Самый простой измеритель угла ЗСК
24.08.2018
Известно, что оптимальные мощностные характеристики двигателя автомобиля с традиционной контактной системой зажигания могут быть достигнуты (при прочих равных условиях) лишь в случае правильно выбранного времени замкнутого, а значит, и разомкнутого состояния контактов прерывателя системы зажигания. Это важно потому, что время замкнутого состояния фактически и определяет количество энергии, запасаемой катушкой зажигания в каждом цикле искрообразования, а время разомкнутого - время горения топливной смеси. При электронном блоке зажигания неправильно установленное время состояний может приводить к сбоям а запуске системы зажигания.
К сожалению, большинство автолюбителей недооценивает отмеченный выше фактор. Обычно зазор между контактами прерывателя (а именно от величины зазора и зависит время замкнутого состояния контактов) устанавливают "на глазок", не пользуясь никакими приборами. Ясно, что такой подход может привести к падению мощности и потере экономичности двигателя. О вариантах решения этой немаловажной задачи журнал сообщал не раз. Автор статьи предлагает еще одно ее решение.
О времени замкнутого состояния контактов (ЗСК) прерывателя обычно судят по углу, на который за это время поворачивается вал прерывателя-распределителя двигателя. Угол же поворота удобно определять через среднее значение напряжения Ucp, измеренное, например, на контактах прерывателя [1]. Это напряжение линейно уменьшается при увеличении угла поэтому отсчет по шкале вольтметра надо вести в обратную сторону, в соответствии с формулой (справедливой в рассматриваемом случае для четырехцилиндрового двигателя):
αзск(град.)=90(Ucт-Ucp)/Ucт (1).
Упрощенная электрическая схема измерения (она использована в промышленном автотестере) показана на рисунке.
Описанный в [1] способ измерения угла ЗСК не требует предварительной калибровки прибора при обслуживании любых автомобилей, но имеет существенный недостаток - необходимость "обратной" шкалы прибора и ее предварительной оцифровки. Фактически прибор измеряет угол разомкнутого состояния контактов.
Можно измерить угол ЗСК и обычным вольтметром постоянного тока, как это описано в [2]. В этом случае среднее напряжение измеряют на низковольтных выводах катушки зажигания. Процесс выполняют в два приема - сначала при работающем двигателе измеряют напряжение Uб.с бортовой сети, а затем на выводах катушки зажигания измеряют среднее напряжение Ucp. Тогда угол ЗСК (в градусах) для четырехцилиндрового двигателя будет равен: αзск=90Uср/Uб.с (2). Шкала этого прибора прямая, и измеряет он угол ЗСК.
Преимущества этого способа очевидны, но он сопряжен с необходимостью вычислений, что в большинстве случаев, конечно, неудобно. Без вычислений в рассматриваемом случае не обойтись, потому что напряжение бортовой сети даже на одном автомобиле может изменяться по многим причинам, на разных же автомобилях оно всегда различно. А это означает, что постоянной градуировки шкалы αзск не может быть принципиально.
Тем не менее есть способ непосредственного измерения угла ЗСК обычным широко распространенным вольтметром постоянного тока (авометром), выполняющим функцию интегратора.
Вернемся к формуле (2) и перепишем ее в несколько ином виде:
αзск=90nср/n6.с (3),
где n6.с - число делений шкалы вольтметра, на которые отклонилась стрелка при измерении U6.с а nср - то же ПРИ измерении (на той же шкале). Примем n6.с величиной постоянной. В этом случае αзск=К.nср (4), где К=90/n6.с=const.
Таким образом, получаем линейное уравнение с постоянным коэффициентом, показывающим, сколько градусов угла ЗСК приходится на одно деление шкалы. Нетрудно увидеть, что если К=1, т. е. nб.с взято равным 90 делениям шкалы, то nср будет непосредственно отражать угол ЗСК в градусах:
αэск=1ncp(5).
На практике обычно не требуется измерять угол ЗСК в пределах от нуля до максимума отклонения стрелки. Вполне достаточно выделить на шкале участок допустимых (рекомендуемых) значений угла, причем этот участок может быть рассчитан и нанесен на нее заранее,при условии, что число nб.с будет затем неизменным при всех измерениях. Абсолютное значение пб.с может быть взято любым, но для уменьшения погрешности измерений его следует выбирать у конца шкалы и желательно таким, чтобы К было целым числом. Очень удобнв поэтому шкала вольтметра, имеющая 90 или 100 делений, позволяющая вести прямой отсчет угла ЗСК в соответствии с (5), хотя (4) показывает, что возможны самые различные варивнты шкалы.
В качестве прибора для измерения пригоден любой готовый вольтметр постоянного тока или авометр, имеющий среди прочих поддиапазоны 0...1 или 0...10 В. Подключают прибор к исследуемой цепи через последовательный переменный резистор (реостат); его встраивают в корпус вольтметра, выведя ручку на одну из боковых стенок, или оформляют в виде отдельной пристввки.
Сопротивление переменного резистора (в килоомах) можно приближенно рассчитать по формуле:
R=1,5- 103(U6 C-Unp)/Iп.о,
где Unp - предел используемой шкалы вольтметра, В; Iп.о - ток полного отклонения стрелки, мкА.
Процесс измерения угла ЗСК принципиально не отличается от описанного в [2], но содержит одну новую операцию. При измерении напряжения Uбс добавочным переменным резистором устанавливают стрелку вольтметра на заранее выбранное значение nбс (и так поступают при каждом измерении угла ЗСК), после чего измеряют собственно угол прямым отсчетом его значения по шкале.
В самом общем случае шкалу прибора после выбора значения градуируют или размечают в необходимых пределах по формуле (4). Для повышения объективности измерений установка nбс и снятие показания ncp следует проводить на устойчивых малых оборотах двигателя.
Погрешность измерения угла ЗСК зависит главным образом от класса точности используемого стрелочного прибора и обычно находится в пределах 3...5% (указанная в [2] точность 0,3% - ошибочна). Этого вполне достаточно, поскольку технические условия допускают довольно значительный разброс значений этого угла (для жигулевского двигателя, например, 52...58 град.). Установить же угол ЗСК с погрешностью менее 2...3 град, практически невозможно из-за люфтов механизма двигателя.
Тем, кто уже повторил прибор, описанный в [2], посоветую вновь ввести в него поддиапазон 0...1 В и встроить переменный резистор, обеспечивающий установку nбс вблизи конца или на конце шкалы. При самостоятельном изготовлении вольтметра можно использовать микроамперметры с током полного отклонения стрелки от 50 до 500 мкА и сопротивлением от 200 до 2000 Ом. При неудобной по градуировке шкале рекомендую выделить на ней только сектор необходимых (допустимых) значений угла ЗСК, а крайние участки обозначить как "Больше" или "Меньше". Границы сектора определяют по формуле (4), а nбс выбирают на конце шкалы. В простейшем случае вычисленные значения угла просто записывают на лицевой панели прибора.
Для вольтметра вполне достаточно двух поддиапазонов: 0...1 и 0...15 В (или 0...20 В), причем первый из них можно вообще отвести только для измерения угла ЗСК.
Описанный прибор обеспечивает установку угла ЗСК прерывателя батарейной системы зажигания с необходимой точностью, что проверено автором на практике. Если автомобиль оснащен электронным блоком зажигания, то для установки угла необходимо на время вернуться к батарейной системе.
Литература
Затуловский М Прибор автолюбителя. - Радио, 1981, № 2, с. 21, 22. Хухтиков Н. Простой прибор автолюбителя. - Радио, 1994, № 2, с. 34, 35.Автор: Г.Карасев, г.Санкт-Петербург
