13. Разрядные процессы в полупроводниковой свече в цикле запуска гтд.

Составим мат. модель процесса пробоя:

С- ёмкость конденсатора.

Т₀- начальная температура полупроводника.

Т_кр- критическая температура, при которой наступает испарение материала полупроводника.

U_0min(U_пр)- минимальное напряжение на конденсаторе, при котором происходит пробой свечи.

U_р- разрядное напряжение- напряжение, необходимое для пробоя полупроводникового промежутка над полупроводником.

К- теплоёмкость полупроводника.

Т .е. разряд на поверхности полупроводника состоит:

1) подготовительная стадия- разогрев полупроводника протекающим током.

2) искровая стадия- образование разряда между электродами над полупроводником.

U_н- напряжение на конденсаторе в конце подготовительной стадии разряда.

1. подготовительная стадия

2- искровая стадия

(1)

Для того чтобы разряд состоялся необходимо чтобы:

(2)

С учётом 1 уравнение 2 перепишется:

(3)

(4)

U_0min- по существу пробивное напряжение

(5)

Из уравнения 5 найдём U_0min:

; ;

, т.е. пробивное напряжение свечи зависит от ёмкости конденсатора (С)- чем больше ёмкость, тем меньше пробивное напряжение.

14. Расчет параметров разряда в полупроводниковых свечах. Расчет длительности искры.

; (1)

; (2)

Найдём энергию, затрачиваемую на подготовительную стадию разряда:

; (3)

Найдём выражение для I_m:

; (4)

где , ,

При определении I_m будем считать, что :

Рассчитаем длительность искры:

Решим задачу на основе закона сохранения заряда:

, (1)

(2)

, (3)

Гашение разряда происходит при проходе тока через 0:

15. Расчет энергии искровых разрядов в полупроводниковой свече.

Экспериментально:

1. Осциллографически:

2. С помощью преобразователя Холла.

3. Калориметрический метод.

4. Метод, основанный на применении элементов с квадратичными ВАХ.

5. Метод, основанный на применении электромагнитного устройства, в котором Iсв пропорционален отклонению подвижной части электромагнита, а напряжение снимается специальным датчиком.

Аналитически:

Будем аппроксимировать кривую падения напряжения на свече на каждом периоде – линейной функцией:

, где

Энергия, выделяющаяся в свече в течение i-го полупериода:

Суммарная энергия:

Если решить интеграл, то в итоге получится формула:

, где n- число полупериодов изменения тока.

Подставим выражение для n в формулу для :

(

Эта формула используется при проектировании ёмкостных систем зажигания.

16. Рабочие характеристики ёмкостной системы зажигания.

, где - накопленная энергия.

R- эквивалентное полное сопротивление разрядной цепи(сопротивление разрядника, свечи, кабеля, соединяющего агрегат зажигания со свечой + сопротивление проводов)

L- индуктивность катушки, включаемой последовательно в цепь

d- межэлектродный зазор свечи.

- длина кабеля, соединяющего агрегат зажигания со свечой.

К рабочим характеристикам также относится:

C ростом ёмкости С увеличивается накопленная энергия, растёт ток. В соответствии с ВАХ свечи напряжение на свече падает, активное сопротивление свечи падает. Выделяющаяся в разрядной цепи энергия перераспределяется в соответствием с перераспределением активных сопротивлений - большая часть выделится на R, меньшая на свече. Таким образом, падает.

Влияние U₀ такое же, как и влияние С.

где P- вероятность искрообразования

При увеличении l_k увеличивается активное сопротивление цепи, что уменьшает энергию разряда. Увеличение индуктивности с ростом l_k повышает энергию Но влияние активного сопротивления преобладает.

При проектировании систем зажигания важно иметь набор формул, определяющих зависимость параметров разряда свечи от параметров разрядной цепи.