Ш-образными частями магнитопровода должен быть выдержан с максимально возможной точностью. Для этого при сборке между его крайними стержнями помещают без клея по гетинаксовой (или текстолитовой) прокладке толщиной 1,2+0,05 мм, после чего детали магнитопровода стягивают прочными нитками.Снаружи трансформатор необходимо покрыть несколькими слоями эпоксидной смолы, нитроклея или нитроэмали.Катушку можно выполнить на прямоугольной шпуле без щек. Первой наматывают обмотку III, в которой каждый слой отделяют от следующего тонкой изоляционной прокладкой, а завершают трехслойной прокладкой. Далее наматывают обмотку II. Обмотку 1 отделяют от предыдущей двумя слоями изоляции. Крайние витки каждого слоя при намотке на шпуле следует фиксировать любым нитроклеем.
Гибкие выводы катушки лучше всего оформить по окончании всей намотки. Выводить концы обмотки 1 и II следует в сторону диаметрально противоположную концам обмотки III, но все выводы должны быть на одном из торцов катушки. В таком же порядке располагают и гибкие выводы, которые закрепляют нитками и клеем на прокладке из электрокартона (прессшпана). Перед заливкой выводы маркируют." В моём варианте немагнитный зазор сделан 0,25 мм. Диоды VD7-VD11, VD16 - импортные импульсные (на 1 А, 1000 В) или аналогичные отечественные. В исходном варианте вообще стояли КД105.
Наличие катушек в цепях питания необязательно (они установлены для лучшей помехозащищённости). В цепях со значительными токами катушка представляет собой ферритовый сердечник размерами 10х3 с 1 слоем (а лучше тремя) провода диаметром 0,64 мм. В менее нагруженных цепях на том же сердечнике намотано 3 слоя провода диаметром примерно 0,35-0,4 мм.
Схемы и платы силового блока версии 4.4 (размер архива 137 кБ).
Как показала практика, самым удачным силовым блоком оказался блок версии 4. В этом релизе (v 4.4) использовался задающий генератор на базе ИМС TL494. Использование этого специализированного генератора для ИБП позволило качественно стабилизировать напряжение на накопительном конденсаторе. Мощность силового блока определяется мощностью импульсного трансформатора (моточные данны приведены на схеме). Пока это самый оптимальный вариант.
Схемы и платы обновлённой (Rev. 2) генераторной части силового блока (версия силового блока - 7, но компоновка модульная, поэтому данный генератор можно применить и в предыдущих версиях блоков) - размер аврхива 59 кБ. Немного изменена схемотехника генератора, что увеличило надёжность его запуска. Трансформатор можно использовать тот же.
Как вариант установки я выбрал размещение блока на колёсной арке, за аккумулятором, с переносом бачка омывателя на противоположную сторону (на кронштейн крепления катушки зажигания для двигателя УЗАМ).
Схемы и платы эмулятора для работы ЭПХХ (размер архива - 15 кБ).
Примечание: после некоторого времени эксплуатации представляемого проекта решено было полностью избавиться от эмулятора. Для этого сигнал зажигания (СЗ) я подал на низковольтный вход тахометра и блока управления ЭПХХ. Для нормальной работы системы блок управления ЭПХХ необходимо доработать - уменьшить сопротивление резистора делителя на входе схемы (с контакта 1 7-контактного разъёма) до 620 Ом (прежний номинал - 100 кОм). Однако стоит помнить, что работа такого блока на контактном зажигании (и некоторых других, подающих на БУ ЭПХХ импульсы повышенного напряжения) будет уже невозможна, поскольку доработаный блок запускается от импульсов амплитудой 12 В и подача на него высоковольтных импульсов может привести к его неработоспособности (желания проверить это у меня не возникало).
Для наглядности привожу рисунки:
За качество рисунков сразу приношу извинения - не до красоты, фоткал с книги. Резистор, который нужно заменить (R1 по схеме) обведён на плате красным цветом. От руки на схеме написаны реальные номиналы элементов, измеренные после вскрытия блочка.
Схемы и платы приставки для проверки датчика Холла и установки НУОЗ (начальный угол опережения зажигания) - размер архива: 9 кБ.
Схема соединительного кабеля РС-СВ (соединяет блок управления и силовой блок) - размер файла 20 кБ (формат TIFF).
Распиновки разъёмов, применяемых в системе. Размер архива - 19 кБ.
Подчёркиваю, что моя система не претендует на звание «лучшая система зажигания в мире». Совершенству нет предела, и работы по модернизации ведутся постоянно. Никаких ограничений на распространение и модернизацию изделия я не накладываю (хотя доброму слову буду рад (хоть икну на досуге)), но автора не забывайте.
Если что – есть мыло: reinstein@list.ru, но мгновенность ответа не гарантирую – если будет много запросов, могу не успевать, да работа ещё ведь достаёт...
3 October, 2010 15:13
