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汽车发动机点火系统:构造、维修与工作原理

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:在汽油机上设有一套能在气缸内产生电火花的系统,称为点火系统。为了能可靠地点燃可燃混合气,点火系统需提供适应不同工况要求的击穿电压,目前大多数电控点火系统所能提供的击穿电压已超过28kV。点火时刻用点火提前角表示。在发动机运行过程中,点火系统要能为发动机提供适应工况的最佳点火提前角。

汽车发动机点火系统:构造、维修与工作原理

汽油机上设有一套能在气缸内产生电火花的系统,称为点火系统。

(一)点火系统的作用

点火系统的作用是将蓄电池发电机的低压电转变成高压电,再按照发动机的工作顺序适时地将高压电分送给需要点火气缸的火花塞,产生电火花,以点燃可燃混合气。

(二)点火系统的要求

1.能产生足以击穿火花塞间隙的电压

火花塞电极间产生火花时的电压称为击穿电压,汽油机正常工作所需的击穿电压与运行工况有关。为了能可靠地点燃可燃混合气,点火系统需提供适应不同工况要求的击穿电压,目前大多数电控点火系统所能提供的击穿电压已超过28kV。

2.火花必须具有足够的能量

要可靠地点燃可燃混合气,除了需要足够的击穿电压外,火花塞产生的电火花还应具有足够的能量。一般情况下,电火花的能量越大,混合气的着火性能越好。点燃可燃混合气所必需的最低能量与混合气的浓度、火花塞电极间隙击穿电压及电极形状等因素有关。为了使混合气有良好的着火性能,点火花一般应具有50~80 MJ的点火能量,目前电控点火系统的高能点火装置能提供的点火能量都超过80~100 MJ。

3.点火时刻应适应发动机工况的需要

对于多缸发动机,点火系统应按发动机的工作顺序进行点火。对于某一缸而言,电火花产生的时刻应使发动机发出的功率最大、油耗最低、排放污染最小。点火时刻用点火提前角表示。点火过早,功率下降,易爆震;点火过迟,功率、热效率降低。在发动机运行过程中,点火系统要能为发动机提供适应工况的最佳点火提前角。影响最佳点火提前角的因素很多,最主要的因素是发动机转速、负荷、冷却液温度及燃油性质等。

(1)发动机转速。

随着转速的升高,燃烧过程所占的曲轴转角增大,提前角应增大。

(2)发动机负荷。

随着负荷的加大,节气门开度增大,进入气缸的混合气量增多,压缩终了时混合气的压力和温度升高,同时,残余废气在气缸内所占的比例减小,混合气燃烧速度加快,这时点火提前角应适当减小。

(3)燃料性质。

汽油辛烷值越高,抗爆性越好,点火提前角增大,反之应减小。

(4)其他因素。

其他因素有燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却液温度。

当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时,汽油机功率和耗油率随点火提前角的变化而变化。对应于发动机每一工况都存在一个“最佳”点火提前角。适当的点火提前角,可使发动机每循环所做的机械功最多。

(三)电控点火系统的组成(www.xing528.com)

电控点火系统由传感器、发动机电子控制单元(ECU)及执行器三部分组成,如图4-67所示。事实上,由于电控点火系统是汽油机电控系统的一个组成部分,因此,除了点火系统专用的部件(如点火控制模块、点火线圈、火花塞等)和传感器(如爆震传感器)外,其他所有的传感器包括ECU都是共用的。

1.点火控制器

点火控制器又称为点火模块、点火电子组件、点火器功率放大器,是微机控制点火系统的功率输出级,它接受ECU输出的点火控制信号并进行功率放大,以便驱动点火线圈工作。点火控制器的电路、功能与结构根据车型的不同而不同,有的与ECU制作在同一块电路板上,有的为独立总成,并用线束与ECU相连,其电路如图4-68所示。

图4-67 电控点火系统

图4-68 点火控制器电路

2.点火线圈

点火线圈把电源的低压电转变成火花塞点火所需要的高压电。所以,点火线圈实际上是一个变压器,它主要由初级绕组、次级绕组和铁芯组成,结构如图4-69所示。

图4-69 点火线圈

3.火花塞

火花塞安装在燃烧室内,其功用是将高压电引入燃烧室内,在电极间形成火花,以点燃可燃混合气。其结构如图4-70所示。

(四)电控点火系统的工作原理

电控点火系统的工作原理如图4-71所示,发动机ECU根据各种传感器的信号确定点火正时,并将点火控制信号(IGT信号)传送给点火器,再由点火器控制点火线圈初级电路的通、断,点火线圈次级线圈所产生的高压电经高压线送给火花塞进行点火。点火提前角的大小取决于ECU所发出的点火控制信号(IGT信号)的迟早,该信号发出早,点火提前角就大;反之,点火提前角就小。

图4-70 火花塞

图4-71 电控点火系统的工作原理

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