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:

где Uкэ нас- падение напряжения на участке коллектор – эмиттер насыщенного транзистора; Uкэ нас= 0,5÷0,7В для германиевых транзисторов и 1÷1,5В для кремниевых транзисторов.

Ток разрыва Iр 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

В системах зажигания с нормированием времени накопления энергии ток разрыва определяется амплитудой тока ограничения, если tн≥ tнmin, где tнmin - время нарастания первичного тока до амплитудного значения тока ограничения. При tн≤ tнmin ток разрыва Iр может быть определен из выражения (3).

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 iки напряжения Uкэ 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 U1m.

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

где Wтр э и Wтp к- энергия, рассеиваемая соответственно на эмиттерном и коллекторном переходах транзистора в режиме закрывания; u, i - мгновенные значения соответственно напряжения и тока в режиме закрывания транзистора; tcn- время, за которое соответствующий ток (базы, коллектора или эмиттера) изменяется от I=Iр до I=0.

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.