Электронное зажигание мотоцикла «ИЖ-Юпитер» с одним датчиком Холла.
По вашим многочисленным просьбам решил написать полробненькую статью о моем электронном зажигании. Поставил я его на свой Юпитер год назад, повозился правда с установкой, но оно того стоило. Забыл, что такое зажигание вообще (даже сырости не боится!), двигатель стал работать намного ровнее, мягче, улучшилась динамика, на скорости двигатель стал намного чувствительнее к газу, холостой ход – ровнее и устойчивее. Заводится даже с прилично подсевшим аккумулятором.Отъездив сезон и не познав бед я сразу поставил это же зажигание на новый движок-«водянку» (о нем я писал в своей предыдущей статье. Итак, по порядку. Установка и настройка заняла один день, все детали (датчик Холла, пучок проводов, коммутатор и двухвыводную катушку зажигания использовал от «оки». На генераторе ничего не переделывал: просто снял кулачки и в подходящем месте закрепил датчик Холла. Пластина – модулятор закреплена на роторе – чтобы она проходила четко посередине прорези датчика Холла, воспользовался шайбочками. Как все разместил - видно на рисунках
Схема:
Монтажная схема приведена на следующем рисунке. Я думаю, что комментарии излишне, тем более что и схема цветная. Единственное – вольтметр совсем необязателен и можно смело его выкинуть – он лишь показывает напряжение в бортовой сети.
Пластина – модулятор:
Вот в ней то и кроется весь секрет стабильной работы двигателя Юпитера с одним датчиком Холла.
Пропуски в искрообразовании в ряде случаев связаны с неправильной конструкцией шторки-модулятора (замыкателя магнитного потока). Уделите больше внимания её расположению по отношению к датчику. В открытом состоянии шторка не должна перекрывать ни магнит, ни магнитопровод (металлический «клюв» на торце датчика), в закрытом же состоянии модулятор должен полностью перекрывать их обоих. В противном случае датчик будет выдавать нечеткие сигналы, которые коммутатор распознать не сможет, а чревато это пропусками в искрообразовании, следовательно, сбоями в работе мотора.
Сам модулятор следует изготовить в форме диска с вырезом из стали толщиной 0,8-1,0 мм, как показано на рисунке. Главное, чтобы отношение периодов закрытого состояния датчика к открытому было 2:1 (это обязательное условие для четкой работы управляющей микросхемы коммутатора). Если двигатель 1-цилиндровый, то угол выреза в модуляторе нужно сделать примерно 120 градусов, если же мотор 2-ци-линдровый, то углы выреза должны быть по 60 градусов. Также важно заметить, что минимальная ширина выреза составляет 11 мм. При установке момента зажигания помните: искра бьет тогда, когда модулятор «открывает» датчик.
Перед монтажом БСЗ убедитесь в отсутствии избыточных люфтов вала генератора. Этот «носитель» шторки должен уложиться в осевой разбег до 0,35 мм, а его качание в поперечной плоскости ограничено 0,5 мм. Гуляющие сверх этих норм лепестки модулятора не впишутся в узкую прорезь датчика и вдребезги разнесут хрупкий пластиковый корпус датчика Холла. Болтанка чаще всего вызвана износом подшипников генератора - меняйте их без раздумий, тем более, что контактное зажигание тоже «не дружит» с люфтами и четко работать не сможет.
Настройка:
Поначалу испытал затруднение с настройкой угла опережения зажигания. В электронику с традиционной для настройки контактов лампочкой - «прозвонкой» не сунешься. Выручил вольтметр - расскажу, как им пользоваться.
Советую использовать прибор со шкалой не менее 15В и внутренним сопротивлением 10-50 кОм. Подключите его к клеммам датчика Холла: на контакте № 2 расположите плюсовой провод, на № 3 - минусовой.
Установите поршень любого цилиндра в положение, соответствующее моменту искрообразования. Включите зажигание и поворачивайте модулятор (по ходу вращения коленвала) до изменения показаний вольтметра. Моменту разряда на свече соответствует скачок напряжения в датчике от десятых долей Вольта до значения, близкого бортовому питанию мотоцикла. «Поймав» искру, не сбивая положение шторок, зафиксируйте модулятор на валу генератора крепежным болтом.
Должен предупредить, что, регулируя зажигание, обязательно замкните высоковольтные провода на корпус двигателя или «нагрузите» их свечами. Работа катушки с разорванной вторичной цепью приводит к перегрузке и повреждению БСЗ. По этой же причине нельзя «глушить» двигатель или один из его цилиндров снятием свечных колпачков.
Если есть желание визуально убедиться в наличии искры, делайте это следующим образом. Укрепите проверяемый провод (за изолированную часть) в 5-8 мм от корпуса мотора, включите зажигание и нажмите на кик. Не пытайтесь фиксировать провод руками - шарахнет так, что искры из глаз посыпятся. Впрочем, этот эффект тоже неоспоримое доказательство работоспособности зажигания.
Установив один раз опережение, вы надолго забудете о вольтметре. Исправность датчика Холла проверяйте по методике, аналогичной настройке «угла». Но вращать коленвал не обязательно - достаточно ввести в прорезь датчика стальную пластину, например, жало отвертки. Исправный Холл с «открытым» проходом выдает 0,2-0,4 В, закроете «заслонку» - напряжение в цепи должно быть не менее 7 В.
Эксплуатация и проблемы:
Почему-то многие уверены, что на красный провод датчика из коммутатора подаются те же 12 вольт, которыми он «питается», и исходя из этих соображений подключают датчик не к разъему коммутатора, а к бортовой сети мотоцикла. Напряжение там, конечно, такое же, но только пропущено оно через систему защиты датчика от скачков напряжения, что делает его работу более четкой и бесперебойной.
Теперь о коммутаторах. Приборы это непростые, дорогие и неремонтопригодные, неправильного подключения не прощают. Купить готовый жгут «коммутатор-датчик» в магазине (тем более, что стоит он около 60 рублей), намного дешевле, чем менять испорченный «мозг». Места на мотоцикле мало, руки так и чешутся снять с коммутатора радиатор. Делать этого нельзя, так как не пройдет и десяти минут, как коммутатор перегреется и «сдохнет».
Еще один хороший совет: уж коли взялись переделывать зажигание, то все детали должны быть «с одной грядки» (датчик, коммутатор, жгут и катушка). Катушку для 1-цилиндровых аппаратов лучше взять 3112.3705 от переднеприводных «Жигулей», а для 2-цилиндровых - двухискровую 3012.3705 (от современной «Волги» или «Оки»). Не проверяйте искру между высоковольтным проводом и «массой», смотрите искру только на свече (которая должна в момент проверки иметь хороший контакт с «массой»). Если отнесете провод слишком далеко от массы, напряжение во вторичной обмотке катушки, пытаясь пробить чрезмерный воздушный зазор, превысит разумные пределы, и искра проскочит внутри катушки зажигания и выведет ее из строя. Но поскольку катушка по своей сути трансформатор, напряжение вырастет и в первичной обмотке. А это может не выдержать выходной транзистор коммутатора. Если он «сгорит», - коммутатор уже не восстановить.
При написании данной статьи использовались материалы журнала «Мото» и личный опыт.
Прошу писать на [email protected]
Зажигание мотоцикла, мопеда, снегохода, квадроцикла и другой мото-техники несомненно является одной из важных систем, обеспечивающих надёжный пуск и бесперебойную работу двигателя, в любых погодных условиях. В этой статье, больше рассчитанной на новичков, я постараюсь подробно описать разные системы зажигания, от самых простых и древних, выпущенных ещё в прошлом веке, до самых современных и сложных цифровых систем, устанавливаемых на самую современную мото-технику и не только. Так же я опишу особенности разных конструкций, их преимущества и недостатки, способы изготовления самодельных бесконтактных устройств, а так же другие нюансы, связанные с системой зажигания.
А если кое что, связанное с системами зажигания я уже написал у себя на сайте в других статьях, то конечно же я не буду повторяться в этой статье, а просто буду ставить соответствующую ссылку, по которой уважаемый читатель сможет перейти, при желании, для более глубокого ознакомления, и так — поехали.
Зажигание мотоцикла — для чего и как.
Так как статья рассчитана для новичков, то следует начать с азов и написать пару слов о назначении и принципе работы системы зажигания. Как знают многие, основная функция системы зажигания — это воспламенение рабочей смеси (с помощью ) в камере (камерах) сгорания , или иной мото-техники.
Я думаю многие знают, что рабочая смесь в камере сгорания поджигается электрической дугой от 20 до 40 киловольт (мощность зависит от конструкции системы зажигания и об этом мы ещё поговорим, рассматривая разные системы). Когда в камеру сгорания (или в камеры, если мотор многоцилиндровый) двигателя поступает и сжимается поршнем рабочая смесь (смесь топлива и воздуха в определённой нормальной пропорции, то есть 14,5 кг воздуха на 1 кг топлива), то её нужно поджечь в нужный момент.
Этот момент ещё называется опережением зажигания, так как смесь нужно поджечь чуть ранее, с опережением примерно за 1 — 3 мм., не доходя поршнем до ВМТ — об углах установки опережения зажигания я написал вот в , а о регулировке зажигания тяжёлых отечественных мотоциклов желающие ).
Так вот, в определённый момент (момент зажигания) рабочую смесь нужно поджечь электрической дугой (искрой), проскакивающей между электродами свечи зажигания, для того чтобы в процессе сгорания рабочей смеси, расширяющиеся в процессе сгорания газы смогли толкнуть вниз, чтобы он смог с помощью совершить механическую работу. Надеюсь это понятно, идём далее.
А далее следует написать немного для новичков, откуда берётся волшебный и мощный высоковольтный разряд на контактах . А разряд происходит благодаря трансформаторной катушке зажигания. Чтобы понять как она работает (принцип работы трансформатора) следует вспомнить курс школьной физики и явление электромагнитной индукции.
Вспомните, взглянув на рисунок 1 б, как в витки проволочной обмотки (простейшая катушка) мы помещали магнит, а к виткам подключали лампочку. А когда мы начинали двигать магнитный стержень, то в витках появлялся электрический ток и о чудо! — лампочка начинала светиться. Если же вместо лампочки подсоединить источник постоянного тока (аккумулятор или батарейку), как показано на рисунке 1 а, то обычный металлический стержень, помещённый в обмотки простейшей катушки, превратится в электромагнит.
Оба описанных мной чуть выше физических явления и используются для получения электрической искры на контактах свечи в системах зажигания. Только на катушке (как и на трансформаторах — по сути это одно и то же) должны быть две обмотки с разным количеством витков: первичная и вторичная.
А когда через первичную обмотку катушки зажигания проходит электрический ток, то сердечник, на который намотаны витки -намагнитится. Если же резко отключить ток (например с помощью кулачка и размыкающихся контактов прерывателя в контактной системе зажигания — она будет рассмотрена подробнее ниже), то пропадающее магнитное поле сердечника катушки, с помощью электромагнитной индукции, индуцирует (или индуктирует) на вторичной обмотке катушки напряжение.
А так как во вторичной обмотке катушки зажигания в несколько сотен раз больше витков проволоки, то индуцируемое напряжение на выходе катушки (на высоковольтном проводе) будет уже не 6 или 12 вольт, а во много раз больше, как я отмечал выше — примерно от 20 до 40 тысяч вольт (Кв — киловольт).
Принцип работы системы зажигания ещё можно наглядно глянуть в видеоролике внизу, под этой статьёй.
Рассмотрев выше общий принцип работы и появления искры, далее мы рассмотрим какие бывают системы зажигания, от самой древней и простой системы до более сложных и современных, а так же рассмотрим какие компоненты входят в конструкцию разных систем зажигания мотоциклов. Если же кого то интересуют более современные системы зажигания, то следует просто перемотать колёсико мыши вниз, пропустив более древние системы зажигания.
Системы зажигания мотоцикла — какие они бывают (от простого к сложному).
СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ БЕЗ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ТОКА (без аккумулятора).
Магнето — это самая древняя и простая система зажигания, которая использовалась на старой мото-технике ещё прошлого века. Она используется и сейчас, в немного изменённом виде, в котором отсутствуют контакты прерывателя (система СDI) на некоторых мотоциклах, снегоходах, гидроциклах, мопедах, бензопилах, газонокосилках и др. мототехнике. Основное преимущество этой системы — это отсутствие аккумуляторной батареи, что было очень актуально для военных мотоциклов, а так же для советской мото-техники во времена дифицита мотоциклетных (и не только) аккумуляторов в советское время.
Также отсутствие аккумуляторной батареи важно и на кроссовых мотоциклах, где имеет значение каждый грамм веса, и даже на бензопилах. Но на современных кросачах и бензопилах стоят более современные системы зажигания (о них я расскажу ниже), но принцип магнето (магдино) и отсутствия батареи сохранился и поныне.
Ну а основное отличие магнето от магдино в том, что в магдино ещё имеются дополнительные обмотки генератора, служащего для питания потребителей мотоцикла. То есть если на мотоцикле генератор расположен не отдельно от магнето, а в одном приборе, то это магдино. А если на мотоцикле две независимые системы зажигания и освещения, то на таком мотоцикле установлено магнето.
Двигатель мотоцикла с магнето будет работать даже если снять с него не только аккумулятор, но и генератор, так как это две независимые системы (система зажигания работает от магнето и не зависит от генератора и аккумулятора, работающих на освещение и другие потребители). У меня у самого есть в личном пользовании прекрасный мотоцикл Симсон 425 S 1961 года выпуска с зажиганием от магнето, который я могу завести даже если снять с него генератор и аккумулятор.
Зажигание мотоцикла — магнето с неподвижными обмотками.
Магнето по сути представляет из себя простейший генератор переменного тока, который создает переменный ток низкого напряжения, но этот ток благодаря обмоткам встроенного в магнето трансформатора превращается в импульсный высоковольтный ток, способный пробить искру между контактами свечи зажигания.
Как видно на рисунке 2, магнето состоит из магнитной системы и электрической. В магнитной системе имеются постоянные магниты, железный сердечник якоря и полюсные башмаки. А электрическая часть магнето представляет собой трансформаторную катушку зажигания и прерыватель тока, ну и имеется конденсатор. Эта система механического прерывателя аналогична контактной батарейной системе зажигания мотоциклов и я её опишу чуть ниже, в разделе батарейное контактное зажигание.
Мотоциклетные магнето бывают двух систем: одна из них с неподвижными обмотками, а вторая наоборот — с неподвижными постоянными магнитами. Ниже мы рассмотрим обе системы более подробно.
Любое магнето (без особой переделки) работает и выдаёт искру только при вращении ротора в одну определённую сторону. И поэтому выпускали и выпускают магнето с вращением как в правую, так и в левую сторону. Как правило на многих магнето на корпусе (а у маховичного магнето на самом маховике) нанесена стрелка, показывающая как должно (вправо или влево) вращаться магнето при работе двигателя.
Чтобы заглушить двигатель, работающий от магнето, нужно закоротить на корпус (массу) мотора провод, идущий от первичной обмотки катушки зажигания.
Как я написал выше, магнето бывают двух систем и ниже мы чуть подробнее рассмотрим каждую из них.
Система магнето с неподвижными обмотками .
Этот тип магнето стоит ни на моём мотоцикле Симсон 425 S и такой тип ещё называют магнето с магнитным ротором, так как в вращающемся роторе имеются постоянные магниты. У такого магнето вращается только магнит (магнитный ротор), а стальной сердечник 5 (см. рисунок 2 а), с намотанной на нём обмотками катушки зажигания 3 и электролитическим конденсатором 7 закреплены в корпусе магнето неподвижно, который уменьшает искрение на контактах прерывателя и усиливает искру между контактами свечи зажигания.
В системе этого магнето (так же как и в батарейной контактной системе зажигания) ещё имеется прерыватель 8 невращающегося типа, благодаря которому происходит образование искры (я об этом уже писал выше — контакты прерывают ток и тем самым во вторичной обмотке катушки зажигания индуктируется высокое напряжение, поступающее по высоковольтному проводу на свечу зажигания 1).
Принцип работы этого магнето довольно прост: магнитный ротор 6 от привода двигателя вращается между полюсными башмаками стального сердечника катушки зажигания, которая расположена в средней части сердечника (см. рисунок 2 а). При вращении ротора, при каждом его обороте магнитный поток дважды меняется по направлению и величине.
И так же как и в магнето с вращающейся обмоткой якоря (о таком магнето я напишу ниже) при изменении магнитного потока в первичной 4 и во вторичной 2 обмотках катушки зажигания индуктируется электродвижущая сила, которая тем больше, чем больше скорость вращения ротора и соответственно больше скорость изменения магнитного потока.
Ну а когда контакты прерывателя 8 находятся в замкнутом состоянии, то в первичной обмотке имеется ток. А когда край магнита ротора начинает отходить от башмака на 2 — 3 мм (см. рисунок 2 а), то в этот момент контакты прерывателя начинают размыкаться с помощью кулачка 9. От этого в первичной обмотке катушки зажигания ток изчезает, а во вторичной обмотке индуктируется высоковольтный ток, который проходя по высоковольтному проводу попадает на контакты свечи зажигания 1, между которыми проскакивает искра.
Основным недостатком магнето является то, что напряжение, необходимое для надёжного искрообразования на свече зажигания, появляется только при числе оборотов ротора не менее 1000 в минуту, а это не всегда возможно при проворачивании мотора кикстартером и при запуске и от этого могут возникнуть трудности с пуском (особенно если ещё контакты прерывателя подгоревшие). Если имеется кикстартер, или если пробовать заводить мотоцикл с толкача (что многие и делают, а например на мопедах с педальным приводом только так и заводят моторчик), то шансы пустить двигатель существенно увеличиваются.
Система магнето с неподвижным магнитом.
В такой системе, как видно из её названия, в магнитном поле вращается не магнит, а якорь с обмотками (с двумя обмотками и конденсатором) причём якорь одновременно служит и катушкой зажигания и генератором — см. рисунок 3 а. А прерыватель тока, установленный на валу 5 якоря, вращается внутри обоймы 15, которая имеет выступы.
Магнето с неподвижным магнитом (подвижными обмотками):
1 — свеча зажигания, 2 — держатель щётки, 3 — разрядник, 4 — угольная щётка, 5 — вал якоря, 6 — коллектор высокого напряжения, 7 — вторичная обмотка, 8 — первичная обмотка, 9 — конденсатор, 10 — угольная щётка, 11 — прерыватель тока, 12 — пружинный контакт, 13 — крышка прерывателя, 14 — кнопка глушения мотора, 15 — обойма прерывателя, 16 — контакт молоточка, 17 — контакт наковаленки.
Прерыватель тока закрывается крышкой 13, на которой крепится пружинный контакт 12. Ну и ещё имеется кнопка 14, замыкающая контакт на массу, чтобы заглушить мотор. На рисунке 3 а видно, что первичная обмотка 8 одним концом соединяется с массой и подведена к наковаленке 17. А молоточек 16 и сам корпус вращающегося прерывателя тока соединяются с массой через угольную щётку 10.
Ну а конец вторичной обмотки 7 выводится к коллектору 6 высокого напряжения. А медное кольцо, залитое в карболитовом коллекторе, довольно надёжно изолируется по бокам с помощью высоких рёбер. Коллектрор у магнето для двухцилиндровых моторов так же служит и распределителем. От коллектора высоковольтный ток (через угольную щётку 4 и держатель щётки 2) по высоковольтному проводу поступает на свечу зажигания 1, а далее через массу возвращается в магнето.
Когда якорь начинает вращаться (например от привода кикстартера двигателя), то в магнитной системе магнето, показанной на рисунке 3 б (между полюсными башмаками) начинает появляться переменный магнитный поток. При этом силовые линии меняющегося магнитного потока начинают пересекать витка первичной и вторичной обмотки якоря и при этом начинают индуктировать в них эдектро-движущую силу, напряжением примерно т 20 до 40 вольт в первичной обмотке, а во вторичной обмотке примерно 1000 — 2000 вольт.
Но во вторичной обмотке из-за зазора между электродами свечи зажигания ток не проходит. И в этот момент контакты прерывателя 11 находятся в замкнутом состоянии, а через первичную обмотку проходит ток, который достигает максимального значения в момент, когда край железного сердечника якоря начинает отходить от полюсного башмака.
В это время контакты прерывателя 11 начинают размыкаться, при этом величина тока в первичной обмотки падает до нуля, а во вторичной обмотке индуктируется высоковольтный ток, который способствует проскакиванию искры между электродами свечи зажигания.
Ну а конденсатор 9, так же как и в выше описанном магнето и так же как в контактной батарейной системе зажигания (будет описана ниже) включают параллельно контактам прерывателя, предназначен для уменьшения искрения между контактами прерывателя. Также конденсатор предназначен для более быстрого исчезновения тока в первичной обмотке катушки, что способствует дополнительному увеличению напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания и увеличивает мощность искры на свече.
Чтобы предотвратить пробой изоляции катушки зажигания, в случае соскакивания свечного колпачка со свечи, в магнето устанавливается разрядник 3, через который искра проскакивает на корпус (массу) магнето. В обойме прерывателя магнето делают всего один выступ (а медное кольцо сплошное — без разрыва), если мотор одноцилиндровый. Если же двигатель двухцилиндровый, то соответственно делают два выступа.
Недостатками магнето этого типа (магнето с вращающемся якорем и обмотками) являются наличие скользящих контактов, которые со временем изнашиваются от трения и меньшая надёжность вращающейся обмотки и конденсатора (неподвижные более надёжны).
Маховичное магнето .
Магнето этого типа показано на рисунке 4 и оно в прошлом веке широко использовалось на небольших малокубатурных моторах мопедов и мотоциклов (а также на некоторых мотороллерах). В последствии такие магнето стали делать как часть маховичного магдино, о котором я напишу ниже. Как видно на рисунке 4 у маховичного магнето магниты устанавливают в ободе маховика 1 двигателя. Маховик с расположенными в нём магнитами крепится на цапфе коленвала, а значит и вращается с точно таким же числом оборотов.
Маховичное магдино: 1 — маховик, 2 — основание магдино, 3 — пазы для сдвига основания и регулировки опережения зажигания, 4 — регулируемый контакт наковаленки, 5 — контргайка, 6 — молоточек.
А на закреплённом неподвижно основании 2 расположены три стальных сердечника с катушками. Одна катушка является катушкой зажигания, а две другие (бывают и больше) предназначены для вырабатывания тока для потребителей (освещения, сигнала и т.п.). Также на основании магдино расположен прерыватель тока, с регулируемым контактом наковаленки 4.
Контакт молоточка 6 размыкается с помощью вращающегося кулачка, закреплённого на ступице маховика. Ну а пазы 3 в основании служат для того, чтобы можно было открутив крепёжные винты, немного двигать основание вправо-влево, при регулировке момента зажигания.
При пуске двигателя мотоцикла (мопеда) с таким маховичным магдино нежелательно включать фару и другие потребители, так как от этого будет не такая мощная искра на свече и возможность лёгкого запуска уменьшится. Кстати, на некоторых мотоциклах устанавливалась аккумуляторная батарея, которая использовалась для стояночного света и переноски и на таких мотоциклах для возможности заряжать батарею, устанавливали простейшие выпрямители тока (даже селеновые, когда не было полупроводниковых диодов) и простейшие дроссели для ограничения тока.
Кстати, если же на мотоцикле установлен отдельный генератор постоянного тока, а магнето отдельно (как на моём Симсоне 425 S) то выпрямитель не требуется, а только лишь реле-регулятор тока.
При вращении магниты маховика проходят с большой скоростью мимо сердечника закреплённой неподвижно катушки зажигания и эта особенность (несмотря на простую конструкцию) при тщательном изготовлении позволяет сделать очень надёжную и безотказную систему зажигания. Принцип такой нажёжной конструкции магнето используют и сейчас на многих современных мопедах, скутерах, бензопилах, кроссовых мотоциклах, только с небольшими изменениями (усовершенствованиями), которые будут описаны позже.
Зажигание мотоцикла от магдино.
Маховичное магдино уже было показано выше на рисунке 4. Маховичное магдино с генератором переменного тока является упрощённым типом магдино. Они бывают с внутренней катушкой зажигания и с выносной катушкой. Описываемый мной чуть ниже генератор переменного тока с выносной катушкой зажигания тоже можно назвать магдино переменного тока, но как было сказано — катушка зажигания крепится отдельно.
Но также бывают и магдино постоянного тока, которые устанавливаются на привод от распределительного вала, а не от коленвала и соответственно обороты ротора у них в два раза меньше, а значит и мощность искры тоже. А вообще, все магнето работают по принципу, чем больше обороты, тем мощнее искра.
И поэтому некоторые производители делали конструкцию, в которой якорь генератора (или магнето) приводится во вращение с помощью дополнительной повышающей обороты шестерёнчатой передачи, расположенной внутри корпуса магдино. Также были конструкции прошлого века (на старых антикварных мотоциклах) у которых генератор был съёмный и крепился с корпусу магнето с помощью стальной стяжной ленты.
Магдино типа Бош: 1 — вал якоря, 2 — корпус, 3 — корпус генератора, 4 — магнитная пластина, 5 — регулятор напряжения, 6 — обойма прерывателя.
А например магдино Бош, устанавливаемое на старые мотоциклы БМВ и показанное на рисунке 5, имеет в своей конструкции несъёмный генератор 3 с реле регулятором 5 Г-образного типа, и встроенным магнето с вращающимся якорем. К корпусу 2, выполненному из алюминиевого сплава, крепятся с помощью винтов два постоянных магнита 4, имеющих прямоугольную форму (в виде пластин).
На мотоциклах, оборудованных такими магдино (как на одноцилиндровых, так и двухцилиндровых), все компоненты электрооборудования расположены в одном компактном приборе и защищены от внешних воздействий, и электропроводка довольно короткая и очень простая. Но основной недостаток этих магдино — это довольно скромная мощность генератора и соответственно очень маленькая мощность света в фаре. И поэтому они постепенно канули в лету, так же как и маломощные генераторы постоянного тока.
Ну а теперь мы переходим к более современным системам зажигания мотоциклов и другой мото-техники, работающих без дополнительного источника тока (аккумулятора).
Современная система зажигания без дополнительного источника тока — СDI.
Эта система, если быть точным, расшифровывается как Capacitor Discharge Igniton , что в переводе с английского означает система зажигания с разрядом от конденсатора. Такие системы устанавливаются почти на всех современных мопедах, скутерах, некоторых мотоциклах (кроссовых, эндуро), гидроциклах, снегоходах, ATV и даже на бензопилах и газонокосилках, где не нужен лишний вес и хлопоты от аккумулятора. И эта система гениально проста и довольно надёжна.
Конструкция этой системы показана на рисунке 6 и с виду похожа на описанные мной выше магдино, но принцип работы отличается, так как для разряда искры используется конденсатор и ещё кое какие детали, которые я опишу ниже. Так же как и в древних магдино, описанных мной выше, здесь тоже имеется намагниченный ротор и так же имеются несколько катушек, часть из которых работает на потребители (свет, сигнал …), а часть — точнее две штуки, работают на систему зажигания.
Одна из этих двух катушек вырабатывает электрический ток (примерно 160 вольт), когда мимо неё пробегает магнит вращающегося ротора. А вторая катушка играет роль управляющего датчика, создающего в нужный момент импульс разряда на свече (опять же когда на датчик набегает специальный выступ на роторе). Катушка датчика работает подобно , выдавая в нужный момент импульс (о системе зажигания с Холлом мы ещё поговорим ниже), но отличается от него по конструкции и внешнему виду.
Ротор закреплён на цапфе коленвала и когда мы начинаем вращать его киком, или электростартером, для запуска мотора, то при вращении коленвала и соответственно при вращении ротора, мимо выступающего сердечника катушки датчика проходит специальный выступ на магните ротора и в катушке появляется электромагнитный импульс, который проходит по проводам к тиристору (расположенному в блоке управления или в коммутаторе) и тут же отпирает его.
Чтобы лучше понять новичкам, роль тиристора — это роль выключателя, только в отличии от выключателя (или контактов прерывателя) тиристор это управляемый электротоком полупроводниковый прибор, в котором нет механических контактов, а значит нечему изнашиваться или подгорать.
При отпирании (включении) тиристора, электрический ток поступает на конденсатор (ещё на пути от катушки к конденсатору переменный ток выпрямляется диодом) и далее, накопленный в ёмкости конденсатора разряд, поступает на первичную обмотку катушки зажигания, ну а далее, благодаря рассмотренному выше явлению электромагнитной индукции, разряд многократно увеличивается во вторичной обмотке катушки зажигания до положенных 20 — 40 киловольт и проходя по высоковольтному проводу от катушки выстреливает между электродами свечи зажигания.
Как я отметил в скобочках выше, в схеме ещё имеется полупроводниковый диод, который выпрямляет переменный ток, образующийся в катушке маховичного генератора. Ведь когда вращается ротор, то мимо катушки поочерёдно проходят то юг то сервер магнита ротора и от этого ток попеременно меняет свою полярность, то есть ток переменный.
А конденсатор в своей ёмкости способен накапливать заряд только от постоянного тока. И вот для того, чтобы выпрямить переменное напряжение в постоянное, способное накопиться в ёмкости конденсатора, между ним и катушкой устанавливают выпрямитель, то есть полупроводниковый диод. Всё это хорошо видно на электрической схеме, на рисунке 6. Там же показаны все детали этой системы зажигания, снятые с какого то скутера.
Как я упомянул выше, система СDI довольно проста и надёжна, но при множестве плюсов конечно же есть и некоторые минусы. А дело в том, что напруга на конденсаторе и соответственно и напряжение вторичного разряда заметно падает, если коленвал и ротор вращаются медленно (особенно при пуске) и от этого скорость прохождения магнита ротора мимо катушки небольшая.
И при малых оборотах или при запуске искрообразование становится нестабильным и от этого устойчивая работа мотора сбивается. А чтобы избавиться от этой проблемы, инженеры конечно же не стояли на месте и модифицировали эту систему, а как они это сделали читаем ниже (в разделе про DC-CDI), пропустив один раздел про контактную батарейную систему зажигания.
СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ИСТОЧНИКОМ ТОКА (с аккумулятором) .
Самая распространённая система на отечественных мотоциклах и древних иномарках — батарейная контактная система зажигания.
Эту систему наверное знает каждый, ведь её использовали на многих мотоциклах и автомобилях прошлого века, но всё ж таки было бы неправильным не описать её хоть немного, ведь именно с неё у меня много лет назад, да наверное у каждого начинающего мотоциклиста, происходило ознакомление с системами зажигания мотоцикла (и автомобиля) и выявление исчезнувшей искры.
Система зажигания батарейная, для мотоцикла с двухцилиндровым двигателем, с контактным прерывателем тока:
1 — батарея, 2 — замок зажигания, 3 — кнопка глушения двигателя, 4 — катушка зажигания, 5 — свечи зажигания, 6 — контактная пара (молоточек вверху и наковаленка внизу), 7 — конденсатор.
Такая система стояла почти на любом советском мотоцикле (ну разве, что кроме Минска, мотороллера Электрон и мопедов) и знают её многие, поэтому кому она не интересна, то просто проматываем колёсико мыши и читаем ниже о более современных системах зажигания.
В этой простейшей системе конечно же используется известный многим мотоциклистам механический прерыватель, подробно показанный в статье про регулировку зажигания (ссылка на статью чуть ниже), а так же его простая схема показана на рисунке 7.
Как видно из рисунка 7, к катушке зажигания 4 приходят два провода — один от плюса, другой от минуса. Тот что от минуса подключен к контактам прерывателя 6 (см. рис.7) один из которых подвижный (молоточек), а второй неподвижный (наковаленка).
К подвижному контакту (молоточку) подключен провод от катушки зажигания, а неподвижный контакт связан с массой. То есть по сути роль этих контактов в нужный момент соединять с массой минусовой провод катушки зажигания, думаю с этим понятно новичкам.
Так вот, когда выпуклая часть кулачка, закреплённого на коленвалу, опущена в низ и наковаленка и молоточек замкнуты между собой, то электрический ток протекает через первичную обмотку катушки зажигания и электрическое поле первичной обмотки намагничивает её сердечник.
Но стоит начать прокручивать коленвал и кулачок провернувшись своей выпуклой частью приподнимет молоточек над наковаленкой, тем самым размыкая их и прерывая ток в первичной обмотке катушки зажигания. И в этот момент сердечник катушки зажигания размагнитится, а как я описывал выше, согласно явлению электромагнитной индукции (исчезновение магнита в катушке создаёт в её обмотках импульс напряжения) во вторичной обмотке катушки возникают примерно 10 — 20 тысяч вольт, которые проходя по высоковольтному проводу и образуют искру между электродами свечи зажигания.
Ну а так как явление магнитной индукции сердечника катушки сохраняется несколько миллисекунд, то и время горения искры на электродах свечи зажигания практически такое же. Катушка зажигания может быть одна, если мотор одноцилиндровый (как на ИЖ-планета), или две катушки, если мотор двухцилиндровый (как на Явах или на К-750).
Так же катушка может быть одна, но иметь два высоковольтных вывода (как на наших тяжёлых мотоциклах Урал, Днепр, или на автомобиле Ока). Но принцип работы одинаковый, лишь количество высоковольтных выводов разное (например на более современных ВАЗах применяют четырёхвыводные катушки, их же ставят и на мотоциклы).
Ну а роль конденсатора 7 в такой системе совсем другая, в отличии от системы СDI : при размыкании контактов прерывателя происходит искрение между ними, так как ток постоянно стремится пробить воздушный промежуток между контактами. Ну а конденсатор, подсоединённый параллельно прерывателю, частично поглощает искрение, тем самым увеличивая ресурс контактов прерывателя.
Казалось бы, как всё в этой системе просто и хорошо, да и искра по длительности разряда превосходит даже более современные конденсаторные системы зажигания, которые я опишу ниже (одна из них уже описана выше). Но всё же, как говорится в известной пословице — «простота хуже воровства» и эта простота имеет кучу недостатков. Вспомните вечно подгорающие контакты прерывателя, которые часто приходилось чистить и регулировать зазор между ними, к тому же сейчас контакты прерывателя подвальные «фирмы» начали «лепить» не из вольфрама, а из какого то го…на и их хватает всего на пару сотен километров.
Кроме этого постепенно разбалтывающиеся грузики и растягивающие пружинки автомата опережения и корректировка этого вечно сбивающегося опережения зажигания. А его ещё нужно уметь правильно настроить (кстати о настройке зажигания мотоцикла ). Для новичков, эти вроде бы простые нюансы, оказывались не такими уж и простыми и часто многие из них, сидя на бордюрном камне рядом с заглохшим мотоциклом — чесали «репу» и бормотали вечный вопрос — куда же пропала искра!
Ну и ещё один существенный минус, который понял я и поняли многие мотоциклисты. Это то, что в контактной батарейной системе зажигания мощность искры существенно ниже (примерно от 10 до 20 киловольт) против более современных транзисторных систем, у которых мощность разряда на свече примерно в два раза выше (от 20 до 40 киловольт). А этот нюанс становится очень важным при запуске двигателя в холодную погоду, либо при подкопчённых электродах свечи, при подсевшей батарее и т.д. и т.п.
Я понял эти нюансы, когда приходилось мучиться с запуском мотоцикла в холодную погоду. Но стоило поменять контактную систему на более современную электронную бесконтактную, как о трудном пуске можно было забыть как о страшном сне. Ну а как я это сделал на , и вообще как сделать своими руками бесконтактную систему зажигания на вашем мотоцикле, мной написано в других статьях на сайте, ссылки на которые ниже в тексте, в разделе этой статьи про транзисторное зажигание.
Более современная и совершенная система зажигания DC — СDI с изменяемым углом.
В этой системе так же используется разряд конденсатора, но здесь в схему подключена батарея и используется постоянное напряжение аккумулятора, который стабильно обеспечивает систему этим напряжением, даже на самых малых оборотах (то есть в независимости от оборотов коленвала и ротора). В такой системе ёмкость конденсатора заряжается не от катушки генератора (которая на малых оборотах выдаёт нестабильную напругу), а от батареи.
Более совершенное конденсаторное зажигание мотоцикла DC-CDI с изменяемым углом.
Конечно же аккумулятор не делает систему дешевле и независимой, но зато двигатель с такой системой стабильно работает на любых оборотах (ведь искра на свече стабильна даже на самых малых оборотах) и конечно же существенно улучшается его запуск (что важно в холодную погоду).
Как было сказано выше, такая система зажигания мотоцикла становится дороже из-за батареи, но и не только из-за неё. В системе ещё присутствует специальный электронный модуль (инвертор) который поднимает напругу с 12 — 14 вольт существенно выше (примерно до 300 вольт!) и таким образом заряд ёмкости конденсатора становится более полноценным, а значит и мощность искры на свече выше. Как это работает?
Взгляните на рисунок 8: поступающий с аккумуляторной батареи постоянный ток преобразуется в переменный ток и тут же увеличивается в инверторе до 300 вольт, затем проходя через стоящий за инвертором диод опять выпрямляется в постоянный ток и только после этого поступает и заряжает ёмкость конденсатора. В итоге, на первичную обмотку катушки зажигания 9 поступает существенно больший ток, чем на батарее.
А чем больше ток, поступающий на катушку зажигания, тем меньше в сечении (и по размерам) можно сделать сердечник катушки и саму катушку. Катушка зажигания получается миниатюрной, что позволяет разместить её в свечном колпачке и избавиться от вечно проблемного высоковольтного провода. Катушки зажигания в свечных колпачках можно встретить не только на самых современных спортивных мотоциклах (спортбайках), но и на снегоходах, гидроциклах, и на всех современных спортивных автомобилях (и не только спортивных).
Но и это ещё не всё — на самых современных системах зажигания DC — СDI дополняют ещё электронной регулировкой угла опережения зажигания, в зависимости от оборотов коленвала. А эта электронная фишка обеспечивает прирост мощности современного оборотистого мотора как минимум на 10 процентов. Ведь ни для кого не секрет, что самые современные моторы становятся всё более оборотистыми (обороты доходят до 17 — 20 тысяч).
А с повышением оборотов коленвала, время, которое необходимо для полноценного сгорания рабочей смеси, становится всё короче. А как известно, рабочая смесь горит не так уж быстро (примерно от 30 до 40 м/сек.) и не врывается моментально. И поэтому на повышенных оборотах рабочую смесь нужно поджигать чуть ранее, то есть автоматически немного изменять , при увеличением оборотов.
И как известно для этого на многих машинах и мотоциклах в устанавливали механический центробежный регулятор с пружинами и грузиками, которые при повышении оборотов (за счёт центробежной силы) раздвигали механическое устройство, меняющее угол опережения зажигания.
Но при повышении максимальных оборотов, на современных оборотистых двигателях, механический регулятор становился всё более ненадёжным, ведь когда обороты коленвала доходят до 17 тысяч, обороты распредвала хоть и в два раза меньше, но всё равно довольно высоки и детали механического автомата опережения начинали довольно быстро изнашиваться и разбалтываться.
Решить эту проблему помогла электроника, в которой нет механических деталей, а значит и нечему изнашиваться и разбалтываться. Далее мне следует написать несколько слов, как работает электронная система опережения зажигания мотоцикла и другой современной мото-техники с системой DC — СDI с изменяемым углом .
Система зажигания DC — СDI — принцип работы изменения угла опережения зажигания .
Основа системы зажигания — это блок управления. В нём имеется микросхема, считывающая обороты коленчатого вала, исходя из формы сигнала, поступающих с управляющего датчика. А форма сигнала зависит от оборотов коленвала и соответственно от скорости вращения закреплённого на нём ротора с магнитом, то есть от того, с какой скоростью проходит магнит относительно сердечника катушки датчика.
При считывании оборотов, микросхема выбирает какой нужен угол опережения зажигания, который соответствует данным оборотам. И с нужным опережением в нужный момент микросхема открывает тиристор. Ну а что происходит далее, после открытия тиристора, и как формируется искра на свече зажигания я уже написал выше — принцип один и тот же (что в обычной CDI, что в DC-CDI с изменяемым углом).
Минусы конденсаторных систем зажигания DC-CDI от CDI.
Кстати я чуть было не забыл упомянуть о минусах конденсаторных систем зажигания DC-CDI и CDI. Так вот, обе системы вырабатывают искру на свече, которая имеет очень короткое время разряда (всего примерно от 0,1 до 0,3 миллисекунды). Это обусловлено тем, что в обоих системах стоит и участвует в образовании искры конденсатор, не способный на выдачу более длительного по времени разряда.
А батарейная система зажигания (контактная и более совершенная TCI, о которой чуть позже) способна выдать искру с более длительным по времени разрядом — примерно от 1 до 1,5 миллисекунд, что более благоприятно для хорошего воспламенения рабочей смеси в камере сгорания.
То есть искру на свече создаёт не короткий разряд энергии конденсатора, а накопленная во вторичной обмотке катушки зажигания более длинная и солидная порция разряда, полученного от полезного явления электромагнитной индукции, описанной в самом начале статьи. Разница искрового разряда на свече зажигания хорошо видна на рисунке 8а.
И этот существенный плюс батарейных систем зажигания (контактная и более совершенная TCI) позволяет с меньшими требованиями , или иной техники.
Выше описанные системы зажигания появились на мото-технике и автомобилях ещё в прошлом веке. Но совершенствование блоков управления зажиганием (микрокомпьютеров) не стояло на месте и недавно появились ещё более продвинутые цифровые системы зажигания мотоцикла и другой мото-техники. Но о цифровой системе зажигания я напишу чуть позже, так как есть ещё и другие системы (транзисторные).
Транзисторное батарейное зажигание мотоцикла и др. мото-техники.
Эта система, сокращённо именуемая TCI, что расшифровывается как Transistor Controlled Ignition, а в переводе с английского звучит как «зажигание контролируемое транзистором». В этой системе, вместо изнашиваемой со временем механической конструкции устанавливают электромагнитный датчик, представляющий из себя всё ту же катушку, намотанную на магнитном сердечнике.
Что бы смодулировать сигнал в этой катушке индуктивного датчика, на роторе, закреплённом на коленвалу, устанавливают круглую стальную пластину -модулятор (смотрите рисунок 9) которая с одной стороны имеет выступ. И при вращении коленвала двигателя и соответственно при вращении пластины модулятора 1, когда выступ подходит к выступающему магнитному сердечнику катушки индуктивного датчика 2, появляется сигнал.
Кстати количество выступов на пластине модулятора зависит от количества цилиндров двигателя (сколько цилиндров, столько и выступов на пластине). Но на современных цифровых системах количество выступов на пластинке молулятора может быть больше, чем количество цилиндров мотора, но об этом я напишу в разделе о цифровых системах ниже. Катушки тоже могут стоять две, если цилиндра на двигателе два (если же катушка двухвыводная, то она одна на два цилиндра).
Ну и конечно же датчик и пластину модулятора (с выступом) закрепляют в таком положении, когда поршень чуть не доходит до ВМТ, то есть в тот самый нужный момент воспламенения рабочей смеси в камере сгорания. Как и за счёт чего появляется команда (импульс) для возникновения искры на свече мы разобрали выше. Теперь рассмотрим основные компоненты транзисторной системы зажигания мотоцикла, или иной мото-техники.
Основные исполнители, участвующие в возникновении искры на свече зажигания в этой системе — это транзисторы и всё та же катушка зажигания. Как они работают в этой системе рассмотрим ниже.
При повороте ключа зажигания, напряжение от батареи (или от генератора, когда мотор завёлся) и через открытый силовой транзистор поступает на первичную обмотку катушки зажигания, от чего её сердечник намагничивается (за счёт всё того же явления электромагнитной индукции).
А когда при вращении коленвала выступ на пластине модулятора подходит к датчику и он даёт команду, что подошёл момент для искры на свече, то электрический импульс поступает на базу (управляющий электрод) управляющего транзистора и он мгновенно открывается. В этот момент электрический ток пойдёт на массу уже через него, а силовой транзистор наоборот закроется, то есть его база уже без тока.
А значит в этот момент и катушка зажигания тоже резко обесточится (см. схему на рисунке) и от этого её сердечник начнёт размагничиваться, во вторичной обмотке появится высоковольтное напряжение, которое тут же пойдёт через высоковольтный провод на электроды свечи зажигания — произойдёт разряд (искра).
Ну а далее управляющий транзистор возвращается в закрытое состояние, до того момента, пока он вновь не получит сигнал от датчика, и силовой транзистор снова откроется и зарядит катушку для следующего разряда. То, что я описал выше конечно же написано в упрощённом варианте, но надеюсь он понятен для новичков.
На многих современных скутерах тоже устанавливают подобную систему зажигания, в которой тоже имеется транзистор, помещённый в коммутатор 2, отвечающий за прерывание тока в нужный момент. И такую схему я показал на рисунке справа.
Кстати, по подобному принципу работает и всем известная система зажигания с , показанным на фото справа, и которая устанавливается на наших отечественных переднеприводных Вазах (ВАЗ 2108, 09 и другие модели — ссылка ниже).
В ней тоже для прерывания тока используется транзистор, помещённый в коммутаторе, только в ней вместо индуктивного датчика используется датчик с эффектом Холла (см. фото справа).
Ну а кому интересно как такую систему своими руками установить на наши отечественные мотоциклы, то переходим по ссылкам ниже и читаем:
Конечно же устранить саму неисправность намного сложнее, чем её выявить с помощью сканера, но при определённых навыках вполне возможно (об этом читаем в некоторых статьях у меня на сайте … ну например ). Чаще всего неисправность возникает при выходе из строя какого то датчика (или от окисления его клемм), а как проверить датчики с помощью обычного мультиметра желающие .
И ещё: параметры работы современного двигателя считываются с помощью различных способов. Например на многих автомобильных двигателях параметры считываются с датчиков коленвала и распредвала. А на некоторых современных мотоциклах параметры считываются только индуктивным датчиком, это когда пластина модулятора имеет несколько выступов (их количество больше, чем количество цилиндров мотора — см. фото В чуть выше).
И по скорости перемещения некоторых выступов на модуляторе, процессор ЭБУ считывает количество оборотов коленчатого вала, а по скорости перемещения других выступов (их количество равно количеству цилиндров мотора) процессор определяет на свечу какого цилиндра в нужный момент подать высоковольтный разряд.
Более современные и совершенные системы зажигания оснащают датчиком положения дроссельной заслонки Throttle Position Sensor, сокращённо TPS (см. фото), с которого процессор считывает информацию о нагрузке на двигатель. А ещё на более совершенных системах даже считывается с какой скоростью вы крутите ручку газа, то есть с какой скоростью открывается дроссельная заслонка.
Эта информация полезна для того, чтобы исключить . Ведь когда мы слишком резко дёргаем ручку газа, мы требуем от мотора резкой динамики, вызывающей детонацию (от взрывного грения топлива). И в таких случаях датчик положения дроссельной заслонки передаёт процессору точную скорость открытия заслонки, а процессор в свою очередь сравнивает эту информацию с записью в ПЗУ и тут же оценивает, что ситуация близка к критической.
А чтобы её исключить, моментально откорректирует угол опережения, то есть сдвинет его чуть попозже. И от этого взрывного горения не будет и повреждения поршня от детонации не произойдёт. Кстати на некоторых двигателях ещё устанавливают , который тоже помогает избежать её.
Кстати, кроме постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) в которых изменять полученные и записанные данные невозможно, некоторые мотоциклетные фирмы, например такие известные как Харлей Девидсон, Бьюл и Дукати, используют в системах зажигания своих мотоциклов системы с так называемой гибкой памятью, которую ещё называют ОЗУ, что расшифровывается Оперативное Запоминающее Устройство.
Это запоминающее устройство прошивается (программируется) с помощью специального электронного блока.
Кстати, сейчас многие конторы занимаются перепрошивкой блоков (чип тюнингом) за определённую плату и подробнее об этом . Но лишь не многим спецам удаётся существенно улучшить заводские настройки зажигания.
Ведь до установки мотора на серийный мотоцикл, двигатель испытывается на специальном заводском стенде, при разных режимах (разных оборотах и нагрузках) и после этого наиболее оптимальное значение угла опережения зажигания фиксируется инженерами и далее записывается в ПЗУ, или ОЗУ.
СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ МОТОЦИКЛА — ТАК ЧТО ЖЕ ЛУЧШЕ??? выводы.
Конечно же у каждой системы зажигания имеются как плюсы, так и минусы. Батарейные системы зажигания, устанавливаемые на мото-технику, имеют практически тот же главный недостаток, что и у системы DC-CDI когда надёжность запуска двигателя зависит от состояния (степени заряда) источника постоянного тока — батареи.
И если аккумулятор не свежий или подсевший, то при пониженном напряжении блок управления может отказать в работе, добавим к этому ещё более пониженное напряжение при пуске из-за потребления его электро-стартером, а ведь на самых современных мотоциклах и кикстартера то нет и возможности запуска в экономном режиме киком, (без применения электро-стартера) нет.
И батарейное зажигание уже рассматривается как неперспективное, особенно на спортивной мототехнике. Ведь в настоящее время общеизвестное стремление инженеров мотозаводов к гонке мощностей моторов с помощью увеличения оборотов становится проблематичным с батарейными системами зажигания.
И время накопления заряда катушкой зажигания с помощью индукции становится слишком растянутым. Ведь несложно подсчитать, что до десяти тысяч оборотов батарейная система зажигания ещё будет справляться со своими задачами, но если поднять обороты повыше, то полного заряда индукции будет не хватать по времени на больших оборотах и мощность искры существенно снизится, что приведёт к снижению мощности и к пропуску к воспламенении.
Решить выше описанные проблемы на больших оборотах опять же возможно применив систему зажигания DC-CDI, описанную выше. Ведь у неё очень маленькое время (микросекунды) зарядки ёмкости конденсатора, а это способность нормально обеспечить разряд на свече даже при огромных максимальных оборотах коленвала — даже при 20 тысяч оборотов в минуту!
Конечно же (как было описано ранее) у системы DC-CDI длительность разряда ощутимо короче (0,1 — 0,3 миллисекунды), чем у батарейной системы (1 — 1,5 миллисекунды). Но производители современной мото-техники решили и эту проблему, достигнув надёжности воспламенения коротким разрядом за счёт более усовершенствованных систем впуска (например тот же ) и усовершенствованных систем питания (современные ).
Ну и конечно же последним усовершенствованием системы DC-CDI на современной мото-технике было внедрение в блоки управления зажиганием интеллекта (цифровых систем зажигания с ПЗУ и ОЗУ), которые нисколько не хуже, чем у цифровых батарейных систем.
Вот вроде бы и всё, если что то вспомню ещё, касающегося систем зажигания мотоцикла и другой мото-техники, то обязательно допишу, успехов всем.
Бесконтактное микропроцессорное зажигание - просто незаменимое дополнение для советских мотоциклов. Сегодня не каждый мотоциклист может позволить себе иномарочный мотоцикл и всеми силами приходится дорабатывать своего старенького друга. Те, кто поставил на свой мотоцикл такое зажигание, уже ощутили на себе массу плюсов.
Не стоит говорить о том, что тот же мотоцикл ИЖ завести порой очень непросто. Причина нередко кроется в родном контактном зажигании. Идеально точно отрегулировать его просто невозможно и поэтому лучше всего будет его заменить на бесконтактную систему. Такое удовольствие будет стоить порядка пятидесяти долларов США, но оно вполне стоит своих денег. Вы больше не будете испытывать затруднений с пуском двигателя.
Установить такое зажигание можно самостоятельно в гаражных условиях. К комплекту поставки прилагается схема и инструкция по установке. После того как Вы установите такую систему зажигания, то заметите что пропадут перебои в работе двигателя и цилиндры начнут работать синхронно. Искра будет подаваться одновременно в два цилиндра. Это позволяет стабилизировать работу мотора.
Что касательно расхода топлива, то он уменьшится и причем не слабо, так как теперь будет сгорать весь бензин, а не просто вылетать в трубу или заливать свечи. Такая система зажигания позволяет запускать мотор даже в зимнее время года. Больше не будет необходимости постоянно следить за уровнем топлива. Такая система зажигания сама будет рассчитывать угол опережения. Она при помощи коммутатора будет анализировать нагрузку на мотор, и вносить соответственные поправки в искрообразование.
Если Вы устали от проблем с контактным зажиганием, то теперь у Вас появилась отличная возможность от них избавиться. Система бесконтактного зажигания сможет многократно улучшить работу силового агрегата Вашего мотоцикла.
Схема безконтактного зажигания (СБЗ) мотоцикла
Применение бесконтактного зажигания на Иж, Урал, Ява и т.д. достигло своего апогея в последние годы. Для этих целей многие отечественные и иностранные бренды (в превую очередь, китайские) запустили широкую линию производства, просто-таки осыпавшего наш рынок всевозможной электроникой и аксессуарами для тюнинга байков.
Бесконтактная система зажигания на Юпитер 5 от Ижмото ставится чаще всего. Делают это не только народные умельцы своими руками, но и профессиональные мастерские, которых развелось в последнее время не так уж и мало, даже в провинциальных селениях. Прекрасный пример в этой области подал и сам производитель Иж Юнкер.
Реализованная схема безконтактного зажигания приносит в жизнь мото любителя массу преимуществ. Во-первых, теперь наездники обустроенных бесконтактной системой зажигания мотоциклов могут не боятся сырости. Во-вторых, работает железный конь с таким современным электронным аксессуаром, как швейцарские часы. А во-третьих, стоит безконтактное зажигание мотоцикла не так уж и много, чтобы собственник Иж, Минск, Ява, Мт или другого байка, не мог себе позволить ее приобретение.
Обустройство мото вышеуказанным электронным приспособлением дарит двигателю более равномерную работу. Силовой агрегат работает, при этом, очень мягко.
Безконтактное зажигание Юпитер 5, к примеру, улучшает динамику эксплуатируемого мотора даже на высоких скоростях. Сам же двигатель становиться более чувствительным к подаче топлива. Не будет помехой для запуска или же эксплуатации двигателя Иж с реализованной схемой безконтактного зажигания даже изрядно подсевший аккумулятор.
Бесконтактная система зажигания проста в установке
Чтобы смонтировать и настроить вышеуказанный электронный мото аксессуар нужно всего лишь пару часов в пределах одного дня. Да и почему дольше тратиться на то, чтоб закрепить датчик Холла, несколько проводов и новый коммутатор. Не нужно, к тому же, ничего переделывать на генераторе движка байка. Просто снимаете старые контакты и устанавливаете элементы бесконтактной системы зажигания Иж, Урал или пр.
Пластину модулятора нужно надежно закрепить на роторе силового агрегата мотоцикла. Она должна проходить четко посередине прорези индикатора Холла. В ход пойдут и шайбочки.
Отметим, что наличие вольтметра совсем необязательно. Этот аксессуар можно смело выбрасывать, так как демонстрация напряжение в бортовой сети вам вряд ли что-то даст на практике. Это лишний вес (а соответственно и нагрузка для железного коня).
Весь секрет успешной эксплуатации безконтактного зажигания на Иж Юпитер 5, который очень часто тюнингуют этой системой, кроется в пластине модулятора и датчике Холла.
Вот почему львиная часть времени процесса установки безконтактной схемы зажигания тратится именно на ее монтаж. В случае наличия пропусков в процессе искрообразования нередко возможна неправильная конструкция шторки модулятора, которая замыкает магнитный поток. По-этому расположению ее относительно датчика нужно тщательно проверить. При открытом состоянии этот аксессуар системы не должен перекрывать магнит или магнитопровод. В закрытом состоянии модулятор полностью перекроет их обоих.
Модулятор схемы безконтактного зажигания лучше изготовлять в форме диска, который обладает вырезом. Для 1-цилиндровых моторов угол выреза на модуляторе должен иметь около 120 градусов. Для 2-хлиндровых моторов углы вырезов - по 60 градусов соответственно.
Еще до монтажа БСЗ на Юпитер 5, Планету 4 или прочие байки нужно убедиться в полном отсутствии избыточного люфта на валу генератора. Даже контактное зажигание с люфтами плохо сочетается.
Настройка БСЗ на мото
Практически любая доступная на рынке или же самодельная бесконтактная система зажигания устанавливается с четким контролем показателей опережения зажигания. Для облегчения установочных, регулировочных мероприятий советуем применять приборы, обладающие шкалой до 15 В, а также внутренним сопротивлением в диапазоне 10-50 кОм.
Электронное вспомогательное устройство, без которого схема безконтактного зажигания на мотоцикл не может быть нормально реализована, позволит отрегулировать систему без особых хлопот. При этом клеммы прибора подсоединяются к датчику Холла.
Поршень любого цилиндра нужно переместить в положение, для которого характерно искрообразование в цилиндре. Дальше включается зажигание и поворачивается модулятор в ту сторону, в которую ротор движется коленчатым валом. Делать это нужно до момента возникновения изменений в показаниях вольтметра. Разряд на свече возникает как раз при этом скачке напряжения на датчике примерно до показателей бортового питания мото. Когда вы поймали искру, не нужно сбивать положение шторок. Сам же модулятор надежно фиксируется на валу генератора при использовании крепежного болта.
При регулировании зажигания нужно обязательно замкнуть все высоковольтные провода на корпусе мотора. Можно их присоединить к свечами. Необходимо это для того, чтоб эксплуатация катушек с разорванной вторичной цепью не привело к полной перегрузке или же повреждению БСЗ. Кроме того, согласно вышеуказанному риску не стоит останавливать и работу двигателя, снимая свечные колпачки. Все это рекомендации, конечно же, на практике вам может и повезти, но не следует испытывать судьбу.
Бесконтактная система зажигания мотоцикла после настройки может быть проверена. Убедиться в наличии искры можно, укрепив проверяемый провод примерно в 8 мм от корпуса движка мото. Дальше нужно включить зажигание и при помощи кик-стартера запустить двигло. Лучше при этом руками провод не трогать. Ведь может сильно ударить током.
БСЗ мото техники после тщательной регулировки и настройки прослужит очень долго без дополнительного обслуживания.
Журнал Радио 1 номер 1998 год
В. ГУСЕВ, г. Голицыно Московской обл.
В силу ряда обстоятельств выбор схемотехнических решений блоков зажигания для мотоциклетных двигателей сегодня весьма узок. Это, конечно, создает большие трудности мотовладельцам-экспериментаторам в области внедрения электроники на двух- и трехколесный транспорт с двухтактным двигателем. В предлагаемой статье описан простой тиристорный блок зажигания для двухцилиндровых двигателей мотоциклов с двумя катушками зажигания. По схеме он не претендует на принципиальную новизну, но подкупает отработанностью конструкции, не требует дефицитных деталей, неприхотлив в эксплуатации. На своем мотоцикле с этим блоком автор проездил не один десяток сезонов.
Принципиальная схема блока зажигания для двухцилиндрового мотоциклетного двигателя , оснащенного двумя катушками зажигания (пример - мотоцикл "ИЖ-Юпитер"). показана на рис. 1. Структура блока традиционна. На двух транзисторах VT1, VT2 и трансформаторе Т1 собран преобразователь бортового напряжения питания в повышенное (310...320 В), питающее двухканальный формирователь запальных импульсов. Каналы по схеме совершенно одинаковы и нагружены каждый своей катушкой зажигания (12,13).
Частота генерации преобразоватепя -3000...3500 Гц. При бортовом напряжении питания 6 В блок потребляет на холостом ходу (зажигание включено, двигатель не запущен) ток 0,4...0.5 А, на максимальной частоте вращения коленчатого вала - не более 3 А.
Повышенное постоянное напряжение с выхода выпрямительного моста VD1-VD4 заряжает через диод VD5 и первичную обмотку катушки зажигания 12 накопительный конденсатор СЗ. Когда контакты SF1 прерывателя замкнуты, через резистор R3 заряжается от бортовой сети пусковой конденсатор С5. В момент их размыкания этот конденсатор разряжается через резисторы R9. R10. диод VD7 и управляющий переход тринистора VS1.
Открывшийся при этом тринистор разряжает накопительный конденсатор СЗ на первичную обмотку катушки зажигания. Импульс разрядного тока формирует во вторичной обмотке катушки Т2 импульс высокого напряжения.
Цепь VD9R5 уменьшает время разрядки накопительного конденсатора СЗ. что повышает быстродействие узла. Резистор R7 создает задержку времени зарядки пускового конденсатора С5. что предохраняет узел от ложного срабатывания при дребезге контактов прерывателя SF1 в момент их замыкания.
Развязывающие диоды VD5 и VD6 в момент искрообразования. поочередно закрываясь, обеспечивают разрядку лишь одного из двух накопительных конденсаторов. Так. когда открыт тринистор VS1, закрыт диод VD6. и наоборот.
В момент искрообразования выход преобразователя напряжения замыкается малым сопротивлением открытых тринистора VS1 и диода VD5. поэтому его колебания срываются, он перестает потреблять ток от бортовой сети, а на выходе моста VD1-VD4 напряжение уменьшается до нуля. По окончании разрядки накопительного конденсатора СЗ тринистор VS1 закрывается, генератор преобразователя снова запускается и начинается новый цикл зарядки накопительного конденсатора.
Для установки блока на мотоциклы с 12-вольтной бортовой сетью необходимо лишь скорректировать типономиналы некоторых деталей и числа витков трансформатора, схема остается без изменений. Так. резистор R1 должен иметь сопротивление 30 Ом. R2 - 360 Ом. R3 и R4 - 1.2 кОм, R5 и R6 - 1.2 кОм. R9-R12 -200 Ом. Диоды Д9Е надо заменить на Д223 конденсатор С1 - другим, емкостью 5 мкФ на напряжение 25 В. а С2 -20 мкФ - на напряжение 25 В.
Потребляемый блоком ток при 12-вольтном питании примерно вдвое меньше, чем при 6-вольтном, остальные характеристики остаются практически прежними.
Трансформатор намотан на трех сложенных вместе кольцевых магнитопроводах К31х18х7 из феррита М2000НМ1-2. Числа витков обмоток и марка провода указаны в таблице. Первой наматывают обмотку 111. затем - II и I. Витки каждой обмотки располагают равномерно по кольцу. Межрядная и межобмоточная изоляция выполнена лентой из пакоткани. в один слой и в два-три соответственно. При этом следует иметь в виду, что запас места в просвете магнитопровода ограничен.
Блок соединен с остальными цепями системы зажигания через шестиконтактный разъем Х1. Годится любой разъем, удобный в пользовании и выдерживающий рабочий ток через контакты.
Конструктивное оформление блока произвольное. Для транзисторов достаточно общего теплооотвода площадью 40...50 см2, их крепят без прокладок. Тринисторы устанавливают через слюдяные прокладки на теплоотвод площадью 8... 12 см?. Теплоотводом может служить металлический кожух блока.
Безошибочно смонтированный из исправных деталей блок начинает работать сразу и налаживания не требует. Емкость конденсатора С2 не критична, а от емкости конденсатора С1 зависит частота преобразователя напряжения.
Совместно с блоком зажигания могут работать любые мотоциклетные катушки зажигания на 6 и 12 В. а также автомобильные, рассчитанные на классический вариант зажигания.
Наличие разъема Х1 дает возможность оперативного перехода с электронного зажигания на классическое. Для этого достаточно в гнездовую часть разъема вставить "конденсаторную" заглушку, схема которой показана на рис. 2.
В заключение - несколько советов и предостережений. Во-первых, не забудьте удалить конденсаторы, шунтирующие контакты прерывателей. Обратите внимание на крепление трансформатора -оно должно быть выполнено так. чтобы монтажные элементы не образовали замкнутого витка вокруг магнитопровода.
Не следует увеличивать выходное напряжение преобразователя сверх 320 В. Это только увеличит ток утечки через тринисторы и отрицательно скажется на надежности блока.
На двигателе мотоцикла "ИЖ-Юпитер" при классическом зажигании контакты прерывателя размыкаются, когда соответствующий поршень находится в 2.2 мм от "верхней мертвой точки". Для работы с электронным блоком это значение надо уменьшить до 1,8 мм.
За годы эксплуатации мотоцикла с блоком электронного зажигания мне не раз приходилось ездить и с аккумуляторной батареей, и с батареей гальванических элементов, и вовсе без источника тока, запуская двигатель с разгона, - не помню случая, чтобы блок вызвал нарекания.
Все работало хорошо, но как всегда наши конструкторы не учли некоторых особенностей: ведь при нагревании магнитоуправляемая микросхема (предположительно типа К1116) прекращает функционировать. Датчик закреплен на генераторе и находится далеко от нагретых цилиндров, но все равно общий нагрев корпуса двигателя значителен. Сначала я для лучшего охлаждения заменил круглую крышку, закрывающую генератор, на полусегмент, и ездил некоторое время, и все-таки в жару иногда отказывало. Так я ездил до тех пор, пока, видимо, какой-то камушекне попал в зазор датчика, и его оборвало вращающимся pотором.
А когда я снова перешел на обычную схему зажигания, то не тут-то было: я уже "вкусил запретный плод". Разница в работе, а особенно при запуске двигателя, между электронной системой зажигания и традиционной столь значительна, что я лихорадочно начал искать пути к восстановлению электронного зажигания. К сожалению, никакой схемы не прилагалось, и пришлось экспериментировать в подаче импульсов от контактного прерывателя на коммутатор.
Эксперименты очень быстро закончились "успешным" выводом из строя микросхемы, стоящей в коммутаторе как одного, так и другого цилиндра. О замене микросхем не было и речи, ввиду их отсутствия на радиорынке, да и, вообще, неясно, какой тип микросхем был применен. Также непонятно, какой транзистор использовался в качестве ключа (к корпусу коммутатора, являющимся радиатором, прикреплен квадратик с тремя выводами). Но, очевидно, что это высоковольтный транзистор, так как никаких дополнительных мер по защите транзистора в схеме не предусматривалось, а путем прозвонки выявилось, что транзистор составной. Появилась идея использовать транзистор по прямому назначению вместе с корпусом неисправного коммутатора. И тогда, перелистав литературу на эту тему. Но "аппетит приходит во время еды", тут же захотелось использовать преимущества предшествующей схемы. Там была предусмотрена защита катушек зажиганияот длительного протекания тока при остановке двигателя (если в течение 15 -20 с не было импульсов, то ключевой транзистор плавно закрывался). Первоначально я использовал микросхему К155ТЛ1 и год с ней промучился, работала она хорошо, но слишком часто выходила из строя, и никакие защиты не помогали.
Сделав ревизию наличия запасов микросхем свой выбор я остановил на микросхеме К155ЛП7, в которой имеются два элемента И-НЕ и два достаточно мощных транзистора. На ее базе и разработал схему электронного зажигания, которая без нареканий служит уже 3 года. Кроме того, была сохранена возможность оперативного перехода с электронной системы зажигания на традиционную каждого цилиндра независимо один от другого.
Схема зажигания на мотоцикл изготовленная своими руками состоит из трех блоков: двух одинаковых - коммутаторов на базе транзисторных ключей и блока коммутации, являющегося согласующим элементом для блоков коммутаторов, в котором вырабатывается напряжения 5 В для питания микросхем, подаются импульсы тока от прерывателей, подключаются все необходимые компоненты схемы зажигания. Работает зажигания на мотоцикл следующим образом. На блок коммутатора через контакт 3 разъема коммутатора из блока коммутации поступают импульсы тока от прерывателя зажигания.
Зажигание на мотоцикл - схема электрическая
Когда контакт прерывателя разомкнут, то +12В от замка зажигания через токоограничительные резисторы R1R2 (или R3R4) блока коммутации, через резистор R1 блока коммутатора, ограниченные стабилитроном VD1 до 5 В, подаются на вход 13 микросхемы DD1. Через диод VD2 заряжается конденсатор С1 до 5 В. Тогда на выходе 6 эмиттерного повторителя микросхемы DD1 будет высокий уровень, который подается на стробирующий вход 1DD1.1 и DD1.2, и не влияет на работу схемы И-НЕ. Далее высокий уровень на выходе 12DD1.1 инвертируется транзистором (DD1.4), и низкий уровень с выхода 10DD1.4, поданный на базу ключевого транзистора VT1, запирает его. При замыкании контакта прерывателя нулевой уровень открывает VT1, но если в течение 8 - 12 с контакты будут замкнуты, то конденсатор С1 начнет разряжаться через времязадающий резистор R2, переход база-эмиттер DD1.3 и резистор R3. При достижении низкого уровня на входе 1DD1.2 на выходе 12DD1.1 появляется высокий уровень, который закрывает транзисторный ключ VT1, в результате обесточивается катушка зажигания, не допуская длительного протекания тока как в катушке, так и через транзистор VT1, тем самым оберегая их от нагрева.
Напряжение 5 В на коммутатор подается из блока коммутации через 4-й контакт разъема блока. Это напряжение вырабатывается в блоке коммутации, в котором имеется стабилизатор напряжения +5 В на микросхеме 142КРЕН5А. Диоды VD1 и VD2 развязывают подачу напряжения независимо от каждого переключателя режима работы. Элементы VD3, R5, C3 - защита и фильтр по напряжению питания. Также сохранены от традиционной схемы зажигания конденсаторы С1 и С2, тем более на это есть рекомендация в статье . Читатели могут обратить внимание на некорректную установку переключателей режима работы (использовано то, что есть в наличии под рукой). Так, в положении переключателя - обычная схема зажигания - параллельно контактам прерывателя остаются подключенными резисторы R1R2 (R3R4), но за счет разделительных диодов VD1 и VD2 их влияние незначительно. По крайней мере существенной разницы при проведении опыта как с ними, так и в "чистом виде" не обнаружено, но диоды должны выдерживать обратное напряжение не менее 400 В.
Конструктивно схема коммутатора собрана на печатной плате и установлена взамен вышедшей из строя платы, также сохранена прежняя разводка проводов и разъемы. Блок коммутации изготовлен из подручных материалов и установлен впереди на раме мотоцикла. На нем же установлена клеммная колодка для провода внешних проводов от катушек зажигания и прерывателей, в качестве переключателя режима работы использованы два тумблера типа ТБ-1-2.
Блоки электронных коммутаторов размещены под бензобаком, а ранее находящееся реле поворотов пришлось перенести в другое место. Я установил его в отсеке под инструментом, естественно, с удлинением подводящих проводов.
О преимуществах этой схемы зажигания на мотоцикл написано немало, но привожу еще свои доводы в его пользу: так одна из катушек зажигания явно бракована, в обычной схеме не работает - практически нет искры, а в электронной схеме работает как миленькая! И если ранее приходилось регулярно менять свечи зажигания, которые часто "капризничали", то сейчас забыл, когда в последний раз их менял. Конечно, эта схема не догма, она собрана с учетом наличия деталей, и ее можно усовершенствовать. Так, можно установить диод между базой транзистора VT1 и эмиттером DD1.3, как показано на схеме зажигание на мотоцикл штриховой линией. Тогда при длительном замыкании контактов прерывателя происходит плавное закрывание ключевого транзистора, в авторском варианте в этот момент проскакивает искра, которая для меня является признаком исправности коммутатора.
