Електронно запалване за автомобили с чукче и наковалня

    Идеята за електронното запалване дойде след като преди около година на моя Москвич "Алеко" 2141 с ладов двигател ВАЗ-2106 чукчето и наковалнята започнаха да правят проблеми поради износване. Пробегът им беше около 23 хиляди километра и имаше сериозен пренос на материал от единия на другия контакт. Смених ги с "нови" - някакви от старо руско производство с видимо по-лошо качество на изработка от предишните, кондензаторът беше премерен и беше с номиналния си капацитет. Центровката на новите чукче и наковалня беше извършена със стробоскоп, както и беше направена диагностика на запалителната система на стенд при автодиагностик.

    Всичко изглеждаше добре и колата вървеше супер, докато обаче преди около месец отново започнаха проблемите. Отново детонации на празен ход, подскоци на стрелката на оборотомера, придърпване при подаване на повече газ при обороти под 2000 об./мин. и все такива неща подсказващи, че се извършва неправилно подаване на искра. При оглед на контактите отново се наблюдава силен пренос на материал от единия на другия контакт. Всичко беше добре, но пробега от монтирането на чукчето и наковалнята беше не повече от 1000-1500 километра. Съвсем очевидно чукчето и наковалнята са били с много лошо качество на контактите, пъпките не бяха с равни чела, а издути и контактуваха под ъгъл, пружината също не беше достатъчно стегната в сравнение с други чукчета. Всичко това очевидно е довело до прекомерно искрене и то винаги в една точка (най-близката точка между пъпките при раздалечаване), което заедно с некачествения материал на пъпките, е довело до преждевременно пренасяне на материал и неправилна комутация.

    Потърсих алтернативен производител на чукчета и наковални за този двигател и по съвети на колеги от форума на Москвич се спрях на чукче и наковалня производство на фирмата Master Sport, уж немска фирма. Чукчето и наковалнята изглеждат с много добро качество на изпълнение, пъпките им също. Пружината е стегната и ги монтирахме отново при автодиагностика и както се очакваше колата отново започна да върви прекрасно. Този път обаче реших да не изпитвам до там качеството на чукчето и наковалнята и реших, че никак няма да ми дойде зле да направя едно транзисторно запалване с цел да удължа поне електрическия живот на пъпките.

    Още преди години в сайта www.kn34pc.com попаднах на схемата на електронно запалване на колегата LZ2CH:

    Сега, като стана дума за електронно запалване, се сетих отново за нея и тя послужи за основа за моята разработка. Разбира се, като всеки човек, занимаващ се професионално и любителски с електроника, рядко вземам да използвам схеми на готово, винаги черпя идеи от схемите и правя модификации на базата на настоящия си опит, знания и елементна база с която разполагам. Така в случая ми хареса как е реализирано спирането на тока през бобината, когато колата е на "контакт", но двигателя не работи. Хареса ми, че тази полезна функция е реализирана без допълнителни активни елементи.

    Идва ред и на модификациите: тук трябва да спомена че схемата е напълно работоспособна в оригиналния си вид и с моите модификации не целя да отрека оригиналната разработка. Това което съм модифицирал са неща които лично аз бих направил по друг начин. На първо място крайният транзистор KT812A има сравнително малко усилване по ток (като всеки високоволтов мощен транзистор). Дори да се подбере екземпляр с по-висока бета и с базовия ток от около 350 mA, транзистора ще е на границата на насищането и е твърде възможно загубите в него да са по-големи от очакваните.

    Затова реших, че първата модификация ще бъде крайният транзистор да бъде заменен с дарлингтонова двойка. Изборът за краен транзистор е BU2508AF - 1500V, 8A в изолиран корпус, предвиден за краен транзистор за хоризонтално отклонение в телевизионни приемници и монитори. Предкрайният транзистор от дарлингтоновата двойка беше избран BUL216.



Архив [zip,zpl7,gif][56kb]

    Мощните крайни транзистори обаче излизат доста бавно от насищане, затова за ускоряване на разсейването на неосновните токоносители от базата поставих ускоряващи кондензатори. С тяхна помощ когато дойде ред за запушване на транзистора, на базата се установява отрицателно напрежение спрямо емитера, с което се отнемат неосновните токоносители във вид на изходящ базов ток, което значително ускорява запушването. За да се осигури отрицателен базов ток обаче трябва да има доста нискоомен резистор в емитера на T2. Това би довело до големи загуби когато крайните транзистори са отпушени, както и на T2 няма да му достига базов ток. Затова схемата беше усложнена с още един транзистор - T3, който осигурява нискоомна верига към маса след запушването на T2. И така с помощта на ускоряващите кондензатори и T3 времето за запушване на крайните транзистори намаля от над 20 микросекунди на под 1 микросекунда време за пълно запушване. Бързото превключване би следвало да повиши енергията на искрата. Останалата част от схемата остава непроменена, като само активните прибори са сменени с по-съвременни. Стойността на C1 в оригиналната схема е 47 nF. Тази стойност очевидно е предвидена на намали влиянието на шумове, индуцирани по дългите кабели, както и евентуално да отстрани неколкократни превключвания поради претрепване на контактите на чукчето и наковалнята при затваряне. Той обаче внася закъснение около 500 микросекунди при отпушване на крайния транзистор след затваряне на чукчето и наковалнята. Това закъснение при високи обороти ще намали още повече времето за протичане на ток през бобината което и без това е скъсено доста заради по-високата честота и инертността на механичните контакти. Затова намалих стойността на 4,7 nF. С тази стойност закъснението, което се внася, е около 36 микросекунди.

    Реализацията на устройството реших да бъде на експериментална платка, защото така или иначе в случая печатната платка няма да даде никакви предимства на конструкцията:

    Устройството е поместено в пластмасова кутия, върху която е монтиран радиатора на крайния транзистор:

    Електронното запалване, монтирано в колата:

    Резултатите от тестването на транзисторното запалване в реални условия в автомобила са много добри. Двигателят пали лесно и работи стабилно и равномерно. Има добър въртящ момент в ниските обороти, както и добра мощност във високите обороти. Като цяло ускорението е по-добро, а звука на двигателят е по-мек. Създава усещане за това, че колата се движи с лекота. Не е ясно каква част от подобрението се дължи на електронното запалване и каква част на чисто новите чукче и наковалня с правилна центровка, но разликата е изключителна. Надявам се поне с помощта на електронното запалване правилната и безпроблемна работа на чукчето и наковалнята да се увеличи на поне 20-30 хиляди километра без допълнителна центровка.

    След тестов пробег от около двадесетина километра при температура на околния въздух 20-25 градуса, радиатора на крайния транзистор е леко топъл на пипане - температура около 37 градуса. Единствения недостатък, който мога да отбележа е, че поради високата скорост на запушване на транзисторите се генерират известно количество радиосмущения и в УКВ радиоприемника се долавя леко пукане с честотата на комутация, когато сигнала на приеманата радиостанция е по-слаб и не достига прага на пълно ограничение в смесителя.


Използвана литература:
1. Електроннно запалване за "Москвич", LZ2CH, Силистра
2. "В помощь радиолюбителю", выпуск 70, 1980 год.: Устройство электронного зажигания, Б. Крутаков [zip,pdf][1,3mb]


инж. Димитър Бадаров
1 май 2015 година