Батарейные системы зажигания. Назначение систем зажигания. Основные элементы. Угол опережения зажигания, страница 3

Рис. 8.5.  Характеристики образования импульсов катушки зажигания:

а – ток первичной обмотки; б – напряжение самоиндукции первичной обмотки;

в – напряжение вторичной обмотки

Этот ток определяется временем замкнутого состояния контактов и параметрами первичной цепи катушки зажигания. Наибольший ток определяется по формуле [3, 22, 28]

                                                (8.1)

где I_макс -  максимально  возможный ток в первичной цепи катушки, А; Е - напряжение аккумуляторной батареи, В; R₁ - активное сопротивление первичной обмотки катушки зажигания, Ом.

К моменту размыкания контактов (рис. 8.5, а) ток в первичной обмотке катушки зажигания достигает величины

,                  (8.2) где  I_р – ток разрыва, t₃- время замкнутого состояния контактов;  - постоянная времени первичной цепи.                                                                                                                                       

= L₁/R₁  ,                                                                       (8.3)

где L_I, R₁ - соответственно индуктивность и активное сопротивление первичной обмотки катушки зажигания.

I _р  =  I _макс      при       .                                                (8.4)

Из приведенного уравнения (8.2) следует, что при малых оборотах двигателя ток в первичной обмотке успевает возрасти до максимального значения (I_р = I_макс), а на больших оборотах, вследствие уменьшения амплитуды первичного тока (тока разрыва), он значительно снижается. В общем случае, контакты способны пропустить ток первичной обмотки порядка 4,5 А.

Ток первичной обмотки вызывает образование магнитного потока в сердечнике катушки зажигания и накопление электромагнитной энергии, величина которой определяется по формуле:

 ,                                (8.5) где    W_L - энергия магнитного поля, Дж (джоуль); L₁ - индуктивность первичной обмотки катушки зажигания, Г (генри); I_{р -} ток разрыва в первичной цепи, А.

При размыкании контактов прерывателя первичный ток резко уменьшается, что приводит к исчезновению магнитного потока в катушке зажигания (рис. 8.5, а).

Уменьшающийся магнитный поток, пересекая витки первичной обмотки, наводит в ней ЭДС самоиндукции (100-200В) (рис.8.5, б), которая задерживает моментальное исчезновение тока в первичной цепи. Длительность задержки тока пропорциональна индуктивности L₁ первичной обмотки катушки зажигания. Кроме того, благодаря постепенному размыканию контактов прерывателя поддерживаемый в первичной обмотке ток в течение некоторого времени продолжает протекать через дугу, образовавшуюся в зазоре между контактами. Это явление приводит не только к разрушению контактов, но и к дополнительному «затягиванию» снижения тока в первичной цепи катушки зажигания, что эквивалентно уменьшению скорости исчезновения магнитного потока в первичной обмотке. Данный негативный процесс в конечном итоге снижает напряжение вторичной обмотки.

Для снижения искрообразования на контактах прерывателя параллельно им включен конденсатор С1 (см. рис. 8.4).

В момент размыкания контактов прерывателя в первичной обмотке возникает противо – ЭДС. Напряжение самоиндукции первичной обмотки в этот момент достигает порядка 100 – 200В, и во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется высокое напряжение U_2макс достигающее напряжения 12 - 30 кВ (рис. 8.5, в). На свече зажигания происходит искровой разряд. Длительность его в первом приближении зависит от количества энергии W_L, накопленной в первичной обмотке катушки зажигания L, и обычно составляет величину 1-3 мс.

Далее контакты прерывателя замыкаются, весь цикл с образованием искры на свече зажигания повторяется, и рабочая смесь воспламеняется в следующем цилиндре.

Величина вторичного напряжения U_2макс  катушки зажигания определяется по формуле:

   ,                                                        (8.6)

где    I_р - ток первичной цепи в момент размыкания контактов прерывателя (ток разрыва), А; L₁ – индуктивность первичной обмотки катушки, Г; W₂/W₁ - коэффициент трансформации катушки зажигания (К = 100…150); С₁, С₂ – приведенные емкости, соответственно, первичной и вторичной цепей системы зажигания, мкф.