(Рис.1)

(Рис.2, 3)

(Рис.4)
В. БАННИКОВ, г. Москва

В настоящее время все большее число моделей автомобилей оснащают системой топливного экономайзера. Как бы ни был надежен электронный блок этой системы, он все-таки, случается, выходит из строя, а вот его ремонт или замена пока остаются весьма проблематичными... Вместе с тем радиолюбителю средней квалификации вполне по силам самостоятельно изготовить такой блок - утверждает автор этой статьи Валерий Васильевич Банников. В течение многих лет он занимается совершенствованием различных типов блока экономайзера, разработал несколько вариантов самодельных блоков, более простых, чем промышленные, но сохраняющих все функциональные возможности, а зачастую и имеющих более высокие технические характеристики. Некоторые из блоков В. Банникова были описаны в журнале.
Сегодня мы знакомим читателей с вариантами электронного блока экономайзера для популярных карбюраторов "Солекс" и "Юзон".

Опубликованный в [1] блок управления экономайзером предназначен для замены стандартного блока 50.3761, применяемого на автомобилях "Таврия" ЗАЗ-1102, ЗАЗ-1106. "Москвич" АЗЛК-21412, "Жигули" ВАЗ-2108, ВАЗ-2109 и других моделях машин серии ВАЗ с карбюратором "Солекс". Этот блок по сравнению с заменяемым обеспечивает лучшую топливную экономичность, поскольку возобновляет подачу топлива при меньшей частоте вращения коленчатого вала. Однако блок довольно сложен, что препятствует его повторению.
В [2] описан (схема - на рис. 2) очень простой блок управления - аналог блока 50.3761, - собранный всего на одной микросхеме. Но он не может снизить потребление топлива в такой же мере, как блок [1].
По этим причинам я предпринял попытку разработать на основе блока [2] несколько усложненный его вариант, способный более простыми средствами реализовать все преимущества блока [1]. Схема этого варианта изображена на рис. 1. Блок собран на трех микросхемах. в нем не использованы триггеры, которые на автомобиле могут давать сбои из-за высокого уровня помех.
Входная RCD-цепь (резисторы R1 - R3, конденсаторы С1, С2, стабилитрон VD1, диод VD2) - традиционна для подобного рода устройств. Она формирует из импульсов сложной формы, возникающих на катушке зажигания, однократные положительные импульсы. Период Т (в миллисекундах) их повторения, как известно, связан с частотой вращения n (в мин-1) коленчатого вала двигателя зависимостью Т=30 000/n. Поэтому верхнему порогу включения (1900 мин-1) будет соответствовать период 15,8 мс, а нижнему (1245 мин-1)-24,1 мс.
На логических элементах DD 1.1, DD1.2 и DD1.3. D01.4 собраны формирователи, настроенные на интервалы времени 15,8 и 24,1 мс соответственно. Формирователи запускаются импульсами с периодом Т через дифференцирующие цепи C3R4 и C4R5. Логический элемент DD2.1 включен инвертором. На его выходе низкий уровень напряжения, когда педаль акселератора нажата, и высокий, когда отпущена. В первом случае формирователи не работают, во втором - они сравнивают период Т со значениями 15,8 и 24.1 мс соответственно. Результат этого сравнения снимают с выхода элементовDD2.2 и DD3.1 соответственно.
Так, при нажатой педали акселератора на выходе обоих формирователей высокий уровень напряжения. А при отпущенной педали на выходе элемента DD2.2 (DD3.1) высокий уровень, если Т<15,8 мс (<24,1 мс). и низкий, если Т>15,8 мс (>24.1 мс). Сигнал с выхода элемента DD3.1 подведен к нижнему по схеме входу элемента DD2.4 через инвертор DD3.3. На верхний вход элемента DD2.4 поступает сигнал с выхода элемента DD3.2, на котором совместно с элементом DD2.3 выполнен еще один формирователь, настроенный на интервал времени 1с.
Сигнал с выхода элемента DD2.4, усиленный по току, управляет работой электромагнитного клапана. Усилитель тока, собранный на транзисторах VT2, VT3, работает в переключательном режиме. Транзистор VT1 вместе с диодами VD7, VD8 составляют узел, защищающий мощный транзистор VT3 при случайном замыкании выхода блока управления на корпус автомобиля; работа этого узла подробно описана в [2].
При нажатой педали акселератора на выходе элемента DD2.1 присутствует низкий уровень, поэтому на выходе элемента DD3.1 -высокий уровень, а DD3.3 - низкий. Следовательно, на выходе элемента DD2.4 будет высокий уровень. транзисторы VT2, VT3 открыты и привод электромагнитного клапана в карбюраторе "Солекс" включен (клапан открыт). Если же теперь педаль акселератора отпустить, то реакция блока управления на это действие будет зависеть от достигнутой к этому моменту частоты вращения и скорости ее снижения после отпускания педали. Так. при n>1900 мин-1 и замкнутой трансмиссии машины (т. е, когда n уменьшается, а значит. Т увеличивается сравнительно медленно) порядок будет следующим. Сперва конденсаторы С6 и С7 не успевают зарядиться (соответственно через резисторы R6 и R10) полностью. Поэтому на выходе элементов DD1.1 и DD1.3 действует импульсный сигнал, а на выходе элементов DD1.2 и DD1.4 пока высокий уровень. Это означает, что на выходе элементов DD2.2 и DD3.1 низкий уровень, a DD3.2 и DD3.3- высокий. Следовательно. на выходе элемента DD2.4 присутствует низкий уровень, транзисторы VT2. VT3 закрыты, и электромагнитный клапан закрыт. После уменьшения частоты вращения до 1900 мин-1, конденсатор С7 из-за увеличения периода Т успевает зарядиться настолько, что на выходе элемента DD1.2 появляется импульс низкого уровня. В результате действия обратной связи этого выхода с нижним входом элемента DD1.1 на его выходе вместо импульсного сигнала появляется высокий уровень (конденсатор С7 заряжается полностью), а на выходе элемента DD1.2 остается низкий уровень.
Значит" на выходе элемента DD2.2 возникнет высокий уровень, приводящий к срабатыванию формирователя на элементах DD2.3. DD3.2. и приблизительно на 1 с высокий уровень на выходе элемента DD3.2 сменяется низким. Иначе говоря, на выходе элемента DD2.4 появляется импульс высокого уровня длительностью 1 с, приводящий к кратковременному открыванию транзисторов VT2, VT3 и клапана в карбюраторе. По окончании этого импульса транзисторы снова закрываются. Но при дальнейшем уменьшении частоты вращения до уровня 1245 мин-1 период Т увеличивается уже настолько, что вследствие зарядки конденсатора С6 на выходе элементов DD1.3 и DD1.4 появляются высокий уровень (конденсатор С6 заряжается полностью) и низкий соответственно. В результате действия обратной связи, как и в предыдущем случае. на выходе элемента DD2.4 будет постоянный высокий уровень, а транзисторы VT2, VT3 будут открыты (клапан включен).
Когда же после отпускания педали акселератора частота вращения более 1900 мин-1 но уменьшается быстро (трансмиссия разомкнута), то время, за которое она достигнет 1245 мин-1, будет меньше 1 с. Поэтому срабатывание формирователя на элементах DD1.3, DD1.4 происходит до окончания этой выдержки. Следовательно, клапан в карбюраторе "Солекс" в этой неблагоприятной ситуации - двигатель может остановиться - будет включен при 1900 мин-1 (а не при 1245 мин-1). Если же в момент отпускания педали акселератора частота вращения более 1245, но менее 1900 мин-1 то срабатывать будет лишь формирователь на элементах DD1,3,DD1.4. То есть включение клапана будет происходить при 1245 мин-1.
Реакция блока управления на положение педали акселератора и частоту вращения коленчатого вала двигателя представлена в таблице. Более подробно познакомиться с принципом работы подобного (но более сложного) блока управления и его регулировкой можно в [1]. Оба блока защищены авторским свидетельством [З].
Заметим, что число микросхем в этом блоке можно уменьшить до двух. Элементы DD2.3. DD2.4, конденсатор С8 и резисторы R11, R 12 должны быть в этом случае соединены несколько иначе (рис. 2). Взамен микросхемы DD3 добавлены два диода-VD9, VD10- и резистор R19.
Работает этот вариант блока почти так же. Разница лишь в том, что вместо двух логических элементов DD3.1, DD3.3 здесь использовано устройство совпадения на диодах VD9, VD10 и резисторе R19. К тому же в формирователе односекундной выдержки взамен двух элементов (DD2.3. DD3.2) с интегрирующей цепью использован один элемент (DD2.3) с дифференцирующей цепью. Диод VD5 не нужен, поэтому изъят.
Сейчас на автомобилях в составе экономайзера применяют не только блок 50.3761 (или почти такой же 5003,3761), но и две его модификации - 501.3761 и 502.3761, - о которых в публикациях[1.2,4] рассказано не было.
Блок 501.3761 (и его разновидность 5013.3761) предназначен для работы с карбюраторами "Солекс" на некоторых моделях машин ВАЗ. Отличие его от блока 50.3761 состоит в том, что он реализует порог отключения 1900 мин-1, а порог включения равен 1700 мин-1. Поскольку в блоке по схеме на рис. 1 порог отключения не используется, при установке его вместо блока 501.3761 резистор R6 (определяющий "верхний" порог включения) должен иметь сопротивление примерно 240 кОм, а сопротивление резистора R11 (задающего выдержку времени 1 с) следует, наоборот, немного уменьшить. поскольку уменьшение частоты вращения от 1700 до 1245 мин-1 происходит быстрее (чем от 1900 мин-1).
Что же касается блока 502.3761 (или 5023.3761), то он предназначен для работы на автомобиле АЗЛК-21412 с карбюратором "Озон". Дело в том, что в последнее время большинство "Москвичей" комплектуют "Озоном". И если на машинах АЗЛК-2141 (с "вазовским" двигателем) устанавливают блок управления 25.3761, подключенный по традиционной для "Озона" схеме (рис. 1.а в [4]). а на АЗЛК-21412 (с "уфимским" двигателем) с "Солексом" - по присущей этому карбюратору схеме (рис. 1.6 в [4]), то на той же машине АЗЛК-21412, но уже с "Озоном", схема подключения блока А1 экономайзера (рис. 3,а) лишь напоминает ту и другую. Здесь вывод 5 блока А1(502.3761) не использован и постоянно соединен с корпусом машины. Установленный на карбюраторе "Озон" микропереключатель SF1 напрямую коммутирует обмотку Y1 электромагнитного клапана.
В блоке 502.3761 порог отключения задан равным 1500 мин-1 а включения - 1245 мин-1, то есть для "Озона" вопрос о снижении порога включения не стоит [1]. Но у способа его подключения и у самого "озоновского" блока управления есть ряд недостатков.
Так, непосредственная коммутация обмотки клапана Y1 контактами микропереключателя SA1 довольно быстро их разрушает. Кроме того" наличие порога отключения не позволяет использовать резерв экономии топлива. Наконец, в этой системе не исключен автоколебательный режим работы двигателя, при котором во время движения на малой скорости происходят неожиданные для водителя рывки (см. [4]).
Этих недостатков не будет, если взамен блока 502.3761 использовать с "Озоном" самодельный блок А1 по схеме на рис. 4, а подключить его по схеме на рис. 3,6. В этом варианте микропереключатель подключен к выводу 5 блока.
Блок управления А1 выполнен на базе блока, описанного в [2]: он собран всего на одной микросхеме, причем без применения триггеров. При нажатой педали акселератора контакты микропереключателя замкнуты, поэтому на выходе элемента DD1.2 (рис. 4) низкий уровень. Значит. на выходе элемента DD1.4 - высокий уровень, транзисторы VT2, VT3 открыты, электромагнитный клапан также открыт. На выходе элемента DD1.3-высокий уровень, а на выходе элемента DD1.1 действует импульсный сигнал.
Отпускание педали акселератора размыкает контакты микропереключателя и на выходе элемента DD1.2 низкий уровень сменяется высоким. Если частота вращения коленчатого вала n>1245 мин-1 (Т<24,1 с), то на выходе элемента DD1.3 остается высокий уровень. Значит, на выходе элемента DD1.4 появляется низкий уровень, транзисторы VT2, VT3 и клапан закрываются. После уменьшения частоты вращения до 1245 мин'' на выходе элемента DD1.3 появится низкий уровень, а DD1.4-высокий. При этом клапан снова откроется. В целом блок отвечает авторскому свидетельству [5].
Точно так же можно доработать и блоки с четырехконтактным разъемом, настроив резистором R4 порог включения в соответствии с табл. 1 в [3]. Укажем лишь, что параметры блока 2523.3761 (для машин Ижевского автозавода) те же, что и у блока 252.3761. Следует иметь в виду, что вместо выводов 1,2,4 и 6 разъема Х1 по рис. 4 в этих блоках следует использовать соответственно выводы 4,3,2 и 1. Провод от микропереключателя SF1 придется ввести в блок отдельно. минуя разъем.
После этой доработки блока не только повысится экономия горючего, но и увеличится срок службы микропереключателя. Кроме этого" такой типичный дефект механизма карбюратора "Озон", как западание толкателя его микропереключателя [З], теперь не приведет к появлению рывков машины вследствие автоколебаний. В заключение подчеркнем, что включить так (по рис. 3,6) стандартный блок 502.3761 нельзя - он выйдет из строя.
ЛИТЕРАТУРА
1. Банников В. Усовершенствованный блок управления экономайзером. - Радио, 1991, № 8, с. 28-01.
2. Банников В. Электроника экономайзера. - Радио, 1992. № б, с. 13-21.
3. Рыжов В. К, Банников В. В.. Синельников А. X. Авт. свид- СССР № 1006790. - бюлл. "Изобретения. открытия...", 1988. № 11.
4. Банников В. Замена блоков управления экономайзером. - Радио, 1989, № 8, с. 30- 33.
5. Нефедьев Я. Н., Ефременков С. А., Банников В. В. Авт. свид. СССР № 1133431. - Бюлл. "Изобретения, открытия...". 1985, № 1.
Примечание редакции* Для того, чтобы существенно уменьшить влияние импульсных помех на работу электронного блока экономайзера, необходимо цепь литания каждой микросхемы шунтировать керамическим конденсатором емкостью 0,047...0,068 мкф, монтируемым на плате вблизи микросхемы (лучше всего конденсатор припаивать непосредственно к выводам питания микросхемы). Кроме этого, для той же цели стабилитрон цепи питания микросхем в каждом блоке (VD4 на схеме рис, 1. например) следует шунтировать двумя конденсаторами - оксидным емкостью 20 мкФ на напряжение 25 В и керамическим емкостью 0.047 мкФ.
Указанные меры целесообразно применять во всех устройствах, особенно цифровых, предназначенных для работы на автомобиле.
РАДИО №7.1995 г.