改良された点火ユニット。スキーム、説明

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改良された点火ユニット。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この設計は、すでに単純な点火ユニットの製造経験があり、比喩的に言えば、現在可能と思われるすべてを「絞り出した」装置を望んでいる、訓練を受けたアマチュア無線家に推奨できます。過去数年にわたり、安定化点火ユニット [1] は多くの自動車愛好家やラジオ愛好家によって繰り返し使用されており、欠点が指摘されているにもかかわらず、時の試練に耐えてきたと考えられます。また、同様のパラメーターを備えた同様の単純な設計の出版物がまだ文献に登場していないことも重要です。これらの状況により、作成者は、ブロックの単純さを維持しながら、ブロックのパフォーマンスを徹底的に向上させるための別の試みを行うようになりました。

改良された点火ユニットと [1] の主な違いは、エネルギー特性が顕著に改善されていることです。元のブロックの最大スパーク持続時間が 1,2 ms を超えず、スパーク周波数の最低値でのみ取得できた場合、新しいスパーク持続時間は 5 ～ 200 の動作帯域全体にわたって一定になります。 Hz で、1,2.. .1,4 ms に相当します。これは、中程度および最高のエンジン速度 - これらが最も頻繁に使用されるモード - での点火持続時間は、現在確立されている要件に実質的に対応することを意味します。

イグニッションコイルに供給される電力も大幅に変更されました。 B-20コイルを使用した115Hzの周波数では、50〜52 mJに達し、200Hzでは約16mJに達します。ユニットが動作可能な供給電圧の制限も拡張されました。エンジン始動時の確実なスパークは3,5Vのオンボード電圧で保証されますが、ユニットは2,5Vでも動作し続けます。最大周波数では、供給電圧が6 Vに達し、スパーク持続時間がない場合、スパークは妨げられません。 0,5ミリ秒未満。。これらの結果は、主にコンバータの動作モード、特にその励起条件を変更することによって得られました。著者によれば、これらのインジケータは、XNUMXつのトランジスタのみを使用する場合に実際的な可能性の限界にありますが、コンバータトランスにフェライト磁気回路を使用することによっても保証されます。

図1に示すブロック図からわかるように、その主な変更点はコンバータに関連しています。蓄積コンデンサC2に給電する電荷パルス発生器。コンバータを起動するための回路は単純化されており、これは以前と同様に、単一サイクルの安定化ブロッキングジェネレータのスキームに従って作成されています。始動ダイオードと放電ダイオード（前のスキームによるとそれぞれVD3とVD9）の機能は、1つのツェナーダイオードVD1によって実行されるようになりました。このソリューションは、トランジスタVTXNUMXのエミッタ接合での初期バイアスを大幅に増加させることにより、各スパークサイクル後に発電機のより信頼性の高い始動を提供します。それにもかかわらず、トランジスタモードはどのパラメータでも許容値を超えなかったため、これによってブロックの全体的な信頼性が低下することはありませんでした。

遅延コンデンサC1の充電回路も変更されています。ここで、蓄積コンデンサを充電した後、抵抗R1とツェナーダイオードVD1およびV03を介して充電されます。したがって、2つのツェナーダイオードが安定化に関与し、それらの合計電圧が開いたときに、ストレージコンデンサC345の電圧レベルを決定します。このコンデンサの電圧のいくらかの増加は、トランスのベース巻線IIの巻数の対応する増加によって補償されます。ストレージコンデンサの平均電圧レベルは365...XNUMX Vに低下します。これにより、ユニットの全体的な信頼性が向上し、同時に必要なスパーク電力が提供されます。

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コンデンサC1の放電回路では、スタビスタVD2が使用されています。これにより、オンボード電圧の低下に伴い、1つまたは9つの従来の直列ダイオードと同じ程度の過補償を得ることができます。このコンデンサが放電されると、ツェナーダイオード VDXNUMX は順方向に開いています (元のユニットのダイオード VDXNUMX と同様)。

コンデンサ C3 は、サイリスタ VS1 を開くパルスの持続時間と電力を増加させます。これは、コンデンサ C2 の平均電圧レベルが大幅に低下する、高いスパーク周波数で特に必要です。

点火コイルへの蓄積コンデンサの複数回の放電[1,2、XNUMX]を備えた電子点火ユニットでは、スパークの持続時間と、ある程度まで、その電力がトリニスタの品質を決定します。最初のものは、蓄積エネルギーによってのみ作成および維持されます。トリニスターを組み込むごとのエネルギー消費量が少ないほど、より多くの始動が可能になり、より多くのエネルギー量 (およびより長い時間にわたって) がイグニッションコイルに転送されます。したがって、最小の開放電流を持つトリニスタを選択することが非常に望ましいです。

ユニットに 1 V の電圧が供給されているときに、ユニットがスパーク形成 (周波数 2 ～ 3 Hz) を確実に開始する場合、サイリスタは良好であると見なされます。 4 ～ 5 V の電圧で動作良好なサイリスタの場合、スパーク持続時間は 1,3 ～ 1,5 ミリ秒ですが、不良の場合は 1 ～ 1,2 ミリ秒に減少します。この場合、奇妙に思われるかもしれませんが、コンバータの出力が限られているため、両方の場合のスパーク出力はほぼ同じになります。持続時間が長い場合、蓄積コンデンサはほぼ完全に放電され、コンバータによって設定されるコンデンサの初期 (平均とも呼ばれる) 電圧レベルは、持続時間が短い場合よりもわずかに低くなります。持続時間が短いと初期レベルは高くなりますが、不完全な放電によりコンデンサの残留電圧レベルも高くなります。したがって、両方の場合の蓄電装置の初期電圧レベルと最終電圧レベルの差はほぼ同じであり、点火コイルに導入されるエネルギー量はそれに依存します[8]。さらに、スパーク持続時間が長くなると、エンジンシリンダー内の可燃性混合気のより良いアフターバーニングが達成されます。その効率が高まります。

ユニットの通常動作中、各スパークの形成は点火コイルの 4,5 周期の振動に相当します。その意味は。スパークは、スパークプラグ内の 4 回の交互の放電で構成され、次々と継続的に発生します。したがって、我々は、振動の第 2 周期、特に第 4 周期の寄与はいかなる条件下でも検出できないという意見 ([XNUMX] で述べられている) には同意できません。実際、各期間は火花の総エネルギーに対して非常に具体的かつ具体的な寄与をしており、これは他の出版物、たとえば [XNUMX] によって確認されています。ただし、オンボード電圧源が回路要素と直列に接続されている場合（つまり、点火コイルとアキュムレータと直列に）、他の要素ではなく電源によってもたらされる強い減衰により、実際には上記のことが可能になりません。検出される寄与。この包含はまさに [XNUMX] で使用されたものです。

説明されているブロックでは、オンボード電圧源は振動プロセスに参加せず、もちろん、前述の損失を導入しません。

ブロックの最も重要なユニットの1つはT15トランスです。その磁気回路Sh12x2000はNM1オキシファーでできています。巻線52には、2ターンのワイヤPEV-0,8が含まれています。ワイヤーの11-90ターンPEV-2; III-0,25ターンのワイヤーPEV-450。

磁気回路のW字型部分間のギャップは、可能な限り高い精度で維持する必要があります。これを行うには、組み立て中に、その極端なロッドの間に、1,2 + 0,05 mmの厚さのgetinax（またはtextolite）ガスケットに沿って接着剤なしで配置し、その後、磁気回路の部品を強力なスレッドで引っ張ります。

外側では、変圧器はエポキシ、ニトロ接着剤、またはニトロエナメルのいくつかの層で覆われている必要があります。

コイルは、チークのない長方形のスプールで作成できます。巻線 III が最初に巻かれ、各層は薄い絶縁ガスケットで次の層から分離され、1 層ガスケットで完成します。次に巻線IIを巻く。巻線 XNUMX は、XNUMX 層の絶縁体によって前の巻線と分離されています。スプールに巻くときの各レイヤーの極端なターンは、ニトロ接着剤で固定する必要があります。

すべての巻き付けが完了した後にフレキシブルコイルリードを配置するのが最善です。巻線 1 と II の端は、巻線 J1 の端とは正反対の方向に引き出す必要がありますが、すべてのリード線はコイルの一方の端にある必要があります。フレキシブルリードは同じ順序で配置され、電気ボール紙（プレスボード）で作られたガスケットに糸と接着剤で固定されています。注ぐ前に、リードにマークを付けます。

KU202N に加えて、ユニットは文字インデックス A ～ G の KU221 サイリスタを使用できます。サイリスタを選択するときは、経験が示すように、ほとんどの場合、KU202N は KU221 に比べて開放電流が低くなりますが、トリガパルスのパラメータ (持続時間と周波数) がより重要であることを考慮する必要があります。したがって、KU221 シリーズの SCR を使用する場合、スパーク延長回路の要素の定格を調整する必要があります。コンデンサ C3 の容量は 0,25 μF、抵抗 R4 の抵抗は 620 オームにする必要があります。

ＫＴ８３７トランジスタは、Ｚｈ、Ｉ、Ｋ、Ｔ、Ｕ、Ｆを除いて、任意の文字インデックスを有することができる。静電流伝達係数が４０以上であることが望ましい。別のタイプのトランジスタの使用は望ましくない。トランジスタのヒートシンクには、少なくとも837cm40の使用可能領域が必要です。ヒートシンクとして、ブロックまたはそのベースの金属ケーシングを使用すると便利です。これには、冷却フィンを追加する必要があります。ケーシングは、ユニットの飛沫保護も提供する必要があります。

VD3ツェナーダイオードもヒートシンクに取り付ける必要があります。ブロック内では、サイズが60x25x2 mmの817つのストリップで構成され、U字型に曲げられ、一方が他方の内側に入れ子になっています。 D16Bツェナーダイオードは、14つのDV20Vツェナーダイオードの直列回路に置き換えることができます。オンボード電圧が350V、スパーク周波数が360 Hzの場合、このペアはドライブにXNUMX〜.XNUMXVの電圧を提供する必要があります。それぞれが小さなヒートシンクに取り付けられています。ツェナーダイオードは、トリニスタの選択と取り付け後にのみ選択されます。

ツェナーダイオード VD1 を選択する必要はありませんが、金属ケースに入っている必要があります。ブロックの全体的な信頼性を高めるには、このツェナーダイオードに、薄いジュラルミンのストリップからの圧着の形の小さなヒートシンクを取り付けることをお勧めします。

スタビスタKS119A（VD2）は、直列に接続された223つのD0,5Aダイアド（または少なくとも1,5 Aのパルス直接体積を持つ他のシリコンダイオード）と交換できます。ほとんどのブロック部品は、厚さ2mmのホイルグラスファイバー製のプリント回路基板に取り付けられています。ボードの図を図XNUMXに示します。ボードは、さまざまな交換オプションで部品を取り付ける可能性を考慮して設計されています。

厳しい冬の気候の地域で動作することを目的としたユニットの場合、動作電圧が少なくとも 1 V の酸化タンタルコンデンサ C10 を使用することをお勧めします。これは、基板上の大きなジャンパの代わりに、接続ポイントを使用して取り付けられます。酸化アルミニウムコンデンサ (基板に表示されています) は、ほとんどの気候帯での動作に適しており、適切な長さのジャンパで閉じる必要があります。コンデンサ C2 - MBGO.MBGCH または K73-17 (電圧 400 ～ 600 V)。

KU221シリーズのトリニスターユニットをお選びの場合図2のボードの下部次のように調整する必要があります図3に示します。トリニスタを取り付けるときは、固定用のネジの XNUMX つを共通ワイヤのプリントトラックから分離する必要があります。

性能のチェック、さらには調整は、ユニットが将来動作するイグニッションコイルを正確に使用して実行する必要があります。スパークプラグが装着されたイグニッションコイルなしでユニットの電源を入れることは、まったく受け入れられないことに留意する必要があります。確認するには、ピーク電圧計で蓄積コンデンサ C2 の電圧を測定するだけで十分です。定電圧制限が 500 V のアボメータは、このような電圧計として機能します。アボメータは、D2B ダイオード (または同様のもの) を介してコンデンサ C226 に接続され、アボメータの端子は容量 0,1 のコンデンサでシャントされています... 0,5...400 V の電圧では 600 μF。

定格供給電圧 (14 V) およびスパーク周波数 20 Hz では、ドライブの電圧は 345 ～ 365 V の範囲にある必要があります。電圧がそれより低い場合は、まず、次の条件を満たすサイリスタを選択します。上記を考慮してください。選択後、電源電圧が 3 V に低下したときにスパークが確実に発生するが、リチウム定格電圧でコンデンサ C2 の電圧が上昇する場合は、安定化電圧がわずかに低いツェナーダイオード VD3 を選択する必要があります。

次に、公称オンボード電圧を維持しながら、最高スパーク周波数 (200 Hz) でブロックをチェックします。コンデンサ C2 の電圧は 185 ～ 200 V 以内である必要があり、15 ～ 20 分間の連続動作後にユニットが消費する電流は 2,2 A を超えてはなりません。この間にトランジスタが 60 ° C を超えて熱くなる場合室温では、熱放散面をわずかに増やす必要があります。

高度な点火ユニット

コンデンサ C3 と抵抗 R4 は、原則として選択する必要はありません。ただし、SCR (両方のタイプ) の個々のインスタンスでは、周波数 200 Hz でスパークの不安定性が検出された場合、定格を調整する必要がある場合があります。これは通常、ドライブに接続されている電圧計の測定値の短期間の故障という形で現れ、耳ではっきりと認識できます。

この場合、コンデンサ C3 の静電容量を 0,1 ～ 0,2 μF 増やす必要があります。これでも解決しない場合は、前の値に戻して、抵抗 R4 の抵抗を 100 ～ 200 オーム増やします。通常、これらの対策のいずれか、または場合によっては両方を組み合わせることで、打ち上げの不安定性が解消されます。抵抗を増加すると減少し、静電容量を増加するとスパークの持続時間が増加することに注意してください。

オシロスコープを使用できる場合は、点火コイルの振動プロセスの通常の経過とその実際の持続時間を確認すると便利です。完全に減衰するまで、9 ～ 11 個の半波が明確に区別できるはずであり、その合計持続時間は、どのスパーク周波数でも 1,3 ～ 1,5 ms に等しくなければなりません。オシロスコープの X 入力は、点火コイル巻線の共通点に接続する必要があります。

オシログラムの典型的な図を図 4 に示します。負の半波の中間でのバーストは、イグニッションコイルの電流の方向が変化したときのブロッキングジェネレーターの単一パルスに対応します。

また、蓄電コンデンサの電圧のオンボード電圧への依存性を確認することをお勧めします。その外観は、図 5 に示されているものと著しく異なるべきではありません。

製作したブロックはエンジンルーム前部のクーラー部分に取り付けることをお勧めします。ブレーカーの火花抑制コンデンサを切り離し、その出力をコネクタ X1 のソケットの対応する接点に接続する必要があります。クラシック点火への移行は、以前の設計と同様に、X1.3 コンタクタインサートを取り付けることによって実行されます。

結論として、スチール磁気コア上の変圧器を使用して同等の「長い」スパークを得ようとする試みは、たとえ最高品質のスチールであっても成功にはつながらないことに注意します。達成可能な最長持続時間は 0,8 ～ 0,85 ミリ秒です。それにもかかわらず、ブロックはほとんど変更せずに（抵抗器 R1 の抵抗は 6 ～ 80 m に減らす必要があります）、指定された巻線特性を持つ鋼鉄磁心上の変圧器でも動作可能であり、ブロックの性能は次のとおりです。プロトタイプよりも高い[1]。

文学

G.カラセフ。安定化電子点火ユニット。 - ラジオ、1988 年、第 9 号、p. 17; 1989 年、第 5 号、91 ページ。
P.ガツニュク。改良された電子点火システム。土曜：「アマチュア無線のお手伝い」vol. 101、p。 52、 - M .: DOSAAF。
A.シネルニコフ。車内の電子機器。 -M .:ラジオとコミュニケーション、1985年、p.46。
Y.アルヒポフ。セミオートイグニッションユニット。 - ラジオ、1990 年、No. 1、p. 31-34; No.2、p。 39-42。

著者: G. カラセフサンクトペテルブルク。出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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