Электронный блок автомобильного экономайзера

Все более широкое распространение на автомобилях новых моделей находит экономайзер - устройство, отключающее подачу бензина в режиме принудительного холостого хода автомобиля. Известны экономайзеры специальной конструкции, срабатывающие от перепада давления за дроссельной заслонкой карбюратора, например, система "Каскад" автомобиля ВАЗ-2105 [1]. Более простые экономайзеры могут работать совместно с карбюраторами, оборудованными электромагнитным клапаном [2], препятствующим калильному зажиганию.

Электронный блок экономайзера относительно несложен и может быть легко изготовлен многими радиолюбителями. Описываемый здесь блок экономайзера прост в изготовлении, выполнен в основном на транзисторах и не требует никакого налаживания после установки его на автомобиль. Реализация экономайзера сводится к установке на двигатель автомобиля датчика положения дроссельной заслонки и электронного блока, который на основании информации о частоте вращения коленчатого вала и положении дроссельной заслонки вырабатывает сигналы управления клапаном. Датчиком положения дроссельной заслонки может служить любой миниатюрный выключатель, установленный или на карбюраторе, как у автомобиля ВАЗ-2105, или непосредственно под педалью привода дроссельной заслонки.

Электронный блок (см. схему) состоит из формирователя импульсов, преобразователя частоты в напряжение, сравнивающего устройства и электронного ключа, управляющего клапаном. Формирователь собран на транзисторах VT1-VT3. Его запускают импульсы с емкостного датчика, установленного на высоковольтном проводе катушки зажигания. Входная цепь RIR2 вместе с емкостным сопротивлением датчика представляет собой делитель импульсного напряжения.

Формирователь выдает прямоугольные импульсы постоянной длительности и амплитуды с частотой, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Длительность импульсов выбрана примерно равной 1,8 мс из условия, чтобы на самой большой частоте вращения вала (8000 мин-') скважность импульсов была не менее двух. Длительность можно изменить подборкой конденсатора С2.

Далее эти импульсы поступают в преобразователь, выполненный на диодах VD4, VD5, резисторе R9 и конденсаторе С5. Здесь частота преобразуется в пропорциональное значение постоянного напряжения. Зависимость напряжения на нагрузочном резисторе R9 от частоты следования импульсов и частоты вращения двигателя показана в таблице.

Преобразователь характеризуется сравнительно малой инерционностью (напряжение устанавливается за 0,1 с при резком изменении частоты с 166,6 Гц до 33,3 Гц) и малыми пульсациями выходного напряжения (не более 20 мВ на частоте 50 Гц, т. е. не более 1,2%).

Сравнивающее устройство представляет собой компаратор на ОУ DA1, на один вход которого подано напряжение с преобразователя, а на второй - образцовое. Источником образцового напряжения служит параметрический стабилизатор VD6,R10,C6 и делитель, состоящий из резисторов R11-R13. Выходной сигнал компаратора управляет работой электронного ключа, собранного на транзисторе VT5 и диоде VD7.

Электронный ключ предназначен для коммутации напряжения питания обмотки электромагнитного клапана, установленного в карбюраторе. Если выходное напряжение преобразователя ниже образцового, т. е. при частоте вращения коленчатого вала ниже определенного значения, например 1500 мин-', на выходе компаратора сигнал будет отсутствовать, электронный ключ открыт и открыт электромагнитный клапан на карбюраторе. При этом состояние ключа не зависит от того, нажата или отпущена педаль привода дроссельной заслонки. При напряжении выше образцового, что соответствует большой частоте вращения коленчатого вала двигателя, электронный ключ и клапан закроются, но при условии, что педаль акселератора будет отпущена. При нажатой педали контакты SF1 замкнуты и электронный ключ и клапан будут открыты независимо от сигнала компаратора.

Ключ снабжен системой защиты от замыкания в цепи обмотки Y1 клапана. Система состоит из резистора R18, транзистора VT4. Сопротивление резистора R18 определяет ток срабатывания системы. При указанных на схеме типономиналах он равен 0,3-0,5 А. После срабатывания системы ключевой транзистор VT5 рассеивает мощность около 7 Вт, поэтому его следует установить на теплоотвод.

Светодиод VD8, монтируемый на приборном щитке автомобиля, индицирует открытое состояние клапана.

Конструкция электронного блока не имеет каких-либо особенностей, кроме тех, которые определены условиями его эксплуатации (широкие температурные пределы, повышенная влажность, воздействие брызг топлива и масла, пыли, вибраций и ударов и т. п.). Блок должен быть защищен прочной крышкой. Датчик импульсов может быть выполнен в виде зажима "крокодил" (или бандажа из четырех - восьми витков монтажного провода), установленного на высоковольтном проводе вблизи катушки зажигания.

В экономайзере использованы постоянные резисторы МЛТ, подстроечный резистор СП5-2. оксидные конденсаторы К53-4 (или К50-16). Остальные конденсаторы - КСО, К31-11, К73-9, К73-17" Вместо К553УД1А можно использовать ОУ К553УД1В, К153УД1, 153УД1.

Для налаживания электронного блока необходимы генератор коротких прямоугольных импульсов, например Г5-26, любой низкочастотный осциллограф и вольтметр постоянного тока с большим входным сопротивлением, например В7-26. Налаживание начинают с проверки работы электронного ключа. Вместо обмотки электромагнитного клапана можно включить ее эквивалент - резистор сопротивлением 120... 130 Ом мощностью не менее 2 Вт. Резистор R14 отключают от выхода микросхемы, а резистор R16 -от переключателя SF1: Ключ должен закрыться, и напряжение на коллекторе транзистора VT5 должно отсутствовать. При замыкании на общий провод свободного вывода любого из резисторов R14 или R16 на коллекторе транзистора VT5 должно появиться напряжение, практически равное напряжению источника питания.

Затем присоединяют амперметр со шкалой 1 А параллельно обмотке Y1 электромагнита. Ток короткого замыкания при открытом ключе должен быть в пределах от 0,3 до 0,5 А. Припаивают на свое место вывод резистора R14, а выход генератора импульсов подключают к верхнему по схеме выводу резистора R1. Устанавливают выходное напряжение положительных импульсов генератора не менее 15 В, длительность не более 0,5 мс, частоту следования - 266,6 Гц, Наблюдают на экране осциллографа форму импульсов на эмиттере транзистора VT3. Они должны быть прямоугольными и иметь длительность около 1,8 мс.

Снимают зависимость постоянного напряжения на резисторе R9 от частоты в пределах от 33,3 до 166,6 Гц. Она должна быть близкой к указанной в таблице.

Устанавливают частоту генератора равной 50 Гц и медленно вращают ручку подстроечного резистора R12 до срабатывания электронного ключа. Этот порог срабатывания будет соответствовать частоте вращения коленчатого вала двигателя 1500 мин-1. С целью повышения топливной экономичности можно этот порог снизить до 1200 мин-' (40 Гц). Неточность (по частоте) порога срабатывания не превышает ±60 мин-' при самых неблагоприятных условиях эксплуатации.

Динамически экономайзер почти безынерционен, т. е. при резком закрывании дросселя на большой частоте вращения вала двигателя клапан закрывается моментально, без заметной задержки. Однако двигатель еще продолжает работать 3...4 с на оставшемся в карбюраторе топливе, и этого времени достаточно, чтобы водитель, если нужно, успел переключить передачу. Если необходимо увеличить это время, следует сделать задержку срабатывания электронного ключа экономайзера, включив конденсатор емкостью 100.. .500 мкф параллельно контактам переключателя SF1 (на схеме показан штриховой линией).

Эксплуатация экономайзера на автомобиле показала его высокую надежность и стабильность работы. Простота конструкции и отсутствие дефицитных деталей делает доступным изготовление экономайзера силами радиолюбителей.

ЛИТЕРАТУРА

1. А. Дмитриевский, А. Тюфяков. УЭТ "Каскад".- За рулем, 1980, № 7, с. 18, 19.

2. В. Банников, А. Янковский. Экономайзер для автомобильного двигателя.- Радио, 1982, № 11, с. 27. 28.

(РАДИО N 7, 1986 г., с.45-46)