Elektroniczny, cyfrowy zapłon do Junaka M10 i M07

Cyfrowy Moduł Zapłonowy (CMZ) zaprojektowałem dla motocykli zabytkowych, głównie z myślą o Junaku, Uralu, K-750, M-72 i Dnieprze, jednak może być zastosowany także w MZ, WSK, BMW, itp. Zaprojektwałem go tak aby działał z instalacją 6V oraz 12V, iskra była mocna, dokładność pojawiania się momentu iskry jak najlepsza a charakterystyka kąta wyprzedzenia zapłonu dowolnie ustawiana w całym zakresie obrotów.

Taki elektroniczny zapłon mam zamontowany w swoim Junaku. Na chwilę obecną (październik 2021 roku) przejeździłem już na tym zapłonie ponad 6000 km na nowo wyremontowanem silniku oraz wcześniej ponad 1000 km na silniku przed remontem, łącznie ponad 7000 km. Do tej pory działa bezawaryjnie, silnik pracuje niezwykle równo, a wolne obroty można ustawić na poziomie 900 obr/min.

Poniższy film prezentuje jak pracuje mój Junak z tym zapłonem, niestety jakość dźwieku pozostawia wiele do życzenia.

Czujnik halla do tego zapłonu kupiłem na auto-złomie. To typowe czujniki, które były stosowane w samochodach od lat 90-tych do teraz, są dostępne w sklepach i na portalach aukcyjnych. Jest to rozwiązanie zapożyczone z nowoczesnych samochodowych zapłonów iskrowych silników benzynowych.

Czujnik halla zamontowałem bezpośrenio na osi wału korbowego, dzięki temu rozwiązaniu dokładność sterowania punktem zapłonu jest najbardziej precyzyjna, gdyż nie pośredniczą żadne tryby na których mogły by się pojawiać luzy między zębami oraz został wyeliminowany mechaniczny przerywacz.

Statyczny kąt wyprzedzenia zapłonu ustawiłem zaledwie 8 stopni przed GMP, ale mogę Ciebie zapewnić, że wał korbowy nie cierpi. Dzięki temu odpalanie silnika jest łatwiejsze i nie odbija kopnika do góry. Nawet mogę udowodnić, że dla biegu jałowego tak ustawiony zapłon jest zdecydowanie opóźniony względem optymalnego kąta.

Poniższe zdjęcie pokazuje montaż czujnika halla oraz blaszki impulsatora, które wykonałem w wersji testowej jako prototyp.

Po pozytywnych testach w moim silniku oraz u kilku kolegów, zostały zaprojektowane gotowe elementy do montażu w Junaku. Na 3 poniższych zdjęciach widać jak to teraz jest montowane. Blaszka impulsatora na wale korbowym ma element blokujący jej obracanie podczas dokręcania nakrętki wału.

Cewka zapłonowa mieści się pod bakiem i prawie jej nie widać. Przewód wysokiego napięcia jest krótki i z daleka od przedniego koła, dzięki czemu zachlapanie go spod koła jest praktycznie niemożliwe w przeciwieństwie do oryginalnego iskrownika, który jest zamocowany tuż za przednim kołem i ciągle zalewany wodą podczas deszczowych wypraw. Jest to duża, butelkowa cewka zapłonowa z fiata 125p (żuka lub innego polskiego samochodu).

Na poniższym filmie możesz zobaczysz jaką iskrę generuje mój Cyfrowy Moduł Zapłonowy na małej cewce zapłonowej z Simsona S51 (MZ ETZ 250) przy 6000 obr/min. Odległość elektrod wynosi 10 mm, jak widać iskra jest gruba i mocna. Mój zapłon jest typu TCI (Transistor Controlled Ignition), natomiast typowe zapłony typu CDI (Capacitor Discharge Ignition) mają o wiele słabszą iskrę. Jak chcesz się więcej dowiedzieć o TCI i CDI zapraszam do zakładki ZAPŁON.

Poniżej jest zdjęcie Cyfrowego Modułu Zapłonowego do Junaka, wyposażyłem go w złącze RS-232 dzięki któremu za pomocą laptopa można zmieniać wszystkie parametry pracy tego zapłonu. Standard RS-232 jest stosunkowo dobrze odporny na zakłócenia elekto-magnetyczne, które są generowane poprzez cewkę wysokiego napięcia poprzez przewody wysokiego napięcia. Na rynku są dostępne przewody USB -> RS-232, które umożliwiają podłączenie tego zapłonu do dowolnego kopmutera.

Poniżej jest widok oprogramowania do współpracy z modułem zapłonowym. Oprogramowanie jest ciągle rozwijane i będzie udostępniane bezpłatnie.

ZALETY:

• precyzyjny punkt pojawienia się iskry
• równa praca silnika
• bardzo mały pobór prądu dla wolnych obrotów
• bardzo mocna iskra w całym zakresie obrotów silnika
• stały czas ładowania cewki zapłonowej, ustawiany w zakresie do 5 ms
• możliwość ustawienia obrotów powyżej, których iskra nie będzie się pojawiała
• możliwość ustawienia dowolnego kształtu charakterystyki wyprzedzenia iskry w funkcji obrotów

WADY:

• wymaga akumulatora do uruchomienia silnika
• gdy czujnik halla jest na wale korbowym pojawiają się 2 iskry na cykl (iskra stratna)
• trzeba stosować oporowe przewody wysokiego napięcia lub fajkę z wbudowanym opornikiem

---

Uwagi i szczegóły

Istnieje możliwość zamontowania czujnika halla w innym miejscu, np.: w iskrowniku (nie polecam) lub na kole odmy. Rozwiązanie z czujnikiem halla na wale korbowym powoduje, że na każdy obrót wału korbowego jest jedna iskra, zatem mamy tu iskrę stratną. Montaż czujnika halla na kole odmy zapewni jedną iskrę na jeden cykl, więc nie będzie iskry stratnej. Z moich doświadczeń wynika, że iskra stratna jest także dobrym rozwiązaniem, może tracimy troszkę więcej energii elektrycznej ale za to dokładność pojawiania się iskry jest dużo większa.

Ten cyfrowy, elektroniczny zapłon do Junaka jest typu TCI, energię iskry gromadzi w cewce zapłonowej, której rezystancja uzwojenia pierwotnego powinna być około 3 Ω dla instalacji 12V oraz około 1.5 Ω dla instalacji 6V. Z założenia działa jak przerywacz ale układ mikroprocesorowy zapewnia zmianę kąta wyprzedzenia zapłonu w funkcji obrotów, czas ładowania cewki zapłonowej jest stały oraz realizuje funkcję odcięcia zapłonu po przekroczeniu określonych obrotów, dzięki czemu nie dopuści do nadmiernych obrotów nawet gdy odkręcisz manetkę do końca.

Ostrzegam przed braniem dowolnej cewki, która tak wygląda, gdyż są o różnej rezystancji uzwojenia pierwotnego. Wersje starego typu mają oporność około 3.3 Ω natomiast nowoczesne przystosowane do pracy ze specjalnie zaprojektowanymi zapłonami mają oporność około 0.6 Ω.

Poniżej jest film z prezentacją możliwości Cyfrwego Modułu Zapłonowego, omawiam tam podstawowe kwestie oraz oprogramowanie. Początek filmu jest taki sam jak pierwszy film powyżej, ale od minuty drugiej jest część poświęcona zapłonowi.

---

Sprawdzenie po 8000 km

Po przejechaniu 8000 km zdecydowałem się sprawdzić jak wygląda czujnik halla. Było to pierwsze zdejmowanie lewego dekla od złożenia silnika. Jestem pozytywnie zaskoczony ponieważ w silniku jest czysto, brak szlamu i opiłków. Stawiam, że zamontowany samochodowy filtr oleju na powrocie wyłapał wszelki szlam i opiłki. Jak widać na poniższych zdjęciach czujnik halla jest czysty. Pomimo tego, że hall jest z wbudowanym magnesem opiłków brak. Planuję nadal jeździć i kolejną kontrolę przeprowadzić po około 20 tyś km.

Jak do tej pory zapłon działa praktycznie bezawaryjnie

---

Elektroniczny zapłon z 2 charakterystykami.

Po serii prób powstała najnowsza wersja tego zapłonu, oferująca 2 charakterystyki przełączane włącznikiem (u mnie zamontowany na kierownicy), które można zmieniać w czasie jazdy. Jako kolejne udoskonalenie zapłon otrzymał moduł BlueTooth, dzięki czemu można łączyć się bezprzewodowo. Dwie niezależne charakterystyki umożliwaiają znacznie szybsze i dogodniejsze dobieranie tej optymalnej charakterystyki zarówno do jazdy spokojnej po równym terenie oraz do jazdy z dużym obciążeniem pod górę. Przełączając w czasie jazdy charakterystyki można zauważyć różnice w pracy silnika, co daje informację zwrotną, która charakterystyka jest lepsza do jazdy.

Na poniższym zdjęciu elektroniczny zapłon z 2 charakterystykami oraz modułem BlueTooth dedykowany dla motocykli zabytkowych takich jak Junak M07 i M10 oraz M-72, K-750, Dniepr, Ural oraz starszych BMW.

Do komunikacji napisałem program na komputer z systemem Windows, program był testowany na systemach Windows 7, 10 oraz 11. Poniższe zdjęcie to zrzut z ekranu Windows 7.

Ponieważ lubię widzieć co się dzieje w czasie testów drogowych napisałem też program na telefon z systemem Android. Program jest nieco uboższą wersją tego na komputer ale praktycznie umożliwia zmiany wszystkich ustawień na drodze. Niestety ale wraz z rozwojem systemu Android zmieniają się zasady uprawnień aplikacji a moja wiedza w tym kierunku jest ograniczona więc obecny program działa tylko na starszych wersjach Android do 10 włącznie. Poniżej zrzut ekranu z telefonu.

Teraz przygotowuję wersję, która będzie miała 2 charakterystyki ale dzięki czujnkowi podciśnienia lub położenia przepustnicy będzie płynnie zmieniała kąt wyprzedzenia zapłonu nie tylko w funkcji obrotów ale i obciążenia. Projekt jest aktualnie w fazie projektowej.