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_{K3 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 /_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

 

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_H > t_{H min}, где t_{H min} - время нарастания первичного тока до ам­плитудного значения тока ограничения. При t_H < f_Hmin ток разрыва /_р 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 /_к и напряжения 1/_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 l/_1m.

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

 

где W _Tp.э и W_Tp к - энергия, рассеиваемая соответственно на эмиттерном и коллекторном переходах транзистора в режиме закрыва­ния; u, / - мгновенные значения соответственно напряжения и тока в режиме закрывания транзистора; f_cn - время, за которое соответ­ствующий ток (базы, коллектора или эмиттера) изменяется от / = /_р до 1=0.

Для /_к и /э время f_cn 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.