ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОБИВНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

СИСТЕМЫЗАЖИГАНИЯ

На стадии проектирования двигателя и системы зажигания (скорость нарастания не более 300 В/мкс) пробивные напряжения на всех режимах работы можно определять по ОСТ 37.003.003—70. В нем для расчета пробивного напряжения применен метод определения U _ппо номограммам. Определить пробивное напряжение новой свечи в режиме пуска можно по номограмме, приведенной на рисунке 1.

Для расчета необходимы следующие исходные данные: геометрическая степень сжатия , искровой промежуток новой свечи и частота вращения п _еколенчатого вала при пуске (пусковая частота).

Расчет ведут следующим образом: на оси откладывают значение , затем через эту точку и точку, определяющую пусковую частоту вращения коленчатого вала двигателя на оси п _е, проводят прямую до пересечения с осью . Полученную на оси точку соединяют прямой с точкой на оси , соответствующей заданному или выбранному зазору в свече. Точка пересечения этой прямой с осью U _п дает искомое значение пробивного напряжения новой свечи в режиме пуска двигателя.

Рисунок 1 – Номограмма определения пробивного напряжения свечи

в режиме пуска двигателя

Пробивное напряжение новой свечи в режимах максимальной мощности двигателя и разгона определяют по номограммам, данным на рисунках 2,3и 4. Расчет ведут для искрового промежутка 0,7 мм по формуле

где: — пробивное напряжение свечи при температуре +20 °С, определяемое по номограмме (рисунок 2);

— снижение пробивного напряжения свечи в результате ионизации при температуре сжатия, определяемое по номограмме (рисунок 3);

— снижение пробивного напряжения свечи вследствие ионизации под влиянием температуры центрального электрода свечи, определяемое по номограмме (рисунок 4).

Рисунок 2 – Номограмма для определения пробивное напряжение свечи

при температуре +20 °С

Пробивное напряжение определяют по номограмме (рисунок 2). Для расчета необходимы следующие исходные данные: геометрическая степень сжатия , частота вращения коленчатого вала двигателя и угол опережения зажигания . Угол опережения зажигания выбирают из характеристик центробежного автомата распределителя базовой модели двигателя или по приведенным ниже данным (таблица 2).

Таблица 2 – Условные характеристики центробежного автомата

N, об/мин.
,

На оси откладывают заданное значение степени сжатия. Через полученную точку и точку на оси п _е, соответствующую выбранной частоте вращения коленчатого вала двигателя, проводят прямую до пересечения с осью 1.

Полученную точку на оси 1и точку на оси , соответствующую углу опережения зажигания для выбранной частоты вращения коленчатого вала двигателя, соединяют прямой, продолжая ее до пересечения с осью . Полученную точку на оси и точку на оси , соответствующую зазору в свече 0,7 мм, соединяют прямой линией и продолжают ее до пересечения с осью .

определяют по номограмме (рисунок 3) аналогичным образом. На оси откладывают заданное значение и полученную точку соединяют с точкой на оси п, соответствующей заданной частоте вращения коленчатого вала двигателя, линию продолжают до пересечения с осью 1.

Точку на оси 1 соединяют прямой с точкой на оси , соответствующей заданному углу опережения зажигания для выбранной частоты вращения коленчатого вала двигателя, и на пересечении с осью T _сж находят точку, которую соединяют прямой линий с точкой на оси 2,полученной от пересечения с прямой, проведенной через точку, отложенную на оси р_сж (из номограммы, приведенной на рисунке 2), и точку на оси , соответствующую зазору свечи 0,7 мм.

Пересечение прямой линии, соединяющей точки на оси 2 и оси T _сж, с осью дает искомое значение

Рисунок 3 – Номограмма определения - снижения пробивного напряжения свечи в результате ионизации при температуре сжатия

Третий член формулы находят по номограмме, приведенной на рисунке 4. На оси откладывают значение , определенное ранее по номограмме (рисунок 2) и через полученную точку и точку на оси , соответствующую зазору 0,7 мм, проводят прямую до пересечения с осью а. Полученную точку на оси а соединяют с точкой на оси п, соответствующей заданной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Пересечение полученной прямой с осью дает искомое значение .

Рисунок 4 – Номограмма снижения пробивного напряжения свечи

вследствие ионизации под влиянием температуры

центрального электрода свечи

Для зазора свечи, отличающегося от 0,7 мм, значение пробивного напряжения определяют по формуле

.

В выражении, определяющем коэффициент запаса по вторичному напряжению Кз, вторичное напряжение — это напряжение, которое развивает система зажигания в экстремальном тепловом режиме, возможном при эксплуатации в конкретном режиме работы двигателя, с учетом емкостей высоковольтных проводов, наконечника свечи, а также сопротивления R _ш слоя нагара на свече. Тепловой режим катушки зажигания нужно учитывать для упомянутых выше характерных точек пускового и рабочего режимов двигателя. Емкость высоковольтных проводов, свечи и, ее наконечника (берется суммарная емкость провода, соединяющего катушку зажигания с распределителем; провода, соединяющего распределитель с наиболее удаленной свечой; свечи и ее наконечника для рабочего режима или провода, соединяющего распределитель с наиболее близкой свечой для пускового режима) для четырехцилиндровых двигателей с неэкранированным электрооборудованием обычно составляет 40—50 пФ, для шести-цилиндровых — 60—70 пФ и для восьмицилиндровых — 75— 85 пФ. При экранированной системе зажигания эти емкости возрастают примерно вдвое.

Шунтирующее сопротивление в свечах может действовать как короткое (в режиме разгона), так и продолжительное время, особенно при работе на этилированных бензинах. На современных автомобиля шунтирующие резисторы в свечах имеют МОм.

Напряжения и U _п зависят от п _е, причем законы изменения этих параметров обычно не совпадают, поэтому коэффициент запаса также будет зависеть от п_е: , что при расчетах необходимо учитывать.

5 Работа контактно-транзисторной системы зажигания

Рисунок 5 – Схема принципиальная контактно-транзисторной системы зажигания

Состоит система зажигания (рисунок 5) из механического прерывателя S₁, импульсного трансформатора Т₁ с двумя обмотками W₁ и W₂, шунтирующего резистора R₁, коммутирующего транзистора VT, катушки зажигания Т₂ с двумя обмотками W₁ и W₂, распределителя зажигания S₂ и свечей(на рисунке показана система для двигателя с шестью цилиндрами).

Схема работает следующим образом. Прерыватель S₁ механически связан с коленчатым валом двигателя. При вращении вала кулачок прерывателя периодически замыкает и размыкает контакт S₁. Во время замкнутого состояния упомянутого контакта ток протекает через первичную обмотку W₁ катушки зажигания, а далее он разветвляется. Большая его часть проходит через эмиттер и коллектор транзистора. Меньшая часть проходит через резистор R₁ и вторичную обмотку W₂ импульсного трансформатора Т₁, далее через первичную обмотку W₁ этого трансформатора и замкнутый контакт прерывателя S₁. Через первичную обмотку импульсного трансформатора протекает и ток базы транзистора VT. Этот ток поддерживает транзистор в открытом (насыщенном) состоянии.

После размыкания контакта S₁ прерывателя базовый ток и транзистор переходит в состояние отсечки. Ток в первичной обмотке катушки зажигания начинает уменьшаться с большой скоростью. Уменьшение тока, в свою очередь, приводит к изменению магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой W₁ катушки зажигания Т₂. По закону электромагнитной индукции изменение магнитного потока наводит в первичной и вторичной обмотках ЭДС, величина которой зависит от скорости уменьшения магнитного потока и числа витков в обмотках. Так как во вторичной обмотке витков в несколько сотен раз больше, то и ЭДС в ней достигает 20-25 кВ. Такого напряжения достаточно для пробоя воздушного промежутка в свече и зажигания топливной смеси. Для выбора цилиндра, в котором необходимо поджигать топливную смесь, применяется распределитель зажигания S₂. Его подвижная часть жестко связана с валом двигателя, что и позволяет при вращении вала выбирать требуемый цилиндр.

Скорость уменьшения потока в магнитной цепи катушки зажигания зависит от времени выключения транзистора VT. В данной схеме сокращение времени выключения достигается применением форсированного запирателя транзистора. С этой целью первичная обмотка W₁ импульсного трансформатора Т₁включена последовательно с контактом прерывателя S₁, а вторичная W₂ подключена параллельно переходу база-эмиттер транзистора VT. При размыкании контакта S₁ в обмотках W₁ и W₂ трансформатора Т₁наводится ЭДС.

ЭДС вторичной обмотки прикладывается к переходу база-эмиттер транзистора в обратной полярности, сокращая тем самым время жизни не основных носителей зарядов в базе и уменьшая время восстановления большого сопротивления между эмиттером и коллектором транзистора. Запирающее напряжение действует в этой схеме все время, пока на участке между эмиттером и коллектором имеется повышенное напряжение (100-150 В), создаваемое обмоткой W₁ катушки зажигания. Резистор R₁ служит для формирования запирающего импульса определенной величины.