Рабочий процесс батарейной системы зажигания

Нормальным рабочим режимом любой системы батарейного зажигания, использующей индукционную катушку в качестве источника высокого напряжения, является переходный режим, в результате чего образуется искровой разряд в свече зажигания. Рабочий процесс может быть разбит на три этапа.

Первый этап. Замыкание контактов прерывателя. На этом этапе происходит подключение первичной обмотки катушки зажигания (накопителя) к источнику тока. Этап характеризуется нарастанием первичного тока и, как следствие этого, накоплением электромагнитной энергии, запасаемой в магнитном поле катушки;

Второй этап. Размыкание контактов прерывателя. Источник тока отключается от катушки зажигания. Первичный ток исчезает, в результате чего накопленная электромагнитная энергия превращается в электростатическую. Возникает ЭДС высокого напряжения во вторичной обмотке;

Третий этап. Пробой искрового промежутка свечи. В рабочих условиях при определенном значении напряжения происходит пробой искрового промежутка свечи с последующим разрядным процессом.

Несмотря на незначительную энергию емкостной искры, мощность, развиваемая искрой, благодаря кратковременности процесса (около 1 мкс), может достигать десятков и даже сотен киловатт. Емкостная искра имеет яркий голубоватый цвет и сопровождается специфическим треском.

Высокочастотные колебания (106 – 167 Гц) и большой ток емкостного разряда вызывают сильные радиопомехи и эрозию электродов свечи. Для уменьшения эрозии электродов свечи (а в неэкранированных системах и для уменьшения радиопомех) во вторичную цепь (в крышку распределителя, в бегунок, в наконечники свечи, в провода) включается помехоподавляющий резистор. Поскольку искровой разряд происходит раньше, чем вторичное напряжение достигает своего максимального значения , а именно при напряжении, на емкостный разряд расходуется лишь небольшая часть магнитной энергии, накопленной в сердечнике катушки зажигания. Оставшаяся часть энергии выделяется в виде индуктивного разряда.

При условиях, свойственных работе распределителей и разрядников, и при обычных параметрах катушек зажигания, индуктивный разряд всегда происходит на устойчивой части вольтамперной характеристики, соответствующей тлеющему разряду.

Ток индуктивной части разряда составляет 20  40 мА. Напряжение между электродами свечи сильно понижается и слагается в основном из катодного падения напряжения и падения напряжения в положительном столбце:

,

где Е  напряженность поля в положительном столбе (Е = 100 В/мм);

d  расстояние между электродами; = 220 330 В.

Продолжительность индуктивной составляющей разряда на 2–3 порядка выше емкостной и достигает, в зависимости от типа катушки зажигания, величины зазора между электродами свечи и режима работы двигателя (пробивного напряжения), 11,5 мс. Искра имеет бледный фиолетово–желтый цвет. Эта часть разряда получила название хвоста искры.

За время индуктивного разряда в искровом промежутке свечи выделяется энергия, величина которой может быть определена аналитически:

.

На практике широко используется приближенная формула для подсчета энергии искрового разряда

.

Расчеты и эксперименты показывают, что при низких частотах вращения двигателя энергия индуктивного разряда для обычных классических автомобильных систем зажигания составляет 15 20 мДж.