Діагностика системи запалення ДВЗ (стр. 10 из 17)
(3.12)3.1.2 Розмикання контактів переривника.
Після закінчення процесу накопичення в момент запалювання контакти переривника розмикають ланцюг і тим самим переривають первинний струм. У цей момент магнітне поле зникає й у первинній і вторинній обмотках котушки індукується напруга. За законом індукції напруга, индуцируемое у вторинній обмотці, тим вище, чим більше коефіцієнт трансформації й первинний струм у момент його переривання [8].
При виводі розрахункових формул для підрахунку первинної й вторинної напруг скористаємося спрощеною схемою заміщення (мал. 3.2). Відповідно до цієї схеми маємо два магнітозв’язаних контури, кожний з яких містить ємність (З1 — конденсатор первинного ланцюга; З2 — розподілена ємність вторинного ланцюга), індуктивність (LI, L2 — індуктивності відповідно первинної й вторинної обмоток котушки запалювання), еквівалентний активний опір (Rl, R2 — сумарні активні опори відповідно первинного й вторинного ланцюгів). У вторинний контур включений шунтуюче опір Rш і опір втрат Rn, щоімітують витоки струму на свічі й магнітні втрати.
У момент розмикання контактів переривника електромагнітна енергія, запасена в котушці, перетвориться в енергію електричного поля конденсаторів CI і З2 і частково перетворюється в теплоту. Значення максимальної вторинної напруги можна одержати з рівняння електричного балансу в контурах первинного й вторинного ланцюгів, зневажаючи втратами в них,
(3.13)де U1m, U2m, — максимальні значення відповідно первинної й вторинної напруг.
Заміняючи 
(де Wlі W2— число витків відповідно первинної й вторинної обмоток котушки запалювання), одержимо аналітичне вираження для розрахунку максимальної вторинної напруги
(3.14)Вираження (3.14) не враховує втрати енергії в опорі нагару, шунтуючого іскровий проміжок свічі, магнітні втрати в сталі, електричні втрати в іскровому проміжку розподільника й у дузі на контактах переривника. Зазначені втрати приводять до зниження вторинної напруги. На практиці для обліку втрат у контурах уводять у вигляді множника коефіцієнт
, що виражає зменшення максимуму напруги через втрати енергії: 
(3.15)де
— коефіцієнт трансформації котушки запалювання; — коефіцієнт загасання, що становить для контактних систем 0,75...0,85. 
Рис. 3.2. Спрощена схема заміщення класичної системи запалювання після розмикання контактів переривника
Рис. 3.3. Перехідні процеси в системі запалювання:
а — зміна первинного струму; б — зміна вторинної напруги.
Зміна первинного струму
, і вторинної напруги U2 у процесі роботи переривника показане на мал. 3.3. При розмиканні контактів переривника первинний струм, робить кілька періодів загасаючих коливань (мал. 3.3, а) доти, поки енергія, запасена в магнітному полі котушки, не витратиться на нагрівання опору 
, контуру. Якщо іскровий проміжок вторинного ланцюга зробити настільки більшим, щоб пробою не відбувся (режим холостого ходу або відкритого ланцюга), то вторинна напруга U2, так само як первинний струм, зробить кілька загасаючих коливань (мал. 3.3, б).3.1.3 Пробій іскрового проміжку свічі
Для запалювання робочої суміші електричним способом необхідне утворення електричного розряду між двома електродами свічі, які перебувають у камері згоряння. Протікання електричного розряду в газовому проміжку може бути представлено вольамперної характеристикою (мал. 3.4) [8].
Ділянка Оаb відповідає несамостійному розряду. Напруга зростає, струм залишається практично незмінним і по силі мізерно мала. При подальшому збільшенні напруги швидкість руху іонів у напрямку до електродів збільшується. При початковій напрузі Uнпочинається ударна іонізація, тобто такий розряд, що, один раз виникнувши, не вимагає для своєї підтримки впливу стороннього іонізатора. Якщо поле рівномірне, то процес поляризації відразу переростає в пробій газового проміжку. Якщо поле нерівномірне, то спочатку виникає місцевий пробій газу біля електродів у місцях з найбільшою напруженістю електричного поля, що досягла критичного значення. Цей тип розряду називається короною й відповідає стійкій частині вольамперної характеристики bс.
При подальшому підвищенні напруги корона захоплює нові області міжелектродного простору, поки не відбудеться пробій (крапка с), коли між електродами проскакує іскра. Це відбувається при досягненні напругою значення пробивної напруги Unp.
Спалахнувши іскра створює між електродами сильно нагрітий і іонізований канал. Температура в каналі розряду радіусом 0,2...0,6 мм перевищує 10000 ДО.Опір каналу залежить від силиструму, що протікає по ньому. Подальше протікання процесу залежить від параметрів газового проміжку ланцюга джерела енергії. Можливий або тліючий розряд (ділянка de), коли струми малі, або дуговий розряд (ділянка тп), коли струми великі внаслідок великої потужності джерела струму й малого опору ланцюга. Обоє ці розряду є самостійними й відповідають стійким ділянкам вольамперної характеристики. Тліючий розряд характеризується струмами 10-5...10-1 і практично незмінною напругою розряду. Дуговий розряд характеризується значними струмами при відносно низьких напругах на електродах.
Рис. 3.4. Вольтамперна характеристика розряду в повітряному проміжку.
На 2-м етапі розглянемо процес формування вторинної напруги при відсутності електричного розряду у свічі. У дійсності пробивна напруга Uпр нижче максимальної вторинної напруги U2m, що розвиває системою запалювання, і тому, що як тільки зростає напруга досягає значення Uпр, у свічі відбувається іскровийрозряд, і коливальний процес обривається (мал. 3.5).
Електричний розряд має дві складові: ємнісну й індуктивну. Ємнісна складова іскрового розряду являє собою розряд енергії, накопиченої у вторинному ланцюзі, обумовленим її ємністю З2. Ємнісний розряд характеризується різким спаданням напруги й різких сплесків струмів, по своїй силі сягаючих десятків ампер (див. мал. 3.5).
Рис. 3.5. Зміна напруги й струму іскрового розряду:
а й б — відповідно ємнісна й індуктивна фази розряду; tпр — час індуктивної складової розряду; iпр - амплітудне значення струму індуктивної фази розряду; Uпр — напруга індуктивної фази розряду.
Незважаючи на незначну енергію ємнісної іскри (З2/2 
), потужність, що розвиває іскрою, завдяки короткочасності процесу може досягати десятків і навіть сотень кіловатів. Ємнісна іскра має яскравий блакитнуватий колір і супроводжується специфічним тріском.
Високочастотні коливання (106...107 Гц) і великий струм ємнісного розряду викликають сильні радіоперешкоди й ерозію електродів свічі. Для зменшення ерозії електродів свічі (а в неекранованих системах і для зменшення радіоперешкод) у вторинний ланцюг (у кришку розподільника, у бігунок, у наконечники свічі, у проводи) включається помехоподавляющий резистор. Оскільки іскровий розряд відбувається раніше, ніж вторинна напруга досягає свого максимального значення U2m, а саме при напрузі Uпp, на ємнісний розряд витрачається лише невелика частина магнітної енергії, накопиченої в сердечнику котушки запалювання.
Частина, що залишилася, енергії виділяється у вигляді індуктивногорозряду. При умовах, властивих роботі розподільників і розрядників, і при звичайних параметрах котушок запалювання індуктивний розряд завжди відбувається на стійкій частині вольтамперної характеристики, що відповідає тліючому розряду. Струм індуктивного розряду 20.. .40 ма. Напруга між електродами свічі сильно знижується й складається в основному з катодного спадання напруги UK і спадання напруги в позитивному стовпі Ed:
(3.16)де Uпр — напруга іскрового розряду; Е — напруженість поля в позитивному стовпі;
В/мм; d — відстань між електродами.Спадання напруги Uк=220...330 У.
Тривалість індуктивної складової розряду на 2...3 порядку вище ємнісної й досягає залежно від типу котушки запалювання, зазору між електродами свічі й режиму роботи двигуна (пробивної напруги) 1...1.5 мс. Іскра має бліді фіолетово-жовті кольори. Ця частина розряду одержала назву хвоста іскри.