3.2 Розрахунок і вибір акумуляторної батареї.

При виборі акумуляторної батареї, використовують електричні характеристики обраного стартера.

Номінальна ємність акумуляторної батареї визначається з наступної залежності:

(3.5)

де: - максимальна розрахункова потужність пускової системи, кВт;

- відносна енергія акумуляторної батареї (визначається в залежності від значення малюнка А.З), Вт год/ кВт;

- номінальна напруга акумуляторної батареї, В.

З достатнім наближенням у якості можна використати значення з формули 3.4.

Після визначення необхідної номінальної ємності акумуляторної батареї, обирають акумулятор виходячи з характеристик автомобільних акумуляторних батарей (таблиця Б.2).

3.3 Розрахунок комутаційних дротів системи стартерного пуску.

Розрахунок комутаційних дротів здійснюють з умови максимально припустимого спадання напруги на контактах, дротах і масі. Максимальний опір електричному струму в комутаційнійному ланцюзі визначиться:

(3.6)

де: - максимально допустиме значення падіння напруги при 1000А постійному струмі, В; = 4 В;

= 1000 А.

Максимальний опір мідних дротів визначають за умови, що він складає не більш половини значення, отриманого з формули 3.6, тобто:

(3.7)

Після визначення значення по конструкційних параметрах і умовам компонування оцінюють сумарну довжину комутаційних дротів. Після цього, розраховують мінімальний переріз проводу:

(3.8)

де - сумарна довжина комутаційних дротів від акумуляторної батареї до стартера і від акумуляторної батареї до маси ДВС, м; (1,5...2,0м);

- питомий електричний опір міді (марка МО), 1,8- 10ˉ⁸Ом м при 18° С;

- площа поперечного перерізу дроту, м².

4. Розрахунок елементів батарейної системи запалювання.

З елементів батарейної системи запалювання в контрольній роботі розраховують котушку запалювання, параметри механізму, що перериває і відцентрового механізму системи випередження запалювання.

4.1 Визначення параметрів котушки запалювання.

Основними вимогами до котушки запалювання є: забезпечення високої напруги, достатньої для гарантованого пробою іскрового проміжку; забезпечення іскрового розряду між електродами свічки запалювання необхідної енергії і тривалості; простота конструкції і низька вартість.

Схема для розрахунку подана на малюнку 4.1 схема еквівалентного заміщення елементів системи запалювання.

Рисунок 4.1- Схема системи запалювання.

Напруга у вторинній обмотці котушки визначиться з умови:

(4.1)

де: - напруга, необхідна для пробою іскрового проміжку свічки

запалювання, кВ;

К₃ - коефіцієнт запасу по напрузі, для батарейної системи приймають

1,4-1,6;

1,5 - напруга, необхідна для подолання іскрового проміжку в

розподільнику запалювання, кВ.

Для визначення використовують залежності величини цього параметра від частоти обертання колінчастого вала двигуна при різних режимах його роботи: при пуску, при розгоні, при максимальній потужності (рисунок А.4).

Мінімально припустиме значення коефіцієнта трансформації визначають зі співвідношення:

(4.2)

де: - максимально допустима напруга на первинній обмотці котушки запалювання в момент розмикання контактів переривача, В; з умови працездатності контактів переривача не повинне перевищувати 300...400 В.

Використовуючи графік на малюнку А.4 і залежність (4.1), визначають необхідні значення пробивної напруги при мінімальних і максимальних обертах колінчастого вала двигуна.

Визначають постійну часу первинного ланцюга котушки запалювання:

,

де: - індуктивність первинної обмотки котушки запалювання, Гн;

- активний опір ланцюга первинної обмотки котушки запалювання.

Ом.

Постійну часу для системи з активним і індуктивним опором можна визначити з умови безперебійного іскроутворення на максимальних частотах обертання колінчастого вала двигуна

: - необхідна напруга у вторинній обмотці при максимальних

обертах двигуна, В;

- необхідна напруга у вторинній обмотці при мінімальних

обертах двигуна, В;

- коефіцієнт дуги, що враховує зниження сили струму розриву в результаті втрат на іскроутворення в контактах при мінімальних обертах; у розрахунку приймається ⁼ 0,85...0,9;

- час замкнутого стану контактів;

;

- відносний час замкнутого стану контактів; 0,6...0,7;

Т - період роботи переривника-розподільника,

,

де: z - число циліндрів;

— частота обертання колінчастого вала двигуна.

Сила струму розриву в первинній обмотці досягає значення:

, (4.4)

Граничні припустимі значення наведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Гранично припустимі значення сили струму розриву

Номінальна напруга, В	Гранична сила струму розриву, А
	При пуску	У робочому режимі
6	8,0	5,5
12	6,0	3,5
24	4,0	2,0

З формули 4.4 визначають значення індуктивності первинної обмотки котушки запалювання, при цьому граничну силу струму розриву беруть з таблиці 4.1 при робочому режимі, a приймають рівним 1. Знаючи індуктивність первинної обмотки котушки запалювання і постійну часу, визначають опір ланцюга первинної обмотки

При сталому режимі роботи двигуна опір первинного ланцюга котушки запалювання складається з опору власне обмотки в гарячому режимі додаткового навантажувального опору, включеного послідовно з первинною обмоткою

(4.5)

Величину знаходять зі співвідношення:

де: - опір первинної обмотки при 20° С, Ом;

- температурний коефіцієнт опору міді, приблизно рівний град;

- робоча температура котушки запалювання в "гарячому" режимі

(100...120°С). Величину визначають по параметрах пускового режиму, коли :

де: - коефіцієнт дуги, що враховує зниження сили струму розриву в результаті втрат на іскроутворення в контактах при пуску ДВЗ; у розрахунку приймається 0,80. ..0,85;

- струм у первинній обмотці котушки запалювання в момент розмикання контактів у режимі пуску ДВЗ, А;

змінна використовує значення 0,8 І_р з таблиці 4.1. Далі по формулі 4.5 визначаємо: .

Коефіцієнт трансформації визначають у такий спосіб.

Будують графічну залежність = , причому перше значення приймають отриманим з формули 4.2, а потім збільшують кожне наступне значення на 10% від попередніх до моменту початку зниження . Після цього, здійснюють 4...5 додаткових розрахунків для остаточного визначення

.

де: k_m - коефіцієнт магнітного зв'язку, прийнятий для котушок з розімкнутим магнітним ланцюгом рівним 0,85...0,90;

- еквівалентна ємність, Ф;

- еквівалентний опір втрат.

=

де: - ємність у ланцюзі первинної обмотки котушки запалювання,

прийнятий (0.2...0.35) Ф;

- ємність у вторинній обмотці котушки запалювання, що дорівнює + (сумі ємностей котушки і шунтуючих елементів вторинного ланцюга: дроту, свічки, розподільник запалювання), Ф;

приймається (З0...50) Ф; може бути прийнята для четирьохциліндрового двигуна 35 Ф, для шестициліндрового - 50 Ф; для восьмицилиндрового - 75 Ф, для дванадцяти-циліндрового двигуна - 100 Ф.

,

де: - опір втрат у вторинному ланцюзі котушки запалювання за винятком шунтуючого опору нагару свічjr запалювання, Ом;

- шунтуючий опір нагару свіч запалювання. Ом. Величину приймають в межах 0,5...3 МОм.

Значення визначаються по емпіричній формулі:

, Ом.

Значення , при якому , максимально, приймається в якості оптимального для наступного визначення конструктивних параметрів котушки запалювання.

Оптимальним для існуючих систем запалювання при індуктивності

L₁ = 6,5...9,5 Гн коефіцієнт трансформації, що дорівнює відношенню числа витків вторинної обмотки до числа витків первинної обмотки, є 55...95.

За отриманими результатами обирають стандартну котушку запалювання (таблиця Б.5)