Расчёт параметров схемы контактно-транзисторной системы зажигания

 

Пробивное напряжение свечи определяется по номограммам для трёх случаев (см. пункт 5 «Определение пробивного напряжения свечи»):

1. Пусковой режим при частоте вращения n_c;

2. Режим разгона двигателя при частоте вращения 800-1000 об/мин.

3. Максимальная частота вращения n_{е max}.

 

Принимаем для расчета пробивное напряжение искрового промежутка свечи большее из рассчитанных значений U_п умноженное на коэффициент запаса k_з.

 

. (1)

 

Коэффициент трансформации катушки зажигания:

 

,

 

где: W₂ - число витков вторичной обмотки катушки зажигания,

W1 - число витков первичной обмотки катушки зажигания.

Uп_max – максимальное пробивное напряжение искрового промежутка, рассчитанное из выражения (1).

Uкэ_max - максимально допустимое напряжение между коллектором и эммитером транзистора, выбирается из справочных данных для заданного в исходных данных триода.

U_б – напряжение бортовой сети, задается в исходных данных.

 

Время рассасывания неосновных носителей заряда в базе:

 

,с

 

где: b - коэффициент усиления транзистора (исходные данные);

fт – граничная частота усиления транзистора (исходные данные);

Iб_п – ток базы в режиме насыщения (исходные данные);

Iб_р – ток базы в режиме рассасывания (исходные данные).

 

Емкость конденсатора в первичной обмотке:

 

, Ф

 

где I_kmax – максимально допустимый ток коллектора в момент разрыва для заданного транзистора, берется в пределах (7÷10) А (из справочника);

t_сп – время жизни носителей заряда для заданного транзистора;

Uкэ_max – максимально допустимое напряжение для заданного транзистора;

U_б – напряжение питания системы.

 

Эквивалентная емкость первичной цепи катушки зажигания:

 

 

где C₁ – емкость конденсатора в первичной цепи;

С₂ – емкость вторичной обмотки катушки зажигания,, выбирается из интервала Сн @(40÷50)*10^-12 Ф;

С_н - емкость вторичной цепи при полностью экранированной системе зажигания, С_н @180*10-12 Ф, для частично экранированной С_н @100*10^-12 Ф, и для неэкранированной Сн @(50÷60)*10^-12 Ф.

 

Коэффициент затухания:

.

 

В данной формуле на первом этапе задаётся индуктивностью первичной обмотки из диапазона L₁=(4÷6)*10^-3 Гн.

Приведём сопротивление первичной обмотки:

 

, Ом,

 

где R_ш - сопротивление нагара, шунтирующее разрядный промежуток свечи выбирается из диапазона, R_ш=(4÷8)*10⁶ Ом;

 

Коэффициент, учитывающий, что к моменту возникновения максимального напряжения ток в катушке уменьшается:

 

 

где t_сп - время жизни носителей зарядов (рассчитано ранее);

Rэ₂ - эквивалентное сопротивление вторичной обмотки и разрядного промежутка выбирается из диапазона (50÷70)*10³ Ом;

С₂ - ёмкость вторичной обмотки (выбрано ранее);

R_ш - сопротивление нагара, шунтирующее разрядный промежуток свечи (выбирается ранее).

 

Ожидаемое изменение вторичного напряжения в зависимости от частоты вращения

 

 

где: R₁ - сопротивление первичной цепи с учётом сопротивления транзистора. Выбирается из диапазона (2÷5) Ом;

t₃ - относительное время замкнутого состояния контактов прерывателя (выбирается из исходных данных);

L₁ - индуктивность катушки зажигания. Принимается первоначально из диапазона (3÷6)*10^-3 Гн;

Z - число цилиндров (берётся из исходных данных);

Ne_max - максимальная частота вращения двигателя (берётся из исходных данных).

 

Ток разрыва при максимальной частоте вращения

 

, А

 

где U_пmax - максимальное значение напряжения пробоя (рассчитано ранее);

С_1э - эквивалентная ёмкость первичной цепи (определена ранее);

n_emax - максимальная частота вращения двигателя (берется в исходных данных).

Z - число цилиндров двигателя (дано в исходных данных);

DU - изменение вторичного напряжения (рассчитано ранее);

U_б - напряжение источника питания (задано в исходных данных);

t₃ - относительное время замкнутого состояния контактов прерывателя (задано в исходных данных);

a - коэффициент снижения тока (рассчитано ранее);

g - коэффициент затухания (рассчитан ранее);

k - коэффициент трансформации (рассчитан ранее).

 

Индуктивность катушки зажигания:

 

, Гн,

 

где U_б - напряжение источника питания (дано в исходных данных);

t₃ - относительное время замкнутого состояния контактов (исходные данные);

Z - число цилиндров двигателя (исходные данные);

nemax - максимальная частота вращения двигателя (исходные данные);

DU – изменение напряжения (рассчитано ранее);

Ip_max - ток разрыва (рассчитан ранее);

 

 

Энергия запасаемая в катушке зажигания:

 

, Дж.

 

где L - индуктивность катушки (рассчитано ранее);

I_pmax - ток разрыва - (рассчитан ранее);

 

 

Длительность разряда

 

, с,

 

где: k - коэффициент трансформации катушки зажигания (определен ранее);

Rэ2 - эквивалентное сопротивление вторичной обмотки и разрядного промежутка (выбрано ранее);

Ip_max - ток разрыва (рассчитан ранее);

a -коэффициент уменьшения тока (рассчитан ранее);

g -коэффициент затухания (рассчитан ранее);

U_и - напряжение на разрядном промежутке выбирается из диапазона 1000-1300 В.

 

 

Сопротивление вторичной обмотки импульсного трансформатора:

 

, Ом,

 

где: b - коэффициент усиления транзистора (справочные данные);

R_н - сопротивление транзистора в режиме насыщения (справочные данные).

 

Ток первичной обмотки импульсного трансформатора:

 

, А,

 

где I_pmax - максимальный ток разрыва (рассчитан ранее);

R₂ - сопротивление вторичной обмотки трансформатора (рассчитан ранее);

b - коэффициент усиления транзистора (справочные данные);

Rн - сопротивление насыщенного транзистора (справочные данные).

 

 

Ток вторичной обмотки импульсного трансформатора:

 

, А,

 

где I_pmax - ток разрыва контактов прерывателя (рассчитан ранее);

R₂ - сопротивление вторичной обмотки трансформатора (рассчитано ранее);

b - коэффициент усиления транзистора (справочные данные);

Rн - сопротивление насыщенного транзистора (справочные данные).

 

 

Коэффициент трансформации импульсного трансформатора:

 

,

 

где I₁ - ток первичной обмотки импульсного трансформатора (определен ранее);

I₂ - ток вторичной обмотки импульсного трансформатора (определен ранее);

I_бэ - обратный ток базы в режиме зажигания (справочные данные на транзистор).

 

 

Индуктивность обмотки импульсного трансформатора:

 

, Гн,

 

где: U_бэmax – максимально допустимое напряжение между базой эмиттером транзистора (исходные данные на транзистор);

tи – длительность разряда (рассчитано ранее);

I_бэ – обратный ток базы в режиме запирания (из справочных данных на транзистор);

R₂ – сопротивление вторичной обмотки импульсного трансформатора (рассчитано ранее);

t_сп – время рассасывания неосновных носителей заряда (определено ранее);

Uбэ_min – минимальное обратное напряжение на базе для запирания транзистора (справочные данные на транзистор);

Uбэ_max – максимальное обратное напряжение на базе (справочные данные на транзистор);

n – коэффициент трансформации импульсного трансформатора (рассчитано ранее).

 

Приложение А

Параметры транзисторов рекомендуемых для расчета

 

Параметры транзистора	Обозначение параметра	ГТ701	ГТ810А	КТ816Г	КТ818Г	ГТ806Б	ГТ806В	ГТ806Д	ГТ906	ГТ8132А	ГТ813Б	ГТ813В	2Т818А	2Т825А
Максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером, В	UКЭmax
Максимальный ток коллектора, А	IКmax
Граничная частота, МГц	fг	0,06	0,07							0,1	0,1	0,1
Ток базы в режиме насыщения, А	IБнас	0,8	0,7	0,3	0,9				0,7	2,5	2,5	2,5	1,5	0,06
Ток базы в режиме рассасывания, А	IБнас	0,15	0,12	0,02	0,1	0,1	0,1	0,1	0,11	0,2	0,15	0,15	0,2	0,01
Коэффициент усиления	B
Сопротивление в насыщенном состоянии	RН	0,2	0,3	0,7	0,15	0,1	0,1	0,1	0,12	0,05	0,05	0,05	0,2	0,2
Максимально допустимое обратное напряжение на базе, В	UБЭmax		1,4					1,5	1,4
Обратный ток базы, А	IБз	0,4	0,4	0,1	0,5	0,4	0,35	0,3	0,4	0,5	0,5	0,35	0,4	0,02
Минимальное напряжение базы для запирания транзистора, В	UБЭmin	1,5	1,4	1,5		1,5	1,5		1,4	1,5	1,5	1,5

 

Приложение Б

Содержание контрольной работы

1. Задание

2. Параметры используемого транзистора

3. Содержание

4. Системы зажигания, требования к современным системам зажигания

5. Определение пробивного напряжения системы зажигания по заданным исходным данным и коэффициента запаса по вторичному напряжению

6. Описание принципиальной схемы и принципа работы контактно-транзисторной системы зажигания

7. Расчет параметров элементов схемы

8. Заключение

9. Список используемых источников

 

 

Примечание:

Рисунки и номограммы рекомендуется располагать по тексту пояснительной записки