О сайте
Этот сайт посвящен кораблям, пароходам, маломерным судам, гидроциклам и другому водному транспорту.
Раздел «Галерея » мы постоянно пополняем новыми фотографиями судов различного водоизмещения.
На страницах сайт также размещена информация об устройстве и назначении маломерных судов. Надеемся, сайт будет полезен судоводителям.
Счетчики
Система зажигания лодочных моторов
Рабочая смесь в цилиндре карбюраторного двигателя воспламеняется принудительно от электрического разряда в искровом промежутке свечи зажигания. Для возникновения искры в свече необходимо высокое напряжение — 15000 В и более. Источником тока такого напряжения на всех моторах семейства «Вихрь» служит двухискровое маховичное магнето (или магдино) с выносными высоковольтными трансформаторами. Магнето — это устройство из магнитных и электрических цепей, работающее по принципу электромагнитной индукции. Магнитная цепь состоит из постоянных магнитов, закрепленных на магнитопроводе (ободе маховика), и сердечника первичной обмотки катушки зажигания.
Рис. 1. Принципиальная схема системы зажигания мотора «Вихрь»
В электрическую цепь входят: первичная обмотка катушки зажигания (КЗ), обмотки выносных высоковольтных трансформаторов (ВТ1 и ВТ2). прерывательные механизмы (Пр1 и Пр2) и конденсаторы (К1 и К2). При вращении маховика башмаки магнитов, проходя с небольшим зазором около сердечника катушки зажигания, создают в ней переменное магнитное поле, которое индуцирует в обмотке катушки переменную ЭДС. Прерывательные механизмы (верхнего и нижнего цилиндров) замкнуты, и в обмотке катушки возникает переменный электрический ток.
В момент, когда необходимо воспламенить смесь в цилиндре, один из прерывателей принудительно размыкается кулачком, насаженным на ступицу маховика, и в цепь электрического тока включается низковольтная обмотка соответствующего высоковольтного трансформатора. Коэффициент трансформации — отношение количества витков вторичной обмотки к количеству витков первичной обмотки — очень высок (50-100). Поэтому низкое напряжение в первичной обмотке преобразуется в высокое напряжение на вторичной обмотке, подается на свечу, в искровом промежутке которой проскакивает искра. При размыкании контактов прерывателя амплитуда импульсного напряжения в низковольтных электрических цепях может достигать высоких значений (200-300 В). Это вызывает усиленное искрообразование в контактах, что снижает скорость нарастания напряжения в высоковольтном трансформаторе. Во избежание этих явлений параллельно каждому прерывательному механизму подключен конденсатор. При дальнейшем вращении маховика прерыватель вновь замыкается, и весь процесс повторяется для второго цилиндра.
Воспламенение и сгорание топливной смеси — процесс, который продолжается какое-то определенное время. Поэтому момент воспламенения — образование искры — должен происходить не точно в момент нахождения поршня в ВМТ, а несколько раньше — настолько, чтобы максимальное давление продуктов сгорания в рабочей камере совпало с положением поршня в ВМТ. При этом, чем выше частота вращения коленвала двигателя, тем раньше нужно воспламенить рабочую смесь, так как время, необходимое на один полный оборот вала, при увеличении частоты вращения сокращается, а время сгорания топливной смеси остается практически постоянным. Величина предварительного появления искры до ВМТ называется опережением зажигания и выражается в углах поворота коленвала иди величине хода поршня.
У двигателя моторов «Вихрь» опережение зажигания переменное; незначительное на малых оборотах коленвала, оно увеличивается до максимальной величины на средних и больших нагрузках. Изменение опережения зажигания, например увеличение, осуществляется поворотом ручки управления газом, одновременно открьшающей заслонку карбюратора и поворачивающей основание магнето против направления вращения маховика. Тем самым подушечки коромысел прерывателей встречаются с выступом кулачка, расположенного на маховике, несколько раньше и опережение зажигания увеличивается. При повороте ручки газа в обратную сторону основание магнето поворачивается по ходу вращения маховика и опережение уменьшается.
Система электрооборудования включает в себя маховичное магнето (рис.2,3), представляющее собой прибор, в котором под действием переменного магнитного поля индуцируется ток низкого напряжения, трансформируемый затем в ток высокого напряжения. В систему электрооборудования мотора (рис. 4) кроме магнето входят высоковольтные трансформаторы, расположенные отдельно от него («Вихрь», «Нептун», «Привет-22», «Салют-М», «Ветерок-8Э» и «Ветерок-123») или размещенные на основании под маховиком («Ветерок-8», «Ветерок-12», «Москва»), и свечи зажигания. Магдино моторов «Вихрь» (МВ-1), «Нептун» и «Привет-22» (МН-1) унифицированы по основным элементам — прерывательным механизмам, конденсаторам и отличаются диаметром обработки магнитопровода и конструктивным исполнением основания.
Рис.2.Общий вид магнето МЛ-10-2С
- 1 — диск;
- 2 — маховик;
- 3 — кулачок прерывателя;
- 4 — катушка зажигания;
- 5 — прерывательный механизм;
- 6 — фитиль;
- 7 — провод высокого напряжения;
- 8 — основание;
- 9 — сердечник;
- 10 — конденсатор;
- 11 — подушка.
Рис. 3. Конструкция магнето МЛ-10-2С
- 1 — маховик;
- 2 — башмак;
- 3 — основание;
- 4 — винт;
- 5 — трансформатор;
- 6 — сердечник;
- 7 — провод;
- 8 — наконечник;
- 9 — фитиль;
- 10 — подвижный контакт;
- 11 — прерыватель;
- 12 — винт;
- 13 — конденсатор;
- 14 — противовес;
- 15 — кулачок.
На лодочных моторах «Ветерок-8Э» и «Ветерок-123», а также на моторах «Вихрь-электрон» применяется электронная бесконтактная система зажигания. В связи с отсутствием механических контактов электронное магдино не подвержено износу, не требует регулировки и обслуживания, более надежно и долговечно.
Рис. 4. Электрооборудование подвесного мотора «Вихрь»
- 1 — катушка питания зажигания;
- 2 — конденсатор;
- 3 — кулачок;
- 4 — прерыватель;
- 5 — катушка освещения;
- 6 — высоковольтные трансформаторы;
- 7 — свечи зажигания;
- 8 — стартер;
- 9 — аккумулятор;
- 10 — кнопка «Стоп» на пульте управления;
- 11 — кнопка «Пуск» на пульте;
- 12 — кнопка «Стоп» на поддоне;
- 13 — блок ВБГ-ЗА.
Бесконтактная электронная система зажигания (рис. 5) моторов «Ветерок-8Э» и «Ветерок-12Э» состоит из маховичного магдино с двумя выносными высоковольтными трансформаторами Б-300 и двух свечей зажигания.
Рис. 5. Электрическая схема электронного зажигания
- 1 — управляющая обмотка катушки зажигания;
- 2 — накопительная обмотка катушки зажигания;
- 3, 4, 5 — диоды КД209А;
- 6 — тиристор КУ202М;
- 7 — резистор ОМЛТ-0,5 (51 Ом);
- 8 — конденсатор МБГО (1 мкФ, 400 В);
- 9 — трансформатор БЗОО;
- 10 — свеча зажигания;
- 11 — обмотка катушки освещения;
- 12 — лампа накаливания.
Электронное магдино моторов «Вихрь-электрон» имеет тиристорную схему с накоплением энергии в конденсаторе. На основании магдино установлены катушка освещения для питания бортовой сети судна, генераторные катушки, вырабатывающие энергию для искрообразования и электронный блок с датчиком. Электронный блок системы зажигания моторов «Вихрь-электрон» в отличие от системы моторов «Ветерок-Э» выполнен на бескорпусных элементах, защищен компаундом и, вследствие этого, неремонтопригоден и разборке не подлежит.
Электронное зажигание для лодочного мотора
"Вихрь"
В статье коротко рассказано о процессе модернизации старых лодочных моторов.
У кого есть катер, у
того есть мотор. У кого есть мотор, тот знает, что завести мотор бывает
очень и очень не просто. Особенно старые отечественные моторы. С такой
же проблемой столкнулись и мы. Ясно, что проблем со старыми моторами
может быть много, но одной из самой распространенной является
неустойчивая работа системы зажигания, в особенности на малых оборотах.
Существует масса статей на тему того, как доработать, каким образом
улучшить мотор. Одна из таких статей расположена на сайте http://motolodka.ru , точная ссылка на
статью http://www.motolodka.ru/personal/anton/ .
С первого взгляда, казалось, что у нас все именно так, как там
описано. Есть старый "Вихрь" (70 года выпуска), на маховике мотора
имеются очень слабые магниты и т.п. В общем, казалось, что дело только
за малым просто повторить то, что написано в этой статье. Но, реальная
жизнь внесла свои коррективы. Даже если не брать в расчет
"дурашливо-пивной" стиль написания статьи, что само по себе
неприятно, в статье есть громадное количество неточностей, и откровенно
неправильных вещей. Такое впечатление, что важнейшие элементы
конструкции специально не были показаны.
В этой статье есть принципиальная схема
(она показано внизу), которая была по-началу взята за основу всего, что
мы начали делать.
Стенд для "проверки" маховика сделан из точильного станка, в котором абразивный диск заменен собственно на сам маховик.
для
увеличения - нажмите на рисунок
Поэтому было создано устройство на основе микроконтроллера, формирующее сигнал после прохождения двух одноименных полюсов магнита на маховике. В качестве датчика магнитного поля был использован аналоговый датчик Холла SS49E, фирмы Honeywell. Принципиальная схема устройства представлена ниже. Цепи стабилизатора напряжения на ИМС 78L03 не показаны.
для
увеличения - нажмите на рисунок
для
увеличения - нажмите на рисунки
Для того чтобы оценить преимущества и перспективы электронного зажигания, а им уже оснащаются подвесные моторы средней и большой мощности (пока главным образом американские), необходимо обратиться к истории, напомнить устройство обычного электрического зажигания, отметить его преимущества и недостатки.
За полстолетия развития бензиновых двигателей в электрическом зажигании ничто существенно не изменилось. В основном видоизменялась сама свеча в связи с ростом температуры в цилиндре в результате повышения степени сжатия. Была создана свеча с изолятором из окиси алюминия, которая вполне обеспечивает нормальную работу современного двигателя. Для получения необходимой искры верой и правдой служит аккумуляторная батарея (напряжение обычно составляет 12 в при силе тока 4-5 а) или магнето, которые в общем-то работают надежно и исправно. Разве что приходится часто чистить или менять контакты прерывателя.
Главной причиной обгорания контактов является «инертность» индуктивной нагрузки (бобины), приводящая к смещению во времени между током и напряжением, вызывающая коммутационные перенапряжения в несколько сот вольт. Полная сила тока в катушке зажигания устанавливается постепенно; по мере подачи в катушку напряжения создается магнитное поле, на что необходимо какое-то время. При замыкании прерывателя это поле мгновенно прекращает свое существование, во вторичной обмотке катушки возникает высокое напряжение, необходимое для работы свечи. В первичной обмотке это исчезающее магнитное поле тоже вызовет рост напряжения, которое будет значительно выше (несколько сот вольт), чем полученное от батареи, и обратной полярности. Медленное нарастание силы тока в первичной обмотке при замыкании прерывателя приводит к тому, что с увеличением числа оборотов величина высокого напряжения падает.
При зажигании от магнето высокое напряжение - около 1000 в - создается в первичной и вторичной обмотках при помощи постоянного магнита. Однако этого напряжения еще недостаточно для образования эффективной искры в свече. Поэтому и здесь повышение напряжения во вторичной обмотке достигается за счет прерывания тока в первичной. С увеличением числа оборотов двигателя повышается число оборотов магнето, и, следовательно, возрастает напряжение.
Итак, для получения достаточно высокого напряжения, которое может обеспечить быстрое и четкое зажигание, необходимо быстрое и четкое прерывание тока в цепи первичной обмотки. Для этой цели приходится устанавливать подключенный параллельно прерывателю гасительный конденсатор, где как бы «скапливаются» электроны во время срабатывания прерывателя, в результате чего и возникает искра,
С появлением около четверти века назад полупроводниковых приборов - диодов и транзисторов, могущих работать в режиме переключения, т. е. выполнять роль электронного прерывателя, появилась возможность заменить ими ненадежный механический прерыватель или хотя бы облегчить его работу. Естественно, переход на еще не вполне изученное электронное зажигание долгое время тормозило то, что мощные (кремниевые) транзисторы были очень дороги. Тем не менее начало было положено и накапливался соответствующий опыт.
Рассмотрим схему простейшего электронного зажигания (рис. 1) с транзистором, облегчающим режим работы механического прерывателя. Конечно, электронной в полном смысле слова такую систему назвать можно с большой натяжкой: как мы видим, в этой схеме по-прежнему существуют и механический прерыватель, и батарея питания, но собственно прерывателем, разрывающим ток в первичной обмотке, является уже транзистор. Контакты механического прерывателя служат только для переключения тока базы транзистора - электронного прерывателя. До тех пор, пока эти контакты разомкнуты, база заряжена положительно, транзистор заперт. Как только прерыватель замкнется, уменьшится положительное напряжение базы, транзистор отпирается в направлении эмиттер - коллектор, и через первичную обмотку катушки зажигания проходит ток.
К контактам механического прерывателя приложено только напряжение батареи, да и ток базы транзистора в несколько раз меньше тока коллектора, Благодаря этому срок службы прерывателя, определяемый только его механическим износом, увеличивается.
Важно подчеркнуть, что транзистор переключает мгновенно, благодаря чему импульс в первичной обмотке катушки зажигания возникает соответственно быстрее и, следовательно, происходит быстрое нарастание высокого напряжения зажигания. Это достоинство электронного зажигания особенно ценно при использовании его на двухтактных двигателях, где скорость новообразования вдвое выше, чем на четырехтактных, и свеча должна зажечь бензо-воздушную смесь, содержащую еще и масло, за вдвое меньший отрезок времени.
Другое достоинство электронного зажигания состоит в том, что высокое напряжение почти не зависит от числа оборотов самого двигателя.
Тем не менее, несмотря на эти преимущества, транзисторная схема зажигания именно из-за необходимости иметь источник питания и механический прерыватель не нашла широкого применения на лодочных моторах (хотя в автомобилях достаточно распространена). Сказанное относится и к более сложным схемам транзисторного зажигания, где механический прерыватель упразднен, а его роль выполняет электромагнитный или фотоэлектрический импульс, который и управляет транзистором.
Общим недостатком схем транзисторного зажигания (пожалуй, основным) является недостаточная надежность работы при повышенной влажности окружающей среды, особенно при малых сопротивлениях утечки на стороне высокого напряжения (в пределах 0,1÷1 мегом). Сопротивления утечки указанной величины всегда наблюдаются на изоляторах свечей зажигания, на увлажненных с внутренней стороны крышках распределителей или свинцовых и угольных перемычках на электродах свечи, где должна образоваться искра.
Несколько более усложненная схема, осуществленная фирмой «Бош» для шестицилиндрового двигателя (рис. 2), малочувствительна к утечкам, но существенно дороже, в связи с чем ее также нельзя рекомендовать для применения на лодочных двигателях.
Подчеркнем еще, что переделать любую «обыкновенную» систему с батарейным зажиганием на систему с электронным транзисторным зажиганием не представляет большого труда; для этого нужно смонтировать всего лишь одни дополнительный узел, который содержит транзистор и два добавочных резистора в линии прерывателя, определяющих ток и напряжение базы транзистора.
В настоящее время в конструкции подвесных моторов наиболее часто применяют электронное зажигание с накопительным конденсатором, сравнительно мало чувствительное к указанным утечкам. Есть и фирмы, которые применяют этот вид зажигания в сочетании с магдино.
Следует также упомянуть получившие некоторое распространение системы с высоковольтным конденсаторным батарейным зажиганием. На первых схемах такого зажигания обычно применялся механический прерыватель для трансформатора зажигания; в современных же системах вместо этого прерывателя применяются управляемые диоды - тиристоры.
Фирма «ОМС» разработала и использует электрическую схему с конденсаторным зажиганием и питанием от батареи, представленную на рис. 3. Постоянный ток батареи преобразовывается при помощи вибропреобразователя в переменный напряжением 12 в. Затем трансформатор повышает напряжение до 300 в; в выпрямителе этот ток вновь превращается в постоянный (с тем же напряжением 300 в), которым и заряжается конденсатор зажигания, подключенный через тиристор к первичной обмотке трансформатора зажигания. Как только на тиристор поступает управляющий импульс, он отпирается, во вторичной обмотке трансформатора в течение 3 микросекунд возникает напряжение порядка 25 кв.
В моторах «Эвинруд» и «Джонсон» мощностью 50 л. с. применено магнетно-конденсаторное зажигание, не требующее источника питания и обеспечивающее еще более крутое нарастание импульса тока зажигания: 15 кв возникает за 0,2 микросекунды, т. е. две десятитысячных секунды! Если даже представить, что свеча в масле, внутренний ее изолятор увлажнен бензином, а на наружный попала вода, то и при таком сочетании, вызывающем очень большую утечку, напряжение будет еще настолько велико, что вполне сможет обеспечить надежное искрообразование.
Управляющий импульс для тиристора чаще всего создается электромагнитным способом, благодаря чему характеристика этого импульса может быть получена достаточно крутой. Остается упомянуть еще одно важное для применения на подвесных моторах преимущество магнетно-конденсаторнсго зажигания: оно обеспечивает бесперебойную работу двухтактного двигателя на холостом ходу в течение сколь угодно долгого времени. Если даже после очень длительной работы двухтактного мотора на холостом ходу дать полный газ, мотор почти мгновенно набирает обороты, чего не бывает при обычном зажигании. При этом свечи зажигания с кольцевым зазором, которые рекомендуются для рассматриваемой системы зажигания, служат в три-четыре раза дольше нормальных свечей для подвесных моторов (в четырехтактных двигателях они могут «пережить» даже сам двигатель).
Все детали можно заменить на схожие по характеристикам,но не ниже параметрами.
Катушки для схемы мотаются на одном каркасе. Важно одинаковое направление намотки в обеих катушках.
Если выбрано стандартное(заводское) направление намотки, то размещение катушек, как для «Готовых комплектов». Изменение направления намотки катушек равнозначно перестановке их на одном сердечнике.
В схеме применен конденсаторно-резисторный фильтр в цепи управления тиристором. За счет фильтра получается «правильный» импульс управления с крутым фронтом и укороченным по времени.»Правильный» импульс управления тиристором определяет оптимальную работу тиристора и накопительного конденсатора.
Верхняя кривая снята до фильтра. Нижняя после фильтра.
Также можно применить упрощенный однокатушкчный вариант системы. Он уступает первому варианту, но нормально работает и реализован уже на многих моторах.
Катушку для схемы можно намотать на одном каркасе. Сначала мотаем L1 ,затем отвод и от него в том же
направлении L2 . Направление намотки можно выбрать любое, но тогда,возможно кактушку придется переносить на 90 градусов, на другой рог сердечника. Важно, чтобы обе обмотки были намотаны в одном направлении. Если будет стандартное направление намотки, как на заводских, то все рекомендации по месту установки катушки будут, как для покупных готовых комплектов. Провод любоой марки медный обмоточный 0,09- 0,11. Также можно катушки намотать на разных каркасах в любом направлении каждую. Только придется «сфазировать» выводы. Для двух катушечного варианта можно использовать провод до 0,12.
Для стандартного направления намотки располагаем каркас как на фото, вращать по часовой стрелке.
L1 от 5500 до 8000 витков. L2 от 500 до 2000 витков. При высшем значении витков R2 применить мощностью 5 Вт.
