Пробой искрового промежутка свечи

В тот момент, когда значе­ние вторичного напряжения достигает величины пробивного на­пряжения свечи зажигания, происходит пробой ее искрового про­межутка.

Искровой разряд на свече представляет собой сложное явле­ние, в котором можно отметить два момента: разряд емкости и разряд индуктивности. Электрические разрядные процессы опре­деляют воспламеняющую способность искры, эрозию электродов свечи и электромагнитные помехи.

Важным параметром системы зажигания является энергия ис­крового разряда. Для определения энергии искрового разряда мож­но использовать выражение

где µ_э — коэффициент передачи запасенной энергии в энергию искры (µ_э = 0,35...0,45).

Основной характеристикой контактной системы зажигания является зависимость U_2m = f (n_кв), которая определяется выраже­нием

U_2m = I_p(1 – exp(- 120γ_з/τ₁ zn_кв) k_тр (√ L₁/C₁ + С₂ k_тр) · exp

[- arctg√(4R_э²C_э/L₁– 1)]/ (4R_э²C_э/L₁– 1)].

Из уравнения следует, что вторичное напряжение про­порционально току отключения. В свою очередь, ток отключения в соответствии с формулой

определяется параметрами пер­вичной цепи R₁, L₁ (при заданном напряжении) и временем замкнутого состояния контактов t_з

С увеличением частоты вращения ток I_р уменьшается вслед­ствие уменьшения tз. Поэтому вторичное напряжение, пропорцио­нальное току I_р, также уменьшается с увеличением частоты n_кв. При установке системы зажигания на двигатель с большим чис­лом цилиндров t_з также будет уменьшаться вследствие неизбеж­ного уменьшения угла замкнутого состояния контактов α_зам.

При малой частоте вращения ток отключения достигает уста­новившегося значения I_р = E_б/R₁. Поэтому U_2m теоретически должно быть максимально, однако действительное вторичное напряже­ние значительно меньше теоретического, что объясняется поте­рями запасенной энергии на дугообразование между контактами датчика.

Рис. 120 Зависимость вто­ричного напряжения от силы тот разрыва:

1 — теоритическая; 2 — экспе­риментальная

При снижении частоты вращения коленчатого вала вре­мя горения дуги и потери энергии увеличиваются. Наличие шун­тирующего сопротивления во вторичной цепи эквивалентно по­вышению потерь в системе, что снижает вторичное напряжение, развиваемое системой зажигания. Как следует из формулы

напряжение U_2m уменьшается с увеличением эквивалентной емкости системы, т. е. с увеличением емкостей С₁и С₂. Несмотря на это включение первичного конденсатора определенной емкости способствует увеличению вторич­ного напряжения вследствие быстрого гашения дуги.

Из формулы видно также, что напряжение U_2m можно увеличить путем повышения L₁. Однако при этом напряжение неизбежно уменьшится при большой частоте вращения колен­чатого вала.

Влияния коэффи­циента трансформации на ве­личину вторичного напряже­ния зависит от величины шунтирующего сопротивления R_ш. При R_ш = ∞ величина U_2м возрастает с увеличением коэффициента трансформации. При уменьшении величины R_ш зависимость U_2м = f (k_т) имеет нелинейный харак­тер. Более того, для каждого значения R_ш имеется оптимальное значение коэффициента трансформации, при котором U_2м дости­гает максимального значения (рис. 121).

Рис. 121. Влияние коэффици­ента трансформации и шун­тирующего сопротивления на величину максимального на­пряжения U_2m

Согласно формуле с увеличением первичной С₁ и вторич­ной С₂ емкостей должно уменьшаться напряжение U_2м. Однако в действительности при наличии в первичной цепи емкости опре­деленной величины (0,25—0,35 мкФ) снижаются потери энергии на дугообразование при размыкании контактов и повышается вторичное напряжение. Вот почему при увеличении емкости С₁ конденсатора напряжение катушки U_2м сначала возрастает, а затем, достигнув максималь­ного значения, снижается (рис. 122).

Рис. 122. Влияние емкости С₁ первич­ного конденсатора на напряжение ка­тушки U₂

Следует отметить, что параметры первичной цепи L₁ и С₁ выбирают из расчета получения требуемой электромагнитной энергии и обеспечения бездуговой работы контактов прерывателя. Уменьшение емкости С₂ ограничено конструкцией и технологией изготовления высоковольтных элементов. Экранирование системы зажигания ведет к значительному увеличению С₂ и снижению U_2м.

Итак, на величину максимального вторичного напряжения влияют следующие параметры:

1. сила тока разрыва I_р;

2. коэффициент трансформации k_т;

3. емкости первичной цепи С₁ и вторичной цепи С₂;

4. величина индуктивности первичной обмотки L1;

5. эквивалент­ное сопротивление потерь (в частности, сопротивление R_ш).