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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Fortschrittliche Multifunken-Zündeinheit. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Zündung Diese Zündeinheit zeichnet sich durch einen zuverlässigen Betrieb bei niedrigen Umgebungstemperaturen und einer teilweise entladenen Batterie aus, was für den Start eines kalten Motors im Winter, insbesondere in den nördlichen Regionen Russlands, sehr wichtig ist. Darüber hinaus ist der Block geräuschresistenter, einfacher einzurichten und ermöglicht die Anpassung der wichtigsten Parameter. Grundlage des Geräts war die unter Funkamateuren und Autofahrern weithin bekannte Zündeinheit von G. Karasev, die in [1] beschrieben wurde, daher werden hier nur die Knoten im Detail betrachtet, die Änderungen unterzogen wurden. Zunächst wurden kleinere Anpassungen am Spannungswandler vorgenommen: Ein Spannungsteiler R3R4 wurde hinzugefügt (siehe Diagramm in Abb. 1), der Kondensator C1 ist mit einem positiven Ausgang an den Mittelpunkt des Teilers angeschlossen und die Zenerdiode D817B ( VD4) wurde durch D817A mit einer Stabilisierungsspannung von 56 V ersetzt. Dies ermöglichte die Einstellung der Ausgangsspannung des Wandlers durch Auswahl des Widerstands R3 und nicht der Zenerdiode VD4 oder der Windungszahl der Sekundärwicklung des Transformator T1, wie in der Beschreibung des Blocks von Yu. Sverchkov [2] empfohlen (der übrigens von G. Karasev als erster verwendet wurde).
Wenn man nun den Transformator T1 des in [1] vorgestellten Designs verwendet, kann man durch Ändern des Widerstandswerts des Widerstands R3 von Null auf 30 Ohm eine beliebige Spannung am Ausgang des Wandlers im Bereich von 330 ... einstellen Gleichzeitig wird der Widerstandswert des Widerstands R400 auf 1 Ohm erhöht. Der Knoten zur Erzeugung von Impulsen, die das Öffnen des Trinistors VS1 steuern, wurde komplett überarbeitet. Obwohl die Konstruktion der Baugruppe komplizierter geworden ist und die Herstellungskosten gestiegen sind, konnten die Eigenschaften der Zündeinheit verbessert werden. Der Knoten besteht aus einer Lade-Entlade-Schaltung (Widerstände R8, R9, einer Zenerdiode VD9, einem Kondensator C6), einem Stromschalter an einem Transistor VT2 und einem Spannungsteiler des Wandlers R12R13 mit einem Speicherkondensator C7. Die Diode VD8 verhindert das Laden des Kondensators C6 über den Widerstand R8. Der Strombegrenzungswiderstand R11 kann auch zur Messung des Kollektorstroms des Transistors VT2 verwendet werden. Bei geschlossenen Kontakten des Leistungsschalters SF1 wird der Kondensator C6 vom Bordnetz über den Widerstand R9 auf die Stabilisierungsspannung der Zenerdiode VD9 aufgeladen. Ab dem Moment, in dem sich die Unterbrecherkontakte öffnen, beginnt sich der Kondensator C6 über die Emitterverbindung des Transistors VT2, die Diode VD8, die Steuerverbindung des Trinistors VS1 und den Widerstand R10 zu entladen. Der Transistor VT2 öffnet und der auf etwa 7 V aufgeladene Entladeimpuls des Kondensators C18 wird der Steuerelektrode des Trinistors zugeführt. Ein solcher Schaltungsaufbau der Steuerimpulserzeugungseinheit wurde nicht zufällig gewählt. Tatsache ist, dass mit einer Abnahme der Umgebungstemperatur, genauer gesagt der Temperatur des Gehäuses des Trinistors, der Öffnungsstrom des Trinistors zunimmt. Beispielsweise erhöht sich der Öffnungsstrom der SCRs der Serie KU202 um das 20-fache, wenn sich die Temperatur von +40 auf -1,5 °C ändert. Dies ist oft der Grund dafür, dass das Gerät, das im Sommer reibungslos funktionierte, im Winter den Betrieb komplett verweigert. Experimente zeigen [3], dass ein Impuls mit einem Strom von 160 mA und einer Dauer von 10 μs ausreicht, um jeden Trinistor der KU202-Serie bei einer Gehäusetemperatur von -40 °C zu öffnen. Es sind diese Impulse, die von der beschriebenen Formationseinheit erzeugt werden. Dadurch kann auf die mühsame und teure Auswahl einer SCR-Probe bei minimaler Temperatur verzichtet werden. Wenn es möglich ist, Trinistoren auszuwählen, sollten diese natürlich verwendet werden, da ein „empfindlicher“ Trinistor die Verwendung einer VD3-Zenerdiode für eine niedrigere Stabilisierungsspannung ermöglicht – darauf wird weiter unten eingegangen. Durch die Verwendung der Zenerdiode VD9 zur Begrenzung der Ladespannung des Kondensators C6 und der Stromversorgung des Kollektorkreises des Transistors VT2 über einen stabilisierten Spannungswandler konnte der Pegel des SCR-Steuerimpulses beim Motorstart stabilisiert werden Die Batteriespannung schwankt zwischen 7,5 und 14,2 V. Durch die Reduzierung der Spannung am Kondensator C6 wurde die Störfestigkeit der Impulsformungseinheit und der Zündeinheit insgesamt erhöht. Dieses Problem wird üblicherweise als tertiäres Problem betrachtet und ist vergeblich. Wenn die Auswirkung einer Störung bei offenen Kontakten des Unterbrechers vernachlässigt werden kann, da die durch die Störung verursachte Funkenentladung in dem Zylinder auftritt, in dem der Arbeitszyklus stattfindet, kann es bei geschlossenen Kontakten zu Störungen im Motor kommen. Der Spannungsabfall am Kondensator C6 führte jedoch dazu, dass am Transistor VT2 bei geschlossenen Kontakten eine Ruhespannung anliegt, die der Differenz zwischen der Bordnetzspannung und der Spannung am Kondensator entspricht. Mit anderen Worten, damit der Transistor VT2 öffnet und es zur Funkenbildung kommt, muss der Störpegel größer als dieser Unterschied sein, ohne Zenerdiode ist die Spannung am Kondensator C6 gleich der Spannung des Bordnetzes. Daraus folgt: Je niedriger die Stabilisierungsspannung der Zenerdiode VD9, desto höher ist die Störfestigkeit der Zündeinheit. Die Kondensatoren C4 und C5 sollen das Gerät zusätzlich vor Störungen im Bordnetz schützen. Der Widerstand R10 bestimmt den Strom durch die Unterbrecherkontakte. Dieser Strom für selbstreinigende Kontakte sollte nicht zu niedrig sein. Üblicherweise wird er im Bereich von 0,1 ... 0,2 A gewählt. Die Impulsformungsschaltung für den Multi-Spark-Betriebsmodus (Dioden VD6, VD7, Widerstände R5, R6, Kondensator C3) blieb bis auf eine Erhöhung des Widerstandswerts von Widerstand R6 auf 51 Ohm unverändert. Dies geschieht, um die Spannung des ersten Impulses der „Multi-Spark“-Schaltung mit den Impulsen des Formationsknotens anzugleichen. Hier ist es angebracht, auf die aktuelle Meinung über die Nutzlosigkeit und sogar Schädlichkeit des Mehrfachfunkenzündmodus einzugehen. Meiner Meinung nach ist diese Meinung falsch, da während des langjährigen Betriebs der Mehrfachfunken-Zündeinheit nichts anderes als ein leichter Start des Motors, eine Steigerung der Motorleistung und -effizienz sowie eine Verringerung des Kohlenmonoxidgehalts in Abgase, wurde festgestellt. „Was die erhöhte Erosion von Kerzen betrifft, so ist diese angesichts der Vorteile der Mehrfachfunkenzündung in Kauf zu nehmen.“ Eine Mehrfachzündung kann nur dann schädlich sein, wenn die Funkenbildung während der gesamten Zeit anhält, in der die Unterbrecherkontakte geöffnet sind [4]. Dann besteht tatsächlich die Gefahr einer Funkenentladung im Motorzylinder, wo der Kompressionstakt verläuft. Eine solche Möglichkeit kann auftreten, wenn sich der Verteilerrotor nach dem Öffnen der Kontakte um einen Winkel von mehr als 45 Grad dreht. Bei der beschriebenen Zündeinheit dauert die Funkenbildung etwa 0,9 ms und hört auch bei maximaler Motordrehzahl lange auf, bevor ein gefährlicher Moment eintritt. Dennoch können diejenigen, die meinen Standpunkt nicht teilen, einen Schalter in den Stromkreis der VD7-Diode des Blocks einfügen. Nach dem Starten und Aufwärmen des Motors kann dann durch Öffnen des Stromkreises mit einem Schalter jederzeit auf einen Einzelfunkenbetrieb umgeschaltet werden. In der Zündeinheit werden die Widerstände MLT-0,125 (R1, R3-R9, R11, R13), MLT-2 (R10), MLT-1 (R12) verwendet; Widerstand R2 besteht aus zwei 18 Ohm 0,5 Watt. Kondensatoren - MBM (C3), KM oder KLS (C5-C7), K50-6 (C4). Die Dioden KD102A können durch KD102B, KD103A, KD103B ersetzt werden. Anstelle von KT603B sind die Transistoren KT603A, KT608A oder eine der KT630-Serien geeignet. Der Transformator T1 ist auf einem Magnetkreis ShL8x16 mit einem nichtmagnetischen Spalt von 0,25 mm in jeder der drei Verbindungen montiert. Wicklung I enthält 50 Windungen PEV-2 0,7-Draht, II – 450 Windungen und III – 70 Windungen PELSHO 0,17-Draht. Alle Teile der Zündeinheit sind in einer stabilen Metallbox mit den Maßen 130x100x50 mm untergebracht. Die Platine und der Transformator sind am Boden der Box befestigt, der VT1-Transistor und die VD4-Zenerdiode sind an der Wand befestigt, die ihnen als Kühlkörper dient. Die Sicherung FU1 wird entweder am Block oder an einer anderen Stelle platziert. Die restlichen Teile sind auf einer Leiterplatte aus 1,5 mm dickem Folienfiberglas montiert. Die Zeichnung der Platine ist in Abb. dargestellt. 2. Es ist nicht überflüssig, hier daran zu erinnern, dass die Konstruktion und Installation des Geräts den strengen Betriebsbedingungen entsprechen muss – Vibrationen, Stöße, hohe Luftfeuchtigkeit, Spritzwasser, Kraftstoff und Öle, Staub, große Temperaturgrenzen.
Die Justierung erfolgt über ein Oszilloskop bei angeschlossener Zündspule und Glühkerze. Das Gerät kann von jeder Gleichstromquelle mit einer Spannung von 8...15 V betrieben werden und kann einen Laststrom von bis zu 2 A liefern. Es ist praktisch, den Leistungsschalter durch ein selbstgebautes Präfix zu ersetzen, dessen Diagramm in Abb. 3 dargestellt ist. 1. Vom Ausgang eines beliebigen Tonfrequenzgenerators wird dem Eingang der Set-Top-Box ein Signal zugeführt, und der Kollektor des Transistors VT6 wird mit dem Kondensator CXNUMX der Einheit zur Erzeugung von Steuerimpulsen der Zündeinheit verbunden.
Bei einer Versorgungsspannung von 14,2 V und einer Funkenfrequenz von 20 Hz wird ein Widerstand R3 im Bereich von Null bis 30 Ohm gewählt (es ist zweckmäßig, den Widerstand R3 vorübergehend durch einen variablen zu ersetzen), damit die Spannungsamplitude auf der Primärseite Die Wicklung der Zündspule liegt im Bereich von 360 ... 380 V. Überprüfen Sie anschließend die Amplitude der Sägezahnspannung am Kondensator C7. Bei Überschreitung von 18 ... 20 V muss der Widerstandswert des Widerstands R13 geklärt werden. Stellen Sie die Versorgungsspannung auf 8 V ein, messen Sie den Spannungsabfall Uy am Steuerübergang des Trinistors VS1 und den Spannungsabfall UR11 am Widerstand R11. Der Strom des öffnenden Trinistorimpulses wird nach der Formel berechnet Iu.imp \u11d UR11 / R7-Uu / RXNUMX. Entsprechen die gemessenen Impulsparameter nicht der Norm – ein Strom von 160 mA, eine Dauer von mindestens 10 μs bei einem Pegel von 0,7, wird eine Zenerdiode VD9 so ausgewählt, dass ihre Stabilisierungsspannung im Bereich von 5,6 ... 8 V liegt , und der Kondensator C7 bis zur erforderlichen Dauer. Anschließend wird die Versorgungsspannung des Gerätes wieder auf 14,2 V eingestellt und seine Leistung im gesamten Arbeitsbereich der Funkenfrequenz, also von 20 bis 200 Hz, überprüft. Der Strom des Öffnungsimpulses nimmt mit zunehmender Frequenz ab, wobei die Abnahme erst nach 100 Hz spürbar wird. Dies liegt daran, dass die Kondensatoren C6 und C7 keine Zeit haben, sich auf den eingestellten Wert aufzuladen. Darüber hinaus wird die Funkenfrequenz auf den maximal möglichen Fmax erhöht, bei dem die Zündeinheit nicht mehr funktioniert. Die Schutzzeit gegen Prellimpulse von Schließkontakten wird nach der Formel tz.dr>1/2Fmax geschätzt. Nach [4] sollte diese Zeit mindestens 0,2 ms betragen. Passen Sie die Schutzzeit an, indem Sie den Widerstand R9 auswählen. Mit den im Diagramm angegebenen Nennwerten der Teile sollten die Parameter der Zündeinheit bei einer Funkenfrequenz von 20 Hz und einer Änderung der Versorgungsspannung von 8 auf 14,2 V wie folgt sein: Spannungsamplitude am Ausgang des Wandlers - 360 ... 380 V; SCR-Öffnungsimpulsstrom – mindestens 160 mA mit einer Impulsdauer von mindestens 10 μs bei einem Pegel von 0,7; Zeit des Schutzes gegen Impulse des „Abprallens“ von Kontakten – nicht weniger als 1 ms. Bei einer Versorgungsspannung von 14,2 V und einer Funkenfrequenz von 200 Hz sank der SCR-Öffnungsimpulsstrom auf 55 mA. Eine fertig montierte Zündeinheit wird unter der Motorhaube des Autos in der Nähe der Zündspule installiert. Der Block ist über vier Drähte mit minimaler Länge an das elektrische Ausrüstungssystem angeschlossen: zwei an die Zündspule, der dritte an das Gehäuse und der vierte an den Leistungsschalter. Der Leistungsschalterkondensator muss abgeklemmt werden. Um bei einem Ausfall der Elektronikeinheit schnell wieder zur alten Zündmöglichkeit zurückzukehren, ist es wünschenswert, einen speziellen Schalter vorzusehen, wie beispielsweise in [1] vorgeschlagen. Laut Experten ist beim Einsatz der Mehrfunkenzündung im Betriebsmodus keine Leistungs- und Effizienzsteigerung sowie eine Verringerung des Kohlenmonoxidgehalts in den Abgasen des Motors zu erwarten. Die Mehrfachzündung kann lediglich das Starten des Motors in der kalten Jahreszeit erleichtern. Daher sollte der vom Autor vorgeschlagene Einbau eines Kippschalters in den offenen Stromkreis der VD7-Diode des Blocks als angemessen angesehen werden. Literatur
Autor: V. Jakowlew, Troizk, Gebiet Moskau
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