Zündung ist aus einem modernen Auto kaum noch wegzudenken. Die Hauptvorteile, die das elektronische Zündsystem bietet, sind bekannt und lauten wie folgt:
vollständigere Verbrennung des Kraftstoffs und damit verbundene Leistungs- und Effizienzsteigerung;
Verringerung der Toxizität von Abgasen;
Erleichterung beim Kaltstart
Erhöhung der Ressource von Zündkerzen;
reduzierter Energieverbrauch;
die Möglichkeit der Mikroprozessorsteuerung der Zündung.
All dies gilt jedoch hauptsächlich für das CDI-System.
Derzeit gibt es in der Automobilindustrie praktisch keine Zündsysteme, die auf der Akkumulation von Energie in einem Kondensator basieren: CDI (Capacitor Discharge Ignition) - es ist auch Thyristor (Kondensator) (außer bei importierten 2-Takt-Motoren). Und Zündsysteme, die auf der Akkumulation von Energie in Induktivitäten basieren: ICI (Ignition Coil Inductor) überlebten den Moment des Übergangs von Kontakten zu Schaltern, in dem die Unterbrecherkontakte banal durch einen Transistorschlüssel und einen Hallsensor ersetzt wurden, ohne grundlegende Änderungen zu erfahren (ein Beispiel der Zündung in VAZ 2101 ... 07 und in integrierten Zündsystemen VAZ 2108 ... 2115 und darüber hinaus). Der Hauptgrund für die dominierende Verbreitung von ICI-Zündsystemen ist die Möglichkeit der integralen Ausführung, die eine billigere Produktion, eine Vereinfachung der Montage und Installation mit sich bringt, für die der Endverbraucher bezahlt.
Damit hat das ICI-System sozusagen alle Nachteile, von denen die Hauptsache die relativ geringe Ummagnetisierungsrate des Kerns und infolgedessen ein starker Anstieg des Primärwicklungsstroms mit zunehmender Motordrehzahl ist. und Energieverlust. Dies führt dazu, dass sich mit zunehmender Drehzahl die Zündung des Gemisches verschlechtert, dadurch die Phase des Anfangsmomentes der Entspannungsdruckerhöhung verloren geht und der Wirkungsgrad schlechter wird.
Eine teilweise, aber bei weitem nicht optimale Lösung dieses Problems stellt die Verwendung von Dual- und Quad-Zündspulen (sog.) dar. Dabei verteilt der Hersteller die Belastung der Ummagnetisierungsfrequenz von einer auf zwei oder vier Zündspulen Reduzieren der Kernummagnetisierungsfrequenz für eine Spulenzündung.
Ich möchte darauf hinweisen, dass bei Fahrzeugen mit Zündkreis (VAZ 2101 ... 2107), bei denen ein Funke durch Unterbrechen des Stroms in einer ausreichend hochohmigen Spule mit einem mechanischen Unterbrecher entsteht, dieser durch einen elektronischen Schalter von oder ersetzt wird ähnlich in Autos mit einer hochohmigen Spule reduziert nur die Strombelastung pro Kontakt.
Tatsache ist, dass die RL-Parameter der Spule widersprüchliche Anforderungen erfüllen müssen. Erstens muss der aktive Widerstand R den Strom auf ein Niveau begrenzen, das ausreicht, um die erforderliche Energiemenge während des Starts zu akkumulieren, wenn die Batteriespannung um das 1,5-fache abfallen kann. Andererseits führt ein zu hoher Strom zu einem vorzeitigen Ausfall der Kontaktgruppe und wird daher durch den Variator oder die Dauer des Pumpimpulses c begrenzt. Zweitens ist es zur Erhöhung der gespeicherten Energiemenge erforderlich, die Induktivität der Spule zu erhöhen. Gleichzeitig hat der Kern mit zunehmender Drehzahl keine Zeit zum Ummagnetisieren (wie oben beschrieben). Infolgedessen hat die Sekundärspannung in der Spule keine Zeit, den Nennwert zu erreichen, und die Funkenenergie nimmt proportional zum Quadrat des Stroms bei hohen Motordrehzahlen (mehr als ~ 3000) stark ab.
Die Vorteile eines elektronischen Zündsystems kommen am besten in einem Kondensatorzündsystem mit Energiespeicherung in einem Tank und nicht in einem Kern zum Ausdruck. Eine der Optionen für das Kondensatorzündsystem wird in diesem Artikel beschrieben. Solche Geräte erfüllen die meisten Anforderungen an das Zündsystem. Ihre Massenverteilung wird jedoch durch das Vorhandensein eines Him Stromkreis behindert, dessen Herstellung eine bekannte Schwierigkeit darstellt (mehr dazu weiter unten).
In dieser Schaltung wird der Hochspannungskondensator von einem DC / DC-Wandler über P210-Transistoren aufgeladen. Wenn ein Steuersignal ankommt, verbindet der Thyristor den geladenen Kondensator mit der Primärwicklung der Zündspule, während der DC-DC-Betrieb erfolgt der Sperrgeneratormodus stoppt. Die Zündspule dient nur als Transformator (Schlag-LC-Kreis).
Typischerweise ist die Spannung an der Primärwicklung auf 450 ... 500 V normalisiert. Das Vorhandensein eines Hochfrequenzgenerators und einer Spannungsstabilisierung macht die Menge der gespeicherten Energie praktisch unabhängig von der Batteriespannung und der Wellendrehzahl. Ein solcher Aufbau ist wesentlich wirtschaftlicher als eine Energiespeicherung in einer Induktivität, da der Strom nur im Moment des Zündfunkens durch die Zündspule fließt. Durch den Einsatz eines 2-Takt-Selbstschwingumrichters konnte der Wirkungsgrad auf 0,85 angehoben werden. Das folgende Schema hat seine Vor- und Nachteile. ZU Tugenden zugeschrieben werden soll:
Normalisierung der Sekundärspannung, unabhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle im Betriebsdrehzahlbereich.
einfache Konstruktion und dadurch hohe Zuverlässigkeit;
hohe Effizienz.
Zu den Nachteilen:
starke Erwärmung und daher ist es unerwünscht, es anstelle des Motorraums zu platzieren. Die beste Position ist meiner Meinung nach die Stoßstange des Autos.
Gegenüber der ICI-Zündung mit Energiespeicherung in der Zündspule hat die Kondensatorzündung (CDI) folgende Vorteile:
hohe Anstiegsgeschwindigkeit der Hochspannung;
und ausreichende (0,8 ms) Lichtbogenentladungs-Brennzeit und als Ergebnis eine Erhöhung des Drucks des Blitzes des Kraftstoffgemisches im Zylinder, wodurch die Detonationsbeständigkeit des Motors zunimmt;
die Energie des Sekundärkreises ist höher, weil ist normiert durch die Brenndauer des Lichtbogens vom Zündzeitpunkt (MZ) bis zum oberen Totpunkt (OT) und wird nicht durch den Spulenkern begrenzt. Als Ergebnis - bessere Entflammbarkeit des Kraftstoffs;
vollständigere Verbrennung von Kraftstoff;
bessere Selbstreinigung von Zündkerzen, Brennkammern;
fehlende Vorzündung.
weniger erosiver Verschleiß von Zündkerzenkontakten, Verteiler. Als Ergebnis - eine längere Lebensdauer;
Souveräner Start bei jedem Wetter, selbst bei leerer Batterie. Ab 7 V beginnt das Gerät souverän zu arbeiten;
weicher Motorlauf durch nur eine Verbrennungsfront.
Für den Transformator wird ein Ring mit einer magnetischen Permeabilität h = 2000, ein Abschnitt >= 1,5 cm 2 verwendet (zum Beispiel wurden gute Ergebnisse gezeigt: „Kern M2000NM1-36 45x28x12“).
Wickeldaten:
Montagetechnik:
Die Wicklung wird wiederum auf eine frisch imprägnierte Epoxiddichtung aufgebracht.
Nach dem Ende der Lage oder Wicklung in einer Lage - die Wicklung wird mit Epoxidharz bedeckt, bis die Hohlräume zwischen den Windungen gefüllt sind.
Die Wicklung wird mit einer Dichtung über frischem Epoxidharz verschlossen, wobei der Überschuss herausgedrückt wird. (wegen fehlender Vakuumimprägnierung)
Sie sollten auch auf die Beendigung der Schlussfolgerungen achten:
ein Fluorkunststoffschlauch wird aufgesetzt und mit einem Nylonfaden fixiert. Bei der Aufwärtswicklung sind die Leitungen flexibel und bestehen aus Draht: MGTF-0,2 ... 0,35.
Nach dem Imprägnieren und Isolieren der ersten Reihe (Wicklungen 1-2-3, 4-5-6) wird eine Aufwärtswicklung (7-8) Windung für Windung lagenweise um den gesamten Ring gewickelt. , Exposition von Schichten, "Lämmer" - sind nicht erlaubt.
Von der Qualität der Herstellung des Transformators sind die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Geräts fast beneidenswert.
Die Position der Wicklungen ist in Abbildung 3 dargestellt.
Zur besseren Wärmeableitung wird empfohlen, den Block in einem Dural-Rippengehäuse zu montieren, ungefähre Größe 120 x 100 x 60 mm, Materialstärke 4...5 mm.
P210-Transistoren werden durch eine isolierende wärmeleitende Dichtung an der Gehäusewand platziert.
Die Montage erfolgt durch hängende Montage unter Berücksichtigung der Montageregeln für Hochspannungs-Impulsgeräte.
Die Steuerplatine kann auf einer Leiterplatte oder auf einer Prototyping-Platine hergestellt werden.
Das fertige Gerät muss nicht eingestellt werden, es muss nur die Einbeziehung der Wicklungen 1, 3 in die Basistransistorschaltung geklärt werden, und wenn der Generator nicht startet, tauschen Sie sie aus.
Der am Verteiler verbaute Kondensator wird bei Verwendung von CDI abgeschaltet.
Einzelheiten
Die Praxis hat gezeigt, dass der Versuch, P210-Transistoren durch moderne Siliziumtransistoren zu ersetzen, zu einer erheblichen Komplikation der elektrischen Schaltung führt (siehe 2 untere Diagramme für KT819 und TL494), die Notwendigkeit einer sorgfältigen Abstimmung, die nach ein bis zwei Betriebsjahren schwerwiegend ist Bedingungen (Erhitzung, Vibration) erneut durchgeführt werden.
Die persönliche Praxis seit 1968 hat gezeigt, dass die Verwendung von P210-Transistoren es Ihnen ermöglicht, die elektronische Einheit für 5 ... zu vergessen.
1969-2006 Alle Rechte an diesem Schaltungsdesign liegen bei VV Alekseev. Beim Nachdruck ist ein Link erforderlich.
Sie können eine Frage an die unten rechts angegebene Adresse stellen.
Literatur
S. ALEKSEEV
Das Thyristor-Zündsystem in einem Automotor hat so große Popularität erlangt, dass es heute praktisch keine Autofahrer gibt, die kein Interesse daran zeigen.
Ein schematisches Diagramm einer bewährten Version des Thyristor-Zündsystemblocks ist in Abb. 1 dargestellt. eins.
Reis. 1. Schematische Darstellung der Thyristor-Zündeinheit
Die strichpunktierten Linien markieren die Komponenten des Blocks: eine Hochspannungsquelle, ein Energiespeicher, ein Startimpulsgeber, ein Zündschalter "elektronisch - konventionell".
Hochspannungsquelle, Dies ist ein Gegentakt-Transistorwandler (Einzelzyklus liefert möglicherweise nicht die erforderliche Laderate des Energiespeichers), der dazu bestimmt ist, die niedrige Spannung (12-14 V) einer Batterie oder eines Autogenerators in eine relativ hohe konstante Spannung umzuwandeln von 380-400 V. Die Wahl einer solchen Spannung ist nicht zufällig. Tatsache ist, dass die Energie in der Zündkerze des Motors mit einem Thyristor-Zündsystem durch den Ausdruck bestimmt wird A \u003d C * U 2 / 2. woraus folgt, dass je größer die Kapazität (C) des Energiespeichers und je höher die Spannung (U), desto größer die Energie im Funken. Der Spannungsanstieg wird durch die elektrische Festigkeitsgrenze der Isolierung der Primärwicklung der Zündspule (400-450 V) begrenzt, und der Kapazitätsanstieg wird durch die Ladezeit des Speicherkondensators begrenzt, die kleiner sein sollte die Dauer der Funkenstrecke. Basierend darauf beträgt in einem Thyristor-Zündsystem die Ausgangsspannung des Wandlers normalerweise 300-400 V und die Kapazität des Speicherkondensators 1-2 Mikrofarad.
Der Spannungswandlertransformator ist das zeitintensivste Element der Zündanlage. Unter Amateurbedingungen ist es nicht immer möglich, vom Autor eines bestimmten Artikels empfohlenen Transformatorstahl zu verwenden. Am häufigsten werden Magnetkreise mit unbekannten Eigenschaften aus demontierten alten Transformatoren, Drosseln verwendet. Wie die Erfahrung gezeigt hat, kann ein Spannungswandlertransformator je nach Qualität des Transformatorstahls ohne Vorberechnungen hergestellt werden, jedoch mit einer leicht überschätzten Leistung, was die Leistung des Wandlers nur verbessert.
Die Daten des Transformators können wie folgt sein: Der Querschnitt des Magnetkreises beträgt 3,5-4,5 cm2; Wicklungen I und IV - jeweils 9 Drahtwindungen PEV-2 0,47-0,53; Wicklungen II und III - je 32 Drahtwindungen PEV-2 1,0-1,1; Wicklung V - 830-880 Drahtwindungen PELSHO oder PEV-2 0,31-0,35.
Zwischen den Reihen der Hochspannungswicklungen sowie zwischen den Wicklungen muss lackiertes Tuch oder Kondensatorpapier verlegt werden. Die Montage der Platten des Magnetkreises erfolgt eng und lückenlos (das Vorhandensein von Andocklücken verringert die Qualität des Transformators stark).
Nach dem Zusammenbau des gesamten Konverters mit einem Gleichrichter an den Dioden D3-D6 in Form einer Einheit sollte er anhand der folgenden Parameter überprüft werden: die Stärke des verbrauchten Leerlaufstroms, der Wert der konstanten Spannung am Ausgang von des Umrichters, die Form der Spannungskurve an der Ausgangswicklung V, die aktuelle Frequenz des Umrichters.
Die Prüfung erfolgt nach dem in Abb. 2.
Reis. 2. Prüfschaltung für Spannungswandler
Wenn die Wicklungen I, II, III und IV richtig eingeschaltet sind, sollte der Spannungswandler sofort zu arbeiten beginnen (ein schwaches Geräusch ist zu hören, das vom Magnetkreis des Transformators erzeugt wird). Der vom Spannungswandler aufgenommene Strom, gemessen mit dem Amperemeter IP1, muss zwischen 0,6 und 0,8 A liegen (je nach Querschnitt und Stahlsorte des Magnetkreises des Transformators).
Nach dem Ausschalten wird der Widerstand R1 (siehe Abb. 2) entfernt, der Eingang "Y" des Oszilloskops wird auf die Punkte 3 und 4 (siehe Abb. 1) der Gleichrichterbrücke und einen Kondensator mit einer Kapazität geschaltet von 0,25-1 wird an die Punkte 1 und 2, 0 uF für eine Nennspannung von 600 V und parallel dazu ein DC-Voltmeter mit einer Skala von 0-600 V angeschlossen. Den Konverter erneut mit Strom versorgen und die DC-Spannung messen am Ausgang des Gleichrichters. Im Leerlauf kann es 480 -550 V erreichen (abhängig von der Anzahl der Windungen der Wicklung V). Durch Auswahl des Widerstands R5 (ausgehend von der höchsten Nennleistung) erreichen sie eine Verringerung dieser Spannung auf 370-420 V. Gleichzeitig wird die Form der Ausgangsspannungskurve des Wandlers auf dem Oszilloskopbildschirm beobachtet. Im Leerlauf sollte es Abb. entsprechen. 3, a (Frontstöße können 25-30% der Amplitude der Sekundärspannung erreichen) und mit dem angeschlossenen Widerstand R5 - die in Abb. 3, b (Emissionen von Fronten werden auf 10 - 15 % reduziert). Als nächstes wird mit einem Oszilloskop die Frequenz des Wandlers gemessen - sie kann im Bereich von 300 bis 800 Hz liegen (eine höhere Frequenz, die möglicherweise auf eine unzureichend sorgfältige Montage des Magnetkreises des Transformators zurückzuführen ist, ist unerwünscht, da sie dazu führt durch erhöhte Erwärmung des Trafos).
Reis. 3. Diagramme der Ausgangsspannung des Konverters
Damit ist der Test des Spannungswandlerbetriebs abgeschlossen.
Die Dioden D1 und D2 begrenzen auf dem Niveau von 0,6–0,8 V die Spannungen, die die Transistoren schließen, und schützen dadurch die Emitterübergänge vor einem Durchbruch und tragen auch dazu bei, die Amplitude von Überspannungen der Sekundärspannungsfronten zu verringern.
Im Spannungswandler funktionieren Transistoren wie P210A, P209, P217 und andere ähnliche mit einem Stromübertragungskoeffizienten von mindestens 12-15 gut. Voraussetzung ist die Auswahl eines Transistorpaares mit gleichem Stromübertragungskoeffizienten.
Im Gleichrichter (D3-D6) können Sie beliebige Siliziumdioden mit Uobr > 500-600 V und Ipr > 1 A verwenden.
Energiespeicher ist ein Kondensator mit einer Kapazität von 1-2 uF, der vom Gleichrichter des Wandlers auf eine Spannung von 400-300 V aufgeladen und im Moment des Funkens durch den Öffnungsthyristor D7 und die Primärwicklung der Zündspule entladen wird. Bei dem betrachteten Zündsystem spielt der Kondensator C2 die Rolle eines Energiespeichers. Sie können beliebige Papierkondensatoren (MBGP, MBGO usw.) mit einer Nennspannung von 500-600 V verwenden. Es ist ratsam, einen Kondensator zu wählen, dessen Kapazität etwas größer als die Nennkapazität ist, was sich positiv auf die Energie im Funken auswirkt (insbesondere wenn die Gleichrichterspannung kleiner als 380 V ist).
In der Thyristor-Zündanlage, die gemäß dem in Abb. 1 gezeigten Schema zusammengebaut ist. 1 ist zusätzlich zum Hauptenergiespeicher (Kondensator C2) ein „Start“-Kondensator C3 vorgesehen, der über die Kontakte des Relais P1 (Relais-Ansteuerspannung 6-8 V) parallel zum Kondensator C2 geschaltet wird und durch den angesteuert wird Spannung an Klemme „VK“ während des Anlassens des Motoranlassers. Dies geschah, um die Energie im Funken zu erhöhen, indem die Speicherkapazität erhöht und gleichzeitig die Batteriespannung auf 7-9 V reduziert wurde.
Die Einschaltspannung des in der Zündanlage verwendeten Thyristors muss kleiner als 500 V sein und der Ableitstrom bei einer Betriebsspannung von 400 V darf 1 mA nicht überschreiten. Leider kann sich die Einschaltspannung von Thyristoren selbst einer Charge erheblich unterscheiden, daher ist es sehr wünschenswert, den Thyristor auf Einschaltspannung und Leckstrom zu überprüfen.
Impulsformer starten in der thyristor-zündanlage erfüllt er die wichtigste funktion: er erzeugt impulse bestimmter form, dauer und amplitude und liefert sie genau in dem moment, in dem sich die unterbrecherkontakte öffnen, an die steuerelektrode des thyristors. Wir können davon ausgehen, dass die Qualitätsindikatoren der Thyristor-Zündeinheit davon bestimmt werden, wie perfekt der Startimpulsformer ist. Darüber hinaus muss er eine hohe Störfestigkeit gegenüber allen Arten von Überspannungen und Spannungsabfällen des Bordnetzes des Fahrzeugs aufweisen und unprätentiös gegenüber der Qualität des Unterbrechers und vor allem gegenüber dem Prellen seiner Kontakte sein. Die beste Leistung unter diesem Gesichtspunkt bietet ein Transformatorformer von Startimpulsen. Es besteht aus einem Impulstransformator Tr2, den Dioden D8 und D9, dem Kondensator C4 und den Widerständen R7, R8. Wenn die Unterbrecherkontakte geschlossen sind, erzeugt der durch die Widerstände R7, R8 und die Primärwicklung des Transformators fließende Strom eine Energiereserve in den Transformatorwicklungen, die im Moment des Unterbrechers das Auftreten eines Impulses positiver Polarität in der Sekundärwicklung sicherstellt Kontakte geöffnet. Dieser g-Impuls geht direkt auf die Steuerelektrode des Thyristors D7, öffnet diesen und sorgt damit für die Entladung des Kondensators C2 über die Zündspule.
Um Fehlstartimpulse zu eliminieren, die im Moment des Prellens der Unterbrecherkontakte auftreten, wird die Primärwicklung des Transformators durch die parallel geschaltete Diode D9 und den Kondensator C4 überbrückt. Die Kapazität dieses Kondensators wird abhängig von den Daten des Impulstransformators empirisch ausgewählt. Die Diode D8 begrenzt auf 0,6-0,8 V den negativen Impuls an der Wicklung II des Transformators, der auftritt, wenn die Unterbrecherkontakte geschlossen sind, und schützt den Steuerübergang des Thyristors vor einem Durchbruch.
Das zuverlässige Öffnen des Thyristors wird durch einen Impuls mit einer Amplitude von etwa 5-7 V und einer Dauer von 100-200 μs gewährleistet.
Für einen Impulstransformator kann jeder W-förmige Magnetkern mit einem Querschnitt von 0,7-1,5 cm2 verwendet werden. Zunächst ist es wünschenswert, eine experimentelle Version des Transformators zu testen: 80-120 Windungen PEV-0,35-0,5-Draht werden auf den Rahmen gewickelt (Wicklung I) und darüber 35-40 Windungen desselben Drahtes (Wicklung II). Nach der Montage des Magnetkreises, ohne ihn festzuziehen, am Transformator (Abb. 4)
Reis. 4. Schema zur Überprüfung und Einstellung des Impulsformers
Schließen Sie vorübergehend alle Elemente des Startimpulsformers (D8, D9, C4, R7 und R8), die Steuerelektrode und die Thyristorkathode an (die Thyristoranode bleibt frei). Als Unterbrecher sind die Kontakte P1 / 1 des elektromagnetischen Relais P1 (Typ RES-6 oder RES-22) in den Stromkreis der Primärwicklung des Transformators einbezogen, dessen Wicklung über einen Löschwiderstand mit dem Netz verbunden ist (Rgas) oder ein Abwärtstransformator. Auf die Kontaktgruppe des Relais wird ein Gummiring aufgesetzt, um das Kontaktprellen zu reduzieren. Ein solches Gerät gewährleistet den Betrieb des Startimpulsgenerators mit einer Frequenz von 100 Hz, was einer Kurbelwellendrehzahl von 3000 U / min eines Vierzylindermotors entspricht. Das unvermeidliche Prellen der Relaiskontakte ermöglicht es Ihnen, den Startimpulsformer so zu konfigurieren, dass er unter härteren Bedingungen als ein echter Leistungsschalter arbeitet (aus diesem Grund sollten Sie kein polarisiertes Relais verwenden, das keine Kontakte prellt). Beobachten Sie beim Einschalten der Stromversorgung auf dem Bildschirm des Oszilloskops die Spannungskurve am Eingang des Thyristors, die die in Abb. 5, a, finden Sie die Anfangsparameter des Startimpulses heraus. Durch Verringern oder Erhöhen der Windungszahl der Sekundärwicklung des Transformators ist es möglich, die Amplitude des Impulses jeweils zu verringern oder zu erhöhen und durch Wahl der Windungszahl der Primärwicklung und der Kapazität des Kondensators C4 - zu ändern die Dauer des Impulses und seine "Reinheit" im Hinblick auf den Prellschutz der Unterbrecherkontakte. In der Regel ist es nach zwei oder drei Tests möglich, die Daten der Teile so auszuwählen, dass der Impuls die erforderliche Dauer und Amplitude hat und das Prellen der Unterbrecherkontakte die Stabilität des Betriebs und die Form nicht beeinträchtigt der Spannungsverlauf der Startimpulse. Gemäß den als Ergebnis der Tests erhaltenen Daten wird eine funktionierende Version des Impulstransformators hergestellt.
Reis. Abb. 5. Diagramme der Spannung des Startimpulses (a) und des Entladeimpulses des Speicherkondensators (b)
Zündschalter "elektronisch - konventionell", montiert auf Kippschaltern oder einem Keksschalter, ermöglicht einen schnellen Übergang von einer Zündart zur anderen (um Schäden an der Thyristor-Zündeinheit zu vermeiden, wird das Schalten nur bei ausgeschalteter Stromquelle durchgeführt). Der Kondensator C5, der im normalen Zündmodus parallel zu den Kontakten des Unterbrechers („Pr“) geschaltet ist, ersetzt den am Gehäuse des Zündverteilers befindlichen Kondensator (er muss entfernt oder abgeklemmt werden, da er den normalen Betrieb des Thyristor-Zündsystems stört ). Die mit VK, VKB, General und Pr gekennzeichneten Anschlüsse der Leiter sind mit den entsprechenden Anschlüssen der Zündspule und des Unterbrechers verbunden, und die mit strichpunktierten Linien eingekreisten Kontakte von VKB und VK werden zum Anschließen der Drähte verwendet vorher an die gleichen Klemmen der Zündspule angeschlossen waren.
Eine vollständig zusammengebaute Thyristor-Zündeinheit sollte an einen Unterbrecher und eine Zündspule mit Zündkerze (angeschlossen zwischen dem Hochspannungsanschluss und dem Minus der Stromquelle) angeschlossen werden und dann nach dem Anlegen von Spannung Folgendes überprüfen Parameter: Stromaufnahme, Ausgangsspannung des Gleichrichters, Amplitude und Dauer des Startimpulses, Entladeimpuls des Speicherkondensators.
Die Stärke des verbrauchten Stroms des geladenen Wandlers, gemessen mit einem Amperemeter, das an den Stromversorgungskreis des Geräts angeschlossen ist, sollte 1,3-1,5 A betragen. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters (am Kondensator C2), gemessen gemäß der gezeigten Schaltung in Abb. 6, sollte gleich der Leerlaufspannung oder weniger als 5-7 % (manchmal bis zu 10 %) sein.
Reis. Abb. 6. Schema zur Messung der Spannung am Energiespeicher bei laufendem Thyristor-Zündgerät.
Amplitude und Dauer des vom Oszilloskop gemessenen Triggerimpulses sollten 5-7 V bzw. 150-250 µs betragen. Im Intervall zwischen den Impulsen tritt eine kleine Störung mit einer kleinen Amplitude (nicht mehr als 0,1-0,2 der Amplitude des Startimpulses) auf (im Moment des Schließens der Kontakte). Wenn kleine "Kerben" sichtbar sind (normalerweise mit der Frequenz des Wandlers), sollte die Kapazität des Kondensators C1 ausgewählt werden.
Der Entladeimpuls des Speicherkondensators C2 hat, auf dem Oszilloskopbildschirm betrachtet, die in Abb. 5 B. Die Ladung des Kondensators muss spätestens bei 2/3 der Lücke zwischen den Impulsen enden (normalerweise endet sie bei 1/3-1/2 der Lücke).
Die getestete Thyristor-Zündeinheit sollte 30-40 Minuten in betriebsbereitem Zustand bleiben, um das thermische Regime zu kontrollieren. Während dieser Zeit muss der Wandlertransformator auf eine Temperatur von nicht mehr als 70-80 ° C (Handleiden) und die Kühlkörper von Transistoren auf 35-45 ° C erhitzt werden.
Die Gestaltung des Blocks ist beliebig. Die Spannungswandlertransistoren sind auf Plattenkühlkörpern oder profiliertem Duraluminium mit einer Dicke von 4-5 mm und einer Gesamtfläche von 60-80 cm2 montiert.
Ein mögliches Design einer Thyristor-Zündsystemeinheit, die in einem Metallgehäuse mit den Abmessungen 130 x 130 x 60 mm montiert ist, ist in Abb. 1 dargestellt. 7.
Reis. 7. Das Design des Blocks der Thyristor-Zündanlage
Das Gerät sollte so im Auto (unter der Motorhaube) platziert werden, dass seine Ausgangskabel VKB, VK und „Common“ an die entsprechenden Klemmen der Zündspule angeschlossen werden können (das Kabel, das die Klemme „Common“ der Zündspule verbindet zum Unterbrecher entfernt wird). Die Kabel, die vorher an den gleichnamigen Klemmen der Zündspule standen, werden mit den Kontakten VKB und VK der Pads des Zündblocks verbunden.
Der Vorteil dieses Geräts ist die automatische Abschaltung des Multi-Spark-Modus nach dem Starten des Motors. Dies eliminiert die Möglichkeit, den Motor während der Mehrfachfunkenzündung zu stoppen, wenn die Lücke in den Kontakten des Unterbrechers größer als die optimale ist. Bei großen Öffnungswinkeln der Unterbrecherkontakte kann entlang des Verteilers ein Funke in den nächsten Zylinder rutschen, der den Motor zum Stillstand bringt. Die Schaltung kann mit einer Versorgungsspannung von 5 bis 20 V betrieben werden. Bei einer Motordrehzahl von 1000 U/min nimmt die elektronische Zündvorrichtung einen Strom von etwa 0,3 A auf. Mit zunehmender Motordrehzahl steigt die Stromaufnahme und erreicht bei 6000 U/min a Wert von etwa 1 A .
Mit einem nach einer fremderregten Schaltung aufgebauten Spannungswandler wird eine Spannung von etwa 4000 V gebildet, auf die der Speicherkondensator C8 aufgeladen wird. Der gemäß der Multivibratorschaltung auf den Elementen D2.1 und D2.2 hergestellte Hauptoszillator arbeitet mit einer Frequenz von 5 ... 6 kHz, wenn an den Eingängen 2 und 13 eine logische "1" anliegt. Die Trenninvertierstufen an den Elementen D2.3 und D2.4 sorgen für die Übertragung von gegenphasigen Rechteckimpulsen des Multivibrators zu den Eingängen der mit den Wicklungen I und II des Transformators T1 verbundenen Tasten V6, V7 und V8, V9. In Wicklung III wird eine Rechteckspannung mit einer Amplitude von ca. 400 V induziert, die über die Brücke V12 gleichgerichtet wird und den Speicherkondensator C8 auflädt.
Der Multifunken-Zündungsmodus beim Starten des Motors wird unter Verwendung eines Multivibrators an den Elementen D1.3 und D1.4 bereitgestellt. Die Multivibratorfrequenz von etwa 200 Hz wird durch Auswahl der Kondensatoren C1 und C2 eingestellt. Der Multivibrator schaltet in den selbstoszillierenden Modus, wenn 12 V vom Starterrelais an die Kathode der Diode V2 angelegt werden, und schließt sie. Vom Ausgang 3 des Elements D1.3 werden die Rechteckimpulse des Multivibrators dem Eingang 4 des Schmitt-Triggers zugeführt, der an den Elementen D1.1 und D1.2 erfolgt. Wenn die Unterbrecherkontakte geschlossen sind, am Eingang 5 des Elements D1.1. es gibt eine logische "0" und an seinem inversen Ausgang - "logisch 1", unabhängig vom Spannungspegel an Eingang 4. Dann arbeitet der Multivibrator D2.1, D2.2 und der Speicherkondensator wird auf eine Spannung von 400 aufgeladen V. Wenn die Unterbrecherkontakte geöffnet sind, erscheint am Ausgang 6 des Elements D1.1 "logisch 1" mit der Frequenz des Multivibrators D1.3, D1A. Bei einem negativen Spannungsabfall öffnet ein differenzierter Impuls von diesem Ausgang den Transistor V3, der den Start des Thyristors V10 sicherstellt. Der Kondensator C8 wird über den Thyristor und die Primärwicklung der Zündspule entladen, wodurch ein Funke in der Kerze entsteht. Der gleiche negative Spannungsabfall wird an die Eingänge 2 bis 13 des Multivibrators D2 1, D2.2 angelegt und verlangsamt ihn, wodurch die Tasten V6 ... V9 geschlossen werden und keine Energie aus der Batterie verbraucht wird. Nach der Entladung des Kondensators C8 schließt der Thyristor V10. Aufgrund des Schwingungsvorgangs in der Primärwicklung der Zündspule wird der Kondensator C8 auf einen Pegel von 0,4 ... 0,5 der Anfangsspannung aufgeladen. Der Vorgang der wiederholten Funkenbildung findet statt, solange die Kontaktplatten des Unterbrechers geöffnet sind. Nach dem Starten des Motors und dem Ausschalten des Anlassers öffnet die Diode V2, der Multivibrator D1.3, D1.4 verlangsamt sich und das Gerät wechselt in den Einzelfunken-Zündungsmodus. Kondensator C, ein Nebenschlussunterbrecher, bietet Schutz gegen Kontaktprellen. Der Schalter S1 schaltet den Spannungswandler ein, um den Rasierer mit Strom zu versorgen. Dieser Kippschalter kann als Diebstahlsicherung verwendet werden.
Der Transformator T1 ist auf einen W16x8-Ferritkern des Typs M2000NM gewickelt und besteht aus vier Hälften von W8 x 8. Die Wicklungen I und II enthalten jeweils 22 Drahtwindungen PEV-2 0,26. Das Gerät verwendet Widerstände MLT-0,25, Elektrolytkondensatoren K50-6, S8-MBGO, 1,0 x 600 V. Transistoren V6, V8 Typ KT503, KT630, MP37, V7, V9 - KT817, KT819, KT805 A, KT808 Und mit einem Strom Übertragungskoeffizient von mindestens 10. Transistoren V3 - KT502G, MP25B, MP26B, V4 - KT815 A ... G, KT404 A ... G. Dioden VI, V2 - jede Low-Power. Die Transistoren V7, V9 sind an separaten Heizkörpern mit einer Gesamtverlustfläche von mindestens 50 cm2 installiert.
Beim Einbau der Zündvorrichtung empfiehlt es sich, den Zündzeitpunkt mit einem Stroboskop zu korrigieren. Ein richtig montiertes Gerät muss nicht justiert werden.
Grüße liebe Mitfunkamateure. Viele haben sich mit sehr einfachen und daher sehr unzuverlässigen Zündsystemen in Motorrädern, Mopeds, Außenbordmotoren und ähnlichen Produkten des letzten Jahrhunderts beschäftigt. Ich hatte auch ein Moped. Er verlor so oft und aus so vielen verschiedenen Gründen seinen Funken, dass es sehr ärgerlich war. Sie haben wahrscheinlich selbst Autofahrer ohne Funken gesehen, die sich ständig auf den Straßen treffen und versuchen, mit Anlauf, von einem Hügel, von einem Drücker zu starten ... Im Allgemeinen musste ich mir ein eigenes Zündsystem einfallen lassen. Die Anforderungen waren:
- soll so einfach wie möglich sein, aber nicht auf Kosten der Funktionalität;
- minimale Änderungen am Installationsort;
- batterielose Stromversorgung;
- verbesserte Zuverlässigkeit und Funkenleistung.
All dies, oder fast alles, ist implementiert und hat jahrelange Tests bestanden. Ich war zufrieden und möchte Ihnen, die noch Motoren aus dem letzten Jahrhundert haben, anbieten, ein solches Schema zusammenzubauen. Aber auch moderne Motoren können mit diesem System ausgestattet werden, wenn der eigene unbrauchbar geworden ist und eine Neuanschaffung teuer ist. Lassen Sie nicht im Stich!
Mit der neuen elektronischen Zündanlage hat sich der Funke um eine Größenordnung vergrößert, früher würde man ihn an einem sonnigen Tag nicht sehen, nachdem der Zündkerzenabstand von 0,5 auf ~1 mm vergrößert wurde und der Funke weiß-blau (sogar dünn Ballenpapier wurde auf dem Prüfstand unter Laborbedingungen entzündet). Jede kleine Verschmutzung der Kerze wurde unbedeutend, da das System ein Thyristor ist. Das Moped begann zu starten, nicht wie der Boden - eine Vierteldrehung. Viele alte Kerzen konnten wieder aus der „Mülltonne“ geholt und in Betrieb genommen werden.
Der Dekompressor, der immer „spuckte“ und den Kühler verschmutzte, wurde entfernt, denn jetzt kann man den Motor mit einem einfachen Schalter oder Knopf abstellen. Der Unterbrecher, der immer wartungsbedürftig ist, wurde abgeschaltet - einmal eingestellt, ist er wartungsfrei.
Schema des Zündmoduls
Schaltplan des Moduls
Leiterplatten für die Bestückung
Für einen geringen Stromverbrauch wurden ein CMOS-Chip KR561LE5 und ein LED-Stabilisator gewählt. KR561LE5 arbeitet ab 3 V und mit einem sehr kleinen (15 uA) Strom, was für diese Schaltung wichtig ist.
Der Komparator an den Elementen: DD1.1, DD1.2, R1, R2 dient dazu, deutlicher auf den Pegel der ansteigenden Spannung nach dem induktiven Sensor zu reagieren und das Ansprechen auf Störungen zu eliminieren. Der Zündimpulsformer auf den Elementen: DD1.3, DD1.4, R3, C1 wird benötigt, um die gewünschte Impulsdauer zu erzeugen, für eine gute Funktion des Impulsübertragers, für eine eindeutige Zündung des Thyristors und für alle gleichen Einsparungen Schaltung Versorgungsstrom.
Der Impulstransformator T1 dient auch zur Trennung vom Hochspannungsteil der Schaltung. Der Schlüssel wird auf der Transistorbaugruppe K1014KT1A hergestellt - er bildet einen guten Impuls mit steilen Flanken und ausreichendem Strom in der Primärwicklung des Impulstransformators, der wiederum ein zuverlässiges Entriegeln des Thyristors gewährleistet. Der Impulstransformator wird auf einem Ferritring 2000NM / K 10 * 6 * 5 mit Wicklungen von 60-80 Drahtwindungen PEV oder PEL 0,1 - 0,12 mm hergestellt.
Der Spannungsregler an den LEDs wurde wegen des sehr niedrigen anfänglichen Stabilisierungsstroms gewählt, der immer noch dazu beiträgt, den Stromverbrauch der Schaltung zu sparen, aber gleichzeitig die Spannung an der Mikroschaltung deutlich auf 9 V (1,5 V eins LED) und dient auch als zusätzliches Licht ein Indikator für das Vorhandensein von Spannung von den Magneten im Stromkreis.
Die Zenerdioden VD13, VD14 dienen der Spannungsbegrenzung und werden nur bei sehr hohen Motordrehzahlen eingeschaltet, wenn Stromsparen nicht sehr wichtig ist. Es ist ratsam, solche Spulen in einen Magneten zu wickeln, damit diese Zenerdioden nur ganz oben und nur bei der höchstmöglichen Spannung einschalten (in der letzten Modifikation wurden keine Zenerdioden installiert, da die Spannung nie 200 V überstieg). Zwei Tanks: C4 und C5, um die Funkenleistung zu erhöhen, im Prinzip kann die Schaltung an einem arbeiten.
Wichtig! Die Diode VD10 (KD411AM) wurde nach Impulsantworten ausgewählt, andere wurden sehr heiß und erfüllten ihre Funktion zum Schutz vor Rückwärtsüberspannung nicht vollständig. Außerdem durchläuft sie eine umgekehrte Halbwelle der Schwingung in der Zündspule, die die Dauer des Funkens nahezu verdoppelt.
Dieses Schema zeigte auch anspruchslose Zündspulen - alle vorhandenen wurden installiert und alles funktionierte einwandfrei (für verschiedene Spannungen, für verschiedene Zündsysteme - unterbrochen, an einem Transistorschlüssel).
Der Widerstand R6 soll den Strom des Thyristors begrenzen und eindeutig sperren. Er wird je nach verwendetem Thyristor so gewählt, dass der durch ihn fließende Strom das Maximum für den Thyristor nicht überschreiten kann und vor allem, dass der Thyristor nach der Entladung der Kondensatoren C4, C5 Zeit zum Schließen hat.
Die Brücken VD11, VD12 werden entsprechend der maximalen Spannung von den Magnetspulen ausgewählt.
Es gibt zwei Spulen, die die Kondensatoren für die Hochspannungsentladung aufladen (diese Lösung ist auch viel wirtschaftlicher und effizienter als ein Spannungswandler). Diese Entscheidung kam, weil die Spulen unterschiedliche induktive Reaktanzen haben und ihre induktiven Reaktanzen von der Rotationsfrequenz der Magnete abhängen, d.h. und die Drehzahl der Welle. Diese Spulen müssen eine unterschiedliche Anzahl von Windungen enthalten, dann funktioniert bei niedrigen Geschwindigkeiten die Spule mit einer großen Anzahl von Windungen und bei hohen Geschwindigkeiten mit einer kleinen, da die Zunahme der induzierten Spannung mit zunehmender Geschwindigkeit auf die zunehmende Induktivität abfällt Widerstand der Spule mit großer Windungszahl und an Bei einer Spule mit kleiner Windungszahl steigt die Spannung schneller an als ihr induktiver Blindwiderstand. Dadurch kompensiert sich alles gegenseitig und die Ladespannung der Kondensatoren wird gewissermaßen stabilisiert.
Die Zündwicklung im Verkhovyna-6-Moped wird wie folgt zurückgespult:
- Zuerst wird die Spannung auf dem Oszilloskop-Bildschirm von dieser Wicklung gemessen. Ein Oszilloskop wird benötigt, um die maximale Amplitudenspannung an der Wicklung genauer zu bestimmen, da die Wicklung nahe der maximalen Spannung durch einen Unterbrecher kurzgeschlossen wird und der Tester einen bestimmten unterschätzten Spannungswert anzeigt. Die Behälter werden jedoch bis zum maximalen Amplitudenwert der Spannung aufgeladen, und zwar sogar mit einer vollen (ohne Unterbrecher) Periode.
- Nach dem Wickeln der Wicklung muss die Anzahl ihrer Windungen gezählt werden.
- Wenn wir die maximale Amplitudenspannung der Wicklung durch die Anzahl ihrer Windungen teilen, erhalten wir, wie viele Volt eine Windung ergibt (Volt / Windung).
- Wenn wir die für unsere Schaltung erforderliche Spannung durch die empfangene (Volt / Windung) teilen, erhalten wir die Anzahl der Windungen, die für jede der erforderlichen Spannungen gewickelt werden müssen.
- wir wickeln und bringen zum Klemmblock. Die Beleuchtungswicklung bleibt gleich.
Im Schema verwendete Teile
Chip KR561LE5 (Elemente 2 ODER NICHT); integrierter Schlüssel auf dem MOSFET K1014KT1A; Thyristor TS112-10-4; Gleichrichterbrücken KTs405 (A, B, C, G), KTs407A; Impulsdioden KD 522, KD411AM (eine sehr gute Diode, andere erhitzen sich oder arbeiten viel schlechter); LEDs AL307 oder andere; Kondensatoren C4, C5 - K73-17 / 250-400 V, der Rest beliebiger Art; MLT-Widerstände. Hier befinden sich die Projektdateien. Schema und Beschreibung - PNP.
Besprechen Sie den Artikel SCHEMA DER ELEKTRONISCHEN ZÜNDEINHEIT
Bei Thyristor-Zündanlagen wird die Energie für die Funkenentladung in einem Kondensator gespeichert, daher werden sie auch oft Kondensator genannt. Im Moment des Zündfunkens wird der Kondensator über den Thyristor und die Primärwicklung der Zündspule entladen und in der Sekundärwicklung eine Hochspannung induziert.
Die im Kondensator C1 gespeicherte Energie Wc hängt von seiner Kapazität und dem Quadrat der an den Kondensator angelegten Spannung (U2) ab: Wc = OU2/2.
Daher wird der Kondensator aus dem Bordnetz 12 + 14 V oder einer anderen Quelle erhöhter Spannung über einen Spannungswandler P und einen Gleichrichter V auf eine Spannung von 300 + 400 V aufgeladen (siehe Abbildung).
Die Zeit für eine vollständige Aufladung des Speicherkondensators ist viel kürzer als die Zeit für den Energieaufbau in der Induktivität und kann auf 2 ms erhöht werden. Sie hängt von der Leistung und Ausgangsimpedanz des Wandlers und der Kapazität des Speicherkondensators ab. Die Ladezeit des Kondensators wird so berechnet, dass er beim Anlegen des nächsten Funkens vollständig aufgeladen ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die Funkenenergie über den gesamten Funkenfrequenzbereich konstant ist. Thyristoren sind weniger empfindlich gegenüber Hochspannung als Transistoren. Thyristor-Zündanlagen können mit einer Spule einer Kontaktbatterie-Zündanlage arbeiten, deren Maximalwert der Selbstinduktions-EMK etwa der Ladespannung des Speicherkondensators entspricht. Der Trennkondensator beeinflusst den Betrieb des Thyristorsystems nicht. Dadurch kann im Fehlerfall schnell auf das Batteriesystem umgeschaltet werden.
Die Hochspannung der Thyristor-Zündanlage steigt etwa zehnmal schneller an als bei Batterie- und Kontakttransistor-Anlagen. Daher sorgt es bei Kerzen mit verschmutzten, kohlebedeckten Isolatoren für einen Ausfall der Funkenstrecke. Die Dauer der Entladung in der Funkenstrecke ist jedoch viel kürzer (ca. 300 μA) als bei Systemen mit Energiespeicherung in der Induktivität (ca. 1 ms), da die Schwingungsfrequenz der Speicherkondensatorschaltung - der Primärwicklung im Thyristorsystem ist viel höher.
Thyristor-Zündanlagen werden nach dem Funktionsprinzip in zwei Gruppen eingeteilt: mit gepulster Dauer- (Multipuls) und Einzelpuls-Energiespeicherung im Tank.
Bei Impulssystemen wird der Kondensator mit einem einzigen Rechteckimpuls auf die Endspannung aufgeladen und anschließend entladen, bei Schaltungen mit kontinuierlicher Energiespeicherung wird der Kondensator mit zahlreichen intermittierenden Spannungsimpulsen aufgeladen.
Systeme mit Impulsspeicher ermöglichen es, die Ladespannung des Speicherkondensators mit einfachen Mitteln zu stabilisieren, d. h. unabhängig von Änderungen der Versorgungsspannung und anderen destabilisierenden Faktoren zu machen. Bei einer niedrigen Startdrehzahl der Motorwelle in diesen Systemen hat jedoch der Speicherkondensator aufgrund einer Verlängerung der Pausenzeit Zeit, sich bis zum Zeitpunkt des Zündens etwas zu entladen, und die Zündspannung nimmt ab. Dies stellt strenge Anforderungen an die Werte der Leckströme in den Elementen des Sekundärkreises - Thyristor, Speicherkondensator, Gleichrichterdiode - und ist ein Nachteil von Systemen mit Impulsakkumulation.
Systeme mit kontinuierlicher Energiespeicherung sind frei von diesem Nachteil. Diese Systeme sind praktisch unempfindlich gegen Leckagen in den Elementen des Sekundärkreises und gewährleisten die Unabhängigkeit der Zündspannung von der Motordrehzahl.
Ein schematisches Diagramm eines Thyristor-Zündsystems mit kontinuierlicher Energiespeicherung ist in Abbildung Nr. 2 dargestellt
Es enthält einen Umrichter P Gleichspannung 12 ¦ 15 V auf AC 300 + 400 V mit einer Frequenz von etwa 500 Hz. Wechselspannungsgleichrichter B, Thyristor VD5, Speicherkondensator C1, Steuergerät und Kurzschluss Zündspule.
Als Spannungswandler kann ein Gegentaktwandler mit Selbsterregung an Transformatorkopplung, wie im Diagramm dargestellt, aufgebaut nach einer gemeinsamen Kollektorschaltung aus Transistoren VTI, VT2, Widerständen R1, R2, R3, R4 und Transformator peTI, sein Gebraucht.
Wenn die Zündung eingeschaltet ist, wird die Spannung des Bordnetzes dem Mittelpunkt der Transformatorwicklung und den Transistorkollektoren zugeführt. In zwei Parallelschaltungen entsteht ein Strom, der vom Mittelpunkt des Transformators durch seine obere Hälfte, Widerstände R1, R3, Transistor VT1 und durch die untere Hälfte des Transformators, Widerstände R2, R4, Transistor VT2 fließt. Aufgrund der Streuung der Parameter von Transistoren und Widerständen wird tk in einer Hälfte des Transformators (z. B. der oberen) etwas größer als in der zweiten (unteren). Dies bewirkt ein beschleunigtes Entriegeln eines Transistors (VT1) und ein Sperren des zweiten (VT2). In diesem Zustand befinden sich die Transistoren, bis der magnetische Fluss im Kern des Transformators die Sättigung erreicht. Die in diesem Fall auftretende starke Verlangsamung des Stromanstiegs verursacht in den Wicklungen des Transformators eine EMK mit entgegengesetzter Polarität, die die Transistoren schaltet: Sie sperrt VT1 und entsperrt VT2. Die Transistoren schalten mit einer Frequenz von etwa 500 Hz und ändern die Stromrichtung in der Transformatorwicklung, und am Ausgang des Transformators erscheint eine Wechselspannung in der Größenordnung von 350 bis 400 V. Ein Vollweggleichrichter an Dioden VD2 + VD4 wandelt die Wechselspannung in eine Gleichspannung um, die den Kondensator C1 auflädt. Im Moment der Funkenbildung wird gemäß dem Signal eines Kontakt- oder berührungslosen Sensors ein positiver Impuls von der Steuereinheit an die Steuerelektrode des Thyristors VD5 angelegt. Der Thyristor öffnet und der Kondensator wird über die Primärwicklung der Zündspule entladen und in der Sekundärwicklung wird eine Hochspannung induziert.
Betrachten wir die Hauptphasen des Systembetriebs genauer: die Ladung des Speicherkondensators nach dem Schalten des VD5-Schalters in Position 1 (Stufe 1, Abb. 2) und die Prozesse, die nach dem Öffnen der Leistungsschalterkontakte und dem Schalten des VD5 auftreten Schalter auf Position 2 (Stufe 2, Abb. 3).
Stufe 1. Gemäß der Ersatzschaltung (Fig. 2) besteht eine Schaltung aus einem Speicherkondensator C1, einem Widerstand Rvn, dessen Widerstandswert gleich dem Innenwiderstand des Wandlers ist, und einem Widerstand Rut, dessen Widerstandswert gleich ist der resultierende Leckwiderstand im Sekundärkreis, wird über den Schalter VD5, der der Konverter ist, mit einer Konstantspannungsquelle Ub verbunden.
Die Spannung am Kondensator steigt exponentiell an:
Wo 
Zeitkonstante der Kondensatorladeschaltung.
In der Regel ist Rut > Rin (andernfalls ist das System, wie weiter unten gezeigt wird, überhaupt nicht betriebsfähig), und die Spannung am Speicherkondensator erreicht nach einer Zeit t« ЗТ = 3Rbm С1 praktisch den stationären Wert Ub.
Die im elektrischen Feld des Kondensators gespeicherte Energie ist gleich: We1=C1*U2v/2
Eine notwendige Bedingung für den normalen Betrieb des Systems ist die volle Aufladung des Kondensators C1 auf die Spannung Ub während der Zeit zwischen zwei Funken bei maximaler Drehzahl der Motorwelle. 1 beginnt den Ladevorgang erst, nachdem die Unterbrecherkontakte geschlossen sind, und unter Berücksichtigung des Arbeitszyklus des Unterbrechers gleich 2 sieht diese Bedingung für einen Viertaktmotor wie folgt aus:
wobei z die Anzahl der Motorzylinder ist; Nmax - maximale Kurbelwellendrehzahl des Motors, U / min. Bei einem Zweitaktmotor sollte der Zähler auf der rechten Seite gleich 10 sein. Wenn also die Kapazität des Speicherkondensators CI \u003d 1 μF beträgt, hat der Viertakt-Vierzylindermotor eine maximale Kurbelwellendrehzahl nmax \u003d 6000 U/min, dann T< 0,83 мс, и внутреннее сопротивление преобразователя не должно превышать:
Betrachten wir die Auswirkung des Ableitwiderstands Ryr auf den Betrieb des Systems genauer. Der Ableitwiderstand wird hauptsächlich durch den Ableitstrom des als Schalter verwendeten Thyristors bestimmt. Thyristoren vom Typ KU202M (N) haben den Maximalwert der Leckspannung: bis zu 10 mA bei einer Spannung von 400 V. Der Leckwiderstand ist in diesem Fall gleich:
Damit ist auch in diesem Extremfall die Bedingung Ryr > Rin erfüllt und folglich kann der Einfluss des Leckwiderstandes in Systemen mit kontinuierlicher Energiespeicherung vernachlässigt werden. Darüber hinaus überschreitet der Leckstrom für die überwiegende Mehrheit der Thyristoren dieses Typs in Wirklichkeit 0,2 + 0,3 mA nicht.
In der Praxis stößt die Erfüllung der Bedingung: etwa die volle Aufladung des Kondensators C1 auf die Spannung Ub, während der Zeit zwischen zwei Funken bei maximaler Drehzahl der Motorwelle, auf keine Schwierigkeiten. Bei einer bestimmten Energie Wcl und Auswahl des Werts der Ausgangsspannung des Wandlers Ub aus dem Ausdruck: C1 = 2 Wct / U in - Bestimmen Sie die Kapazität des Speicherkondensators. Der Innenwiderstand des Wandlers Rbh wird durch seine Leistung bestimmt. Je größer die Leistung des Wandlers ist, desto geringer ist sein Innenwiderstand.
Durch einen ausreichend leistungsfähigen Umrichter kann sichergestellt werden, dass die Energie Wcl und damit die Sekundärspannung bis zur höchsten Motorkurbelwellendrehzahl konstant sind. Was die niedrige Drehzahl betrifft, ist es offensichtlich, dass, wenn der Speicherkondensator Zeit hatte, sich bei der maximalen Drehzahl auf die Spannung Ub aufzuladen, er mehr Zeit hat, sich bei einer niedrigen Drehzahl der Kurbelwelle auf diese Spannung aufzuladen.
Stufe 2. Anschließen eines geladenen Speicherkondensators C1 an die Primärwicklung der Zündspule.
Auf Abb. 3gegeben ist ein vereinfachtes Ersatzschaltbild für die zweite Stufe des Arbeitsablaufs.
Bei der Zusammenstellung und Analyse wurden folgende Annahmen getroffen: Die galvanische Verbindung zwischen den Wicklungen der Zündspule wird beseitigt, der Funkenkontakt des Verteilers wird durch einen Gleitkontakt ersetzt, die verteilten Kapazitäten des Sekundärkreises werden durch eine konzentrierte ersetzt Kapazität C1, die aktiven Widerstände der Zündspulenwicklungen sind Null, der Kopplungskoeffizient zwischen den Wicklungen ist gleich eins, die Sekundärkette fehlt.
Gemäß dem Ersatzschaltbild wird nach dem Öffnen der Kontakte des Unterbrechers und dem Umschalten des Schalters VD5 auf Position 2 im Primärkreis ein Schwingkreis gebildet, der aus der Induktivität L1 der Primärwicklung W1 der Zündspule und der Summe von besteht die Kapazitäten des Speicherkondensators CI und des Sekundärkreises C2- (W2 / W1), reduziert auf den Primärkreis . Da der Kondensator C1 vor dem Umschalten aufgeladen wurde, entstehen danach im Primärkreis gedämpfte Schwingungen, deren Frequenz (ohne Berücksichtigung der Vorgänge im Sekundärkreis) gleich ist:
Aufgrund der Tatsache, dass im Moment des Umschaltens die Kapazität C2 (W2AV1) parallel zum Speicherkondensator geschaltet ist, nimmt die Spannung am Speicherkondensator ab und die maximale Primärspannung, die aus den Ladungserhaltungsbedingungen bestimmt wird, wird gleich sein :
Wenn Ulmax das Maximum der Primärspannung ist, dann wird das Maximum der Sekundärspannung offensichtlich durch den Ausdruck bestimmt:
Aus diesem Ausdruck folgt, dass durch geeignete Wahl der Kapazität des Speicherkondensators C1, so dass CI > C2 (W2 / W1), eine geringe Abhängigkeit der Sekundärspannung U2max vom Wert der Kapazität C2 erreicht werden kann, was bei einer klassischen Zündanlage grundsätzlich unmöglich ist
Außerdem hängt bei einem Kondensatorzündsystem die maximale Sekundärspannung wenig vom Wert des Widerstands ab, der den Sekundärkreis überbrückt. Die Praxis bestätigt, dass das Kondensatorzündsystem bei niedrigen Werten des Shunt-Widerstands bis zu 100 K betriebsbereit bleibt. Dies reduziert die Anforderungen an die Pflege der Zündkerzen (Reinigung, Einstellung des Abstands usw.) erheblich. Die Lebensdauer der Kerzen kann deutlich verlängert werden, denn Kerzen, die in einer klassischen Zündanlage nicht mehr verwendet werden können, können in einer Kondensatoranlage zufriedenstellend arbeiten.
Dies liegt daran, dass als Schalter in einer Kondensatorzündanlage üblicherweise Thyristoren verwendet werden, deren Schaltzeit, die die Dauer der Primärspannungsfront bestimmt, nur wenige Mikrosekunden beträgt. Natürlich hängt die Dauer der Front der Sekundärspannung zusätzlich von den Parametern der Zündspule ab. Aber auch bei der Verwendung von Spulen aus dem klassischen Zündsystem ist die Flanke des sekundären Spannungspulses im Kondensatorsystem viel steiler als beim klassischen.
Es ist offensichtlich, dass die Energieverluste bei bestimmten Werten des Shunt-Widerstands und der Sekundärspannung proportional zur Dauer dieser Spannung sind. Daher sind bei einer steilen Flanke während der Zeit bis zum Erreichen des Spannungsmaximums die Verluste geringer als bei einer sanften Flanke. Dies erklärt die geringe Abhängigkeit von U2max in der Kondensatorzündanlage vom Widerstand, der den Sekundärkreis überbrückt.
Die Schaltung mit kontinuierlicher Energiespeicherung in einem Kondensator zeichnet sich durch Einfachheit, Herstellbarkeit und Designsicherheit aus. Sein Nachteil ist die Abhängigkeit der Energie des Speicherkondensators von der Spannung der Stromquelle. Wenn im Winter die Batteriespannung beim Start auf 7 + 8 V abfällt, wird der Kondensator auf eine Spannung von etwa 190 V aufgeladen, die darin gespeicherte Energie nimmt um das Vierfache ab und das Starten ist schwierig.
Kondensatorsysteme mit gepulster Energiespeicherung in der Kapazität ermöglichen einen guten Zündfunken, wenn die Spannung im Bordnetz auf 6,5 V absinkt. Diese Systeme sind aber relativ aufwendiger und teurer. Für darin verwendete Halbleiterbauelemente gelten erhöhte Anforderungen an Leckströme, die nicht mehr als 0,1 mA betragen sollten.
Bei Systemen mit gepulster Energiespeicherung wird unmittelbar nach Ende der Funkenentladung in der Zündkerze der Speicherkondensator mit einem kräftigen Impuls aufgeladen. Auf Abb. 4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Kondensatorzündsystems mit einem Impuls
Energiespeicher und in Abb. 5 Zeitdiagramme ihrer Arbeit.
Die Schaltung enthält einen Transistor VT1, der in einem Schlüsselmodus arbeitet, einen Aufwärtstransformator T1, einen Speicherkondensator C1, zwei Dioden VDi, VD2, einen Thyristor VD3 und eine Zündspule (Kurzschluss).
Bei geschlossenem Zündschalter S und im Moment der Öffnung der Unterbrecherkontakte (ti) geht der Transistor VTI in Sättigung. Der Steuerstrom fließt von der Batterie über die Widerstände Yad, RI und R2, die Basis und den Emitter des Transistors zur Karosserie und der "-" Batterie. Der Transistor leitet linear - zunehmender Strom der Primärwicklung des Transformators T1. Im Magnetfeld Tf wird Energie gespeichert. Wenn der Strom 16 in der Wicklung (01) ansteigt, steigt der Spannungsabfall am Widerstand R3. Diese Spannung wird dem Eingang der Steuerschaltung zugeführt, und wenn der Strom den eingestellten Wert 1p erreicht, werden die Schalter VT1 und VD3 geschlossen durch das Signal err des Steuerkreises Der Strom in der Wicklung 0)1 stoppt (b, Fig. 5). Die im Magnetfeld des Transformators T1 angesammelte Energie gleich L1 1 p / 2, wobei L1 die Induktivität der Wicklung ist (01 des Transformators T1, erzeugt Spannungsimpulse in seinen Wicklungen. Ein positiver Impuls vom Ende der Wicklung (02 (der Anfang der Wicklungen in Abb. 4 sind durch Punkte gekennzeichnet) durchläuft die Diode VD1 und lädt den Speicherkondensator C1 auf eine hohe Spannung von 350 V auf (ts Abb. 5). Die Diode VD 1 verhindert die Entladung des Kondensators C1 durch die Wicklung 0) 2 nach Impulsende.
Somit hängt die Ladespannung des Speicherkondensators nicht von der Versorgungsspannung ab und wird bei konstanten Werten von t|, LI und CI nur durch den Ausschaltstrom Ip bestimmt.
Diese Eigenschaft des Systems ermöglicht es, mit relativ einfachen Mitteln eine stabilisierte Sekundärspannung zu erhalten. Dazu ist ein Regelkreis mit stabiler Ansprechschwelle erforderlich. Die praktische Umsetzung eines solchen Schemas ist nicht schwierig.
Im Moment U schließen die Unterbrecherkontakte, was den Betrieb des Systems nicht beeinträchtigt.
Zum Zeitpunkt ts öffnen die Unterbrecherkontakte wieder und die Tasten VT1 und VD3 öffnen.
Die Taste VT1 verbindet die Wicklung C01 des Transformators T1 mit der Stromquelle und es beginnt wieder ein linear ansteigender Strom durch sie zu fließen. Die Taste S2.2 verbindet einen auf eine Spannung von 350 V aufgeladenen Speicherkondensator mit der Primärwicklung WI der Zündspule. In
In der Sekundärwicklung W2 der Zündspule wird eine Hochspannung induziert, die über den Verteiler den Zündkerzen zugeführt wird. Dann werden die beschriebenen Prozesse wiederholt. Zum Zeitpunkt t6 erreicht der Strom in der Wicklung (01 des Transformators den eingestellten Wert 1p, zum Zeitpunkt t7 wird der Speicherkondensator wieder aufgeladen. Zum Zeitpunkt U öffnen die Unterbrecherkontakte und es kommt zu einer Funkenentladung in der Zündkerze .
Zwischen den Momenten des Endes der Ladung des Speicherkondensators (b, t?, Fig. 5) und den Momenten, in denen der Kondensator mit der Zündspule verbunden ist (t5, ts), vergeht das Zeitintervall XI.Während dieser Zeit , wird der Speicherkondensator über die Sperrwiderstände der Diode VD 1, Thyristor und seinen eigenen Isolationswiderstand entladen, und die Spannung an ihm sinkt bis zum Zeitpunkt der Funkenbildung um AU. Auf Abb. In 5 zeigt die gepunktete Linie den Idealfall, bei dem keine Lecks vorhanden sind.
Je niedriger die Funkenfrequenz und folglich je länger die Zeitdauer Ti Intervall XI ist, desto mehr wird der Speicherkondensator entladen und desto niedriger wird die Funkenspannung. Bei einem erheblichen Leckstrom kann es vorkommen, dass die Sekundärspannung bei niedrigen Startdrehzahlen der Motorwelle so stark abfällt, dass sie nicht ausreicht, um die Funkenstrecke der Zündkerze durchzuschlagen.
Bestimmen wir den zulässigen Ableitstrom im Sekundärkreis eines Systems mit gepulstem Energiespeicher, bei dem das System bei den niedrigsten Anlaufdrehzahlen der Motorwelle betriebsfähig bleibt, für die XI = Т.
Die ursprünglich im Speicherkondensator C1 gespeicherte Elektrizitätsmenge ist: Q1-Cl-UI.
wobei C1 die Kapazität des Speicherkondensators ist; U1 - die Anfangsspannung seiner Ladung.
Der Gesamtleckstrom im Sekundärkreis wird mit 1ut bezeichnet.
Dann ist die Strommenge, die der Speicherkondensator während der Zeit XI * T verliert, gleich: AQ - 1ut- T \u003d I) nr / F, wobei F die Funkenfrequenz ist.
Die zum Zeitpunkt der Funkenbildung im Speicherkondensator verbleibende Elektrizitätsmenge wird durch den Ausdruck bestimmt; Q2 = Q1 - AQ = C1 - 111 - Iyr/F, und die dieser Strommenge entsprechende Spannung U1 am Speicherkondensator ist definiert als: U2 = Q2/C1 = U1 - Iyr/(F C1), und , folglich ist eine Spannungsabnahme zum Zeitpunkt des Funkens gleich: di \u003d 1ut / (F C1).
Der endgültige Ausdruck zur Bestimmung des zulässigen Gesamtleckstroms 1ut, mA, für einen Viertakt-Vierzylindermotor lautet:
1ut5p-C1 -U1 -y/3, wobei n - Motorwellendrehzahl, U / min; y \u003d 100 AU / U1 - zulässige Abnahme der Funkenspannung bei Frequenz n,%; W - anfängliche Ladespannung des Speicherkondensators, V; C1 - Kapazität des Speicherkondensators, uF.
Als Beispiel bestimmen wir den zulässigen Wert des Leckstroms für den folgenden praktischen Fall, die minimale Anlaufdrehzahl der Motorwelle beträgt n = 150 U / min; Kapazität des Speicherkondensators CI = 1 uF; die Anfangsspannung am Speicherkondensator U1 \u003d 350 V und seine zulässige Abnahme V \u003d 15% (4U \u003d 52 V):
\ut £ 150 -10 350 - 1S / 3 \u003d 0,26mA.
Wie oben erwähnt, kann der Leckstrom eines Thyristors vom Typ KU202M (N) gemäß seinen Spezifikationen 10 mA erreichen, und trotzdem ist ein solcher Thyristor in einem System mit kontinuierlicher Energiespeicherung betreibbar. Für ein System mit Impulsakkumulation ist ein solcher Thyristor ungeeignet. Selbst wenn der Thyristor-Leckstrom gleich 1 mA ist, wird die Funkenspannung bei der Startdrehzahl der Motorwelle n = 150 U / min um 57% abnehmen, dh nicht 350 V, sondern nur 150 V werden der Primärseite zugeführt Wicklung der Zündspule, und das System ist funktionsunfähig.
Thyristoren für Systeme mit gepulster Energiespeicherung müssen diesbezüglich speziell auf Leckstrom ausgelegt werden. In der Praxis stößt dies jedoch auf keine Schwierigkeiten, da die allermeisten Thyristoren einen Leckstrom von 0,2 + 0,3 mA haben.
Wie bei einem System mit kontinuierlichem Energiespeicher ist auch hier eine notwendige Bedingung für den Normalbetrieb des Systems die volle Aufladung des Speicherkondensators zum Zeitpunkt der Neubildung bei maximaler Drehzahl der Motorwelle.
Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Ladezeit des Speicherkondensators aus zwei Phasen besteht – der Zeit T2 des Stromanstiegs in der Wicklung (01 des Transformators T1 und der Zeit Tz der direkten Aufladung des Kondensators nach a Stromunterbrechung Aufgrund der Tatsache, dass der Stromanstieg in der Wicklung (01) gleichzeitig mit dem Öffnen der Unterbrecherkontakte beginnt, sieht die Bedingung für den normalen Betrieb des Systems mit Impulsakkumulation für einen Viertaktmotor wie folgt aus: Т2 + ТЗ< 120/Z Птах, где г - число цилиндров; птах - максимальная частота вращения вала двигателя.
Ein Vergleich dieser Bedingung mit der ähnlichen für SZ mit kontinuierlicher Akkumulation zeigt, dass sie weniger streng ist und in der Praxis nicht schwer zu erfüllen ist.
Die Vorgänge im Moment des Öffnens der Unterbrecherkontakte und Schalten des Schlüssels in Position 2 in einem System mit gepulster Energiespeicherung unterscheiden sich nicht von ähnlichen Prozessoren in einem System mit kontinuierlicher Speicherung.
Systeme mit gepulster Energiespeicherung haben die höchste Hochspannungsanstiegsgeschwindigkeit. Aber die Dauer der induktiven Komponente der Funkenentladung in Kerzen wird von einigen Millisekunden (in Systemen mit Energiespeicherung in Induktivität) auf zehn oder hundert Mikrosekunden reduziert. Dies verschlechtert die Zündung und Verbrennung des Arbeitsgemisches bei mittleren Lasten und führt folglich zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgastoxizität. Um diese Mängel zu beseitigen, müssen die Zündzeitpunktgeber korrigiert und der Abstand in den Kerzen auf 1,2 + 1,5 mm vergrößert werden, was zu einer weiteren Erhöhung der Sekundärspannung und einer harten Arbeit der Isolierteile des Hochspannungssystems führt .