Факторы, влияющие на 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 τ_з), параметрами первичной цепи (L₁, R₁, C₁, U_б), а также зависит от параметров вто­ричного контура и внешней нагрузки (C₂, W₂/W₁, R_ш).

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

 

(3.7)

 

где α_з - угол замкнутого состояния контактов; п - 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_з и снижает вторичное напряжение [см. выражение (3.2)].

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 (τ₁ = L₁ / R₁) и углом замкнутого состояния контактов.

Рис. 3.21.

 

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 (τ_з = 0,60...0,65) практически невозможно. 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.

 

Рис. 3.22.

 

Рис. 3.23.

 

Первичный ток и скорость его нарастания зависят от постоянной времени первичного контура τ₁ = L₁ / R₁. На рис. 3.22 показаны Кривые нарастания пер­вичного тока при различных значе­ниях индуктивности первичной цепи. Чем меньше этот показатель, тем быстрее нарастает ток до установившегося значе­ния.

Скорость нарастания тока обратно пропорциональна индуктивности L₁.

 

Однако уменьшение индуктивности целесообразно лишь до определенного значения, ниже которого начинает уменьшаться запас электромагнитной энергии, определяющий вторичное на­пряжение.

При неизменной индуктивности первичной цепи сила тока раз­рыва увеличивается с уменьшением сопротивления, так как уве­личивается установившееся значение тока. При различных значе­ниях сопротивления первичной цепи скорость нарастания тока в начальный момент одинакова т.е. . Однако чем меньше R₁ сопротивление, тем выше идет кривая тока. На рис. 3.23 изображены эти кривые нарастания пер­вичного тока при различных значе­ниях сопротивления первичной цепи. 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_2mвозможен лишь при больших значениях C₁. 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 C₁, определяе­мое условиями гашения дуги на контактах. На практике C₁ выбира­ют в пределах 0,15...0,35 мкФ.

Зависимость U_2m от 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 пФ. В случае экранирования системы зажигания ем­кость вторичной цепи увеличивается до 150 пФ. 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_щ, шунтирующего воздушный зазор. Из-за наличия R_щ 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 водимого к свече напряжения.

 

 

Рис. 3.24.

 

 

Рис. 3.25.

 

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

 

Энергия искрового разряда

 

Энергия искрового разряда

 

(3.8)

 

где η_э - коэффициент передачи запасенной энергии в энергию искры.

Коэффициент передачи энергии η_э в основном определяется степенью магнитной связи между первичной и вторичной обмотка­ми катушки зажигания. В рамках традиционной конструкции цилин­дрической катушки с расположенными первичной и вто­ричной обмотками и разомкнутым магнитопроводом коэффициент η_э = 0,35...0,45.

Из выражения (3.8) следует, что увеличение энергетического уровня искрового разряда сводится к необходимости повышения L₁ катушки зажигания либо тока разрыва I_р. Для классических систем зажигания ток разрыва I_p ограничивается пре­делом 3,5...4,0 А. Превышение этого предела приводит к резкому ресурса контактов.

Увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя при­водит к снижению энергии искрового разряда вследствие уменьше­ния тока разрыва, а значит, и запаса электромагнитной энергии в первичной цепи. Увеличение индуктивности Li ограничивается ус­ловием обеспечения бесперебойного искрообразования на макси­мальных частотах вращения:

где n_max - максимальная частота вращения двигателя; U_2m n_max -необходимый уровень максимального вторичного напряжения на максимальной частоте вращения; U_2m n_min - то же на минимальной частоте вращения.

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: