3.7.2. Особенности рабочего процесса транзисторной системы зажигания

Замена механического прерывателя в классической системе ба­тарейного зажигания транзисторным обусловила ряд особенностей в протекании рабочих процессов и вызвала дополнительные тре­бования к параметрам катушки зажигания. Рабочий процесс тран­зисторной системы зажигания протекает в два этапа.

1. Открывание транзистора. После подачи тока управления в ба­зу выходного транзистора последний открывается и через прово­дящий участок коллектор - эмиттер подключает первичную обмотку катушки зажигания к источнику постоянного тока. Начинается про­цесс нарастания первичного тока и запасания энергии в магнитном поле катушки зажигания. Первичный ток нарастает по экспоненци­альному закону:

(3.9)

где U_{кэ нас} - падение напряжения на участке коллектор-эмиттер насыщенного транзистора; U_{кэ нас} = 0,5...0,7 В для германиевых транзисторов и 1 ...1,5 В для кремниевых транзисторов.

Выражение (3.9) первичного тока аналогично выражению (3.1), с той только разницей, что в нем учтены потери в насыщенном по­лупроводниковом ключе.

Ток разрыва I_р в момент выключения выходного транзистора за­висит от параметров первичной цепи катушки зажигания R₁, L₁ и от времени его включенного состояния:

Для контактно-транзисторной и бесконтактной систем зажигания с постоянным углом накопления энергии аналитическое выражение тока разрыва примет вид

(3.10)

Выражение (3.10) с учетом потерь в выходном транзисторе (U_{кэ нас}) аналогично выражению (3.2) для классической системы зажига­ния. В системах зажигания с нормированием времени накопления энергии ток разрыва определяется амплитудой тока ограничения, если t_н ≥ t_{н min}, где t_min - время нарастания первичного тока до ам­плитудного значения тока ограничения. При t_н ≤ t_{н min} ток разрыва I_p может быть определен из выражения (3.10)

2. Закрывание и отсечка транзистора. Характерной особенно­стью переходных процессов в транзисторной системе зажигания является их зависимость от электрических характеристик и инерци­онных свойств транзистора. Процессы закрывания и отсечки (пол­ное закрывание) транзистора могут влиять на вторичное напряже­ние катушки зажигания. В зависимости от характера нагрузки тран­зистора (активная, емкостная, индуктивная или смешанная) движе­ние его рабочей точки в процессе закрывания имеет различный ха­рактер. Рабочая точка характеризует изменение мгновенного зна­чения тока коллектора i_к и напряжения U_кэ транзистора.

После закрывания транзистор переходит в режим отсечки, начи­нается процесс обмена энергии между магнитным и электрическим полями катушки зажигания и в первичной обмотке возникают зату­хающие колебания с максимальной амплитудой U_1m.

Потери энергии в транзисторе приводят к снижению рабочих и пус­ковых показателей катушки зажигания и определяются из выражения

где W_{тp э} и W_{тр к} - энергия, рассеиваемая соответственно на эмиттером и коллекторном переходах транзистора в режиме закрыва­ния; и, i - мгновенные значения соответственно напряжения и тока в режиме закрывания транзистора; t_сп - время, за которое соответ­ствующий ток (базы, коллектора или эмиттера) изменяется от I = I_р до I = 0.

Для i_к и i_э время t_сп характеризует длительность закрывания транзистора.

Процессы, происходящие в первичной и вторичной цепях, обыч­но рассматриваются в предположении, что за время закрывания транзистора потери энергии в нем не превышают 2...6% энергии, запасенной в магнитном поле катушки зажигания. Пренебрегая этими потерями, транзистор можно считать идеальным коммути­рующим ключом. При таком условии и отсутствии цепи защиты транзистора рабочие процессы в первичной и вторичной цепях про­текают аналогично процессам в классической батарейной системе.