(一)点火线圈的分类
点火线圈按磁路结构形式的不同,分开磁路和闭磁路点火线圈两种。按高压端口的数量分有单头、双头、四头、六头等。以丰田拉罗拉为例,采用的就是单头点火线圈。事实上,现代小汽车绝大多数都采用单头,单缸点火模式。
1.开磁路线圈:多用于传统点火系统。其主要作用结构为初级绕组(低压)、次级绕组(高压)、铁芯,如图2-3-7所示。初级绕组铜线匝数为300~400;次级绕组铜线比初级的要粗,匝数为11 000~23 000。因为铁芯的磁通会通过空气形成磁路,比较分散,故称为开磁路。现代汽车基本不用,因为其效率低。根据电磁感应现象,当次级绕组断电瞬间,铁芯磁通瞬间变化,从而次级线圈产生感应电动势,由于它匝数多,产生的电压非常高,通常瞬间的电压可达10kV以上。
2.闭磁路线圈:工作原理与开磁路一样。不同之处是铁芯的形状,一般形状为“口”形或“日”形。初级绕组产生的磁场能够在铁芯构成循环,最大减少漏磁,从而能量损失小,能量变换效率高。还有一个优点就是体积小,结构紧凑。从而在现代汽车点火系统中得到广泛应用,如图2-3-8~2-3-10所示。现代汽车的点火线圈的形状有许多形状。
图2-3-7 开磁路点火线圈结构图
图2-3-8 大众系列点火线圈
图2-3-9 本田系列点火线圈
图2-3-10 丰田系列点火线圈
(二)点火线圈的工作原理
汽车上用到的点火线圈是一个可以将低压转变成高压的装置,如图2-3-11 所示。在生活中,常常需要用到不同的电压,因此需要用到各种的变压器。变压器分升压变压器和降压变压器。变压器要达到连续工作,输入电源必须是交变电源,输出也是交流电源。
在理想的情况下,输入电压U1与输出电压U2及初级绕组匝数N1和次级绕组匝数N2的关系为:U1/U2=N1/N2。
图2-3-11 变压器工作原理图
任务实施
一、任务内容
以丰田卡罗拉2014年款自动挡为例,拆取点火线圈模块,了解该模块的结构及工作原理。
二、作业准备
1. 工具准备:120 件套、螺丝刀套装等汽修常用拆装工具,如图2-3-12所示。
2.设备准备:丰田卡罗拉2014年款自动挡小轿车,如图2-3-13所示。
3.场地准备:汽车实训车间。
三、操作步骤
图2-3-12 拆装工具
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图2-3-13 丰田卡罗拉2014年款自动挡小轿车
1.打开发动机舱盖,固定好,如图2-3-14所示。
2.拆下发动机装饰板,如图2-3-15所示。
图2-3-14 打开发动机舱盖
图2-3-15 拆下发动机装饰板
3.按下卡扣,取下点火线圈插接头,如图2-3-16所示。
4.用10mm的套筒和快速扳手把点火线圈固定螺栓拆下,如图2-3-17所示。
图2-3-16 拔开插接头
图2-3-17 拆下固定螺栓
5.取出点火线圈,如图2-3-18所示。
6.观察单个点火线圈的结构及插接口。如图2-3-19~图2-3-21所示。
图2-3-18 取出点火线圈
图2-3-19 点火线圈
图2-3-20 插接口
图2-3-21 点火线圈插接头
通过观察,卡罗拉点火线圈为棒状、细长、体积小、结构紧凑,直接安装在火花塞顶上,无高压电线。其插接口为四线,分别是:电源线+、搭铁线-、两根信号线。
案例分析
案例回顾:汽车的电瓶额定电压为12V,而火花塞极间跳火需要20 000V 以上,汽车的高压电是从哪里来的?
案例分析:通过本任务知识的学习,汽车高压电由汽车上点火线圈产生。利用电磁感应原理制成,由一个线圈引起另一个线圈电动势的变化,属于互感。其中,初级绕组匝数比较少,次级绕组匝数非常多,因此初级绕组引起的磁通变化可以在次级绕组中产生高压电。
案例结论:现代汽车高压电靠点火线圈产生。点火线圈能够连续工作,是由ECU控制初级绕组的通断,使得次级绕组,产生对应频率的高压电,使得火花塞准确跳火点燃压缩燃气,保证发动机正常工作。
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