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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Unidad avanzada de encendido multichispa. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Automóvil. Encendido Esta unidad de encendido se distingue por un funcionamiento confiable a bajas temperaturas ambientales y una batería parcialmente descargada, lo cual es muy importante para arrancar un motor frío en invierno, especialmente en las regiones del norte de Rusia. Además, el bloque es más resistente al ruido, fácil de configurar y le permite ajustar los parámetros principales. La base del dispositivo fue la unidad de encendido G. Karasev, ampliamente conocida por los radioaficionados y los automovilistas, descrita en [1], por lo tanto, aquí solo se consideran en detalle los nodos que han sufrido cambios. En primer lugar, se han realizado pequeños ajustes en el convertidor de voltaje: se ha agregado un divisor de voltaje R3R4 (ver el diagrama en la Fig. 1), el capacitor C1 está conectado con una salida positiva al punto medio del divisor y el diodo Zener D817B ( VD4) ha sido reemplazado por D817A con un voltaje de estabilización de 56 V. Esto hizo posible configurar el voltaje de salida del convertidor seleccionando la resistencia R3, y no el diodo zener VD4 o el número de vueltas del devanado secundario del transformador T1, como se recomienda en la descripción del bloque por Yu. Sverchkov [2] (que, por cierto, fue utilizado por G. Karasev como el inicial).
Ahora, al usar el transformador T1 del diseño presentado en [1], al cambiar la resistencia de la resistencia R3 de cero a 30 ohmios, puede establecer cualquier voltaje en la salida del convertidor en el rango de 330 ... restante lo mismo, la resistencia de la resistencia R400 se incrementa a 1 ohmios. El nodo para generar pulsos que controlan la apertura del trinistor VS1 ha sido completamente reelaborado. Aunque el diseño del conjunto se ha vuelto más complicado y el coste de su fabricación ha aumentado, se han conseguido mejorar las características de la unidad de encendido. El nodo consta de un circuito de carga-descarga (resistencias R8, R9, un diodo zener VD9, un condensador C6), un interruptor de corriente en un transistor VT2 y un divisor de voltaje del convertidor R12R13 con un condensador de almacenamiento C7. El diodo VD8 impide la carga del condensador C6 a través de la resistencia R8. La resistencia limitadora de corriente R11 también se puede usar para medir la corriente del colector del transistor VT2. Cuando los contactos del interruptor SF1 están cerrados, el capacitor C6 se carga desde la red de a bordo a través de la resistencia R9 al voltaje de estabilización del diodo zener VD9. Desde el momento en que se abren los contactos del interruptor, el capacitor C6 comienza a descargarse a través de la unión del emisor del transistor VT2, el diodo VD8, la unión de control del trinistor VS1 y la resistencia R10. El transistor VT2 se abre y el pulso de descarga del capacitor C7, cargado a aproximadamente 18 V, se alimenta al electrodo de control del trinistor. Tal diseño de circuito de la unidad de generación de pulsos de control no fue elegido por casualidad. El hecho es que con una disminución de la temperatura ambiente o, más precisamente, la temperatura de la carcasa del trinistor, la corriente de apertura del trinistor aumenta. Por ejemplo, la corriente de apertura de los SCR de la serie KU202 aumenta 20 veces cuando la temperatura cambia de +40 a -1,5 °C. A menudo, esta es la razón por la cual la unidad, que funcionó sin problemas en el verano, se niega por completo a funcionar en el invierno. Los experimentos muestran [3] que un pulso con una corriente de 160 mA y una duración de 10 μs es suficiente para abrir cualquier trinistor de la serie KU202 a una temperatura de caja de -40 °C. Son estos impulsos los que genera la unidad de formación descrita. Esto permite abandonar la laboriosa y costosa selección de una muestra SCR a una temperatura mínima. Por supuesto, si es posible elegir trinistores, entonces debe usarse, ya que un trinistor "sensible" le permite usar un diodo zener VD3 para un voltaje de estabilización más bajo; esto se discutirá a continuación. El uso del diodo Zener VD9 para limitar el voltaje de carga del capacitor C6 y la fuente de alimentación del circuito colector del transistor VT2 desde un convertidor de voltaje estabilizado permitió estabilizar el nivel del pulso de control SCR durante el arranque del motor cuando el el voltaje de la batería fluctúa de 7,5 a 14,2 V. Reduciendo el voltaje en el capacitor C6 aumentó la inmunidad al ruido de la unidad de formación de pulsos y la unidad de encendido como un todo. Este problema suele considerarse terciario, y en vano. Si se puede despreciar el efecto de la interferencia con los contactos abiertos del interruptor, ya que la descarga de la chispa provocada por la interferencia ocurrirá en el cilindro donde se desarrolla el ciclo de trabajo, entonces con los contactos cerrados puede haber fallas en el motor. Pero la disminución del voltaje en el capacitor C6 llevó al hecho de que el transistor VT2, con contactos cerrados, resulta ser un voltaje cerrado igual a la diferencia entre el voltaje de la red de a bordo y el voltaje en el capacitor. En otras palabras, para que el transistor VT2 se abra y se produzca una chispa, el nivel de interferencia debe ser mayor que esta diferencia, sin un diodo zener, el voltaje en el capacitor C6 es igual al voltaje de la red de a bordo. De esto se deduce: cuanto menor sea el voltaje de estabilización del diodo zener VD9, mayor será la inmunidad al ruido de la unidad de encendido. Los condensadores C4 y C5 están diseñados para proteger adicionalmente la unidad de interferencias en la red de a bordo. La resistencia R10 determina la corriente a través de los contactos del interruptor. Esta corriente para contactos autolimpiantes no debe ser demasiado baja. Suele elegirse en el rango de 0,1 ... 0,2 A. El circuito de formación de pulsos para el modo de operación de chispas múltiples (diodos VD6, VD7, resistencias R5, R6, capacitor C3) permaneció sin cambios, con la excepción de un aumento en la resistencia de la resistencia R6 a 51 ohmios. Esto se hace para igualar el voltaje del primer pulso del circuito de "chispa múltiple" con los pulsos de la unidad de formación. Aquí es apropiado detenerse en la opinión actual sobre la inutilidad e incluso la nocividad del modo de encendido por chispa múltiple. En mi opinión, esta opinión es errónea, ya que durante los muchos años de funcionamiento de la unidad de encendido por chispa múltiple, solo se logró un arranque fácil del motor, un aumento en la potencia y la eficiencia del motor, una disminución en el contenido de monóxido de carbono en gases de escape, se notó ". En cuanto a la mayor erosión de las velas, entonces, dadas las ventajas del encendido de chispas múltiples, debe aceptarse. El encendido por chispas múltiples solo puede ser dañino si las chispas continúan durante todo el tiempo que los contactos del interruptor están abiertos [4]. Entonces, de hecho, existe el peligro de una descarga de chispa en el cilindro del motor donde fluye la carrera de compresión. Tal posibilidad puede surgir cuando el rotor del distribuidor, después de abrir los contactos, gira en un ángulo superior a 45 grados. En la unidad de encendido descrita, la chispa dura aproximadamente 0,9 ms, e incluso a la velocidad máxima del motor, se detiene mucho antes de que ocurra un momento peligroso. Sin embargo, aquellos que no comparten mi punto de vista pueden insertar un interruptor en el circuito del diodo VD7 del bloque. Luego, después de arrancar el motor y calentarlo, abriendo el circuito con un interruptor, siempre será posible cambiar a un modo de funcionamiento de chispa única. Las resistencias MLT-0,125 (R1, R3-R9, R11, R13), MLT-2 (R10), MLT-1 (R12) se utilizan en la unidad de encendido; La resistencia R2 está formada por dos de 18 ohmios y 0,5 vatios. Condensadores: MBM (C3), KM o KLS (C5-C7), K50-6 (C4). Los diodos KD102A se pueden reemplazar por KD102B, KD103A, KD103B. En lugar de KT603B, son adecuados los transistores KT603A, KT608A o cualquiera de la serie KT630. El transformador T1 está ensamblado en un circuito magnético ShL8x16 con un espacio no magnético de 0,25 mm en cada una de las tres juntas. El devanado I contiene 50 vueltas de cable PEV-2 0,7, II - 450 vueltas y III - 70 vueltas de cable PELSHO 0,17. Todas las partes de la unidad de encendido se colocan en una caja de metal sólido de 130x100x50 mm. La placa de circuito y el transformador están unidos a la base de la caja, y el transistor VT1 y el diodo zener VD4 están unidos a su pared, que les sirve como disipador de calor. El fusible FU1 se coloca en el bloque o en otro lugar. Las partes restantes están montadas en una placa de circuito impreso hecha de lámina de fibra de vidrio de 1,5 mm de espesor. El dibujo del tablero se muestra en la fig. 2. No es superfluo recordar aquí que el diseño y la instalación de la unidad deben cumplir con las severas condiciones de su operación: vibración, choque, alta humedad, salpicaduras de agua, combustible y aceites, polvo, amplios límites de temperatura.
La unidad se ajusta utilizando un osciloscopio con la bobina de encendido y la bujía incandescente conectadas. La unidad se puede alimentar desde cualquier fuente de CC con un voltaje de 8...15 V, capaz de proporcionar una corriente de carga de hasta 2 A. Es conveniente reemplazar el interruptor con un prefijo casero, cuyo diagrama se muestra en la fig. 3. Se alimenta una señal a la entrada del decodificador desde la salida de cualquier generador de frecuencia de audio, y el colector del transistor VT1 está conectado al condensador C6 de la unidad para generar pulsos de control de la unidad de encendido.
Con una tensión de alimentación de 14,2 V y una frecuencia de chispas de 20 Hz, se selecciona una resistencia R3 en el rango de cero a 30 ohmios (es conveniente reemplazar temporalmente la resistencia R3 con una variable) para que la amplitud de tensión en el primario el devanado de la bobina de encendido está en el rango de 360 ... 380 V. Luego verifique la amplitud del voltaje de diente de sierra a través del capacitor C7. Si va más allá de 18 ... 20 V, es necesario aclarar la resistencia de la resistencia R13. Establezca la tensión de alimentación en 8 V, mida la caída de tensión Uy en la transición de control del trinistor VS1 y la caída de tensión UR11 en la resistencia R11. La corriente del pulso de trinistor de apertura se calcula mediante la fórmula Iu.imp \u11d UR11 / R7-Uu / RXNUMX. Si los parámetros de pulso medidos no corresponden a la norma: una corriente de 160 mA, una duración de al menos 10 μs a un nivel de 0,7, se selecciona un diodo Zener VD9 para que su voltaje de estabilización esté dentro de 5,6 ... 8 V , y el condensador C7 hasta la duración necesaria. Luego, la tensión de alimentación de la unidad se ajusta de nuevo a 14,2 V y se comprueba su rendimiento en todo el rango de funcionamiento de la frecuencia de chispas, es decir, de 20 a 200 Hz. La corriente del pulso de apertura disminuye con el aumento de la frecuencia, y la disminución se nota solo después de 100 Hz. Esto se debe al hecho de que los condensadores C6 y C7 no tienen tiempo de cargarse al nivel establecido. Además, la frecuencia de chispas aumenta al máximo posible Fmax, en el que la unidad de encendido deja de funcionar. El tiempo de protección contra los impulsos de rebote de los contactos de cierre se estima mediante la fórmula tz.dr>1/2Fmax. Según [4], este tiempo debería ser de al menos 0,2 ms. Ajuste el tiempo de protección seleccionando la resistencia R9. Con las clasificaciones de las partes indicadas en el diagrama, los parámetros de la unidad de encendido con una frecuencia de chispa de 20 Hz y un cambio en el voltaje de suministro de 8 a 14,2 V deben ser los siguientes: amplitud de voltaje en la salida del convertidor - 360 ... 380 V; Corriente de pulso de apertura de SCR: al menos 160 mA con una duración de pulso de al menos 10 μs a un nivel de 0,7; el tiempo de la defensa de los impulsos del "rebote" de los contactos - no menos 1 ms. Con una tensión de alimentación de 14,2 V y una frecuencia de chispas de 200 Hz, la corriente del pulso de apertura del SCR disminuyó a 55 mA. Se instala una unidad de encendido completamente ensamblada debajo del capó del automóvil cerca de la bobina de encendido. El bloque está conectado al sistema de equipos eléctricos con cuatro cables de longitud mínima: dos, a la bobina de encendido, el tercero, a la carcasa, el cuarto, al interruptor. El condensador del interruptor debe estar desconectado. Para volver rápidamente a la opción de encendido anterior en caso de falla de la unidad electrónica, es deseable proporcionar un interruptor especial, como se sugiere, por ejemplo, en [1]. Según los expertos, cuando se usa el encendido de chispas múltiples en el modo de operación, no se debe esperar un aumento en la potencia y la eficiencia, una disminución en el contenido de monóxido de carbono en los gases de escape del motor. El encendido de chispas múltiples solo puede facilitar el arranque del motor en la estación fría. Por lo tanto, la instalación de un interruptor de palanca en el circuito abierto del diodo VD7 del bloque, como sugiere el autor, debe reconocerse como apropiada. Literatura
Autor: V. Yakovlev, Troitsk, región de Moscú
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