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汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)？

: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-01-01

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電子點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理一、電火花的產(chǎn)生二、發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況對(duì)點(diǎn)火的影響三、發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的要求四、數(shù)字式電子點(diǎn)火系統(tǒng)組成數(shù)字式電子點(diǎn)火系統(tǒng)是在使用無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置之后的汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的又一大進(jìn)展，稱(chēng)為微型電子計(jì)算機(jī)控制半導(dǎo)體點(diǎn)火系統(tǒng)。點(diǎn)火系統(tǒng)的分類(lèi)： A.。電感蓄能式點(diǎn)火系統(tǒng)(實(shí)際電路參見(jiàn)圖3、4、5) 點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生高壓前以點(diǎn)火線(xiàn)圈建立磁場(chǎng)能量的方式儲(chǔ)存點(diǎn)火能量。目前汽車(chē)使用的絕大部分點(diǎn)火系統(tǒng)為電感儲(chǔ)能式。(重點(diǎn)分析介紹) B．電容儲(chǔ)能式點(diǎn)火系(圖6) 點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生高壓前，先從電源獲取能量以蓄能電容建立電場(chǎng)能量的方式儲(chǔ)存點(diǎn)火能量。多應(yīng)用于高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)上，如賽車(chē)。工作原理是把較低電源電壓變換成較高直流電壓(500V-1000V)對(duì)電容充電蓄能，點(diǎn)火時(shí)刻通過(guò)電容放電使變壓器產(chǎn)生高壓。特點(diǎn)是電容充放電周期快，高壓跳火火花持續(xù)期短(約1微秒)且電流大，不存左火花尾。ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況在一個(gè)點(diǎn)火周期內(nèi)進(jìn)行1-3次點(diǎn)火。電感蓄能式點(diǎn)火系統(tǒng)主要有微型電子計(jì)算機(jī)(ECU)、各種傳感器、高壓輸出部分(功率管、變壓器、高壓線(xiàn)、火花塞)三大部分組成。(參見(jiàn)圖1) 1.ECU ECU就是整部汽車(chē)的智能控制中心，指揮協(xié)調(diào)汽車(chē)的各部工作，同時(shí)ECU還有自動(dòng)診斷功能。其中處理控制點(diǎn)火系統(tǒng)工作是ECU眾多工作重要的一項(xiàng)。ECU只讀存儲(chǔ)器ROM中存有500多萬(wàn)組數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)大多數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)各種實(shí)際工作情況測(cè)量?jī)?yōu)選得出的，包括了整個(gè)汽油機(jī)工作范圍內(nèi)各種轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下的最佳點(diǎn)火提前角及噴油脈寬等有關(guān)全部數(shù)據(jù)。不同型號(hào)整車(chē)的ECU的存儲(chǔ)數(shù) 據(jù)是不同的，各廠(chǎng)家對(duì)數(shù)據(jù)都是保密不公開(kāi)的；這些數(shù)據(jù)保證了汽油機(jī)在功率性、加速性、經(jīng)濟(jì)性和排放控制方面達(dá)到最優(yōu)組合。 ECU控制點(diǎn)火原理發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，ECU每10ms采集一次發(fā)動(dòng)機(jī)的各傳感器動(dòng)態(tài)參數(shù)，按預(yù)先編好的程序處理這些數(shù)據(jù)，并存入隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中；同時(shí)ECU還要根據(jù)電源電壓大小、從其只讀存儲(chǔ)器ROM中選取出適應(yīng)當(dāng)前工況的高壓變壓器初級(jí)線(xiàn)圈電流導(dǎo)通時(shí)間，(即ECU輸出寬度不同的方波電壓控制高壓輸出糸統(tǒng)變壓器初級(jí)線(xiàn)圈電流大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓輸電壓大小的控制)ECU綜合這些數(shù)據(jù)，從其只讀存儲(chǔ)器ROM中查找出（計(jì)算出）適應(yīng)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳點(diǎn)火提前角存入隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中，然后利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)角）信號(hào)和曲軸位置信號(hào)，將最佳點(diǎn)火提前角轉(zhuǎn)換成點(diǎn)火時(shí)刻,即切斷高壓變壓器初級(jí)電流的時(shí)刻。在下列情況下ECU點(diǎn)火實(shí)行開(kāi)環(huán)控制，點(diǎn)火按預(yù)設(shè)程序工作。 A..發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)。B.重負(fù)荷時(shí)。C.節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)。 2.傳感器傳感器就是各種不同類(lèi)型及功用的測(cè)量元件，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)不同的有關(guān)部位，把發(fā)動(dòng)機(jī)工況各種參數(shù)變化反饋給ECU作計(jì)算數(shù)據(jù)。在點(diǎn)火系統(tǒng)中應(yīng)用的傳感器主要有:空氣流量計(jì)及進(jìn)氣溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及曲軸位置傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、冷卻液溫度傳感器及爆震傳感器、氧傳感等等。 3. 高壓輸出 A.高壓輸出功率三極管:在電路中起開(kāi)關(guān)作用。 B.高壓輸出變壓器:在電路中把低電壓轉(zhuǎn)換成高電壓供火花塞點(diǎn)火。 C.高壓線(xiàn):在電路中把高壓電傳輸?shù)交鸹ㄈ?D.火花塞:在電路中把高壓電引進(jìn)汽缸并把電能量轉(zhuǎn)換成熱能。點(diǎn)火的電原理變壓器次級(jí)線(xiàn)圈分布電容及火花塞、高壓線(xiàn)的分布電容組成回路電容C，電路無(wú)屏蔽時(shí)C約50PF，有屏蔽約150PF，火花塞間隙等同可變電阻R。高壓能量分三個(gè)階段變化消耗第一階段電容C放電期(誘燃期)：變壓器次級(jí)線(xiàn)圈產(chǎn)生的點(diǎn)火高壓對(duì)電容C充電，當(dāng)電容C電壓上升達(dá)到火花塞擊穿電壓時(shí)，火花塞跳火電容C快速放電, 火花塞間隙電壓迅速下降到幾百到幾千伏，電容C放電瞬間電流達(dá)10-50安培以上，放電時(shí)間約1微秒。點(diǎn)火電壓越高(即點(diǎn)火能量越大)，C放電電流越大。正常狀況下氣缸的混合氣就是這一時(shí)刻的火花點(diǎn)燃。如果跳火電離線(xiàn)被發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)高速擾流吹息，変壓器高壓再次對(duì)C進(jìn)行充電，則C第二次放電產(chǎn)生電離通道。注：電壓從10000V-20000V左右在1微秒內(nèi)突降至幾百到幾千伏，由此產(chǎn)生了一個(gè)很強(qiáng)的方波電壓，并通過(guò)高壓線(xiàn)幅射電磁波，對(duì)外界電器產(chǎn)生干擾波。方波由N個(gè)正弦波組成，所以形成了一個(gè)1微秒時(shí)基為中心的干擾電磁頻帶。第二階段電感放電期(燃燒期)：電感放電是靠電容C放電產(chǎn)生的電離通道形成的低阻產(chǎn)生的。由于電容C放電產(chǎn)生的電離通導(dǎo)(電阻)不能立刻消失，同時(shí)變壓器次級(jí)電感中還存有充足的高壓能量，所以電感繼續(xù)對(duì)電離通導(dǎo)放電使火花持續(xù)。由于次級(jí)線(xiàn)圈放電電流的變化引起磁通量的變化，次級(jí)電感線(xiàn)圈產(chǎn)生了一個(gè)感抗電動(dòng)勢(shì)，即產(chǎn)生一個(gè)與電感放電電流方向相反的電動(dòng)勢(shì)阻礙了電流的変化，使放電電流較小，電流在幾到幾十毫安，所以，高壓能量需要較長(zhǎng)時(shí)間放電才能消耗掉，這一電感放電火花持續(xù)期俗稱(chēng)火花尾。由第一階段電容C放電誘燃后產(chǎn)生一個(gè)“火焰中心”，這個(gè)“火焰中心”跟隨氣缸內(nèi)高速擾流移動(dòng)離開(kāi)了火花塞電極,這時(shí)電感電能放電火花又會(huì)點(diǎn)燃混合氣另一個(gè)“火焰中心”，作為點(diǎn)燃混合氣的補(bǔ)充，“火焰中心”使混合氣在整個(gè)氣缸內(nèi)很快形成燃燒的“明亮火焰期”，即氣缸內(nèi)混合氣燃燒溫度達(dá)最高，氣體壓強(qiáng)達(dá)最高值。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為混合汽燃燒期, 燃燒時(shí)間在750μS-2500μS之間。電感放電火花在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)及低速時(shí)非常重要，發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)或非正常工況下，電容C放電期極有可能未點(diǎn)燃混合氣，此時(shí)，只有靠電感放電火花來(lái)點(diǎn)燃燃混合氣。冷車(chē)啟動(dòng)時(shí)氣缸內(nèi)的混合氣溫度低，霧化效果差，點(diǎn)然混合氣需要較長(zhǎng)火花期；在低轉(zhuǎn)速時(shí),由于氣缸內(nèi)混合氣擾流速度低，第一個(gè)“火焰中心”移動(dòng)慢，有必要點(diǎn)燃第二個(gè)“火焰中心”加快混合氣的燃燒，所以點(diǎn)火火花期也較長(zhǎng)。但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí), 氣缸內(nèi)混合氣擾流速度変快，“火焰中心”高速移動(dòng)，快速傳播引燃了缸內(nèi)混合氣，因此，并不需要第二個(gè)“火焰中心”。根據(jù)混合汽燃燒時(shí)間在750μS-2500μS之間，所以，火花持續(xù)期最長(zhǎng)在700μS左右就可保證混合氣的完全燃燒。實(shí)驗(yàn)證明火花持續(xù)期過(guò)長(zhǎng)對(duì)燃燒效果并沒(méi)有提高，相反，電離通道生產(chǎn)的高熱加上火花塞自身溫度反而加速了火花塞電極的燒蝕，這就是為什么要控制點(diǎn)火能量的主因。另外,從這一原理可以正明,點(diǎn)火能量的大小與高壓線(xiàn)無(wú)關(guān)(當(dāng)然，不包括損壞高壓線(xiàn))。第三階段振蕩衰減期：隨放電時(shí)間的增加電感線(xiàn)圈儲(chǔ)存能量(電壓)消耗下降，使氣體中分離的電離子越來(lái)越少，電感放電電流也就越來(lái)越少，電離通道溫度下降，根著通道電離子數(shù)量急劇下降,即相當(dāng)于通道電阻值R逐步上升変為無(wú)限大，火花塞停止跳火。這時(shí)電感剩余能量對(duì)電容C充電，電容C對(duì)電感放電，如此反復(fù)直至下一個(gè)點(diǎn)火周期的到來(lái)。: 回答者：網(wǎng)友

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