Elektrika

Původní článek, ze dne 21.2.2001 (autor Víťa Bureš)

    U starších typů vozidel je pro zapalování použit mechanický přerušovač tzv. kladívka. Tato velice jednoduchá konstrukce kontaktního zapalování přináší spoustu problémů. Největší z nich je nízká spínací a rozpínací schopnost mechanických kontaktů. To znamená, že nelze plně využít energii pro zapálení směsi. Dalším problémem je maximální dynamické zatížení kontaktů. Od určitých otáček (cca 5000 - 5500 ot/min) již kontakty nedokáží spolehlivě sepnout. A nakonec jsou kontakty silně proudově namáhány a nastává u nich elektrická eroze. Tyto problémy je možno vyřešit použitím polovodičových spínacích prvků. V současné době připadá v úvahu tranzistorové zapalování. Lze již sehnat přímo speciální integrované obvody pro zapalování (vyrábí SGS Thomson). U těchto obvodů lze použít jako vstup od přerušovače Hallovu sondu s magnetickou růžicí.

    Toto zapalování nenahrazuje mechanické kontakty, avšak dokáže eliminovat jeho nectnosti. Lze nahradit mechanický kontakt Hallovou sondou, nebo optickým snímáním (optické snímání nedoporučuji - není odolné vůči nečistotám). Je třeba jen lehce upravit vstupní obvody zapalování a přizpůsobit je použitým snímačům. Mechanická úprava rozdělovače je však značná.

Popsaná konstrukce řeší tyto problémy:

  • zvyšuje napětí a energii jiskry
  • stabilizuje dobu hoření jiskry
  • ošetřuje zákmity kontaktů
  • proudově odlehčí kontakty a tím zabrání elektrické erozi kontaktů
  • při zapnutém zapalování a stojícím motoru automaticky odpojuje napájení cívky (šetří se kapacita akumulátoru a snižuje se tepelné namáhání zapalovací cívky.

    Vstupní obvod zapalování je tvořen členem R4 R5 C6 D4 a Schmittovým obvodem IC3 (HCF4093). Toto zapojení eliminuje zákmity kontaktů. Kontakty jsou napájeny přes paralelní odpory R4, R5 100Ohm, které omezují proud přes kontakty na cca 250mA. Dále je signál přiveden do přesného monostabilního klopného obvodu IC1 (HCF4538), nastaveného časovou konstantou členu R7C7 určujícího dobu hoření jiskry. Nejvhodnější doba hoření je 1,8 ms. Pulsy jsou dále vedeny do druhé poloviny klopného obvodu. Ten zabezpečuje odpojování cívky v případě, že se motor netočí. Jeho časová konstanta je nastavena na cca 0,5s RC členem R8C8. Zbylé hradla obvodu IC3 logicky upravují signál. Jako budící prvek koncových tranzistorů je použito paralelní zapojení invertoru IC2 (HCF4069). Paralelní zapojení invertorů zvyšuje možný budící proud a zvyšuje strmost náběžných a sestupných hran signálu. Koncový stupeň tvoří tranzistory Q1 a Q2. Výkonový tranzistor Q2 je velice napěťově namáhán. Zde je nutno použít speciální tranzistory pro elektronické zapalování BU931 (výrobce SGS Thomson) nebo jeho přímé ekvivalenty. Nedoporučuji experimenty s vysokonapěťovými tranzistory typu BU205, BU508 apod. Koncový tranzistor je chráněn sérií zenerových diod ZD2 … ZD5 a rychlou diodou D5 (BA159). Celé zapojení je napájeno přes člen D1 R1 C2. Za rezistorem R1 je zenerova dioda, která omezuje špičkové napětí. Kondenzátory C3, C4, C5 jsou blokovací je nutno je umístit co nejblíže k napájecím vývodům integrovaných obvodů. Svítící dioda LED1 souží k signalizaci zapnutí zapalování. Svítící dioda LED2 nám říká, zda jsou kontakty sepnuty, či rozepnuty a slouží k seřízení předstihu. V tomto zapojení nelze použít seřizování předstihu na stojícím motoru metodou přeskočení jiskry (jestliže je motor v klidu je odpojeno napájení cívky).

Výběr součástek

    Musíme si uvědomit, že pokud má být zapalování spolehlivé je nutno pečlivě vybírat typy součástek. V zhledem k provozním podmínkám je zapotřebí vybrat součástky s teplotní odolnosti -40°C..105°C (alespoň -40°C..85°C). Standardně prodávané odpory a předepsané tranzistory Q1, Q2, diody a zenerovy diody tyto podmínky splňují. U obvodů IC1, IC2 a IC3 je třeba vybrat verze industrial (popř. automotive), které mají rozšířené pracovní teploty. Kondenzátory také musí mít potřebný rozsah pracovních teplot a pokud možno co nejmenší tepelnou závislost. Pokud použijete předepsané součástky, tak by mělo zapalování "chodit" na první zapojení. Není nutno nic nastavovat a k oživení stačí obyčejný multimetr.

Připojení zapalování

    Pro připojení zapalování doporučuji použít kabely s průřezem 2,5 mm2.Z přívodu napájecího napětí cívky ze spínací skřínky, odebereme napájení +12 V pro zapalování "NAPAJENI". Druhý pól napájení zapalování "GND" připojíme na kostru např. pod šroub upevňující zapalovací cívku. Výstup z kontaktů rozdělovače připojíme na "VSTUP" zapalování. "VYSTUP" zapalování připojíme na druhý pól zapalovací cívky.

Seřízení rozdělovače

    Vzhledem k tomu, že je časování jiskry řízeno klopným obvodem, není nutno přesně seřizovat odtrh kontaktů (úhel sepnutí). Doporučuji seřídit odtrh kontaktů na cca 0,2 .. 0,3 mm (dle mechanických vůlí vačky rozdělovače). Menší vzdálenost zlepší chování kontaktů ve vysokých otáčkách. Pro seřízení předstihu doporučuji použít servisní nastavení. V žádném případě by nemělo dojít k detonačnímu spalování (klepání motoru). Je zapříčiněno buď vysokým předstihem, nebo použitím benzínu s nízkým oktanovým číslem a může způsobit mechanické poškození motoru. Z hlediska maximálního využití energie je vhodné nastavit předstih na co největší hodnotu tak, aby nedocházelo k detonačnímu spalování. Předstih lze seřídit za běhu motoru pomocí stroboskopické výbojky. Na stojícím motoru nastavíme rysku řemenice proti stupnici na požadovaný předstih. Nejdříve otočíme rozdělovačem po směru jeho otáčení tak, aby se vymezily vůle v rozvodu a rozsvítila se LED2, jestliže již nesvítí. Poté otáčíme rozdělovačem proti směru jeho otáčení do doby, kdy zhasne LED2 a tím indikuje rozpojení kontaktu. Kontrolu provedeme tak, že pomalu otáčíme motorem a po zhasnutí LED2 odečteme hodnotu předstihu ze stupnice. Tímto je předstih seřízen.

    Vzhledem k tomu, že se zvýší napětí v zapalovacím okruhu, doporučuji důslednou kontrolu zapalovacích kabelů, víčka rozdělovače a palce, popř. jejich výměnu.

Postřehy z provozu

    Motor se lépe vytáčí do otáček. Ve volnoběžných otáčkách má motor pravidelnější chod, zvláště za studena. Pokud budete s tímto zapalováním jezdit uvážlivě, pravděpodobně se sníží i spotřeba. Já osobně využívám zlepšené jízdní vlastnosti k dynamičtější jízdě a proto nemohu objektivně posoudit vliv na spotřebu.

Seznam součástek

C1, C2 Kondenzátor elektrolytický 470 µF/25V
C3, C4, C5 Kondenzátor keramický 100 nF
C6 Kondenzátor fóliový 10 nF
C7 Kondenzátor fóliový 33 nF
C8 Kondenzátor fóliový 470 nF
C9 Kondenzátor fóliový 100 nF / 1000V
D1, D2, D3, D4 Dioda 1N4007
D5 Dioda BA159
IC1 Klopný obvod 4538
IC2 Invertor 4069
IC3 NAND 4093
LED1, LED2 Svítící dioda 2 mA
Q1 Tranzistor BD441
Q2 Tranzistor BU931
R1 Odpor 10 Ohm
R2, R3 Odpor 5k6
R4, R5 Odpor 100 Ohm/5W
R6 Odpor 47k
R7 Odpor 56k
R8 Odpor 1M
R9 Odpor 220 Ohm
R10 Odpor 180 Ohm
R11 Odpor 120 Ohm
VZ1 Zenerova dioda BZX85V18 - 1,3 W
ZD2, ZD3, ZD4, ZD5 Zenerova dioda BZX85V200 - 1,3W

    Všechny součástky musí mít alespoň rozsah pracovních teplot - 40°C… 85°C. Všechny odpory, mimo R4 a R5, jsou metalizované odpory 0,6 W.


Dodatek k článku, ze dne 3.3.2003 (autor Rale)

    Plošák som nevyrábal, ale som na univerzálnej doske robil prepojky (viz download).

    Hodnoty súčiastok platia, tak ako ich uviedol Víťa. Môžem dodať len to, že na oba tranzistory treba dať chladiče a tranzistor BU 931 treba umiestniť tak, aby mal chladič zvonka na škatuli. Integráče treba zohnať lepšie (industrial alebo automotion), poprípade aj elektrolyt C2 (470 mikro) nahradiť elektrolytom 1000 mikro... Ďalej som si dovolil vymeniť kondenzátory 100 n za 10 n. Tam je to jedno, rozsah je 10-100n. To sú kondíky C3, C4 a C5).

    Umiestnenie LED 1 a 2: Ja ich mám v škatuli, ale nie je problém prevŕtať dierky na škatuli a do nich dať LEDky, aby ich bolo vidieť zvonka.

    Ďakujem Víťovi, že zapaľovanie vymyslel a želám veľa šťastných kilometrov s touto elektronikou!


Download

zap-schm.zip (33 kB) obsahuje: zapalovani.pcx (blokové schéma)

zap-plosak.zip (12 kB) obsahuje: zap-plosak.gif (schéma zapojení)

zap-plosak2.zip (12 kB) obsahuje: zap-plosak2.gif (sch. zapojení-zrcadlově)

Log in to comment