Хохлов Олег Александрович
Электротехнический факультет
Кафедра Электропривод и автоматизация промышленных установок
Специальность Электромеханические системы автоматизации и электропривод
Доработка системы зажигания оппозитных мотоциклов Урал и Днепр
Штатное контактное зажигание оппозитов обычно оставляет желать лучшего, потому сразу по приобретение своего мотоцикла я дополнил его сперва транзисторным коммутатором, а затем и электронным блоком опережения с датчиком Холла, полностью избавившись от механики. Изначально зажигание предназначалось для установки на мотоциклы Урал и Днепр, но позже было проверено и на двухтактном мотоцикле (с холостой искрой).
Особенности зажигания:
•управляющий микроконтроллер PIC16F84 или PIC16F628;
•возможность установки как на 12-ти вольтовую бортсеть так и на 6-ти вольтовую;
•безконтактный датчик Холла (от а/м ВАЗ);
•коммутатор типа *.3734 (от а/м ВАЗ) или самодельный;
•возможность переключения между тремя характеристиками УОЗ;
•доступны характеристики УОЗ как для оппозитов так и для двухтактных мотоциклов;
•два входа дополнительных функций, могут быть выбраны двигатель-стоп, ограничение оборотов, защита и др.;
•отключение катушки зажигания при простое двигателя через 3-4 секунды (актуально для самодельных коммутаторов).
Схема управления опрежением:
Схема показана на рисунке, предназначена для работы в паре с коммутатором *.3734. Жёлтым цветом обозначены типы элементов, которые необходимо использовать в 6-ти вольтовой бортсети (в таком варианте схема может работать и на 12-ти вольтах). Темным цветом на схеме обозначены необязательные элементы, их можно не ставить, если не собираешся пользоваться соответствующей функцией. Если нет необходимости в переключении между характеристиками УОЗ на ходу, можно поставить на плате переключатели или перемычки без помехогасящей схемы (цепи VD3-C7-R6 и т.д.). Вывод микроконтроллера RB2 является инверсным сигналом управления и необходим при подключении некоторых самодельных коммутаторов.
Чтобы правильно включить диод (VD1, VD2) или стабилитрон (VD3-VD7) необходимо его прозвонить: положение, в котором он будет прозваниваться (или иметь меньшее сопротивление), соответствует минусу на том выводе куда указывает «стрелка» на схеме (катод). Вместо стабилизатора КР142ЕН5А можно использовать 78M05 (78С05, 7805 и др.), ставить радиатор нет необходимости. При установке на 6-ти вольтовую бортсеть лучше поставить стабилизатор с низким падением напряжения (low drop out) КР1158ЕН5В, а выпрямительный диод по входу поставить Шоттки (подойдёт любой на 0.5 и более ампер). Нумерация выводов триодов дана с их лицевой стороны: у КР142 там, где маркировка; у VT1 там, где срез на корпусе. Мощность резисторов может быть 0,125Вт и меньше.
Кварцевый резонатор ZQ1 полезно заменить на керамический резонатор. Обычно он 3-х выводный и имеет встроенные емкости, в схеме обведен пунктиром. Такой резонатор лучше переносит вибрацию и температуру, но достать его сложнее
Для удобства проверки и программирования микроконтроллер лучше не запаивать, а разместить на колодке. Это позволит легко его заменить в случае неисправности. Практика показала, что в колодке контроллер держится хорошо.
Размещать блок опережения во внутренних отсеках двигателя нельзя, там слишком высокая температура. Крупные элементы (транзисторы, кварц и пр.) желательно залить термоклеем, чтобы их не сорвало вибрацией.
Также настоятельно рекомендую поставить свечные колпачки с помехогасящими резисторами (или силиконовые провода, или свечи со встроенным резистором), это значительно снизит уровень помех в сети, стабилизирует работу устройства и повысит его надежность.
Я использую свечные колпачки NGK LB05FP со встроенным сопротивлением 5КОм. При установке других колпачков или силиконовых проводов с распределённым сопротивлением, желательно обеспечить сопротивление в 5-10КОм.
Исходный текст программы и файл прошивки микроконтроллера генерируются программой IgnMaster. Программа написана для микроконтроллеров фирмы Microchip PIC16F84 и PIC16F628. Контроллеры даже одной марки отличаются по своим характеристикам, что можно определить только по их полной маркировке. По максимальной рабочей частоте PICи бывают на 4, 10 и 20МГц, нам подойдет любой из них. По температурному диапазону в коммерческом (0. +70С), в индустриальном (-40. +85С) и в расширенном (-40. +125С) исполнении. Последние найти врядли удастся, поэтому останавливаемся на индустриальных. Таким образом, пример полной маркировки требуемого контроллера: PIC16F84-04I/P, здесь PIC16F84 — марка МК, 04 — максимальная рабочая частота, I — индустриальный диапазон, P — корпус PDIP для монтажа в отверстия (SO — SOIC для поверхностного монтажа).
Датчик Холла:
Можно использовать датчик Холла от а/м ВАЗ (аналог Honeywell 2AV50A), работает он в диапазоне температур -40. +125С и в диапазоне напряжений питания 5. 16В. Часто причиной того, что двигатель с новым зажиганием не набирает обороты является именно некачественный датчик.
Для питания датчика можно использовать 5-ый контакт разъема коммутатора *.3734 или собрать отдельную схему питания, при питании от 6-ти вольт датчик можно подключить напрямую, но подальше от катушки зажигания, иначе будете менять датчики каждую неделю. Запитывать датчик напрямую от 12-ти вольт не рекомендуется.
Провода к датчику желательно использовать экранированные, хотя бы там, где они проходят вблизи катушки и высоковольтных проводов, иначе попавший на них разряд может вывести из строя датчик или микроконтроллер.
Шторка-модулятор:
Модулятор должен быть выполнен из стали с хорошими магнитными свойствами, подойдет Сталь 20 или Сталь 30. В исполнении для оппозитов модулятор насаживается на распределительный вал и имеет два металлических сектора по 30 градусов или две прорези по 30 градусов разнесенные на 180 градусов. Конфигурацию с сектором легче изготовить самому, а конфигурацию с прорезью удобнее изготавливать на токарном станке. При использовании программы для генерации прошивки микроконтроллера (IgnMaster) необходимо указать конфигурацию используемого модулятора.
Модулятор имеет такую замысловатую форму в связи с тем, что распредвал оппозитов имеет значительные осевые биения (особенно на изношенных двигателях) и при иной форме шторки может разбить датчик.
От точности исполнения модулятора будет зависеть равномерность работы зажигания по цилиндрам, поэтому нужно отнестись к этому с особой ответственностью. При этом важен не столько размер лепестков (допустимо отклонение ±3 градуса) сколько их симметричность.[1]
При установке на двухтактный двухцилиндровый двигатель шторка имеет два сектора (или выреза) по 60 градусов разнесенные на 180 градусов, при установке на одноцилиндровый двигатель сектор должен быть только один. Также следует помнить, что на двухтактных двигателях имеется проблема с перемагничиванием шторки из-за близости генератора. Решается или экранированием и качественным ДХ или установкой самодельного оптического датчика. Более полно эта тема освещена на ижевских сайтах.[2]
Коммутатор:
Устройство предназначено для работы в паре с коммутатором *.3734 устанавливаемом на а/м ВАЗ. Этот коммутатор имеет функцию многоискрового режима при пуске и пониженном напряжении питания, при простое двигателя автоматически отключает катушку без искры. Я могу рекомендовать коммутаторы следующих моделей: 96.3734, 961.3734, 133.3734. Цоколёвка разъёма коммутатора изображена на рисунке. Коммутаторы завода ВТН 0529.3734 и 0729.3734 часто имеют проблемы при работе в паре с данным зажиганием и лучше их не применять.
Катушка зажигания:
Катушку зажигания можно использовать любую из двухвыводных (на фото слева направо): стандартную оппозитную с разрядниками, или катушки высоких энергий от а/м Газель 3012.3705, от а/м Ока 4412.3705 и другие.
Схема включения зажигания в бортсеть:
Схема для 12-ти вольтовой бортовой сети с внешним блоком электронного опережения зажигания и коммутатором типа *.3734. Второй вывод катушки зажигания можно подключать или к замку зажигания или прямо на аккумулятор (лучше через предохранитель). Последний вариант более помехоустойчив.
Данное устройство эксплуатируется на моем мотоцикле больше 3х лет и за все это время не каких нареканий и сбоев в работе не было, могу отметить следующие достоинства данного зажигания:
— оптимальный режим работы двигателя во всем диапазоне оборотов;
— ровная работа двигателя, особенно на холостых оборотах;
— нет обратных ударов при пуске или очень слабые;
— предусмотрено изменение характеристики опережения (3 графика);
— охранные функции;
— функция прогрева свечей;
— не требует технического обслуживания и регулировок в процессе эксплуатации;
— уменьшение расхода топлива (ИМЗ 8.103-10 стандарт, 60 км/ч, шоссе
Источник
Бесконтактная система зажигания на мотоцикл Урал, Днепр
Решая проблему надежности системы зажигания на своем мотоцикле Урал, я пришел к выводу о необходимости установки БСЗ…
Рассмотрев огромное изобилие вариантов бесконтактных систем зажигания, как на рынке, так и в интернете решил для себя делать самый простой вариант по электронной части. А именно, использовать жигулевские датчик Холла и коммутатор. Причиной для выбора именно такого сочетания послужило то, что я люблю ездить далеко и надолго, а согласитесь, при отказе в пути специфического блока именно для мотоцикла найти где-нибудь в глубинке замену Саурману или оптодатчику не всегда возможно, так же как и возить с собой комплект контактного зажигания про запас. А уж запчасти на Жигули можно найти в любом поселке.
Поиск комплекта БСЗ
Итак, выбор сделан, осталось его воплотить в жизнь. Поехал на рынок. Купил коммутатор для ВАЗ 2108, датчик Холла и кусок проводки трамблера ВАЗ 2107. Катушку купил от Оки двухвыводную. Еще понадобился старый корпус от прерывателя для изготовления панели крепления датчика Холла, который у меня был.
Как сделать бабочку для БСЗ
Самым простым, но не самым правильным вариантом было сделать бабочку модулятора, заказав ее у токаря, которую жестко можно было закрепить на валу. При этом угол опережения зажигания оставался бы постоянным все время. Можно конечно было бы к этому варианту добавить дополнительный блок ФУОЗ (формирователь угла опережения зажигания), но, исходя из моей концепции «надежность в простоте», меня этот вариант также не устроил. Я хотел, что бы двигатель работал так, как положено, без усложнения электронной части, поэтому опять поехал на рынок и купил новый ураловский кулачек с центробежным регулятором. К подбору кулачка подошел ответственно и купил самый надежный, а не китайский.
Изготавливаем пластину для датчика холла
Взял старый корпус от прерывателя, удалил из него все внутренности, спилил вертикальные стенки до горизонтальной плоскости. Получилась такая вот пластина.
Далее, подумав как закрепить датчик Холла, решил его «притопить» и закрепить снизу пластины, благо свободного места под пластиной оставалось 3 мм, для крепления датчика в самый раз. Этот вариант крепления представлялся мне самым жестким, плюс винты крепления датчика не будут откручиваться от вибраций двигателя, так как упрутся в корпус. Сделал необходимый пропил в пластине по ширине датчика, просверлил два отверстия и нарезал резьбу М3. Установил датчик Холла на пластину, закрепил винтами М3 с потайными головками.
Изготавливаем модулятор для БСЗ
Замерил расстояние по вертикали от прорези в датчике до края пластины. Получил расстояния от нижнего края щели датчика 6 мм от верхнего 10 мм. Установил пластину на мотоцикл, установил кулачек с центробежным регулятором на место, посмотрел как садится нижний край кулачка по отношению к пластине, он должен быть примерно на одном уровне. Перенес расстояние от пластины до центра прорези в датчике на корпус кулачка. В моем случае оказалось 8 мм. Разметил горизонтальную линию. В на этом уровне будут приварены шторки. Линию разметки оставил на выпуск.
Промерил расстояние от центра вала, на который садится кулачек, до корпуса датчика Холла через щель – 28-29мм. Решил, диаметр бабочки должен быть 54 мм, что бы оставался зазор в 2 мм между краем шторки и корпусом датчика. Где-то на форумах по обсуждению БСЗ вычитал, что для правильной работы коммутатора необходим цикл 2/1. То есть две части сектора закрыты, одна часть открыта. Получается 120 градусов металл, 60 градусов прорезь.
Определил центральную ось кулачка. Если смотреть на кулачек прямо по центру отверстия, то увидим, что кулачок не круглый. Круглые только две части, а две как бы сточены. Ось проходит через центры обоих скругленных частей, т. е. там, где контакты остаются разомкнутыми. Путем нехитрых вычислений, на кулачке я разметил четыре вертикальные линии. Получил четкие границы секторов по горизонтали и вертикали.
Заказал у токаря оправку – круглую металлическую шайбу толщиной 8 мм, диаметром 54 мм и с внутренним отверстием 22 мм, что бы круглая часть кулачка садилась в шайбу впритирку, без люфта. Сектора для модулятора сначала вырезал из картона. С металлом поступил так: вырубил зубилом из 1 мм листа железа круглую заготовку, просверлил отверстие по центру под болт М8. Загнал в это отверстие болт, затянул гайкой, вставил в дрель, включил дрель и аккуратно напильником подшлифовал края заготовки до нужного диаметра и формы.
Разметил полученную заготовку на 4 сектора, два по 120 градусов и два по 60 градусов. Аккуратно распилил по одной размеченной стороне на две половинки, сложил обе части воедино, и по оставшейся линии сделал пропил. Получил нужные сектора. Далее зажав сектора опять в тиски, сделал, как на бумажной заготовке, выпил под место приварки необходимой формы.
После всех этих манипуляций отправился к сварщику. Ну а там все просто. Вставили кулачек в выточенную токарем оправку. Уложили на оправку лепестки, сориентировали их по размеченным линиям и приварили к эксцентрику. Самая сложная деталь БСЗ бабочка-модулятор была готова.
Установка БСЗ на мотоцикл
Установка на мотоцикл не заняла много времени. Старое зажигание было уже демонтировано. На его место установил пластину с датчиком Холла, поставил на место бабочку-модулятор.
Определил места, где будет находиться коммутатор (в моем случае возле аккумулятора) и катушка зажигания (под передней частью бака).
Провода от катушки к свечам использовал силиконовые с автомобильными резиновыми наконечниками (не раз потом они выручали меня в сильный дождь). Протянул проводку на коммутатор от датчика Холла, предварительно немного удлинив ее.
Подключил плюс коммутатора и катушки зажигания к проводу штатной проводки, который раньше шел на прерыватель, а минус коммутатора на корпус, болтом крепления коммутатора. Минусовой провод катушки подключил к выводу №1 коммутатора, как указано в схеме. Включил зажигание и крутанул мотор киком. Искра была. Оставалось выставить зажигание.
Выставляем зажигание первый раз с модулятором-бабочкой БСЗ.
Зажигание выставляем практически так, как описано в руководстве, но с некоторыми поправками на то, что у нас теперь нет контактов. Момент размыкания определяем искре на свече при прохождении шторки модулятора через датчик Холла.
Итак. Выставляем коленвал в метку Р (раннее зажигание, первая метка, полное совпадение стрелки на коленвалу и риски в центре окошка). Выкручиваем свечу из левого цилиндра, надеваем высоковольтный провод, обеспечиваем свече надежную массу. Разводим грузики до упора и поворотом корпуса пластины с датчиком Холла ловим момент искры. Поймав положение пластины, при котором проскакивает искра, затягиваем ее тремя винтами. Проверяем еще раз, что бы убедиться, что при затягивании не сбит угол. Искра должна проскакивать в момент максимального расхождения грузиков. Следующим шагом проверяем угол опережения на втором цилиндре. Проворачиваем коленвал на 360 градусов (полный оборот) до совпадения риски и метки Р. И проверяем наличие искры в точке полного развода грузиков. (Пластину с датчиком Холла не трогаем) Если искра появляется в момент полного расхождения, то можно вас поздравить, все сделано правильно.
Доводим модулятор до ума.
Если при проверке второго цилиндра искра появилась раньше, чем грузики достигли максимума или не появилась вообще, значит модулятор был сделан несоосно. В этом случае искра будет в цилиндрах при разных углах опережения зажигания. Убирается этот недочет достаточно просто следующим образом.
Давайте сначала разберемся, почему не появилась искра. А не появилась она по той причине, что шторка модулятора до конца не открылась, не прошла полностью свой путь. Надо просто помочь ей открыться, немного подпилить ее край надфилем (тот который находится в прорези датчика Холла). Чтобы не перепутать края модулятора, тот край который «не искрит» помечаем фломастером или каким другим способом и дальше подпиливаем именно его до момента появления искры. (Мне так хватило четыре хода надфиля и искра появилась).
Теперь разберем вариант появления искры до максимального развода грузиков. Шторка открывается раньше, чем грузики достигли максимального развода. Необходимо переустановить зажигание именно по этой стороне модулятора. Коленвал не трогаем, он у нас уже установлен в нужном положении метка Р в центре окошка для нужного цилиндра. Откручиваем три винта пластины с датчиком Холла, разводим грузики до максимума и ловим момент искры. Поймали? Отлично. Затягиваем пластину, проверяем искру при максимальном разводе грузиков. Теперь проворачиваем коленвал на полный оборот до появления в окошке метки Р для следующего цилиндра. В этом положении коленвала опять пробуем получить искру. Ее быть не должно. Помечаем этот край модулятора фломастером и подрабатываем надфилем до появления искры. Теперь модулятор у вас доведен и зажигание выставлено под 80-й бензин.
Как выставить зажигание на мотоцикле Урал под 92-й бензин
Если вы используете 92-й, то необходимо зажигание немного подкорректировать, сделать немного раньше. Установите коленвал в положение когда метка Р только-только показалась в окошке, под верхний обрез окна. В этом положении проведите установку зажигания.
Добавлю от себя, что в этом сезоне, на этом варианте зажигания мой мотоцикл прошел около 8000 километров. Погодные условия были самые разнообразные от +3⁰ ночью до +45⁰ в жару в степях. Не раз приходилось ездить и под сильными продолжительными ливнями. Не было ни малейшего сбоя в системе зажигания.
Редакция онлайн журнала «Мой автомобиль.Юг»
Источник