Высоковольтные искровые системы зажигания
В качестве источников высокого напряжения используются либо индукционные катушки, либо высоковольтные трансформаторы.
Рассмотрим принцип действия и основные соотношения, описывающие работу индукционной катушки.
Индукционная пусковая катушка зажигания
Индукционная катушка (ИК) используется как источник высокого напряжения в высоковольтных системах зажигания. Она преобразует постоянный ток низкого напряжения (Uпр = 27в) в импульсы высокого напряжения (10…20 кВ).
Рассмотрим принцип действия ИК, используя следующую схему (рисунок 9).
![]() |
Рис. 9. Принципиальная схема индукционной катушки
Индукционная катушка состоит из ферромагнитного сердечника, на котором расположены две обмотки: первичная с числом витков и вторичная –
.
С помощью нормально замкнутых контактов первичная обмотка подключается к источнику низкого напряжения постоянного тока. В процессе нарастания тока
в первичной обмотке катушки увеличивается электромагнитная сила
, притягивающая подвижный пружинный контакт
к сердечнику. Упругая сила пружинного контакта
удерживает контакты
в замкнутом состоянии до тех пор, пока выполняется соотношение
. Как только сила
станет больше силы
, контакты разомкнутся и начнется быстротечный процесс спадания тока
в первичной обмотке катушки. Вследствие этого во вторичной обмотке катушки будет наводиться значительная э.д.с., достаточная для пробоя запальной искровой свечи ИС.
После размыкания контактов прерывателя и убывания тока в первичной обмотке сила пружины возвратит подвижный контакт в исходное состояние, цепь первичной обмотки снова замкнется и процесс повторится.
Конденсатор , включенный параллельно контактам
прерывателя, служит для образования цепи при убывании тока
вследствие размыкания контактов. Тем самым предотвращается искрообразование на контактах прерывателя и, следовательно, уменьшается их эрозия.
С помощью винта имеется возможность регулировать силу поджатия контактов прерывателя, т.е. силу
.
Для определения величины вторичного напряжения, возникающего в обмотке w2, необходимо рассмотреть три этапа работы индукционной катушки:
- первый этап, который длится от момента замыкания контактов прерывателя до момента их размыкания вследствие нарастания тока в первичной обмотке w1;
- второй этап от момента размыкания контактов прерывателя до момента пробоя свечи в результате наведения э.д.с. во вторичной обмотке катушки;
- третий этап, охватывающий период, в течение которого протекает электрический разряд между электродами искровой свечи.
Индукционная катушка работает в периодическом режиме с некоторой частотой .
(2)
Для авиационных индукционных катушек высоковольтных систем зажигания эта частота находится в пределах 350…1000 Гц.
В соответствии с выражением (2) частота работы прерывателя катушки практически линейно зависит от напряжения источника питания, т.е. от напряжения бортового аккумулятора.
При запуске двигателя кроме системы зажигания от аккумулятора питается ряд агрегатов запуска, в том числе возможно и электростартер. Поэтому при запуске напряжение на выходе аккумулятора может быть существенно ниже своего номинального значения. Исходя из этого, представляет интерес фактическая зависимость , которая может быть получена экспериментально.
На рисунке 10 для примера представлена зависимость частоты работы прерывателя от напряжения источника питания для некоторой высоковольтной системы зажигания.
![]() |
Рис. 10. Зависимость частоты работы прерывателя индукционной катушки от напряжения питания
Как видно из графика, при уменьшении величины с 27 В до 10 В частота уменьшается почти в два раза.
Источником входного напряжения для индукционной катушки является бортовая аккумуляторная батарея. Поскольку при запуске ГТД одновременно с включением системы зажигания работает электростартер, то напряжение может быть существенно ниже номинального напряжения аккумуляторной батареи.
Уменьшение напряжения приводит к уменьшению величины
. Поэтому необходимо, чтобы при проектировании системы зажигания была предусмотрена возможность ее надежной работы при пониженном до 13…14 в напряжении
.
В процессе эксплуатации системы зажигания вследствие образования нагара на изоляторе запальной свечи может существенно снижаться величина эквивалентного шунтирующего сопротивления между ее электродами. Это приводит к уменьшению действительного значения напряжения
и снижению эффективности работы системы зажигания с искровыми свечами.
Следовательно, искровые свечи должны периодически очищаться от нагарообразования так, чтобы сопротивление между электродами было не менее 50…100 кОм.
Некоторого уменьшения влияния падения величины сопротивления можно добиться в процессе проектирования системы зажигания за счет увеличения собственной частоты
.
Итак, если превысит напряжение пробоя свечи
(3), то в работе системы зажигания наступает третий этап.