Максимальное вторичное напряжение, развиваемое системой зажигания

Аналитические выражения для вторичного напряжения, приведенные выше, показывают, что значение U_2m зависит от силы тока разрыва I_р и, следовательно, определяется режимом работы и типом двигателя (n и z), работой прерывателя (t_з или t_з), параметрами первичной цепи (L₁, R₁, C₁, U_б), а также зависит от параметров вторичного контура и внешней нагрузки (С₂, W₂/W₁, R_ш, C_ш).

Зависимость U_2m от частоты вращения вала и числа цилиндров двигателя. Время замкнутого состояния контактов:

t_з = a_з/(6n) (3.7)

где a_з — угол замкнутого состояния контактов; n — частота вращения валика распре­делителя.

Из выражения (3.7) видно, что с возрастанием частоты вращения валика время t_з уменьшается и ток разрыва становится меньше. Уменьшение тока разрыва влечет за собой снижение напряжения U_2m. Увеличение числа цилиндров двигателя при всех прочих равных условиях и параметрах системы зажигания также уменьшает время замкнутого состояния контак­тов t, и снижает вторичное напряжение [см. выражение (3.2) выше].

На рис. 3.21 приведены характеристики максимального вторичного напряжения и тока разрыва в функции частоты вращения коленчатого вала двигателя и числа цилиндров двигателя. Характеристики носят монотон­ный убывающий характер, причем закон убывания жестко детерминирован параметрами первичной цепи (t₁ = L₁/R₁) и углом замкнутого состояния контактов.

Уменьшение напряжения U_2m на низких частотах вращения связано с дугообразованием на контактах прерывателя.

Увеличения тока разрыва можно добиться за счет увеличения угла замкнутого состояния контактов, что достигается соответствующим профи­лированием кулачка. Однако по механическим соображениям увеличить время замкнутого состояния контактов прерывателя больше чем до 60... 65 % времени полного периода (t_з =0, 60….0, 65) практически невозможно.

Рис. 3.21. Типовые рабочие характери­стики классической системы зажигания для четырех- и шестицилиндровых дви­гателей

На некоторых зарубежных двигателях применяют две независимые схемы с двумя прерывателями и катушкой, работающими на один распределитель. При этом относительная замкнутость может достигать 0, 85. Первичный ток и скорость его нарастания зависят от постоянной вре­мени первичного контура t₁ = L₁/R₁ (рис. 3.22).

обратно пропорциональна индуктивности L₁.

Однако чем меньше сопротивление R₁, тем выше идет кривая тока (рис. 3.23). Таким образом, для увеличения максимального вторичного напряжения необходимо уменьшать сопротивление первичной цепи. Однако чрезмерное уменьшение R₁ приводит к увеличению установившегося тока, что ухудшает работу контактов при низких частотах вращения и приводит к перегреву катушки.

Зависимость U_2m от емкости первичного конденсатора C₁. Из выражения (3.6) видно, что с уменьшением емкости конденсатора C₁ вторичное напряжение должно увеличиваться, и при C₁=0 оно достигает максималь­ного значения. Такой характер изменения U_2m возмо-жен лишь при больших значениях С₁. В диапазоне малых емкостей по мере их уменьшения вторич­ное напряжение также уменьшается. Это явление объясняется тем, что при малой емкости не устраняется дугообразование на контактах, вызыва­ющее значительные потери энергии. Характер зависимости вторичного напряжения от емкости конденсатора первичной цепи (рис. 3.24) показыва­ет, что существует оптимальное значение С₁ определяемое усло-виями га­шения дуги на контактах. На практике С₁ выбирается в пределах 0, 15.. 0, 35мкф.

Зависимость U_2m om вторичной емкости. Значение максимального вторичного напряжения также зависит от емкости вторичных проводов, (емкости свечи зажигания, собственной емкости вторичной обмотки катуш­ки зажигания и практически не может быть меньше 40... 75 пкФ. В случае экранирования системы зажигания емкость вторичной цепи увеличивается до 150 пкФ. Следовательно, экранирование, применяемое для существенного снижения радиопомех, значительно уменьшает значение вторичного напряжения.

Зависимость U_2m от шунтирующего сопротивления. В процессе рабо­ты двигателя изолятор свечи нередко покрывается нагаром, который созда­ет проводящий мостик между электродами свечи. Этот проводящий слой нагара можно представить в виде резистора R_ш, шунтирующего воздушный зазор. Из-за наличия R_ш нарастающее после размыкания контактов вто­ричное напряжение создает во вторичной цепи ток, называемый током утечки, который, циркулируя во вторичной цепи до пробоя искрового промежутка, вызывает падение напряжения во вторичной обмотке и умень­шение подводимого к свече напряжения.

При малом шунтирующем сопротивлении ток утечки возрастает и вторичное напряжение может понизиться до значения меньшего пробивно­го напряжения, т. е. искра не возникнет.

При бесконечно большом сопротивлении нагара вся электромагнитная энергия трансформируется в электростатическую энергию вторичной цепи. Однако если R_ш ¹ ¥, то каждому значению шунтирующего сопротивления соответствует оптимальный коэффициент трансформации, при котором напряжение вторичной цепи максимально (рис. 3.25). Оптимальным для существующих систем зажигания при индуктивности первичной обмотки 6, 5….9, 5 мГн является отношение W₂/W₁ = 55….95

3.6.2. Энергия искрового разряда