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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Unidad de encendido electrónico de coche estabilizada
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Automóvil. Dispositivos electrónicos Los beneficios del encendido electrónico en los motores de combustión interna son bien conocidos. Al mismo tiempo, los sistemas de encendido electrónico que actualmente están muy extendidos aún no cumplen completamente con el conjunto de requisitos de diseño y funcionamiento. Los sistemas con almacenamiento de energía pulsada [1,2, XNUMX] son complejos, no siempre fiables y prácticamente inaccesibles para la mayoría de los entusiastas de los automóviles. Los sistemas simples con almacenamiento continuo de energía no proporcionan estabilización de la energía almacenada [3], y cuando se logra la estabilización, son casi tan complejos como los sistemas de impulso [3, 4]. No es de extrañar, por tanto, que el artículo de Yu. Sverchkov [5] publicado en la revista "Radio" despertara gran interés entre los lectores. Una unidad de encendido estabilizada bien pensada y extremadamente simple puede, sin exagerar, servir como un buen ejemplo de una solución óptima en el diseño de tales dispositivos. Los resultados de la operación de la unidad según el esquema de Yu. Sverchkov mostraron que, a pesar de la alta calidad general de su operación y su alta confiabilidad, también tiene importantes inconvenientes. El principal es la corta duración de la chispa (no más de 280 μs) y, en consecuencia, su baja energía (no más de 5 mJ). Esta desventaja, inherente a todos los sistemas de encendido por condensador con un período de oscilación en la bobina, provoca un funcionamiento inestable de un motor frío, una combustión incompleta de una mezcla enriquecida durante el calentamiento y un arranque difícil de un motor caliente. Además, la estabilidad del voltaje en el devanado primario de la bobina de encendido en la unidad Yu.Sverchkov es algo más baja que en los mejores sistemas de pulso. Cuando la tensión de alimentación cambia de 6 a 15 V, la tensión primaria cambia de 330 a 390 V (±8%), mientras que en sistemas de pulsos complejos este cambio no supera el ±2%. Con un aumento en la frecuencia de las chispas, disminuye el voltaje en el devanado primario de la bobina de encendido. Entonces, cuando la frecuencia cambia de 20 a 200 Hz (la velocidad del cigüeñal es de 600 y 6000 min-1 respectivamente) el voltaje varía de 390 a 325 V, que también es algo peor que en los bloques de pulso. Sin embargo, esta deficiencia puede prácticamente ignorada, ya que a una frecuencia de 200 Hz la tensión de ruptura del chispero de las velas (debido a la ionización residual y otros factores) se reduce casi a la mitad. El autor de estas líneas, que ha estado experimentando con varios sistemas de encendido electrónico durante más de 10 años, se dio a la tarea de mejorar las características energéticas del bloque Yu.Sverchkov, manteniendo la simplicidad del diseño. Resultó posible resolverlo gracias a las reservas internas del bloque, ya que la energía del dispositivo de almacenamiento se utilizó solo a la mitad. El objetivo se logró mediante la introducción de un modo de descarga oscilatoria de varios períodos del condensador de almacenamiento a la bobina de encendido, lo que conduce a su descarga casi completa. La idea misma de tal solución no es nueva [6], pero rara vez se usa. Como resultado, se ha desarrollado una unidad de encendido electrónico mejorada con características que no tienen todos los diseños de impulso. A una frecuencia de chispa de 20...200 Hz, la unidad proporciona una duración de chispa de al menos 900 µs. La energía de chispa liberada en la bujía con un espacio de 0,9 ... 1 mm no es inferior a 12 mJ. La precisión de mantener la energía en el capacitor de almacenamiento cuando el voltaje de suministro cambia de 5,5 a 15 V y la frecuencia de chispas es de 20 Hz no es peor que ± 5%. Otras características del bloque no han cambiado. Es significativo que el aumento en la duración de la descarga de la chispa se logró precisamente mediante un largo proceso oscilatorio de descarga del capacitor de almacenamiento. La chispa en este caso es una serie de 7-9 descargas independientes. Tal descarga de chispa alterna (frecuencia de aproximadamente 3,5 kHz) contribuye a la combustión eficiente de la mezcla de trabajo con una erosión mínima de la bujía, lo que la distingue favorablemente de un simple alargamiento de la descarga aperiódica del dispositivo de almacenamiento [2]. El circuito convertidor de bloque (Fig. 1) no ha cambiado mucho. Solo se ha sustituido el transistor para aumentar ligeramente la potencia del convertidor y facilitar el régimen térmico. Se excluyeron los elementos que aseguraban un funcionamiento multichispa no controlado. Los circuitos de conmutación de energía y los circuitos de control para la descarga del condensador de almacenamiento SZ se han modificado significativamente. Ahora se descarga durante tres (y a una frecuencia inferior a 20 Hz, o más) períodos de oscilaciones naturales del circuito, que consiste en el devanado primario de la bobina de encendido y el condensador C2 Los elementos C3, R4, R6, VDXNUMX proporcionan este modo .  (haga clic para agrandar) Teniendo en cuenta que el funcionamiento del convertidor se describe en detalle en [5], consideraremos solo el proceso de descarga oscilatoria del condensador C4. Cuando los contactos del interruptor se abren, el capacitor C1, que se descarga a través de la transición de control del trinistor VS8, el diodo VD7 y las resistencias R8, R2, abre el trinistor, que conecta el capacitor cargado CXNUMX al devanado primario de la bobina de encendido. La corriente que aumenta gradualmente a través del devanado al final del primer cuarto del período tiene un valor máximo, y el voltaje en el capacitor CXNUMX en este momento se vuelve igual a cero (Fig. XNUMX).  Toda la energía del capacitor (menos las pérdidas de calor) se convierte en el campo magnético de la bobina de encendido, que, tratando de mantener el valor y la dirección de la corriente, comienza a recargar el capacitor C0,85 a través de un trinistor abierto. Como resultado, al final del segundo cuarto del período, la corriente y el campo magnético de la bobina de encendido son iguales a cero, el capacitor C1 se carga a 280 del nivel inicial (en voltaje) en la polaridad opuesta. Con la terminación de la corriente y el cambio de polaridad en el capacitor C0,7, el trinistor VSXNUMX se cierra, pero el diodo VDS se abre. Comienza el siguiente proceso de descarga del condensador CXNUMX a través del devanado primario de la bobina de encendido, la dirección de la corriente cambia a la opuesta. Al final del período de oscilación (es decir, después de aproximadamente XNUMX μs), el condensador CXNUMX se carga en la polaridad original a una tensión igual a XNUMX de la inicial. Este voltaje cierra el diodo VDS, rompiendo el circuito de descarga. En el intervalo de tiempo considerado, la baja resistencia de los elementos de apertura alternativa VD5 y VS1 deriva el circuito R3R4C2 conectado en paralelo a ellos, como resultado de lo cual el voltaje en sus extremos es cercano a cero. Al final del período, cuando el trinistor y el diodo están cerrados, el voltaje del capacitor C250 (alrededor de 3 V) se aplica a este circuito a través de la bobina de encendido. El pulso de voltaje tomado de la resistencia R6, que pasa por el diodo VD1, vuelve a abrir el trinistor VSXNUMX y se repiten todos los procesos descritos anteriormente. Esto es seguido por el tercero, y algunas veces (en el arranque) y el cuarto ciclo de descarga. El proceso continúa hasta que el condensador C3, que pierde alrededor del 50% de energía con cada ciclo, se descarga casi por completo. Como resultado, la duración de la chispa aumenta a 900...1200 µs, y su energía - hasta 12...16 mJ, En la fig. 2 muestra una vista aproximada de la forma de onda del voltaje en el devanado primario de la bobina de encendido. A modo de comparación, la línea discontinua muestra el mismo oscilograma del bloque de Yu.Sverchkov (los primeros períodos de oscilaciones en ambos oscilogramas coinciden), Para aumentar la protección contra el rebote de los contactos del interruptor, el nodo de inicio tuvo que cambiarse un poco. La constante de tiempo del circuito de carga del condensador C4 mediante la selección de la resistencia adecuada R6 aumenta a 4 ms; también aumenta la corriente de descarga del condensador (es decir, la corriente de arranque del trinistor), determinada por la resistencia del circuito de resistencias R7, R8. La unidad de encendido electrónico se ha probado durante tres años en un automóvil Zhiguli y ha demostrado su eficacia. La estabilidad del motor después del arranque ha aumentado considerablemente. Incluso en invierno a una temperatura de aproximadamente -30 ° C, arrancar el motor fue fácil, fue posible comenzar a moverse después de calentar durante 5 minutos. Las interrupciones en el funcionamiento del motor durante los primeros minutos de movimiento, observadas al usar el bloque Yu.Sverchkov, se detuvieron, la dinámica de aceleración mejoró. En el transformador T1, se utiliza el circuito magnético SHL16X8. Tres juntas press-span proporcionan un espacio de 0,25 mm. El devanado I contiene 50 vueltas de cable PEV-2 0,55; II - 70 vueltas de PEV-2 0,25; III - 450 vueltas de PEV-2 0,14. En el último devanado, se debe colocar una junta de papel de capacitor entre todas las capas, y todo el devanado debe estar separado del resto por una o dos capas de papel de cable, El transformador terminado se recubre 2 o 3 veces con resina epoxi o se llena completamente con resina en una caja de plástico o metal. No se debe usar un circuito magnético en forma de E, ya que, como muestra la experiencia, es difícil mantener un espacio dado entre todo el espesor del conjunto, y también para evitar cortocircuitar las placas exteriores. Ambos factores, especialmente el segundo, reducen drásticamente la potencia del generador de impulsos de carga. Al configurar la parte generadora del bloque, puede usar las recomendaciones de Yu. Sverchkov en [5]. Debido a la alta confiabilidad, la unidad se puede conectar sin el conector X1 (es obligatoria la desconexión del capacitor Csp del interruptor), que está destinado a una posible transición de emergencia para el encendido de la batería, pero la configuración inicial del momento de encendido será mucho más difícil. Mientras se mantiene el conector X1, la transición al encendido de la batería es muy simple: en lugar del bloque de bloque, se inserta un bloque de contacto en la parte hembra del conector X1, en el que se conectan los contactos 2, 3 y 4. Literatura 1. A. Sinelnikov. ¿En qué se diferencian los bloques? Detrás del volante. 1977, núm. 10. pág. 17, 2. A. Sinelnikov. Unidad de encendido electrónico de alta fiabilidad. Se sentó. "Para ayudar al radioaficionado", vol. 73.-- M.: DOSAAF URSS, p. 38. 3. A. Sinelnikov. Electrónica en el coche. - M.: Energía, 1976. 4. A. Sinelnikov. Electrónica y automóvil.- M.: Radio y comunicación, 1985. 5. Yu. Sverchkov. Unidad de encendido multichispa estabilizada. - Radio, 1982, N° 5. p. 27 6. E. Litke. Sistema de encendido por condensador. Se sentó. “Para ayudar al radioaficionado”, número, 78.- M.: DOSAAF URSS, p. 35. Autor: G. Karasev, Leningrado; Publicación: cxem.net
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