Es difícil imaginar un automóvil moderno sin encendido. Las principales ventajas que otorga el sistema de encendido electrónico son bien conocidas, son las siguientes:
una combustión más completa del combustible y el aumento asociado de potencia y eficiencia;
reducir la toxicidad de los gases de escape;
facilidad de arranque en frío;
un aumento en el recurso de las bujías;
consumo de energía reducido;
posibilidad de control de encendido por microprocesador.
Pero esto está relacionado principalmente con el sistema CDI.
Por el momento, en la industria automotriz prácticamente no existen sistemas de encendido basados en la acumulación de energía en un capacitor: CDI (Capacitor Discharge Ignition) - es tiristor (condensador) (a excepción de los motores importados de 2 tiempos). Y los sistemas de encendido basados en la acumulación de energía en inductancia: ICI (inductor de bobina de encendido) sobrevivieron al momento de transición de contactos a interruptores, donde los contactos del interruptor fueron reemplazados banalmente con un interruptor de transistor y un sensor Hall sin sufrir cambios fundamentales (un ejemplo de encendido en VAZ 2101 ... 07 y sistemas de encendido integrales VAZ 2108 ... 2115 y más allá). El principal motivo de la distribución dominante de los sistemas de encendido ICI es la posibilidad de ejecución integral, lo que conlleva una reducción de los costes de producción, simplificación del montaje e instalación, por lo que paga el usuario final.
Con esto, por así decirlo, el sistema ICI tiene todas las desventajas, la principal de las cuales es la tasa relativamente baja de inversión de magnetización del núcleo y, como consecuencia, un fuerte aumento en la corriente del devanado primario con un aumento en la velocidad del motor. y la pérdida de energía. Esto lleva al hecho de que con un aumento en la velocidad, la ignición de la mezcla empeora, como resultado, se pierde la fase del momento inicial del aumento de la presión del flash y la eficiencia se deteriora.
Una solución parcial, pero lejos de ser la mejor, a este problema es el uso de bobinas de encendido dobles y cuádruples (las llamadas). El fabricante distribuyó la carga en términos de frecuencia de inversión de magnetización de una bobina de encendido a dos o cuatro. , por lo tanto, reduciendo la frecuencia de inversión de magnetización del núcleo para el encendido de una bobina.
Quiero señalar que en los automóviles con un circuito de encendido (VAZ 2101 ... 2107), donde se forma una chispa al interrumpir la corriente en una bobina de resistencia suficientemente alta con un interruptor mecánico, reemplazándolo con un interruptor electrónico de o similar en automóviles con una bobina de alta resistencia no hace más que reducir la carga de corriente en el contacto.
El punto es que los parámetros RL de la bobina deben satisfacer requisitos conflictivos. Primero, la resistencia R debe limitar la corriente a un nivel suficiente para acumular la cantidad requerida de energía en el arranque, cuando el voltaje de la batería puede caer por un factor de 1.5. Por otro lado, demasiada corriente conduce a la falla prematura del grupo de contacto, por lo tanto, está limitado por el variador o la duración del pulso de la bomba. En segundo lugar, para aumentar la cantidad de energía almacenada, es necesario aumentar la inductancia de la bobina. Al mismo tiempo, con un aumento de las revoluciones, el núcleo no tiene tiempo para volver a magnetizarse (como se describe anteriormente). Como resultado, el voltaje secundario en la bobina no tiene tiempo para alcanzar el valor nominal, y la energía de la chispa, proporcional al cuadrado de la corriente, disminuye bruscamente a velocidades altas (más de ~ 3000) del motor.
Las ventajas de un sistema de encendido electrónico se manifiestan más plenamente en un sistema de encendido por condensador con almacenamiento de energía en un contenedor, y no en un núcleo. Una de las opciones para el sistema de encendido por condensador se describe en este artículo. Dichos dispositivos cumplen la mayoría de los requisitos para un sistema de encendido. Sin embargo, su distribución masiva se ve obstaculizada por la presencia de un transformador de pulsos de alto voltaje en el circuito, cuya fabricación presenta cierta dificultad (más sobre esto a continuación).
En este circuito, el capacitor de alto voltaje se carga desde un convertidor DC / DC, en los transistores P210, cuando se recibe una señal de control, el tiristor conecta el capacitor cargado al devanado primario de la bobina de encendido, mientras que el funcionamiento DC-DC en el generador de bloqueo se detiene el modo. La bobina de encendido se usa solo como transformador (circuito LC de choque).
Por lo general, el voltaje en el devanado primario tiene una clasificación de 450 ... 500 V. La presencia de un generador de alta frecuencia y estabilización de voltaje hace que la cantidad de energía almacenada sea prácticamente independiente del voltaje de la batería y la velocidad del eje. Tal estructura resulta mucho más económica que cuando la energía se almacena en un inductor, ya que la corriente fluye a través de la bobina de encendido solo en el momento de la chispa. El uso de un convertidor autogenerador de 2 tiempos permitió elevar la eficiencia a 0,85. El siguiente diagrama tiene sus ventajas y desventajas. A méritos debe atribuirse:
racionamiento de la tensión secundaria, independientemente de la velocidad del cigüeñal en el rango de velocidad de funcionamiento.
simplicidad de diseño y, como resultado, alta confiabilidad;
alta eficiencia.
Desventajas:
fuerte calentamiento y, como resultado, no es deseable colocarlo en el lugar del compartimiento del motor. La ubicación más conveniente, en mi opinión, es el parachoques del automóvil.
En comparación con el sistema de encendido ICI con almacenamiento de energía en la bobina de encendido, el sistema de encendido con condensador (CDI) tiene las siguientes ventajas:
alta tasa de aumento de alto voltaje;
y un tiempo de combustión de descarga de arco suficiente (0.8 ms) y, como consecuencia, un aumento en la presión de flash de la mezcla de combustible en el cilindro, debido a esto, aumenta la resistencia del motor a la detonación;
la energía del circuito secundario es mayor, porque Está normalizado en términos del tiempo de combustión del arco desde el momento de la ignición (MV) hasta el punto muerto superior (TDC) y no está limitado por el núcleo de la bobina. Como resultado, mejor inflamabilidad del combustible;
combustión más completa del combustible;
mejor autolimpieza de bujías, cámaras de combustión;
falta de encendido por incandescencia.
menor desgaste erosivo de contactos de bujías, distribuidor. Como resultado, una vida útil más larga;
Arranque seguro en cualquier clima, incluso con la batería descargada. La unidad comienza a funcionar con confianza a partir de 7 V;
buen funcionamiento del motor, debido a un solo frente de combustión.
Para el transformador, se usa un anillo con una permeabilidad magnética de h = 2000, con una sección transversal> = 1,5 cm 2 (por ejemplo, se mostraron buenos resultados: "núcleo М2000НМ1-36 45х28х12").
Datos de bobinado:
Tecnología de montaje:
El devanado se aplica vuelta a vuelta sobre una junta de resina epoxi recién impregnada.
Después del final de una capa o bobinado en una capa, el bobinado se cubre con resina epoxi hasta que se llenan los huecos entre vueltas.
El devanado se cierra con una junta sobre epoxi fresco y se exprime el exceso. (por falta de impregnación al vacío)
También debe prestar atención a la terminación de las conclusiones:
se coloca un tubo de fluoroplástico y se fija con un hilo de nailon. En el devanado elevador, cables flexibles hechos con un cable: MGTF-0.2 ... 0.35.
Después de la impregnación y el aislamiento de la primera fila (devanados 1-2-3, 4-5-6), se enrolla un devanado elevador (7-8) alrededor de todo el anillo capa por capa, vuelta a vuelta. , exposición de capas, "corderos" - no están permitidos.
La confiabilidad y durabilidad de la operación de la unidad dependen prácticamente de la calidad de fabricación del transformador.
La ubicación de los devanados se muestra en la Figura 3.
Para una mejor disipación del calor, se recomienda ensamblar la unidad en una carcasa acanalada de duraluminio, tamaño aproximado: 120 x 100 x 60 mm, grosor del material: 4 ... 5 mm.
Los transistores P210 se colocan en la pared de la caja a través de una junta conductora de calor aislante.
La instalación se lleva a cabo mediante montaje en superficie, teniendo en cuenta las reglas para la instalación de dispositivos de impulso de alto voltaje.
La placa de control se puede ejecutar en una placa de circuito impreso o en una placa de prueba.
El dispositivo terminado no requiere ajuste, solo es necesario aclarar la inclusión de los devanados 1, 3 en el circuito base de los transistores, y si el generador no arranca, cámbielos.
El capacitor instalado en el distribuidor se apaga cuando se usa CDI.
Detalles
La práctica ha demostrado que un intento de reemplazar los transistores P210 con modernos de silicio conduce a una complicación significativa del circuito eléctrico (ver 2 circuitos inferiores en KT819 y TL494), la necesidad de un ajuste cuidadoso, que después de uno o dos años de funcionamiento en condiciones severas condiciones (calefacción, vibración) debe realizarse de nuevo.
La práctica personal desde 1968 ha demostrado que el uso de transistores P210 le permite olvidarse de la unidad electrónica durante 5 ... 10 años, y el uso de componentes de alta calidad (especialmente un condensador de almacenamiento (MBHC) con un dieléctrico atemporal prolongado) y la fabricación cuidadosa de un transformador - y por un período más largo...
1969-2006 Todos los derechos de este diseño de circuito pertenecen a V.V. Alekseev. Al reimprimir, se requiere el enlace.
Puede hacer una pregunta en la dirección indicada en la esquina inferior derecha.
Literatura
P. ALEXEEV
El sistema de encendido por tiristores en el motor de un automóvil ha ganado tanta popularidad que hoy en día prácticamente no hay automovilistas que no muestren interés por él.
El diagrama esquemático de la versión probada de la unidad del sistema de encendido por tiristores se muestra en la Fig. una.
Arroz. 1. Diagrama esquemático de la unidad de encendido por tiristores.
Los componentes de la unidad están marcados con líneas de puntos y rayas: una fuente de alto voltaje, un dispositivo de almacenamiento de energía, un generador de impulsos de arranque, un interruptor de encendido "Electrónico - convencional".
fuente de alto voltaje, que es un convertidor de transistor push-pull (uno de un solo ciclo puede no proporcionar la tasa de carga requerida del dispositivo de almacenamiento de energía), diseñado para convertir un voltaje bajo (12-14 V) de una batería o un generador de automóvil en un relativamente alto voltaje constante de 380-400 V. La elección de dicho voltaje no es accidental. El hecho es que la energía en la chispa de una bujía del motor con un sistema de encendido por tiristores está determinada por la expresión A = C * U 2/2... de donde se deduce que cuanto mayor sea la capacidad (C) del almacenamiento de energía y mayor sea el voltaje (U), mayor será la energía en la chispa. El aumento de voltaje está limitado por el límite de la rigidez eléctrica del aislamiento del devanado primario de la bobina de encendido (400-450 V), y el aumento de capacidad está limitado por el tiempo de carga del capacitor de almacenamiento, que debe ser menos que la duración del intervalo entre chispas. En base a esto, en un sistema de encendido por tiristores, el voltaje de salida del convertidor suele ser de 300-400 V, y la capacidad del capacitor de almacenamiento es de 1-2 μF.
El transformador convertidor de tensión es el elemento del sistema de encendido que consume más tiempo. En condiciones de aficionados, no siempre es posible utilizar el acero del transformador recomendado por el autor de este o aquel artículo. La mayoría de las veces usan circuitos magnéticos con características desconocidas de transformadores viejos desmontados, estranguladores. La experiencia ha demostrado que un transformador convertidor de voltaje se puede realizar sin cálculos preliminares, dependiendo de la calidad del acero del transformador, pero con una potencia ligeramente sobreestimada, lo que solo mejorará el rendimiento del convertidor.
Los datos del transformador pueden ser los siguientes: la sección transversal del circuito magnético es de 3,5-4,5 cm2; bobinados I y IV-9 vueltas de cable PEV-2 0,47-0,53; devanados II y III - 32 vueltas de cable PEV-2 1.0-1.1; devanado V - 830-880 vueltas de cable PELSHO o PEV-2 0.31-0.35.
Entre las filas del devanado de alto voltaje, así como entre los devanados, es necesario colocar tela barnizada o papel de condensador. El montaje de las placas de núcleo magnético se lleva a cabo de forma ajustada y sin espacios (la presencia de espacios en las juntas reduce drásticamente la calidad del transformador).
Después de ensamblar todo el convertidor con un rectificador en los diodos D3-D6 en forma de una unidad, debe verificarse de acuerdo con los siguientes parámetros: la potencia de la corriente sin carga consumida, la magnitud del voltaje constante en la salida de el convertidor, la forma de la curva de voltaje en el devanado de salida V, la frecuencia de la corriente del convertidor.
La verificación se lleva a cabo de acuerdo con el esquema que se muestra en la Fig. 2.
Arroz. 2. Circuito de prueba del convertidor de voltaje
Si los devanados I, II, III y IV están correctamente encendidos, el convertidor de voltaje debería funcionar de inmediato (se escucha un sonido débil creado por el circuito magnético del transformador). La corriente consumida por el convertidor de voltaje, medida por el amperímetro IP1, debe estar en el rango de 0.6-0.8 A (dependiendo de la sección y grado de acero del circuito magnético del transformador).
Después de apagar la alimentación, se retira la resistencia R1 (ver Fig. 2), la entrada "Y" del osciloscopio se cambia a los puntos 3 y 4 (ver Fig. 1) del puente rectificador y un capacitor con una capacidad de 0,25-1 se conecta a los puntos 1 y 2, 0 μF para un voltaje nominal de 600 V y paralelo a él un voltímetro de CC con una escala de 0-600 V. Después de volver a aplicar energía al convertidor, mida el voltaje de CC en el salida del rectificador. En reposo, puede alcanzar 480 -550 V (dependiendo del número de vueltas del devanado V). Al seleccionar la resistencia R5 (comenzando con un valor grande), logran una disminución de este voltaje a 370-420 V. Al mismo tiempo, la forma de la curva de voltaje de salida del convertidor se observa en la pantalla del osciloscopio. En régimen de ralentí, debe corresponder a la fig. 3, a (las sobretensiones de los frentes pueden alcanzar el 25-30% de la amplitud del voltaje secundario), y con la resistencia R5 conectada, la curva que se muestra en la Fig. 3, b (las sobretensiones frontales se reducen a 10 - 15%). Luego, usando un osciloscopio, se mide la frecuencia del convertidor; puede estar en el rango de 300-800 Hz (una frecuencia más alta, que puede ser con un montaje insuficientemente cuidadoso del circuito magnético del transformador, no es deseable, ya que conduce a aumento del calentamiento del transformador).
Arroz. 3. Diagramas de la tensión de salida del convertidor.
Esto completa la verificación del funcionamiento del convertidor de voltaje.
Los diodos D1 y D2 limitan los voltajes que cierran los transistores al nivel de 0.6-0.8 V y, por lo tanto, protegen las uniones del emisor contra rupturas y también ayudan a reducir la amplitud de las sobretensiones de los frentes de voltaje secundario.
En el convertidor de voltaje, los transistores como P210A, P209, P217 y otros similares con un coeficiente de transferencia de corriente de al menos 12-15 funcionan bien. Un requisito previo es la selección de un par de transistores con la misma relación de transferencia de corriente.
En el rectificador (D3-D6), puede usar cualquier diodo de silicio con Urev> 500-600 V e Ipr> 1 A.
Almacen de energia es un condensador con una capacidad de 1-2 μF, cargado desde el rectificador del convertidor a un voltaje de 400-300 V y descargado en el momento de la chispa a través del tiristor de apertura D7 y el devanado primario de la bobina de encendido. En el sistema de encendido considerado, el condensador C2 desempeña el papel de un dispositivo de almacenamiento de energía. Puede utilizar cualquier condensador de papel (MBGP, MBGO, etc.) con una tensión nominal de 500-600 V. Es recomendable seleccionar un condensador cuya capacidad sea ligeramente superior a la nominal, lo que tendrá un efecto positivo en la energía. en la chispa (especialmente cuando la tensión del rectificador es inferior a 380 V).
En un sistema de encendido por tiristores, ensamblado de acuerdo con el diagrama que se muestra en la Fig. 1, además del dispositivo principal de almacenamiento de energía (condensador C2), se proporciona un condensador C3 de "arranque", conectado en paralelo al condensador C2 mediante contactos de relé P1 (voltaje de activación del relé 6-8 V), que se activa por el voltaje suministrado al terminal "VK" durante el arranque del motor. Esto se hace para aumentar la energía en la chispa aumentando la capacidad de almacenamiento cuando el voltaje de la batería cae a 7-9 V.
El voltaje de conmutación del tiristor utilizado en el sistema de encendido debe ser inferior a 500 V, y la corriente de fuga a un voltaje de funcionamiento de 400 V no debe exceder 1 mA. Desafortunadamente, el voltaje de encendido de los tiristores, incluso de un lote, puede diferir significativamente, por lo tanto, es muy conveniente verificar el voltaje de encendido y la corriente de fuga del tiristor.
Modelador de impulsos de arranque en un sistema de encendido por tiristores, realiza la función más importante: genera pulsos de cierta forma, duración y amplitud y los alimenta al electrodo de control del tiristor exactamente en el momento de abrir los contactos del interruptor. Podemos suponer que los indicadores de calidad de la unidad de encendido por tiristores están determinados por cuán perfecto es el controlador de los pulsos de arranque. Además, debe tener una alta inmunidad al ruido a todo tipo de sobretensiones y caídas de voltaje en la red de a bordo del vehículo y no tener pretensiones en cuanto a la calidad del interruptor y, en primer lugar, a la vibración de sus contactos. El mejor rendimiento desde este punto de vista lo proporciona un transformador conformador de impulsos de arranque. Consta de un transformador de impulsos Tr2, diodos D8 y D9, un condensador C4 y resistencias R7, R8. Cuando los contactos del interruptor están cerrados, la corriente que circula por las resistencias R7, R8 y el devanado primario del transformador crea una reserva de energía en los devanados del transformador, lo que asegura la aparición de un pulso de polaridad positiva en el secundario. bobinado en el momento de abrir los contactos del interruptor. Este pulso r va directamente al electrodo de control del tiristor D7, lo abre y asegura así la descarga del condensador C2 a través de la bobina de encendido.
Para eliminar los falsos impulsos de arranque que se producen en el momento del rebote de los contactos del interruptor, el devanado primario del transformador se desvía mediante el diodo D9 conectado en paralelo y el condensador C4. La capacidad de este capacitor, dependiendo de los datos del transformador de pulso, se selecciona empíricamente. El diodo D8 limita en el nivel de 0,6-0,8 V el pulso negativo en el devanado del transformador II, que se produce cuando los contactos del interruptor están cerrados, protegiendo la transición de control del tiristor de la ruptura.
La apertura confiable del tiristor es proporcionada por un pulso con una amplitud del orden de 5-7 V y una duración de 100-200 μs.
Para un transformador de pulso, puede usar cualquier circuito magnético en forma de W con una sección transversal de 0,7-1,5 cm2. Primero, es recomendable probar una versión experimental del transformador: 80-120 vueltas de cable PEV-0.35-0.5 (devanado I) se enrollan en el marco a granel, y encima 35-40 vueltas del mismo cable (devanado II). Después de ensamblar el núcleo magnético, sin tirar, al transformador (Fig. 4)
Arroz. 4. Esquema para verificar y ajustar el formador de pulso
Todos los elementos del generador de pulsos de disparo (D8, D9, C4, R7 y R8), el electrodo de control y el cátodo del tiristor están conectados temporalmente (el ánodo del tiristor permanece libre). Como interruptor, los contactos P1 / 1 del relé electromagnético P1 (tipo RES-6 o RES-22) están incluidos en el circuito del devanado primario del transformador, cuyo devanado está conectado a la red a través de una resistencia de amortiguamiento ( Rgac) o un transformador reductor. Se coloca un anillo de goma en el grupo de contacto del relé para reducir el rebote del contacto. Tal dispositivo asegura el funcionamiento de un generador de impulsos de arranque con una frecuencia de 100 Hz, correspondiente a la frecuencia de rotación del cigüeñal de un motor de cuatro cilindros, igual a 3000 rpm. El rebote inevitable de los contactos del relé le permite configurar el generador de pulsos de disparo para operar en condiciones más severas que un interruptor real (por esta misma razón, no debe usar un relé polarizado que no rebote los contactos). Después de conectar la alimentación, observe la curva de voltaje en la entrada del tiristor en la pantalla del osciloscopio, que debe tener la forma que se muestra en la Fig. 5, a, averigüe los parámetros iniciales del pulso inicial. Al disminuir o aumentar el número de vueltas del devanado secundario del transformador, se puede disminuir o aumentar en consecuencia la amplitud del pulso, y al seleccionar el número de vueltas del devanado primario y la capacitancia del capacitor C4, cambiar la duración del pulso y su "pureza" desde el punto de vista de la protección contra el rebote de los contactos del interruptor. Como regla, después de dos o tres pruebas, es posible seleccionar los detalles de las partes para que el pulso tenga la duración y amplitud requeridas, y el rebote de los contactos del interruptor no afecte la estabilidad de la operación y la forma de la curva de tensión de los pulsos de arranque. De acuerdo con los datos obtenidos como resultado de las pruebas, se fabrica una versión funcional de un transformador de pulso.
Arroz. 5. Diagramas del voltaje del pulso de arranque (a) y el pulso de descarga del capacitor de almacenamiento (b)
Interruptor de encendido "electrónico - convencional", ensamblado en interruptores de palanca o un interruptor galet, proporciona una transición rápida de un tipo de encendido a otro (para evitar la falla de la unidad de encendido del tiristor, el cambio se realiza solo cuando la fuente de alimentación está desconectada). El condensador C5, conectado en modo de encendido normal en paralelo a los contactos del interruptor ("Pr"), reemplaza el condensador ubicado en la carcasa del distribuidor de encendido (debe ser removido o desconectado, ya que interrumpe el funcionamiento normal del sistema de encendido por tiristores ). Los terminales de los conductores, designados VK, VKB, General y Pr, están conectados a los terminales correspondientes de la bobina de encendido y el interruptor, y los contactos VKB y VK, rodeados por líneas de puntos, se utilizan para conectar con un cable previamente conectado a los mismos terminales de la bobina de encendido.
La unidad de encendido de tiristor completamente ensamblada debe conectarse al interruptor y la bobina de encendido con una bujía (conectada entre el terminal de alto voltaje y el negativo de la fuente de alimentación), y luego, al aplicarle voltaje, verifique los siguientes parámetros: consumo de corriente, voltaje de salida del rectificador, amplitud y duración del pulso de arranque, pulso de descarga de un capacitor de almacenamiento.
El consumo de corriente del convertidor cargado, medido por un amperímetro conectado al circuito de alimentación de la unidad, debe ser de 1,3 a 1,5 A. El voltaje de salida del rectificador (en el condensador C2), medido de acuerdo con el circuito que se muestra en la Fig. . 6, debe ser igual o menor que el voltaje de circuito abierto en un 5-7 % (a veces hasta un 10 %).
Arroz. 6. Circuito para medir el voltaje en el almacenamiento de energía cuando la unidad de encendido por tiristores está funcionando
La amplitud y duración del pulso de disparo, medido por el osciloscopio, debe ser de 5-7 V y 150-250 μs, respectivamente. En el intervalo entre los pulsos (en el momento de cerrar los contactos), pequeño ruido con una pequeña amplitud (no más de 0.1-0.2 de la amplitud del pulso inicial). Si se ven pequeñas "muescas" (generalmente con la frecuencia del convertidor), entonces debe seleccionar la capacitancia del capacitor C1.
El pulso de descarga del capacitor de almacenamiento C2, visto en la pantalla del osciloscopio, tiene la forma que se muestra en la Fig. 5B. La carga del capacitor debe terminar a más tardar en 2/3 del intervalo entre pulsos (generalmente termina en 1/3-1/2 del espacio).
La unidad de encendido por tiristores verificada debe dejarse en condiciones de funcionamiento durante 30-40 minutos para controlar el régimen térmico. Durante este tiempo, el transformador del convertidor debe calentarse a una temperatura que no exceda los 70-80 ° C (la mano lo tolera), y los disipadores de calor de los transistores, hasta 35-45 ° C.
El diseño del bloque es arbitrario. Los transistores convertidores de voltaje están montados en disipadores de calor de placa o duraluminio perfilado con un espesor de 4-5 mm con un área total de 60-80 cm2.
En la Fig. 7.
Arroz. 7. El diseño de la unidad del sistema de encendido por tiristores.
Coloque la unidad en el automóvil (debajo del capó) de modo que sus cables de salida VKB, VK y "Común" puedan conectarse a los terminales correspondientes de la bobina de encendido (el cable que conecta el terminal "Común" de la bobina de encendido al se quita el interruptor). A los contactos "VKB" y "VK" del bloque del bloque de encendido, conecte los cables que anteriormente estaban en los terminales del mismo nombre de la bobina de encendido.
La ventaja de este dispositivo es el apagado automático del modo de chispa múltiple después de arrancar el motor. Esto elimina la posibilidad de detener el motor con encendido de chispas múltiples si el tamaño del espacio en los contactos del interruptor es mayor que el óptimo. En ángulos grandes del estado abierto de los contactos del interruptor, una chispa puede pasar al siguiente cilindro a lo largo de la dirección del distribuidor, lo que hará que el motor se detenga. El circuito puede funcionar con una tensión de alimentación de 5 a 20 V. A un régimen del motor de 1000 rpm, el dispositivo de encendido electrónico consume una corriente de aproximadamente 0,3 A. Al aumentar el régimen del motor, el consumo de corriente aumenta y a 6000 rpm alcanza alrededor de 1A...
Se forma un voltaje de aproximadamente 4000 V, al que se carga el condensador de almacenamiento C8, utilizando un convertidor de voltaje hecho de acuerdo con un circuito con excitación externa. El oscilador maestro, realizado de acuerdo con el esquema multivibrador en los elementos D2.1 y D2.2, opera a una frecuencia de 5 ... 6 kHz, cuando hay un "1" lógico en las entradas 2 y 13. La división de cascadas inversoras en los elementos D2.3 y D2.4 proporciona la transmisión de pulsos rectangulares antifásicos del multivibrador a las entradas de las teclas V6, V7 y V8, V9, conectadas a los devanados I y II del transformador T1. En el devanado III, se induce un voltaje rectangular con una amplitud de aproximadamente 400 V. Este voltaje se rectifica por medio del puente V12 y carga el capacitor de almacenamiento C8.
El modo de encendido de chispa múltiple al arrancar el motor se proporciona mediante un multivibrador en los elementos D1.3 y D1.4. La frecuencia del multivibrador es de unos 200 Hz, establecida por la selección de los condensadores C1 y C2. El multivibrador entra en modo de autooscilación cuando se suministran 12 V desde el interruptor de arranque al cátodo del diodo V2 y lo cierra. Desde la salida 3 del elemento D1.3, los pulsos rectangulares del multivibrador se alimentan a la entrada 4 del disparador Schmitt, realizado en los elementos D1.1 y D1.2. Cuando los contactos del interruptor están cerrados, en la entrada 5 del elemento D1.1. hay un "0" lógico, y en su salida inversa hay un "1 lógico" independientemente del nivel de voltaje en la entrada 4. Luego, el multivibrador D2.1, D2.2 funciona y el capacitor de almacenamiento se carga a un voltaje de 400 V. Si los contactos del interruptor están abiertos, entonces en la salida 6 del elemento D1.1 aparece "1 lógico" con la frecuencia del multivibrador D1.3, D1A. Con una caída de voltaje negativa, el pulso diferenciado de esta salida abre el transistor V3, que dispara el tiristor V10. El condensador C8 se descarga a través del tiristor y el devanado primario de la bobina de encendido, creando una chispa en la bujía. La misma caída de voltaje negativa va a las entradas 2 a 13 del multivibrador D2 1, D2.2 y lo frena, por lo que las teclas V6 ... V9 están cerradas y la energía de la batería no se consume. Después de la descarga del condensador C8, el tiristor V10 se cierra. Debido al proceso oscilatorio en el devanado primario de la bobina de encendido, el capacitor C8 se carga a un nivel de 0,4 ... 0,5 del voltaje inicial. El proceso de chispas múltiples ocurre siempre que las placas de contacto del interruptor estén abiertas. Después de arrancar el motor y apagar el motor de arranque, se abre el diodo V2, se desacelera el multivibrador D1.3, D1.4 y el dispositivo pasa al modo de encendido de chispa única. El condensador C que pasa por alto el interruptor proporciona protección contra rebotes. El interruptor S1 enciende el convertidor de voltaje para alimentar la afeitadora. Este interruptor de palanca se puede utilizar como dispositivo antirrobo.
El transformador T1 está enrollado en un núcleo de ferrita de Ø16x8, tipo М2000НМ y consta de cuatro mitades de Ø8 X 8. Cada uno de los devanados I y II contiene 22 vueltas de cable PEV-2 0,26. El dispositivo utiliza resistencias MLT-0.25, condensadores electrolíticos K50-6, C8-MBGO, 1.0 X 600 V. Transistores V6, V8 de tipo KT503, KT630, MP37, V7, V9 - KT817, KT819, KT805 A, KT808 Y con un relación de transferencia de corriente de al menos 10. Transistores V3 - KT502G, MP25B, MP26B, V4 - KT815 A ... G, KT404 A ... G. Diodos VI, V2: cualquier de baja potencia. Los transistores V7, V9 se instalan en radiadores separados con un área de disipación total de al menos 50 cm2.
Al instalar el dispositivo de encendido, es recomendable corregir el tiempo de encendido con un estroboscopio. Un dispositivo correctamente ensamblado no necesita ser ajustado.
Saludos queridos compañeros radioaficionados. Muchos se han ocupado de sistemas de encendido muy simples y, por lo tanto, muy poco fiables en motocicletas, ciclomotores, motores de barcos y productos similares del siglo pasado. Yo también tenía un ciclomotor. La chispa desaparecía de él tantas veces y por tantas razones diferentes que era muy molesto. Usted mismo probablemente haya visto automovilistas que se encuentran constantemente en las carreteras sin una chispa, que intentan comenzar desde una carrera, desde una colina, desde un empujador ... En general, tuve que idear mi propio sistema de encendido. Los requisitos eran los siguientes:
- debe ser lo más simple posible, pero no a expensas de la funcionalidad;
- alteraciones mínimas en el sitio de instalación;
- fuente de alimentación sin batería;
- mejorando la fiabilidad y potencia de la chispa.
Todo esto, o casi todo, ha sido implementado y ha pasado muchos años de pruebas. Quedé satisfecho y quiero sugerirle que monte un circuito de este tipo, que todavía tiene motores del siglo pasado. Pero los motores modernos también pueden equiparse con este sistema si el suyo se ha vuelto inutilizable y es costoso comprar uno nuevo. ¡No le defraudará!
Con el nuevo sistema de encendido electrónico, la chispa aumentó en un orden de magnitud, antes en un día soleado no la verías, después de eso, el espacio de la bujía aumentó de 0,5 a ~ 1 mm y la chispa era azul-blanca. (incluso el papel fino de Kipov se encendió en el banco de pruebas en condiciones de laboratorio). Cualquier contaminación menor de la vela se ha vuelto insignificante, ya que el sistema es tiristor. El ciclomotor comenzó a arrancar, no solo desde el piso, con un cuarto de vuelta. Muchas velas viejas se pueden volver a poner en funcionamiento sacándolas del "cubo de basura".
Se quitó el descompresor, que siempre "escupía" y ensuciaba el radiador, porque ahora se puede apagar el motor con un simple interruptor o botón. El interruptor, que siempre requiere mantenimiento, se apagó; una vez que se ha configurado, no requiere ningún mantenimiento.
esquema del modulo de encendido
Diagrama de cableado del módulo
Placas de circuito impreso para ensamblar
Para un bajo consumo de corriente, se eligió un microcircuito CMOS KR561LE5 y un estabilizador en LED. KR561LE5 opera a partir de 3 V y con una corriente muy baja (15 uA), lo cual es importante para este circuito.
El comparador de los elementos: DD1.1, DD1.2, R1, R2 sirve para una respuesta más precisa al nivel del voltaje creciente después del sensor de inducción y para eliminar la respuesta a la interferencia. Se necesita un generador de pulsos de disparo en los elementos: DD1.3, DD1.4, R3, C1 para formar la duración de pulso requerida, para el buen funcionamiento del transformador de pulsos, el desbloqueo claro del tiristor y para el mismo ahorro de energía del circuito corriente de suministro.
El transformador de pulso T1 también sirve para aislar de la parte de alto voltaje del circuito. La clave está hecha en el ensamblaje del transistor K1014KT1A: forma un buen pulso, con bordes pronunciados y suficiente corriente en el devanado primario del transformador de pulso, lo que, a su vez, garantiza un desbloqueo confiable del tiristor. El transformador de pulsos está hecho en un anillo de ferrita 2000NM / K 10 * 6 * 5 con devanados de 60-80 vueltas de cable PEV o PEL 0.1 - 0.12 mm.
Se eligió el estabilizador de voltaje LED debido a la corriente de estabilización inicial muy pequeña, que también contribuye al ahorro del consumo de corriente del circuito, pero, al mismo tiempo, estabiliza claramente el voltaje en el microcircuito al nivel de 9 V (1,5 V un LED) y también sirve como luz adicional un indicador de la presencia de voltaje de un imán, en el circuito.
Los diodos Zener VD13, VD14 sirven para limitar el voltaje y se encienden solo a velocidades muy altas del motor, cuando el ahorro de energía no es muy importante. Es recomendable enrollar tales bobinas en un imán para que estos diodos zener se enciendan solo en la parte superior, solo con el voltaje más alto posible (en la última modificación, los diodos zener no se instalaron, ya que el voltaje nunca superó los 200 V) . Dos contenedores: C4 y C5 para aumentar la potencia de la chispa, en principio, el circuito puede funcionar en uno.
¡Importante! El diodo VD10 (KD411AM) fue seleccionado de acuerdo a las características del impulso, otros estaban muy calientes, no cumplían a cabalidad su función de protección contra emisión inversa. Además, lo atraviesa una media onda inversa de oscilación en la bobina de encendido, lo que aumenta la duración de la chispa casi dos veces.
Este circuito también mostró la falta de exigencia de las bobinas de encendido: se instalaron las que estaban a mano y todo funcionó a la perfección (para diferentes voltajes, para diferentes sistemas de encendido, intermitente, en un interruptor de transistor).
La resistencia R6 está diseñada para limitar la corriente del tiristor y apagarlo con precisión. Se selecciona según el tiristor utilizado para que la corriente a través de él no pueda exceder el máximo del tiristor y, lo más importante, que el tiristor tenga tiempo de apagarse después de la descarga de los condensadores C4, C5.
Los puentes VD11, VD12 se seleccionan de acuerdo con el voltaje máximo de las bobinas magnéticas.
Hay dos capacidades de carga de bobinas para descarga de alto voltaje (esta solución también es mucho más económica y eficiente que un convertidor de voltaje). Esta decisión vino porque las bobinas tienen diferentes reactancias inductivas y sus reactancias inductivas dependen de la frecuencia de rotación de los imanes, es decir y sobre la frecuencia de rotación del eje. Estas bobinas deben contener un número diferente de vueltas, luego, a bajas velocidades, funcionará la bobina con una gran cantidad de vueltas, y a altas velocidades con una pequeña, ya que el aumento en el voltaje inducido con el aumento de la velocidad recaerá sobre el aumento inductivo. resistencia de la bobina con un gran número de vueltas, y en En una bobina con un pequeño número de vueltas, el voltaje aumenta más rápido que su reactancia inductiva. Así, todo se compensa y el voltaje de carga de las capacidades se estabiliza hasta cierto punto.
El bobinado de encendido en el ciclomotor "Verkhovyna-6" se rebobina de la siguiente manera:
- primero, el voltaje en la pantalla del osciloscopio se mide desde este devanado. Se necesita el osciloscopio para determinar con mayor precisión el voltaje de amplitud máxima en el devanado, ya que el devanado cercano al voltaje máximo está cortocircuitado por el interruptor y el probador mostrará un cierto valor de voltaje efectivo subestimado. Pero las capacidades se cargarán hasta el valor máximo de amplitud de la tensión, e incluso con periodo completo (sin interruptor).
- después de enrollar el devanado, es necesario contar el número de sus vueltas.
- dividiendo el voltaje de amplitud máxima del devanado por el número de vueltas, obtenemos cuántos voltios da una vuelta (voltios / vuelta).
- dividiendo los voltajes requeridos para nuestro circuito por el resultante (voltio / vuelta), obtenemos la cantidad de vueltas que deberán enrollarse para cada uno de los voltajes requeridos.
- lo enrollamos y lo colocamos en el bloque de terminales. El devanado de iluminación sigue siendo el mismo.
Partes usadas en el diagrama
Microcircuito KR561LE5 (elementos 2 O NO); interruptor integrado en el transistor MOS K1014KT1A; tiristor TC112-10-4; puentes rectificadores KTs405 (A, B, C, D), KTs407A; diodos de pulso KD 522, KD411AM (muy buen diodo, otros se calientan o funcionan mucho peor); LED AL307 u otros; condensadores C4, C5 - K73-17 / 250-400V, el resto de cualquier tipo; resistencias MLT. Los archivos del proyecto se pliegan aquí. Esquema y descripción - tnp.
Discutir el artículo ESQUEMA DE LA UNIDAD DE ENCENDIDO ELECTRÓNICO
En los sistemas de encendido por tiristores, la energía para la descarga de una chispa se almacena en un capacitor, por lo que a menudo se les llama capacitor. En el momento de la chispa, el capacitor se descarga a través del tiristor y el devanado primario de la bobina de encendido, y se induce un alto voltaje en el devanado secundario.
La energía Wc acumulada en el capacitor C1 depende de su capacidad y del voltaje al cuadrado (U2) suministrado al capacitor: Wc = OU2 / 2.
Por lo tanto, el capacitor se carga a un voltaje de 300 + 400 V desde la red de a bordo de 12 + 14 V, u otra fuente de aumento de voltaje a través de un convertidor de voltaje P y un rectificador B (ver figura).
El tiempo para cargar completamente el capacitor de almacenamiento es mucho más corto que el tiempo de almacenamiento de energía en el inductor y se puede aumentar a 2 ms. Depende de la potencia y la resistencia de salida del convertidor y de la capacidad del condensador de almacenamiento. El tiempo de carga del capacitor se calcula para que cuando se aplique la siguiente chispa, esté completamente cargado. Esto asegura que la energía de la chispa sea constante en todo el rango de frecuencia de chispas. Los tiristores son menos sensibles a las sobretensiones que los transistores. Los sistemas de encendido de tiristores pueden funcionar con una bobina de encendido de contacto de batería, cuyo valor máximo de EMF de autoinducción corresponde aproximadamente al voltaje de carga del capacitor de almacenamiento. El condensador del interruptor no afecta el funcionamiento del sistema de tiristores. Esto le permite cambiar rápidamente a un sistema de batería en caso de falla.
El alto voltaje del sistema de encendido por tiristores aumenta unas diez veces más rápido que en los sistemas de batería y transistores de contacto. Por lo tanto, proporciona un desglose del espacio de chispa en velas con aisladores sucios y carbonizados. Pero la duración de la descarga en el espacio de chispa es mucho más corta (alrededor de 300 ms) que en los sistemas con almacenamiento de energía en inductancia (alrededor de 1 ms), ya que la frecuencia de las oscilaciones del circuito del capacitor de almacenamiento, el devanado primario en el sistema de tiristores es mucho más alto.
De acuerdo con el principio de funcionamiento, los sistemas de encendido por tiristores se dividen en dos grupos: con pulso continuo (pulso múltiple) y almacenamiento de energía de pulso único en el tanque.
En los sistemas de pulso, el capacitor se carga con un pulso rectangular hasta el voltaje final, luego hay una pausa hasta el momento de su descarga.En circuitos con almacenamiento de energía continuo, el capacitor se carga con numerosos pulsos de voltaje intermitentes.
Los sistemas con almacenamiento de impulsos permiten medios simples para estabilizar el voltaje de carga de un capacitor de almacenamiento, es decir, hacerlo independiente de los cambios en el voltaje de suministro y otros factores desestabilizadores. Sin embargo, a una baja frecuencia de arranque de la rotación del eje del motor en estos sistemas, debido a un aumento en el tiempo de pausa, el capacitor de almacenamiento logra descargarse un poco en el momento de la chispa y la tensión de chispa disminuye. Esto impone requisitos estrictos sobre los valores de las corrientes de fuga en los elementos del circuito secundario: tiristor, condensador de almacenamiento, diodo rectificador y es una desventaja de los sistemas con almacenamiento de pulso.
Los sistemas con almacenamiento continuo de energía están libres de esta desventaja. Estos sistemas son prácticamente insensibles a las fugas en los elementos del circuito secundario y aseguran que la tensión de chispa sea independiente de la velocidad del motor.
En la Figura 2 se muestra un diagrama esquemático de un sistema de encendido por tiristores con almacenamiento continuo de energía.
Incluye un convertidor P de tensión constante 12 ¦ 15 V en alterna 300 + 400 V con una frecuencia de unos 500 Hz. Rectificador de voltaje AC V, tiristor VD5, capacitor de almacenamiento C1, unidad de control y bobina de encendido de cortocircuito.
Como convertidor de tensión, se puede utilizar un convertidor push-pull con acoplamiento de autoexcitación a transformador que se muestra en el diagrama, ensamblado de acuerdo con un circuito con un colector común en los transistores VTI, VT2, resistencias R1, R2, R3, R4 y transformador .
Cuando se enciende el encendido, el voltaje de la red de a bordo se suministra al punto medio del devanado del transformador y a los colectores del transistor. Hay una corriente en dos circuitos paralelos, que fluye desde el punto medio del transformador a través de su mitad superior, las resistencias Rl, R3, el transistor VT1 y a través de la mitad inferior del transformador, las resistencias R2, R4, el transistor VT2. Debido a la dispersión de los parámetros de los transistores y resistencias tbk, en la mitad del transformador (digamos, el superior), irá un poco más grande que en el segundo (inferior). Esto provoca el desbloqueo acelerado de un transistor (VT1) y el bloqueo del segundo (VT2). Los transistores están en este estado hasta que el flujo magnético en el núcleo del transformador alcanza la saturación. La fuerte desaceleración resultante en el aumento de la corriente provoca una FEM de polaridad opuesta en los devanados del transformador, que conmuta los transistores: bloquea VT1 y desbloquea VT2. Los transistores conmutan a una frecuencia de aproximadamente 500 Hz, cambiando la dirección de la corriente en el devanado del transformador, y en la salida del transformador aparece una tensión alterna de aproximadamente 350 ¦ 400 V. Un rectificador de onda completa en el VD2 + VD4 diodos convierte la tensión alterna en tensión continua, que carga el condensador C1. En el momento de la chispa, se envía un pulso positivo desde la unidad de control al electrodo de control del tiristor VD5 a la señal de un sensor de contacto o sin contacto. El tiristor se abre y el capacitor se descarga a través del devanado primario de la bobina de encendido, y se induce un alto voltaje en el devanado secundario.
Consideremos con más detalle las etapas principales de la operación del sistema: la carga del capacitor de almacenamiento después de cambiar la llave VD5 a la posición 1 (etapa 1, Fig. 2) y los procesos que ocurren después de que se abren los contactos del interruptor y el interruptor VD5 cambiar a la posición 2 (etapa 2, Fig. 3).
Nivel 1. De acuerdo con el circuito equivalente (Fig. 2), un circuito que consta de un condensador de almacenamiento C1, una resistencia Rvn, cuya resistencia es igual a la resistencia interna del convertidor, y una resistencia Rut, cuya resistencia es igual a la resistencia de fuga resultante en el circuito secundario, mediante el interruptor VD5, se conecta a una fuente de tensión constante Ub, que es el transformador.
El voltaje a través del capacitor aumenta exponencialmente:
Donde 
la constante de tiempo del circuito de carga del condensador.
Como regla general, Rut> Rvn (de lo contrario, como se mostrará a continuación, el sistema no funciona en absoluto), y el voltaje en el capacitor de almacenamiento después de un tiempo t «ЗТ = 3Rbm С1 prácticamente alcanza el valor de estado estable Ub.
La energía almacenada en el campo eléctrico del capacitor es igual a: We1 = C1 * U2v / 2
Una condición necesaria para el funcionamiento normal del sistema es la carga completa del condensador C1 a la tensión Ub, durante el tiempo entre dos chispas a la máxima velocidad de rotación del eje del motor. Teniendo en cuenta que el condensador en el circuito de la Fig. 1 comienza a cargarse solo después de que se cierran los contactos del interruptor, y suponiendo que el ciclo de trabajo del interruptor sea igual a 2, esta condición para un motor de cuatro tiempos se verá así:
donde z es el número de cilindros del motor; Nmax - velocidad máxima de rotación del cigüeñal del motor, rpm. Para un motor de dos tiempos, el numerador del lado derecho debe ser 10. Entonces, si la capacidad del capacitor de almacenamiento CI = 1 μF, el motor es un cuatro tiempos de cuatro cilindros que tiene una frecuencia máxima de rotación del cigüeñal pmax = 6000 rpm, luego T< 0,83 мс, и внутреннее сопротивление преобразователя не должно превышать:
Consideremos con más detalle la influencia de la resistencia de fuga Ryr en el funcionamiento del sistema. La resistencia de fuga está determinada principalmente por la corriente de fuga del tiristor utilizado como interruptor. Los tiristores del tipo KU202M (N) tienen un valor de fuga máximo: hasta 10 mA a una tensión de 400 V. La resistencia de fuga en este caso es:
Por lo tanto, la condición Ryr > Rin se cumple incluso en este caso extremo y, por lo tanto, se puede despreciar la influencia de la resistencia de fuga en sistemas con almacenamiento continuo de energía. Además, en realidad, la corriente de fuga de la gran mayoría de los tiristores de este tipo no supera los 0,2 + 0,3 mA.
En la práctica, el cumplimiento de la condición: sobre la carga completa del condensador C1 al voltaje Ub, durante el tiempo entre dos chispas a la velocidad máxima de rotación del eje del motor, no encuentra dificultades. Habiendo dado una cierta energía Wcl y eligiendo el valor de la tensión de salida del convertidor Ub, a partir de la expresión: C1 = 2 Wct / U in - determine la capacidad del condensador de almacenamiento. La resistencia interna del convertidor Rbh está determinada por su potencia. Cuanto mayor sea la potencia del convertidor, menor será su resistencia interna.
Usando un convertidor suficientemente potente, es posible asegurar que la energía Wcl, y por lo tanto el voltaje secundario, sean constantes hasta la velocidad más alta del motor. En cuanto a la velocidad baja, es obvio que si el condensador de almacenamiento logró cargar hasta el voltaje Ub a la velocidad máxima, tendrá mucho más tiempo para cargar hasta este voltaje a una velocidad baja del cigüeñal.
Etapa 2. Conexión del condensador de almacenamiento cargado C1 al devanado primario de la bobina de encendido.
En la Fig. 3 dado un circuito equivalente simplificado para la segunda etapa del flujo de trabajo.
En su compilación y análisis, se hicieron las siguientes suposiciones: se elimina la conexión galvánica entre los devanados de la bobina de encendido, el contacto de chispa del distribuidor se reemplaza por uno deslizante, las capacidades distribuidas del circuito secundario se reemplazan por una concentrada capacitancia C1, las resistencias activas de los devanados de la bobina de encendido son iguales a cero, el coeficiente de acoplamiento entre los devanados es igual a uno, el secundario está desviado, falta la cadena.
De acuerdo con el circuito equivalente, después de abrir los contactos del interruptor y cambiar el interruptor VD5 a la posición 2, se forma un circuito oscilatorio en el circuito primario, que consta de la inductancia L1 del devanado primario W1 de la bobina de encendido y la suma de las capacitancias del condensador de almacenamiento CI y el circuito secundario C2- (W2 / W1), reducido al primario ... Dado que el condensador C1 se cargó antes de la conmutación, después de eso, aparecen oscilaciones naturales amortiguadas en el circuito primario, cuya frecuencia (sin tener en cuenta los procesos en el circuito secundario) es igual a:
Debido al hecho de que en el momento de la conmutación, la capacitancia C2 (W2AV1) se conecta en paralelo al capacitor de almacenamiento, el voltaje en el capacitor de almacenamiento disminuye y el voltaje primario máximo determinado a partir de las condiciones para mantener la carga será igual a:
Obviamente, si Ulmax es el máximo de la tensión primaria, entonces el máximo de la tensión secundaria viene determinado por la expresión:
De esta expresión se deduce que eligiendo adecuadamente la capacidad del condensador de almacenamiento C1 para que CI> C2 (W2 / W1), es posible lograr una pequeña dependencia de la tensión secundaria U2max en el valor de la capacidad C2, que es fundamentalmente imposible en el sistema de encendido clásico
Además, en un sistema de encendido por condensador, la tensión secundaria máxima depende poco del valor de la resistencia que deriva el circuito secundario. La práctica confirma que el sistema de encendido del condensador permanece operativo a valores bajos de resistencia de derivación, hasta 100 K. Esto reduce significativamente los requisitos para el cuidado de las bujías (limpieza, ajuste del espacio, etc.). La vida de las bujías se puede alargar considerablemente, ya que bujías que ya no se pueden utilizar en el sistema de encendido clásico pueden funcionar satisfactoriamente en el sistema de condensadores.
Esto se debe al hecho de que los tiristores se utilizan generalmente como interruptor en un sistema de encendido de condensadores, cuyo tiempo de conmutación, que determina la duración del frente de la tensión primaria, es de solo unos pocos microsegundos. Por supuesto, la duración del frente del voltaje secundario también depende de los parámetros de la bobina de encendido. Sin embargo, incluso cuando se usan bobinas del sistema de encendido clásico, el frente del pulso de voltaje secundario en el sistema de capacitores resulta ser mucho más inclinado que en el sistema clásico.
Es obvio que las pérdidas de energía en valores específicos de la resistencia de derivación y el voltaje secundario son proporcionales a la duración de la acción de este voltaje. Por tanto, con un frente escarpado, durante el tiempo que transcurre hasta que la tensión alcanza su máximo, las pérdidas serán menores que con un frente plano. Esto explica la pequeña dependencia de U2max en el sistema de encendido del condensador de la resistencia que deriva el circuito secundario.
El circuito con almacenamiento continuo de energía en un capacitor se distingue por la simplicidad, la capacidad de fabricación y la confiabilidad del diseño. Su desventaja es la dependencia de la energía del capacitor de almacenamiento del voltaje de la fuente de alimentación. En invierno, cuando el voltaje de la batería en el arranque cae a 7 + 8 V, el capacitor se carga a un voltaje de aproximadamente 190 V, la energía almacenada en él disminuye 4 veces y el arranque es difícil.
Los sistemas de condensadores con almacenamiento de energía de impulso en un condensador permiten una buena chispa cuando el voltaje en la red de a bordo se reduce a 6,5 V. Pero estos sistemas son relativamente más complicados y más caros. Los dispositivos semiconductores utilizados en ellos tienen mayores requisitos para las corrientes de fuga, que no deben ser más de 0,1 mA.
En los sistemas con almacenamiento de energía pulsada, el condensador de almacenamiento se carga con un pulso potente inmediatamente después del final de la descarga de la chispa en la bujía. En la Fig. 4 muestra un diagrama esquemático de un sistema de encendido de condensador con un pulso
acumulación de energía, y en la Fig. 5 cronogramas de su trabajo.
El circuito incluye un transistor VT1, que funciona en modo clave, un transformador elevador T1, un condensador de almacenamiento C1, dos diodos VDi, VD2, un tiristor VD3 y una bobina de encendido (SC).
Cuando el interruptor de encendido S está cerrado y en el momento en que se abren los contactos del interruptor (ti), el transistor VTI entra en saturación. La corriente de control fluye desde la batería a través de las resistencias Poison, RI y R2, la base y el emisor del transistor hasta la carrocería del automóvil y "-" la batería. El transistor conduce una corriente que aumenta linealmente del devanado primario del transformador T1. La energía se acumula en el campo magnético Tf. A medida que aumenta la corriente 16 en el devanado (01), aumenta la caída de voltaje en la resistencia R3. Este voltaje se alimenta a la entrada del circuito de control y cuando la corriente alcanza el valor establecido 1р, las teclas VT1 y VD3 se cierran por el err señal La corriente en el devanado 0) 1 se detiene (B, Fig. 5). La energía acumulada en el campo magnético del transformador T1, igual a L1 1 p/2, donde L1 es la inductancia del devanado (01 del transformador T1, crea pulsos de tensión en sus devanados. pasa por el diodo VD1 y carga el capacitor de almacenamiento C1 a un alto voltaje de 350 V. El diodo VD 1 evita la descarga del capacitor C1 a través del devanado 0-2 después del final del pulso.
Por lo tanto, la tensión de carga del condensador de almacenamiento no depende de la tensión de alimentación y, a valores constantes de t |, LI y CI, está determinada solo por la corriente de corte 1p.
La propiedad especificada del sistema hace posible obtener un voltaje secundario estabilizado por medios relativamente simples. Para ello, es necesario disponer de un circuito de control con un umbral de respuesta estable. La implementación práctica de tal esquema no es difícil.
En el momento U, los contactos del interruptor están cerrados, lo que no afecta el funcionamiento del sistema.
En el momento ts, los contactos del interruptor se abren nuevamente y las teclas VT1 y VD3 se abren.
La tecla VT1 conecta el devanado C01 del transformador T1 a la fuente de alimentación y una corriente que aumenta linealmente comienza a fluir a través de él nuevamente. La tecla S2.2 conecta el condensador de almacenamiento cargado con un voltaje de 350 V al devanado primario WI de la bobina de encendido. En
Se induce un alto voltaje en el devanado secundario W2 de la bobina de encendido, que se alimenta a través del distribuidor a las bujías. Luego se repiten los procesos descritos. En el momento t6, la corriente en el devanado (01 del transformador alcanza el valor preestablecido 1p, en el momento t7 el capacitor de almacenamiento se vuelve a cargar. En el momento U, los contactos del interruptor se abren y se produce una descarga de chispa en la bujía.
Entre los momentos en que se carga el capacitor de almacenamiento (b, t?, Fig. 5) y los momentos en que el capacitor se conecta a la bobina de encendido (t5, ts), pasa el intervalo de tiempo XI Durante este tiempo, el capacitor de almacenamiento se descarga a través de las resistencias inversas del diodo VD 1, el tiristor y su propia resistencia de aislamiento, y el voltaje a través de él disminuye en AU en el momento de la chispa. En la Fig. 5, la línea de puntos muestra el caso ideal donde no hay fugas.
Cuanto menor sea la frecuencia de chispas y, por tanto, cuanto mayor sea el período T y el intervalo XI, más se descargará el condensador de almacenamiento y menor será la tensión de chispas. Con una corriente de fuga significativa, puede suceder que la tensión secundaria a bajas velocidades de arranque del motor caiga tanto que resulte insuficiente para romper el espacio de chispa de la bujía.
Determinemos la corriente de fuga admisible en el circuito secundario de un sistema con almacenamiento de energía pulsado, en el que el sistema permanece operativo a las velocidades de arranque más bajas del eje del motor, para las cuales XI = T.
La cantidad de electricidad almacenada inicialmente en el condensador de almacenamiento C1 es: Ql-Cl-UI.
donde C1 es la capacidad del capacitor de almacenamiento; U1 es el voltaje inicial de su carga.
La corriente de fuga total en el circuito secundario se denotará por 1ut.
Entonces, la cantidad de electricidad perdida por el capacitor de almacenamiento durante el tiempo XI * T será igual a: AQ - 1ut- T = I) nr / F, donde F es la frecuencia de chispa.
La cantidad de electricidad que queda en el capacitor de almacenamiento en el momento de la formación de la chispa está determinada por la expresión; Q2 = Q1 -AQ = C1 - 111 -Iyr / F, y el voltaje U1 en el capacitor de almacenamiento, correspondiente a esta cantidad de electricidad, se determina como: U2 = Q2 / C1 = U1 -Iyr / (F C1), y , por lo tanto, la disminución de voltaje en el momento de la chispa será igual a: di = 1yt / (F C1).
La expresión final para determinar la corriente de fuga total admisible Iut, mA, para un motor de cuatro tiempos y cuatro cilindros será:
1out5p-C1 -U1 -y/3, donde n es la velocidad del eje del motor, rpm; y = 100 AU / U1 - disminución permisible del voltaje de chispas a la frecuencia n,%; Ø - voltaje inicial de la carga del capacitor de almacenamiento, V; C1 - capacidad del condensador de almacenamiento, μF.
A modo de ejemplo, determinemos el valor permisible de la corriente de fuga para el siguiente caso práctico, la velocidad mínima de arranque del eje del motor es n = 150 rpm; capacidad del condensador de almacenamiento CI = 1 μF; el voltaje inicial a través del capacitor de almacenamiento es U1 = 350 V, y su disminución permitida es V = 15% (4U = 52 V):
\ ut £ 150 -10 350 - 1S / 3 = 0.26mA.
Como se mencionó anteriormente, la corriente de fuga de un tiristor del tipo KU202M (N), según sus especificaciones técnicas, puede alcanzar los 10 mA y, a pesar de ello, dicho tiristor es eficiente en un sistema con almacenamiento continuo de energía. Para un sistema con almacenamiento de pulsos, dicho tiristor no es adecuado. Incluso si la corriente de fuga del tiristor es igual a 1 mA, el voltaje de chispas a la velocidad del motor de arranque n = 150 rpm disminuirá en un 57%, es decir, no se suministrarán 350 V, sino solo 150 V al devanado primario del encendido. bobina y el sistema no funcionará.
En este sentido, los tiristores para sistemas con almacenamiento de energía pulsada deben seleccionarse especialmente para la corriente de fuga. En la práctica, sin embargo, esto no encuentra dificultades, ya que la gran mayoría de los tiristores tienen una corriente de fuga de 0,2 + 0,3 mA.
Como en un sistema con almacenamiento continuo de energía, en este caso, una condición necesaria para el normal funcionamiento del sistema es también la carga completa del condensador de almacenamiento en el momento de la neoplasia a la máxima velocidad del motor.
De la Fig. 5 se puede ver que el tiempo de carga del capacitor de almacenamiento consta de dos fases: el tiempo T2 del aumento de corriente en el devanado (01 del transformador T1 y el tiempo Tz de la carga directa del capacitor después de la ruptura actual. , la condición para el funcionamiento normal del sistema con acumulación de impulsos para un motor de cuatro tiempos se verá así: T2 + TZ< 120/Z Птах, где г - число цилиндров; птах - максимальная частота вращения вала двигателя.
La comparación de esta condición con la análoga para SZ con acumulación continua muestra que es menos estricta y, en la práctica, su cumplimiento no encuentra dificultades.
Los procesos que ocurren en el momento de abrir los contactos del interruptor y pasar la llave a la posición 2 en un sistema con almacenamiento de energía pulsada no difieren de los de un procesador en un sistema con almacenamiento continuo.
Los sistemas de almacenamiento de energía pulsada tienen la velocidad de respuesta más rápida de alto voltaje. Pero la duración de la componente inductiva de la descarga de la chispa en las velas se reduce desde unos pocos milisegundos (en sistemas con almacenamiento de energía en inductancia) hasta decenas o centenas de microsegundos. Esto empeora el encendido y la combustión de la mezcla de trabajo a cargas medias y, por lo tanto, conduce a un aumento del consumo de combustible y la toxicidad de los gases de escape. Para eliminar estas deficiencias, es necesario corregir las máquinas de sincronización de encendido y aumentar el espacio en las bujías a 1,2 + 1,5 mm, lo que conduce a un mayor aumento en el voltaje secundario y un trabajo intenso de las partes aislantes de alto voltaje. sistema.