Elektronikus megszakító

Mindig eljön a fanatikus autótulajdonos életében az a pillanat, amikor késznek hitt autóján talál valami igazítani valót. Netán kísérletezne valaminek a jobbá tételén. Nos egy dolog biztos. A hobbiautó sosem készül el, mindig akad valami tennivaló rajta, valami fejlesztés... Most épp a gyújtásrendszer jobbá tétele. Mielőtt belefognék a mondókámba, leszögezném, hogy a gyújtásom remekül működik, semmi gond nincs vele. Szépen be lett állítva anno. Tehát ez egy kísérlet.
 
Bevezetésnek némi elmélet.
 

Mi is a megszakító valójában?

A Lada hagyományos akkumulátoros gyújtással van felszerelve. Az akkumulátor áramát a gyújtáskapcsoló segítségével a gyújtótekercs 15-ös pontjára kötik (szabvány jelölések). Az áram átjárja a primer tekercset és az 1-es csatlakozóról a megszakítóra jut. Majd a zárt érintkezőkön és a testelésen át visszajut az akkumulátorba. Az áram ezen útját a gyújtás primer körének hívják.
A gyújtótekercsen átfolyó primer áram a tekercs vasmagjában mágneses mezőt épít fel. Ha a megszakító a primer áramkört megszakítja, az áram megszűnésével együtt a mágneses mező hirtelen eltűnik és a sokmenetű szekunder tekercsben nagy feszültséget indukál (15-18.000 V). Hatására áramlökés indul meg, amely a 4-es csatlakozón keresztül jut az elosztóba. Ott a forgó elosztókar a soron lévő gyújtógyertya elektródjára irányítja. A gyújtógyertya szikraközének átütése után a primer áramkör felhasználásával visszajut a szekunder tekercsbe. A szekunder tekercs vége ugyanis a primer tekercshez csatlakozik a gyújtótekercsben.
 

Akkumulátoros gyújtást szemléltető ábra (kattintásra kinagyítható)
 

Most már jöhet a megszakító. Az akkumulátoros gyújtás legjobban igénybe vett szerkezeti eleme a megszakító. Íme egy példa a négyhengeres négyütemű motorhoz tartozó megszakító kalapács percenkénti mozgása. A motor maximálisan megengedett fordulatszáma 5600, percenként. Az elosztó 2800-at fordul ezalatt. Az elosztó kalapácsemelő bütyke 4 sarkú, minden fordulat alatt 4 emelést végez a megszakítón. Vagyis percenként 11 200 emelést. Ez kb. 187 emelés másodpercenként!
Legyen egy másik számítás is alapjáratra, 800-as fordulattal. Az elosztó 400-at fordul. A megszakító pedig 2400-szor szakít meg percenként. Ez csupán 40 emelés másodpercenként... Most már látható, hogy nem egy lusta eszköz ez a megszakító.
 

A hagyományos akkumulátoros gyújtásnak is vannak hibái. Az egyik, hogy alacsony fordulaton lassan mozog a megszakító kalapács, így az érintkezők közt szikra keletkezik, ami rongálja azok felületét. Ennek csökkentésére egy kondenzátort kapcsoltak párhuzamosan a megszakítóval. De még ez sem tudja teljesen lecsökkenteni a szikrázást és a felületi roncsolódást. Ráadásul a szikrázás gyengíti a szekunder feszültséget, nincs akkora szikra a gyújtógyertyákon. A bal ábra mutatja a hagyományos és tranzisztoros gyújtás gyújtófeszültsége közti különbséget.

A kapcsolás lényege, hogy leveszi a megszakító válláról a munkát. A "megszakítást" a két MOSFET végzi. Így a megszakítón csak mint jeladó marad a rendszerben. A MOSFET minden fordulaton egyformán rövid idő alatt kapcsol. Mindig biztosítva lesz a szikra. A megszakító nem fog beégni, mert az eredeti 4-5 A helyett csak 100-120 mA áram folyik át rajta. Továbbá a FET-nek köszönhetően a modul fogyasztása jelentéktelen. Nem úgy, mint pl. egy tranzisztoros megoldásnak.
Ezen ötleten elgondolkodva hamar jött a megoldás. A terv és a kapcsolás egy ismerőstől származik. Ő segített megvalósítani. Simsonjához már korábban tervezett elektronikus gyújtásrendszereket. Így azt tovább módosítva megszületett az, ami a Ladához kell. Rengeteg mérés előzte meg az építést. 
 

A működési elve a következő: a gyári megszakító által adott jelet egy Schmitt-triggeres inverter kapja. Az IC bemenete védelmet is kapott. Az inverter egy-egy kapuja hajtja a trafó primer áramának megszakításáért felelős MOSFET-eket. A két MOSFET Zener-diódás védelemmel van ellátva a megszakításkor fellépő feszültségtüskéktől. Az áramkör tápfeszültségéről 12 V-os Zener-dióda gondoskodik, nyugalmi áram korlátozva van. Szintén szűrve és zavarmentesítve lett. Egy dióda és egy biztosíték gondoskodik a fordított  tápfeszültség elleni védelemről.
A 12 V a gyújtótrafóról jön. A megszakító-trafó közti gyári vezetékébe voltaképp beletoldottam az elektronikát. A megszakítóról jövő vezeték megy az elektronikába, majd onnan jön a trafóra menő. Egy földelés is kellett.

Eredetileg egy gyári irányjelző szerkezet dobozába akartam beépíteni. Kicsi, jól zárható és kultúráltan megvalósítható. A hűtőborda is a dobozba került volna. Mérések bizonyították, hogy nem fog megfőni az elektronika még nyáron sem. A panelt legyártottuk a fekete dobozhoz. Majd abbamaradt a megvalósítása. Tudni kell, hogy a világ legutálatosabb dolgai közé sorolom a műszerdoboz építést. Ezért valami "gyári" megoldáson gondolkoztam. Közben kezembe akadt egy villanyszerelős szerelődoboz. Nagyjából meg is felet a célnak.
 

Helyet is kerestem neki a motortérben. Egy merevítőlemezen lévő gyári furat lett a felfogatási pont (csak mert a műszerdoboz építésénél már csak a gyári dolgok szétkendácsolását utálom jobban...) Szóval ez a megoldás teljes mértékben nyomtalanul visszaalakítható. 2 mm vastag alumínium lapból vágtam és hajlítottam tartókonzolt. Egy nagy csavar fogja majd a karosszériához. A műanyag dobozt 4 csavar rögzíti a konzolra. A szerelődoboz sajátos kialakítása miatt a 4 csavarra kellett egy nagy alátét. Meg is leltem a megfelelő darabokat. Régi Videoton tévékben szolgáltak, mint a képcsőrögzítő csavar alátétei.
 

A homlokfal előtt kétoldalt van egy merevítés egy furattal. Ide lett fogatva a konzol.
 

A doboz teteje ki van vágva a MOSFET-ek miatt. Így a hűtőborda kívülre került, ezáltal ideális a hűtése. A borda és a fedél közé szigetelésnek hőálló szilikon került. A vezetékek 0,75 mm² keresztmetszetűek, de ennél nagyobb még jobb. A fekete vezetékek számozva vannak, így nem lehet őket összekeverni. A csatlakozó szintén gyári. Nem árt a nagyobb alkatrészeket ragasztóanyaggal rögzíteni, ugyanis könnyen kirázódhatnak a panelből!
 

Hogy még ütősebb legyen az installáció, a készlethez tartozik egy "bikakábel". Ha esetleg nem szeretne tovább üzemelni az elektronika, csak széthúzom a csatlakozót, a 2-3-as vezetéket összekötöm (megszakítóról jövő-trafóra menő) és már megyek is tovább, teljesen gyári gyújtással.

Mindig tanul az ember valami újat: az alábbi megoldás nem járható abban az esetben, ha a megszakító érintkezői közötti hézag nincs 0,25 mm, de inkább 0,30-35 mm! Ha menet közben mégis meghibásodna a modul és emiatt módosítani kell a hézagot, akkor sajnos szükséges az előgyújtás beállítása is. Az út szélén hézagmérő és stroboszkóp nélkül erre kevés esély van.

Forrás:

Ternai Zoltán: A gépkocsi
Tömösy M. Jenő - Frank György: Autóvillamosság

2011