Рабочий цикл в классической системе зажигания
Процесс, протекающий в классической системе зажигания, можно разбить на три этапа: 1) замыкание контактов прерывателя; 2) размыкание контактов прерывателя; 3) искровой разряд между электродами свечи. При замыкании контактов первичный ток катушки зажигания нарастает в соответствии с формулой
i =
где U — напряжение бортовой сети автомобиля;
Ry - активное сопротивление первичной цепи;
L — индуктивность первичной цепи.
За время замкнутого состояния контактов прерывателя t3 первичный ток достигает значения, называемого током разрыва Iр.После размыкания контактов в первичной цепи системы зажигания образуется колебательный контур, в котором возникает колебательный затухающий процесс. Вторичная обмотка вместе с емкостью C (распределенной емкостью вторичной цепи) образует колебательный контур, связанный с колебательным контуром первичной цепи (см. рис. 3.4).Для оценки возможного максимального значения вторичного напряжения f/2max служит уравнение баланса энергий в колебательном контуре. В момент, когда первичный ток после размыкания контактов уменьшится до нуля, практически вся энергия, запасенная в катушке, перейдет в емкости первичной и вторичной цепей С и С2. Часть энергии выделится в виде тепла:
Если пренебречь тепловыми потерями и учесть, что
то
Из формулы видно, что уменьшение индуктивности L до определенного значения приводит к увеличению U2mах за счет увеличения тока размыкания, но дальнейшее уменьшение L вызовет уменьшение U2mах, так как L1 входит в числитель подкоренного выражения. Уменьшение сопротивления Rx увеличивает U2mах при этом возрастает ток Iр. Этот ток не должен превышать 3,5-5 А. В противном случае работа контактов будет ненадежной. Аналогичное ограничение по току действует и в отношении напряжения питания первичной цепи U. Уменьшение емкостиC до некоторого значения приводит к увеличению U2mах .Уменьшение C ниже этого значения приводит к усилению искрения контактов и большая часть энергии расходуется на нагрев. Наиболее эффективное значение C находится в пределах 0,15-0,3 мкФ. Увеличение времени t3 замкнутого состояния контактов приводит к увеличению U2mах. Но при этом должно действовать известное ограничение по току 1р. Время t3 уменьшается с увеличением частоты вращения коленчатого вала. Поэтому вторичное напряжение при повышении частоты вращения будет снижено. Для увеличения времени замкнутого состояния контактов на некоторых зарубежных двигателях применяют две независимые схемы с двумя прерывателями и катушкой, работающими на один распределитель.Когда вторичное напряжение достигает значения пробивного напряжения, происходит искровой разряд.
Протекание электрического разряда в газовом промежутке может быть представлено вольт-амперной характеристикой (рис.3.9). Участок Oab соответствует несамостоятельному разряду. Напряжение возрастает, ток остается практически неизменным и по силе ничтожно мал. При дальнейшем увеличении напряжения скорость движения ионов по направлению к электродам увеличивается. При начальном напряжении U начинается ударная ионизация, т.е. такой разряд, который, однажды возникнув, не требует для своего поддержания
Рис. 3.9. Вольт-амперная характеристика разряда в воздушном промежутке
воздействия постороннего ионизатора. Если поле равномерное, то процесс поляризации сразу перерастает в пробой газового промежутка. Если поле неравномерное, то вначале возникает местный пробой газа около электродов в местах с наибольшей напряженностью электрического поля, достигшей критического значения. Этот тип разряда называется короной и соответствует устойчивой части вольт-амперной характеристики bc. При дальнейшем повышении напряжения корона захватывает новые области межэлектродного пространства, пока не произойдет пробой (точка с), когда между электродами проскакивает искра. Это происходит при достижении напряжением значения пробивного напряжения Uпр.
Проскочившая искра создает между электродами сильно нагретый и ионизированный канал. Температура в канале разряда радиусом 0,2-0,6 мм превышает 10000 К. Сопротивление канала зависит от силы протекающего по нему тока. Дальнейшее протекание процесса зависит от параметров газового промежутка цепи источника энергии. Возможен или тлеющий разряд (участок de), когда токи малы, или дуговой разряд (участок тп), когда токи велики вследствие большой мощности источника тока и малого сопротивления цепи. Оба эти разряда являются самостоятельными и соответствуют устойчивым участкам вольт-амперной характеристики. Тлеющий разряд характеризуется токами 10 -10 А и практически неизменным напряжением разряда. Дуговой разряд характеризуется значительными токами при относительно низких напряжениях на электродах.
Так как к моменту пробоя не вся энергия магнитного поля катушки преобразуется в энергию электрического поля емкостей C1 и С , искровой разряд содержит две составляющие: емкостную и индуктивную.
Емкостный разряд является основным. Он возникает благодаря энергии, накопленной в емкостях C1 С , и характеризуется резким падением напряжения и резкими всплесками токов, по своей силе достигающих десятков ампер. Вторичный ток достигает нескольких ампер. Несмотря на незначительную энергию емкостной искры, мощность, развиваемая искрой, благодаря кратковременности процесса может достигать десятков и даже сотен киловатт. Емкостная искра имеет яркий голубоватый цвет и сопровождается специфическим треском.
Высокочастотные колебания (106-107 Гц) и большой ток емкостного разряда вызывают сильные радиопомехи и эрозию электродов свечи. Для уменьшения эрозии электродов свечи (а в неэкранированных системах и для уменьшения радиопомех) во вторичную цепь (в крышку распределителя, в бегунок, в наконечники свечи, в провода) включается помехоподавляющий резистор. Поскольку искровой разряд происходит раньше, чем вторичное напряжение достигает своего максимального значения U ,а именно: при напряжении Uпр, на емкостный разряд расходуется лишь небольшая часть магнитной энергии, накопленной в сердечнике катушки зажигания. Оставшаяся часть энергии выделяется при индуктивном разряде.
Индуктивный разряд возникает благодаря энергии в катушке зажигания. Он наблюдается как желтовато- или красновато-фиолетовое свечение. Продолжительность индуктивного разряда во много раз больше емкостного. Поэтому индуктивный разряд эффективно способствует нагреву воспламенившейся смеси. При условиях, свойственных работе распределителей и разрядников, и при обычных параметрах катушек зажигания индуктивный разряд всегда происходит на устойчивой части вольт-амперной характеристики, соответствующей тлеющему разряду. Ток индуктивного разряда 20-40 мА. Напряжение между электродами свечи сильно понижается.
Продолжительность индуктивной составляющей разряда на 2-3 порядка выше емкостной и достигает в зависимости от типа катушки зажигания, зазора между электродами свечи и режима работы двигателя (пробивного напряжения) 1,0-1,5 мс. Искра имеет бледный фиолетово-желтый цвет. Эта часть разряда получила название хвоста искры.
Дата добавления: 2016-10-18; просмотров: 1603;