Сравнение коммутаторов 13.3734 и 131.3734


Если судить по материалам конференции, многие владельцы УАЗов поменяли штатный коммутатор 13.3734 на "Волговский" 131.3734 или аналогичный. При этом рассказывается масса историй о том, насколько улучшилась динамика, экономичность, стабильность холостых оборотов и т.п.

Я тоже "решил попробовать, бутылку взял, открыл" (с). Чуда, как и следовало ожидать, не произошло, поскольку двигатель и без того работал вполне прилично, поэтому было принято решение покопать поглубже и заменить ощущения и впечатления более точными данными.

Итак, исходные позиции. Имеются два коммутатора: родной - 13.3734 и 94.3734, производства "ЭЛАРА". Имеются схемы обоих, одна из мануала, другая из статьи. Даташит на микросхему L497. Стрелочный амперметр и осциллограф С1-94.

Приличный объем "информации к размышлению" (с) можно получить посмотрев осциллограмму напряжения на выходе коммутатора. Поэтому основные усилия были направлены на ее получение для конкурирующих приборов. Прошу к рисуночкам, на которых запечатлено выходное напряжение обеих коммутаторов. Временные параметры соответствуют примерно 1000об/мин. Начнем с родного: (C) afb

Искра как искра. Все по порядку - выброс высокого напряжения, пробой зазоров, горение дуги, погасание ее после исчерпания энергии в катушке, через некоторое время коммутатор опять включается и остается в таком состоянии до следующей искры. Выходной транзисторный ключ имеет два состояния - включено и выключено. Причем длительность выключенного состояния уменьшается при увеличении числа оборотов двигателя (частоты искрообразования).
Т.е. практически все время через катушку течет ток, и если его дополнительно не ограничивать, ей и транзисторному ключу придется плохо (исходя из параметров катушки, ток может достигать 20 с хвостиком ампер). Ну да авторы системы зажигания об этом позаботились, и снабдили нас ограничительным резистором - вариатором, ограничивающим постоянный ток через катушку на уровне около 7,5А. (Вариатор он, видимо, потому что имеет отвод для замыкания его части при пуске.)

Полюбопытствуйте на зависимость тока через катушку от оборотов двигателя. Получается, что наиболее тяжелый по теплу режим - холостой ход. Так что, если у вас машина долго работает на малых оборотах или на ХХ - бобине не оставаться холодной! Да еще вариатор расположен ниже бобины, дополнительно подогревает ее.
На заглушенном двигателе, но включенном зажигании коммутатор периодически самопроизвольно формирует искру, несколько уменьшая ток потребления и облегчая пуск двигателя на очень малых оборотах (в мороз или от ручки). Зачтем за достоинство. (C) afb

А вот то же напряжение, формируемое "волговским" коммутатором. Оно похитрее.
Цикл (фаза1) начинается с того, что ключ открывается. Ток в катушке нарастает по экспоненте, стремясь к указанным выше 20А. Но НЕ достигает их! Поскольку выходной транзистор переводится микросхемой управления L497 в активный режим (фаза 2) и ограничивает ток. Берет на себя функцию вариатора. Вариатор НЕ НУЖЕН! Транзистор ограничивает ток на уровне 6А, обеспечивая постоянную энергию, запасаемую в бобине, а значит, и отдаваемую в искру. Вариатор с этим коммутатором ВРЕДЕН! Он не позволяет току, особенно при пониженном напряжении в бортсети во время пуска, достичь величины ограничения и нарушает стабилизацию импульсного тока через катушку.

Маленькая неприятность - во время работы выходного транзистора в режиме стабилизации тока на нем рассеивается мощность порядка 50 Вт! Недолго, конечно, но все-таки...
Наконец транзистор по сигналу от датчика трамблера закрывается - формируется импульс высокого напряжения и искра. Импульс напряжения выше, чем у 13-го коммутатора, но короче. Скорее всего, это связано с тем, что параллельно транзистору у них стоят конденсаторы разной емкости. У 13-го 1мкФ, а у 131-го 0,1мкФ. Но площади под полуволной близки, т.е. энергия примерно одинакова. И длительность искры практически одинакова с 13-м. По окончании искры ключ и не думает открываться (фаза 4). Коммутатор ждет фазы 1, вычисляемой микросхемой управления по предыдущему полуобороту двигателя. Т.е. бо"льшую часть времени выходной транзистор коммутатора закрыт. По крайней мере, на небольших оборотах.
Гляньте на зависимость среднего тока через бобину от оборотов. Здесь все "с точностью до наоборот" по сравнению с 13-м коммутатором. На ХХ самый легкий режим для бобины. Причем если двигатель заглох, примерно через 1 секунду выходной транзистор будет закрыт микросхемой управления. Потребление системы зажигания будет равно потреблению схемы управления - миллиампер 50... Но уже никакого искрообразования без сигнала с трамблера. Если двигатель вращается медленно, и амплитуда сигнала с датчика недостаточна для срабатывания формирователя - останетесь без искры!

Немного о микросхеме L497, придуманной славной фирмой SGS Thomson. Это специализированное аналого-импульсное вычислительное устройство, где временные параметры задаются конденсаторами. Это не самые точные и стабильные радиоэлементы.
Микросхема имеет следующие функции, частично упомянутые ранее:

  • Управление углом открывания выходного транзистора.
  • Ограничение выходного тока.
  • Ограничение выходного высокого напряжения.
  • Выключение выходного транзистора при отсутствии сигнала с датчика.
  • Формирование сигнала для тахометра.
  • Защита самой себя от электрических перегрузок.

Я считаю, что сообщил читателям достаточно информации, чтобы они смогли сделать самостоятельный выбор между двумя вариантами системы зажигания. Но если кому-то лень шевелить мозгами, могу поделиться своим IMHO, вынесенным из моей возни с коммутаторами.

  1. Диалектика налицо. У каждого прибора свои достоинства и недостатки. И оба не шедевры зажиганиестроения.
  2. Энергия искры, формируемой обеими системами зажигания примерно одинакова. Так что при хороших свечах, проводах и трамблере вы не должны рассчитывать на заметное улучшение работы двигателя. У "волговского" коммутатора выше величина напряжения пробоя и круче фронт высоковольтного импульса, что, говорят, положительно влияет на пусковые характеристики и снижает требования к качеству свечей.
  3. Более высокое напряжение, формируемое 131-м, повышает риск пробоя крышки распределителя и уменьшает запас по обратному напряжению для выходного транзистора.
  4. 13-й коммутатор проще, а значит, надежнее. В нем в качестве выходного используется обыкновенный высоковольтный транзистор, который сам по себе надежнее дарлингтоновского транзистора, используемого с микросхемой L497. Тем более при 50 ваттах, рассеиваемых на коллекторе при стабилизации тока.
  5. 131-й коммутатор обеспечивает более эффективное использование энергии бортовой сети. Средний ток через катушку в наиболее используемом диапазоне оборотов у него меньше, чему 13-го. Так что, если у вас сдох "гена", со 131-м вы уедете почти в два раза дальше. И катушка холоднее будет.
  6. Ручкой пустить двигатель легче с 13-м. Искра-то формируется независимо от скорости вращения КВ!
  7. Ну и последнее. Если у Вас вполне прилично работает родная система зажигания, нет резона заменять коммутатор на "волговский". А если она Вас уже "достала", попробуйте что-нибудь более современное.