14.3. Низковольтные и комбинированные системы зажигания

Низковольтные системы зажигания. Основными элементами схемы низковольтной системы зажигания с полупроводниковой свечой являются: индукционная катушка ИК (рис. 14.2,б), накопительный конденсатор С2, газовый разрядник ГР, выпрямитель V и полупроводниковая свеча ПС. Катушка ИК состоит из электромагнитного прерывателя с контактами К, включенными последовательно с первичной обмоткой w1, вторичной w2. Схема зажигания работает так. При подключении к ней источника питания через обмотку w1 протекает ток, создающий магнитный поток, который размыкает контакты прерывателя, в результате чего ток преры­вается, магнитное поле исчезает, а контакты под действием пружины вновь замыкаются. Частота разрывов первичной цепи равна 450 Гц. При каждом исчезновении магнитного потока в обмотке w2 индуцируется э. д. с, обеспечивающая импульсный ток, идущий на заряд конденсатора С2 через выпрямитель VI. При каждом размыкании контактов прерывателя конденсатор С1 запасает определенное количество электричества, сохра­няемое благодаря выпрямителю. При напряжении на конденсаторе около 2 кВ газовый разрядник пробивается. Для установления искрения на кон­тактных параллельно им включает конденсатор С2. Резистор R служит для защиты технического персонала от поражения током после отклю­чения системы зажигания.

Достоинства данной системы зажигания: сравнительно небольшое вто­ричное напряжение; независимость энергии и мощности разряда от состоя­ния среды; возможность создания мощных разрядов с помощью кон­денсаторов при незначительном потреблении энергии; нечувствительность системы к нагарообразованию на свече.

Основные технические характеристики низковольтной системы зажигания с полупроводниковой свечой

Напряжение питания 24 В

Потребляемая мощность 60 Вт

Частота:

размыкания контактов 450 - 600 Гц

разрядов на свече 5 Гц

Продолжительность разряда 20 мкс

Максимальное напряжение вторичной обмотки 3 кВ

Емкость накопительного конденсатора 1 мкФ

Запасенная энергия 2 Дж

Энергия единичного разряда 1 Дж

Мгновенная мощность разряда 50 кВт

Средняя выходная мощность разряда 10 кВт

Низковольтные системы зажигания с эрозионными свечами обладают почти всеми достоинствами систем зажигания с полупроводниковыми свечами. Однако в отличие от последних в них не создаются мощные конденсаторные разряды, поскольку во вторичной цепи нет накопления энергии. Система зажигания с эрозионной свечой (рис. 14.2, в) состоит из индукционной катушки ИК, имеющей первичную обмотку w1 с последо­вательно включенными контактами К и вторичную w2, соединенную с центральным электродом эрозионной свечи ЭС. Параллельно контактам прерывателя стоит искрогасительный конденсатор С1. Конденсатор С2 поддерживает в процессе работы соотношение между напылённым и выгоревшим количеством вещества на поверхности кольцевого промежутка изолятора. Выпрямитель К1 служит для устранения размагничивания сер­дечника при обратных токах в обмотке w2, так как к моменту замыка­ния контактов прерывателя во вторичной цепи может протекать ток обратного направления, создающий поток, размагничивающий сердечник. Для компенсации размагничивания сердечника нужно увеличить первичный ток, что ухудшает условия работы контактов прерывателей, а это недопус­тимо. Разряд на свече состоит из емкостной и индуктивной составляющих Емкостный разряд происходит в виде искры, индуктивный - в виде тока по поверхности металлизированного изолятора. Общая продолжитель­ность разряда 1 мс. Продолжительность емкостного разряда меньше ин­дуктивного и составляет 5-10 мкс, энергия невелика, так как емкость накопительного конденсатора значительно меньше, чем у системы зажи­гания со свечами поверхностного разряда. Эффективное значение ток при индуктивном разряде 100 мА, амплитудное - 500 мА.

Основные технические характеристики низковольтной системы зажигания с эрозионной свечой

Напряжение питания 24 В

Потребляемый ток 2,25 А

Потребляемая мощность 54 Вт

Число разрядов на свече в секунду 1000

Продолжительность разряда 1 мкс

Максимальное напряжение на вторичной обмотке 3 кВ

Запасенная энергия 1-2 Дж

Энергия единичного разряда 20 мДж

Мгновенная мощность разряда 20 мДж

Средняя выходная мощность 1 Вт

Комбинированные системы зажигания характеризуются высоковольт­ным ионизирующим искровым разрядом и последующим разрядом по поверхности металлизированного изолятора. Схема одной из таких систем зажигания показана на рис. 14.2, г. Она состоит из индукционной ка­тушки ИК, имеющей первичную обмотку w1 и вторичную w2. Последо­вательно с первичной обмоткой включены контакты К (контакты электро­магнитного прерывателя), зашунтированные конденсатором С1. Вторичная цепь системы зажигания, кроме обмотки w2, состоит из разрядника РИ, активизатора А, свечи Се и диода V. Параллельно диоду V и обмотке w2 подключен накопительный конденсатор С_Н, зашунтированный резистором R1. Активизатор А состоит из первичной обмотки w_1A высокочастотного трансформатора и конденсатора активизатора С_А, подключенных парал­лельно разряднику РИ и вторичной обмотке w_2A, подключенной одним концом (как и первичная обмотка w_1A) к разряднику, а вторым — к свече С8, и резистора активизатора R_A, подключенного к высоковольтному зажиму разрядника.

Принцип действия системы состоит в следующем. При замыкании выключателя S катушка ИК вступает в работу. Напряжением U₂ обмотки w2 заряжаются конденсатор С_Н через диод V и конденсатор С_А через обмотку w_1Н и резистор R_A. Когда напряжение на конденсаторах С_Н и С_А станет больше напряжения, необходимого для пробоя ионного промежутка разрядника РИ, он пробивается. С этого момента напряжение конденса­тора С_Н прикладывается к свече и вызывает мощный разряд, энергия которого достаточна для воспламенения горючей смеси. Запасенная энергия в обмотке w_1A активизатора трансформаторным путем передается в об­мотку w_2A и также подводится к свече. Для стабилизации напряжения на разряднике в него введен радиоактивный изотоп. Поэтому вскрывать герметический корпус газового разрядника в процессе эксплуатации кате­горически запрещено. Комбинированная система зажигания может рабо­тать как с искровыми свечами, так и со свечами полупроводниковыми и эрозионными.