Грамотное выставление зажигания с помощью стробоскопа
Грамотное выставление зажигания с помощью стробоскопа
Одна из весьма актуальных для отечественных автомобилистов тем – как в автомобиле грамотно выставить зажигание, применяя стробоскоп. Согласитесь, что этой методикой в совершенстве владеют лишь немногие опытные водители и механики. Для тех же, кто знаком с ней лишь понаслышке, специалисты рекомендуют детально ознакомиться, как именно функционирует стробоскоп, какие у него ключевые характеристики, как самостоятельно изготовить прибор для такой установки и, наконец, какой практический алгоритм регулировки зажигания с помощью прибора. Это поможет им не допускать перерасхода топлива, необоснованного перегрева двигателя и прочих нежелательных явлений, негативно влияющих на работу машины и сокращающих срок её эксплуатации.
Что такое стробоскоп и зачем он нужен двигателю
Опережение зажигания — один из важнейших параметров, определяющих работу двигателя. Если неправильно выбрать момент зажигания топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях или момент впрыска топлива в камеру сгорания в дизелях, то мотор будет работать из рук вон плохо. Как установлено, зажигание и впрыск необходимо производить чуть ранее, чем цилиндр дойдет до верхней мертвой точки — поэтому параметр и назван опережением зажигания. Но почему так?
Дело в том, что сгорание любого топлива происходит не моментально, а занимает какой-то промежуток времени, поэтому при поджигании топлива еще до ВМТ «по-настоящему» оно начнет гореть только у ВМТ, поэтому передаст поршню накопленную энергию (в виде давления расширяющихся отработанных газов) с максимальной эффективностью. Двигатель разовьет большую мощность и будет работать без перебоев.
Если зажечь топливо непосредственно в ВМТ, поршень получит не всю энергию, а работа двигателя в целом будет неудовлетворительной. А если, напротив, зажечь топливо слишком рано, то поршню из-за давления газов будет трудно дойти до ВМТ. В ряде случаев такой двигатель даже и завести будет невозможно.
Опережение зажигания определяется для каждого двигателя еще на заводе, а чтобы в дальнейшем двигатель можно было отрегулировать, на него наносятся установочные метки — одна неподвижная, непосредственно на двигателе, а вторая подвижная, на маховике или шкиве привода генератора (она, как нетрудно понять, показывает скорость вращения коленвала). В определенные моменты времени эти метки занимают определенное положение друг относительно друга, а определить это положение как раз и помогает стробоскоп.
Стробоскоп на ШИМ-контроллере TL494
Другая вариация сбора своими руками автомобильного стробоскопа на светодиодах построена на базе драйвера ШИМ TL494. Стоимость микросхемы лежит в пределах 10 – 20 рублей за штуку, поэтому дефицитной ее не назовешь. Кроме этого, извлечь требуемый компонент можно из старого блока питания ATX от персонального компьютера.
Как и в предыдущем случае, излучателем управляет MOSFET-транзистор. Здесь он может быть любого типа, отвечающего двум требованиям:
- Номинальный ток – от 2А;
- внутренняя структура – N-типа.
Примеры подходящих полевиков: AP15N03GH или IRLZ44NS.
Подстроечным резистором VR1 устанавливается скважность работы (длительность вспышек), а VR2 – их частота. Удобнее применять потенциометры с линейной зависимостью, так процесс настройки выполнять гораздо проще.
Источником света на данной схеме стробоскопа выступает один мощный светодиод. Чтобы подключить 12 вольтную светодиодную ленту, резистор R6 необходимо удалить, установив вместо него перемычку.
Остальные элементы схемы светодиодного стробоскопа могут быть любыми с указанными номиналами.
Печатная плата устройства
Минимизировать размер конструкции можно с помощью SMD-компонентов. Некоторые начинающие радиолюбители стараются избегать их применения, считая, что монтаж мелких деталей слишком трудозатратен. И напрасно! Немного практики поможет без труда справиться с этой задачей. Зато результат станет отличной наградой за проявленное терпение.
Образец реализации печатной платы светодиодного стробоскопа показан на рисунке.
Здесь применен двухсторонний метод разводки. Сверху устанавливаются крупные радиоэлементы: микросхема, клеммники и электролитические конденсаторы, снизу резисторы и конденсаторы типоразмера 1206, светодиоды типоразмера 0805, MOSFET-транзистор в корпусе DPAK. Регулирующие резисторы заменены на подстроечные. Это было сделано для уменьшения конструкции.
Внешний вид платы готового устройства с обоих ракурсов представлен ниже. Для переноса на фольгированный текстолит рисунка с дорожками, применялся метод ЛУТ. Травление производилось в водном растворе хлорного железа.
При желании своими руками повторить схему стробоскопа на светодиодах, можно воспользоваться проектом для трассировщика Sprint Layot, изменив его при необходимости по собственным потребностям. Скачать файл проекта.
Рассмотрение в статье схемы стробоскопов отличаются простотой и низкой стоимостью электронных компонентов. Общая стоимость материалов обойдется в десятки раз меньше, если приобретать готовый стробоскоп на светодиодах. Кроме того, пользоваться самодельным прибором намного приятнее, а полученный в процессе работы опыт незаменим и бесценен.
А что будет если момент зажигания будет установлено не правильно?
В этом случае с машиной может начаться ряд проблем, таких как:
- Потеря мощности у двигателя автомобиля.
- А так же неустойчивая работа двигателя. В основном это проявляется на холостом ходу.
- Ко всему этому может добавиться быстрое перегревание двигателя.
- А так же увеличится расход топлива.
Примечание!
Из-за неправильно установленного момента зажигания может быть еще ряд проблем, таких например как затруднённый пуск двигателя и многое другое. (Как отрегулировать момент зажигания, вы найдёте в самом низу статьи в рубрике «Ссылки!»)
Более подробно об не правильно установленном моменте зажигания:
Во-первых не правильно установленный момент разделяется на две группы.
- Первая группа это раннее зажигание.
- Вторая группа это позднее зажигание.
Раннее зажигание:
Если вдруг момент зажигания на вашем автомобиле установлен ранее, то в таком случае поршень просто не будет доходить до верхней мертвой точки «ВМТ», потому что искра из-за раннего зажигания будет попадать в камеру сгорания до того, пока поршень будет только ещё идти к верху. Из-за чего двигатель у автомобиля будет хуже набирать обороты, а расход топлива будет увеличен.
Позднее зажигание:
В этом случае поршень уже будет доходить до верха и начнёт возвращаться уже обратно, а в этот момент когда он уже идёт вниз смесь воспламеняется, из-за этого давление на поршень упадёт и в связи с этим мощность у двигателя тоже будет падать.
Примечание!
Зажигание должно быть всегда точное, а именно смесь должна воспламеняться именно тогда когда поршень вот вот достигнет «ВМТ». В связи с этими настройками, двигатель у автомобиля будет работать без перебойно и не будет тратить излишки топлива!
Принцип работы стробоскопа:
• Вся его работа направлена на подачу света, а если быть более точнее то на постоянное мерцание с небольшими промежутками времени.
• Вообще основной работой автомобильного стробоскопа является как уже говорилось ранее, установка момента зажигания. Установка происходит за счёт мерцания лучей стробоскопа, которые будут в это время направлены на две метки одна из которых подвижная, а другая из которых неподвижная метка. Далее в действия включается принцип стробоскопического эффекта, то есть под мерцание лучей стробоскопа, подвижная метка вам должна будет казаться неподвижной.
Примечание!
Если же метка постепенно смещается, это означает то что момент зажигания вашего двигателя неисправен!
• Мерцания которые даёт стробоскоп, в основном достигаются путём установки специального датчика который идёт от стробоскопа. А после того как машина будет заведена стробоскоп сам начнёт свою работу, а вам в это время нужно будет лишь поднести его к меткам.
• Любую проверку которую вы собираетесь производить при помощи стробоскопа, лучше осуществлять в вечернее время суток, потому что утром могут быть не очень хорошо заметны мерцания стробоскопа.
Время работы стробоскопа:
Большая часть стробоскопов могут непрерывно работать всего лишь около 5-10 мин. Всё это связано с тем, то что лампы которые встраиваются в стробоскоп могут работать только в таком режиме. После длительной работы стробоскопической лампе необходимо остыть, примерно столько же по времени сколько стробоскоп и работал. Более подробно должно быть указано в инструкции, которая должна выдаваться при покупке нового стробоскопа.
Светодиодный стробоскоп на таймере NE555
Главным компонентом в данной схеме стробоскопа является интегральный таймер NE 555. Это распространенная микросхема часто используемая в электронных самоделках.
В качестве светового излучателя применена готовая сборка из шести светодиодов от китайского фонарика.
Потенциометром Р1 задается время пауз между импульсами, которые подаются на VT1. Открываясь в момент подачи сигнала, полевой транзистор «зажигает» стробоскоп.
Следует учитывать, что в момент вспышки, ток, проходящий через излучатель, превышает два ампера. Это обстоятельство заставляет использовать ограничительный резистор с мощностью рассеивания не менее 2Вт. Поводов для беспокойства относительно выхода из строя светодиодов нет. Сверхкраткое время работы в подобных режимах не причинит урон полупроводникам.
Вместо транзистора, указанного на схеме, можно применять его ближайшие аналоги: IRFZ44, IRF3205, КП812Б1 и другие.
Требования к диоду VD1 – высокое быстродействие. 1N4148 с успехом заменяется отечественным вариантом КД522. Также хорошо подойдут любые диоды Шоттке.
Емкость конденсаторов можно увеличивать на один порядок. Это никак не отразится на работоспособности схемы.
Вот так выглядит собранный прибор, с тремя сверхмощными светодиодами.
Стробоскоп в сборе
Небольшое количество деталей позволяет выполнить стробоскоп из светодиодов навесным методом или при помощи специальных монтажных панелек. Если в процессе пайки не будет допущено ошибок, схема заработает сразу, без дополнительной наладки.
Светодиодный стробоскоп на таймере NE555
Главным компонентом в данной схеме стробоскопа является интегральный таймер NE 555. Это распространенная микросхема часто используемая в электронных самоделках.
В качестве светового излучателя применена готовая сборка из шести светодиодов от китайского фонарика.
Потенциометром Р1 задается время пауз между импульсами, которые подаются на VT1. Открываясь в момент подачи сигнала, полевой транзистор «зажигает» стробоскоп.
Следует учитывать, что в момент вспышки, ток, проходящий через излучатель, превышает два ампера. Это обстоятельство заставляет использовать ограничительный резистор с мощностью рассеивания не менее 2Вт. Поводов для беспокойства относительно выхода из строя светодиодов нет. Сверхкраткое время работы в подобных режимах не причинит урон полупроводникам.
Вместо транзистора, указанного на схеме, можно применять его ближайшие аналоги: IRFZ44, IRF3205, КП812Б1 и другие.
Требования к диоду VD1 – высокое быстродействие. 1N4148 с успехом заменяется отечественным вариантом КД522. Также хорошо подойдут любые диоды Шоттке.
Емкость конденсаторов можно увеличивать на один порядок. Это никак не отразится на работоспособности схемы.
Вот так выглядит собранный прибор, с тремя сверхмощными светодиодами.
Стробоскоп в сборе
Небольшое количество деталей позволяет выполнить стробоскоп из светодиодов навесным методом или при помощи специальных монтажных панелек. Если в процессе пайки не будет допущено ошибок, схема заработает сразу, без дополнительной наладки.
Для правильной работы самодельного устройства его надо проверить. С имеющегося устройства необходимо поставить угол опережения.
Для этого необходимо:
- разогреть двигатель и оставить его на холостом ходу;
- к аккумулятору подключить прибор;
- медный датчик намотать на жилу цилиндра;
- источник света сориентировать по специальному обозначению на корпусе;
- отыскать неподвижную точку на маховике;
- для совпадения двух точек надо вращать корпусом зажигания и сохранить его в определенном положении.
Основной момент при самостоятельном изготовлении стробоскопа — правильная сборка электрической схемы. Поэтому обязательно перед началом изготовления рекомендуется сперва сделать подробную схему. Она поможет избежать ошибок во время сбора устройства.
Не забывайте о технике безопасности. Стробоскоп работает под напряжением. Не допускайте, чтобы внутренние детали прибора касались его корпуса, особенно металлического.
Хорошо, если переменный резистор будет защищен ручкой из пластмассы. Хорошо изолированный Провод питания обязательно должен иметь вилку. Все детали необходимо устанавливать на специальной плате, выполненной из изолирующего материала. Расположение всех деталей не принципиально, но надо монтировать их следуя специальной схеме. Крепить все детали требуется очень аккуратно.
Нюансы настройки устройства
Прежде чем использовать самодельный стробоскоп на авто, его надо правильно настроить. Изначально следует осуществить регулировку подстроечного резисторного компонента, это даст возможность обеспечить нужный визуальный эффект. Во время перемещения регулятора вы можете увидеть, что из-за падения импульса освещение меток будет неэффективным, а если импульс будет слишком высоким, то освещение будет размытым. На данном этапе вам надо правильно отрегулировать эффективность вспышек света (видео снял Serj ZP).
Принципиальная схема LED стробоскопа
Как нетрудно догадаться глядя на схему — основой системы является микроконтроллер U1 (ATMEGA8-16AU), который работает от кварцевого резонатора X1 (16 МГц). Дополнительные конденсаторы C1 (22pF) и C2 (22pF) необходимы для правильной работы резонатора.
Для прошивки программы используется разъем Prog. Разъем необходим, так как микроконтроллер в корпусе SMD, что делает сложным программирование подпайкой проводов.
Конденсатор C5 (100nF) фильтрует питание микроконтроллера. Конденсаторы C6 (100nF) и C7 (100nF) снимают управляющий сигнал, сгенерированный энкодером IMP, обеспечивая безотказную работу в программе. Кнопки S1 — S6 представляют собой дополнительную клавиатуру устройства. Элемент генерации вспышек света — светодиод мощностью 0.5 Вт, его ток ограничен через резистор R4 (30R/2W), а управляется он с помощью транзистора T2 (BC337) и резистора R3 (330R).
Светодиод подключен непосредственно к батарее, в обход стабилизатора, чтобы свести к минимуму воздействие импульсов тока на работу микроконтроллера и разгрузить стабилизатор напряжения U2 (78L05). Конденсаторы C3 (220uF) и C4 (47uF) необходимы для правильной работы стабилизатора.
Показываются результаты измерения на экране W1 (LCD 16×2). Контрастность настраивается с помощью P1 (10k) и подсветку можно включить или выключить программно транзистором T1 (BC556), R1 (47R) и R2 (3,3 к).
Как правильно настроить самоделку
Чтобы проверить устройство на практике и установить угол опережения зажигания, делаем следующее:
- Прогреваем двигатель и оставляем его работать на холостом ходу.
- Подключаем самодельный стробоскоп к источнику питания.
- Наматываем медный датчик на жилу первого цилиндра.
- Направляем источник света на специальную метку, которая нанесена на корпус.
- Находим неподвижную точку на шкиве маховика.
- Чтобы две точки сошлись, необходимо вращать корпус зажигания и после зафиксировать его в определённом положении.
На практике самодельные стробоскопы ничем не уступают заводским. Главное, правильно собрать схему и проверить работу устройства. Изготовленные стробоскопы в домашних условиях обойдутся совсем недорого и могут быть легко отремонтированы при необходимости.