Автомобілістам добре відомо, наскільки важлива правильна установка початкового моменту запалення, а також якість його функціонування відцентрового і вакуумного регуляторів випередження запалювання. Неправильна установка моменту запалення всього на 2-3 ° і несправності регуляторів можуть стати причиною підвищеної витрати палива, перегріву двигуна втрати потужності і можуть навіть скоротити термін служби двигуна.
Однак перевірка і регулювання системи запалювання є досить складними операціями, які не завжди доступні навіть досвідченому автолюбителю.
Автомобільний стробоскоп дозволяє спростити обслуговування системи запалювання. З його допомогою навіть малодосвідчений автолюбитель може протягом 5-10 хв перевірити і відрегулювати початкову установку моменту запалення, а також перевірити справність відцентрового і вакуумного регуляторів випередження.
Робота стробоскопа заснована на так званому стробоскопическом ефекті. Суть його полягає в наступному: якщо освітить рухається в темряві об'єкт дуже короткою яскравим спалахом, він візуально буде здаватися як би нерухомо "застиглим" в тому положенні, в якому його застала спалах. Висвітлюючи, наприклад, колесо, що обертається спалахами, що випливають із частотою, рівної частоті його обертання, можна візуально зупинити колесо, що легко помітити по положенню будь - якої позначки на ній.
Для установки моменту запалювання запускають двигун на холості оберти і стробоскопом висвітлюють спеціальні установчі позначки. Одна з них - рухома - розміщена на колінчастому валу (або на маховику, або на шківі приводу генератора), а інша - на корпусі двигуна. Спалахи синхронізують з моментами іскроутворення в запальний свічці першого циліндра, для чого ємнісний датчик стробоскопа кріплять на її високовольтному проводі.
У світлі спалахів буде видно обидві мітки, причому, якщо вони знаходяться точно одна проти іншої, кут випередження запалювання оптимальний, якщо ж рухома мітка зміщена, коректують положення розподільника до збігу міток.
Основним елементом приладу є імпульсна безінерційна стробоскопічний лампа Н1 типу СШ-5, спалахи якої відбуваються в моменти появи іскри в свічці першого циліндра двигуна. Внаслідок цього установчі позначки, нанесені на маховику або шківі колінчастого вала, а також інші деталі двигуна, що обертаються або переміщаються синхронно з колінчастим валом, при освітленні їх стробоскопической лампою здаються нерухомими. Це дозволяє спостерігати зсув між моментом запалювання і моментом проходження поршнем верхньої мертвої точки на всіх режимах роботи двигуна, т. Е. Контролювати правильність установки початкового моменту запалення і перевіряти працездатність відцентрового і вакуумного регуляторів випередження запалювання.
Електрична принципова схема автомобільного стробоскопа приведена на рис. 1. Прилад складається з двотактного перетворювача напруги на транзисторах VI, V2, випрямляча, що складається з випрямного блоку VЗ і конденсатор С1, що обмежують резисторів R5, R6, накопичувальних конденсаторів С2, С3, стробоскопической лампи Н1, ланцюги підпалу лампи, що складається ял конденсаторів С4, C5 і розрядника F1 і захисного діода V4.
Рис.1. Електрична принципова схема автомобільного стробоскопа на германієвих транзисторах.
Прилад працює в такий спосіб. Після підключення висновків Х5, Х6 до акумулятора починає працювати перетворювач напруги, що представляє собою симетричний мультивібратор. Первісне відкриває напругу на бази транзисторів V1, V2 перетворювача подається з подільників R2-R1, R4-R3. Транзистори V1, V2 починають відкриватися, причому один з них обов'язково швидше. Це закриває інший транзистор, так як до його базі при цьому з обмотки w2 або Wз буде прикладатися замикає (позитивне) напруга. Потім транзистори V1, V2 по черзі відкриваються, підключаючи то одну, то іншу половини обмотки w1 трансформатора Т1 до акумулятора. У вторинних обмотках w4, w5 при цьому індукується змінна напруга прямокутної форми з частотою близько 800 Гц, значення якого пропорційно кількості витків обмоток.
У момент іскроутворення в першому циліндрі двигуна високовольтний імпульс від гнізда розподільника через спеціальну вилку Х2 розрядника і конденсатори С4, С5 надходить на запалювальні електроди стробоcкопіческой лампи Н1. Лампа запалюється, і накопичувальні конденсатори С2, С3 розряджаються через неї. При цьому енергія, накопичена в конденсаторах С2, С3, перетворюється в світлову енергію спалаху лампи. Після розряду конденсаторів С2, С3 лампа Н1 гасне, і конденсатори знову заряджаються через резистори R5, R6 до напруги 420-450 В. Тим самим закінчується підготовка схеми до наступної спалаху.
Резистори R5, R6 запобігають закорочування обмоток w4, w5 трансформатора в момент спалаху лампи діод V4 захищає транзистори перетворювача при випадковому підключенні стробоскопа в помилковій полярності.
Розрядник F1, включений між розподільником і свічок запалювання, забезпечує необхідну напругу високовольтного імпульсу для підпалу лампи незалежно від відстані між електродами свічки, тиску в камері згоряння та інших факторів. Завдяки розрядники забезпечується безперебійна робота стробоскопа навіть при закорочених електродах свічки запалювання.
У разі заміни германієвих транзисторів П214А кремнієвими типу КТ837Д (Е) схема перетворювача, та й усього стробоскопа, повинна бути істотно змінена. Змінюються дані трансформатора та висуваються додаткові вимоги до його виконання. Це пов'язано з тим, що кремнієві транзистори серії КТ837 більш високочастотні і схема, виконана на них, схильна до порушення. Крім того, щоб відкрити ці транзистори, потрібно більшу напругу, ніж для германієвих транзисторів. Так, наприклад, якщо в стробоскоп, зібраний за схемою рис. 1, впаяти замість транзисторів П214А, наприклад, транзистори КТ837Д, нічого не змінюючи, перетворювач працювати не буде, обидва транзистора будуть закриті, для того щоб перетворювач почав працювати, опору резисторів R2, R4 треба зменшити до 200-300 Ом. При цьому знижується коефіцієнт корисної дії перетворювача, а головне, він без будь-яких видимих причин може почати генерувати високочастотні синусоїдальні коливання з частотою 50-100 кГц. харчування, запобігають виникненню високочастотної генерації.
Потужність, що розсіюється в транзисторах, різко зростає, і транзистор через кілька хвилин виходять з ладу.
На рис. 2 приведена електрична принципова схема автомобільного стробоскопа на кремнієвих транзисторах КТ837д. Потужність, що розсіюється в транзисторах перетворювача, в даному випадку значно менше завдяки більшому швидкодії транзисторів КТ837Д, і отже, більшою крутизні фронтів імпульсів перетворювача; вище і надійність перетворювача. Розглянемо особливості цієї схеми. Конденсатори С1, С7, включені між базами транзисторів перетворювачі і мінусом джерела живлення, запобігають виникненню високочастотної генерації.
Рис.2. Електрична принципова схема автомобільного стробоскопа на кремнієвих транзисторах
Початкове відмикає зміщення на бази транзисторів V6, V7 подається з досить високоомних дільників напруги R3, R2, R1, R9, R1О, R11 з сумарним опором близько 1000 Ом, нижні плечі яких мають опір 100 Ом (коефіцієнт ділення 1/10). Однак завдяки диодам V5, V10 базовий струм транзисторів від обмоток w1, w3 протікає через низькоомні резистори R1, R11 (10 Ом). Таким чином, вдається виконати два суперечливих вимоги: отримати високоомний дільник для початкового зсуву при низькоомними резистори в ланцюзі струму бази.
Ланцюги С2, R5 і С3, R4 зменшують до допустимого рівня викиди напруги, що виникають при закриванні транзисторів V6, V8, що є наслідком їх надмірного швидкодії. Значення С2, С3, R4, R5 підбираються експериментально для кожної конкретної конструкції трансформатора Т1. Резистор R8 забезпечує розряд конденсаторів С4, С5, C6 в проміжках між цими викидами, завдяки чому напруга на конденсаторах при зупиненому двигуні не перевищує норми. Діоди V7, V9 усувають зворотні викиди струму колектора транзисторів V6, V8 в моменти їх закривання. Без цих діодів амплітуда зворотного викиду струму досягає 2 А. Крім того, ці діоди захищають транзистори V6, V8 в разі помилкової полярності підключення стробоскопа.
Рис.3. Електрична принципова схема автомобільного стробоскопа на світлодіодах.
Датчиком місткості приладу служить звичайний затиск "крокодил", який чіпляють на високовольтний провід першої запальної свічки двигуна. Імпульс напруги з датчика, пройшовши через ланцюг С1 R1 R2 надходить на тактовий вхід тригера DD1.1, включеного одновібратором.
До приходу імпульсу одновибратор знаходиться в початковому стані, на прямому виході тригера - низький рівень, на інверсному - високий. Конденсатор С3 заряджений (плюс з боку інверсного виходу), заряджається він через резистор R3. Імпульс високого рівня запускає одновібратор, при цьому тригер перемикається і конденсатор починає заряджатися через той же резистор R3 з прямого виходу тригера. Приблизно через 15 мс конденсатор зарядиться настільки, що тригер буде знову переключено в нульовий стан по входу R.
Таким чином, одновібратор на послідовність імпульсів ємнісного датчика реагує генерацією синхронної послідовності прямокутних імпульсів високого рівня постійною тривалістю - близько 15 мс. Тривалість імпульсів визначають номінали ланцюга RЗСЗ. Плюсові перепади цієї послідовності запускають другий одновібратор, зібраний за такою ж схемою на тригері DD1.2.
Тривалість імпульсів другого одновібратора - до 1,5 мс. На цей час відкриваються транзистори VT1 - VT3, складові електронний комутатор, і через групу світлодіодів НL1-НL9 протікають потужні імпульси струму - 0,7. 0,8А.
Цей струм значно перевищує паспортне значення максимально допустимого імпульсного прямого струму (100 мА), встановлене для світлодіодів. Однак, оскільки тривалість імпульсів мала, а їх шпаруватість в нормальному режимі не менше 15, перегріву і виходу з ладу світлодіодів не відзначено. Яскравість ж спалахів, яку забезпечує група з дев'яти світлодіодів, виявляється цілком достатньою для роботи зі стробоскопом навіть вдень.
Для того щоб переконатися в надійності приладу, був проведений контрольний електропрогон светоізлучателя при струмі в імпульсі 1 А протягом години. Всі світлодіоди витримали випробування, при цьому їх перегрівання не було виявлено. Зауважимо, що зазвичай час користування приладом не перевищує п'яти хвилин.
Експериментально встановлено, що тривалість спалахів повинна бути в межах 0,5. 0,8 мс. При меншій тривалості збільшується відчуття нестачі яскравості освітлення міток, а при більшій - збільшується їх "розмитість". Необхідну тривалість легко підібрати візуально під час роботи зі стробоскопом підлаштування резистором R4, що входить у времязадающей ланцюг R4С4 другого одновібратора.
Призначення першого одновібратора - захистити світлодіоди від виходу з ладу при випадковому збільшенні частоти обертання колінчастого вала двигуна в процесі користування стробоскопом.
Нами була створена модель автомобільного стробоскопа на світлодіодному принципі (див. Рис. 4 (а, б)). Корпусом є корпус від ліхтаря.
Рис.4 (а). Стробоскоп електричний в зборі.
Рис.4 (б). Стробоскоп електричний в зборі.
Випробування зібраного приладу були проведені успішно, він використовується в гаражі Ставропольського Державного Аграрного Університету.
Функції стробоскопа можна розширити, перетворити його тахометр. Оскільки багато автомобілів старого зразка, які ще експлуатуються, не мають даного приладу на щитку водія.
З цією метою зібраний генератор регульованої частоти (ГРЧ) проходження імпульсів 10 - 15 Гц, що відповідає частоті обертання колінчастого вала в межах 600-900 об / хв. У цьому діапазоні і лежить зазвичай мінімальна частота обертання колінчастого вала двигуна при холостих обертах, при якій відбувається налаштування початкового кута випередження запалювання.
Автомеханік, підключивши прилад, направляє переривчастий світловий потік, як і в попередньому випадку настройки запалювання на шків колінчастого вала і в разі потреби регулює її до значення, зазначеного заводом-виготовлювачем для даного транспортного засобу.
Після настройки частоти обертання колінчастого вала він переступає до налаштування моменту запалювання за вищеописаною методикою см 1-2.
Оскільки точність визначення частоти обертання колінчастого вала невисока, то це дозволило нам взяти таке просте рішення, не вдаючись до розробки цифрового варіанту тахометра.
Список використаної літератури: