1.发动机点火系统有几类?各类的组成是什么?
发动机点火系统分以下三类:
(1)传统点火系统:此点火系统有触点,利用分电器的断电器触点断开或是接触,使点火线圈的初级线圈的初级电流通是断,使次级线圈感应出电动势。由于次极线圈匝数远大于初级线圈的匝数,所以,感应出的电动势很高,在火花塞上产生极高的击穿电压,一般是15~20kV。所谓击穿电压即产生能点燃可燃混合气的电压。这种点火系统主要组成部件是火花塞、点火线圈、蓄电池或发电机、点火开关。
(2)电子点火系统:利用三极管的控制作用(有基极、发射极、集电极)控制点火线圈的初级线圈的电流通断,从而使次级线圈产生极高电动势,使火花塞点火,主要组成的部件是晶体三极管、点火线圈、火花塞、蓄电池或发电机。
(3)微机控制的点火系统:发动机ECU收集到各传感器发送来的信号后,经计算,确定了发动机点火时刻并发出指令,使点火线圈的初级线圈初级电流立即中断,从而,使次级线圈感应出很高的电动势,使火花塞产生火花,或者,ECU通过对各传感器发来的信号,经计算确定初级线圈通电流。微机控制点火系统分为有分电器的微机控制的点火系统和无分电器的微机控制点火系统。对四缸发动机而言,前者点火控制系统只有一个缸火花塞有火花,其他三个缸火花塞无火花。而后者同时有两个缸火花塞有火花或无火花。其主要组成部件是ECU、火花塞、双(或单)点火线圈、蓄电池或发电机、空气量传感器(或进气温度进气压力传感器)、曲轴位置传感器。
2.为什么电流由侧电极流向火花塞中心电极(负极)?
汽车火花塞与其他电器设备一样都采用单线制。所谓单线制即是用电设备一极与蓄电池或发电机一极连接,另一极接发动机机体或车身。火花塞也不例外,但火花塞击穿电压除与电极间间隙大小、缸内压缩压力、压缩温度(压缩温度越高,击穿电压越低,压缩温度越低,击穿电压越高)有关外,与火花塞电极的两个金属温度有关。火花塞中心电极温度高于火花塞侧电极,根据物理概念,温度高的金属比温度低的金属容易发射电子,所以,火花塞中心电极是负极,容易发射电子,因此,火花塞电流是由侧电极流向中心电极。这一点由点火线圈内部连接线或外部连接线保证。
3.电喷发动机采用电脑控制的无分电器点火系统与有分电器点火系统的区别是什么?
它们的工作过程和原理相同,不同的是有分电器的电喷发动机分电器内装有霍尔传感器,由霍尔触发器、永久磁铁、有缺口的转子组成。霍尔触发器与永久磁铁装在分电器底板上,转子装在分电器传动轴上,在分电器底板的内侧装了一个永久磁铁,在分电器底板的外侧装了一个霍尔触发器,它们一一对应。另外,转子的缺口数与缸孔数一致。在发动机工作时,当分电器转子某一个缺口转到永久磁铁与霍尔触发器之间时,永久磁铁的磁力线就穿过转子的缺口,被触发器接受,从而在外加电压作用下,霍尔触发器感应出信号(电动势),并将此信号传给电脑ECU。但随转子继续转动,当转子不是缺口部分的壳体遮住永久磁铁的磁力线时,触发器立即切断磁力线。因此,转子的缺口确定了信号的宽度,如35°,表示点火能量。转子的缺口也确定了对应缸孔的活塞在上止点的位置,如活塞在压缩行程上止点之前的曲轴转角是80度。无分电器点火线圈是双点火线圈,如图1所示。点火线圈的初级线圈电流的通断由ECU根据许多传感器传来的信号,再由ECU确定新的指令,命令点火线圈执行而确定的,从而,在次级线圈感应出高压电,使两个缸的火花塞点火。如四缸发动机,当一缸点火时,由于点火线圈次级绕组的两端分别接两个火花塞,所以,一缸火花塞跳火,四缸火花塞也跳火。但此时四缸是排气行程,缸内是废气,点不着火。
4.点火线圈的功用是什么?根据磁路不同点火线圈分哪两类?结构有什么不同?工作原理是什么?
(1)点火线圈的功用:点火线圈的次级线圈用来产生1520kV的高电压,以使火花塞电极击穿空气分子而电离,形成电火花。
(2)点火线圈的铁心形状不同,产生磁路就不同。如长方形铁心与U形铁心产生的磁路就不同。对此,点火线圈分为开路点火线圈与闭路点火线圈两类。①开路点火线圈按接线柱分,又有二接线柱和三接线柱之分。所谓二和三接线柱之分,就是二接线柱没有附加电阻。开路点火线圈的铁心由矩形硅钢片叠加而成,厚为0. 3~0. 5mm,铁心外面包有绝缘硬纸板套,上面有绕制φ0. 06~0.1mm的漆包线的次级绕组,匝数为11000~23000匝。初级绕组由φ0.5~1. 0mm漆包线绕制在次级线圈的下端,以利散热,匝数为230~270匝。次级绕组一端连接胶木盖上的一个接线柱。此接线柱与起动电机接线柱连接。另一端是高压输出端,接分电器或接火花塞(双点火线圈)。胶木盖上另一接线柱不但与点火开关连接,又与附加电阻一端连接。附加电阻另一端接在接线柱上。次级线圈下方铁心上绕初级绕组。初级线圈的最下端与第四个接线柱连接,靠次级绕组线圈的另一端与次级线圈靠近初级绕组线圈的下端连接。这种连接保证了火花塞中心电极为负级。②闭路点火线圈:它的铁心是日字形或是口字形,在铁心上绕有初级线圈,上面绕有次级绕组,与铁心构成闭合回路,工作原理同开路点火系统。(图2)。
5.点火线圈工作过程是什么?附加电阻的作用是什么?
(1)工作过程:发动机起动及正常运转时,ECU根据进气温度、进气压力检测的气体质量信号、曲轴位置信号、水温传感器信号、电源电压信号、大气压力信号、大气温度信号、凸轮轴位置传感器信号等,确定点火提前角,确定点火线圈电流导通角(通电时间)。同时,根据曲轴位置传感器及凸轮轴位置传感器信号,ECU又可确定某缸处于压缩上止点,还是排气上止点,以确定点火时刻,也就是当点火线圈中初级线圈的电流切断后,由于初、次级线圈同绕在一个磁铁上,所以,初级线圈电流切断后,次级线圈上立即感应出电动势。因次级线圈匝数远多于初级线圈匝数,所以,感应出的电压很高,达34000V以上。此电压加到火花塞上,使火花塞电极间间隙内混合气氧分子就被击穿,电极间产生电火花。LF7160及LF7130发动机点火线圈为干式,无分电器,有两个点火线圈:一个点火线圈的次级线圈两端分别接两个火花塞,一个点火线圈的次级线圈分别接一缸火花塞和四缸火花塞,另一个点火线圈的次级线圈两端分别接三缸火花塞和接二缸火花塞。两个火花塞同时跳火时,只有一个火花塞在压缩行程上止点点火提前角跳火,另一端虽点火,但此缸是排气行程,只是废气,点不着火。
(2)附加电阻:附加电阻是热敏电阻,是由铁铬铝合金电阻丝或镍铬合金丝绕制成螺旋管,直径为φ0.4 mm。其电阻大小与温度成正比,温度升高,电阻增大,反之,电阻减小。初级线圈与附加电阻串联。由于起动时蓄电池电压下降极大,有附加电阻后,使初级线圈电流减小,能量有一定的损失,从而,感应的电动势即击穿电压减小和点火能量减小,使起动困难。为此,起动时应短接附加电阻。这一点,起动电机只应与点火线圈的接线柱连接即可达到。因为起动时短接点火线圈的附加电阻,所以,初级线圈的初级电能量损失小,使次级线圈感应出很高的电动势,起动良好。在低速时,附加电阻温度升高,电阻增大,限制了电流过大。实际上,初级线圈也起这一方面的作用,防止起动电机及点火线圈过热。发动机高速运转时,初级线圈通电时间极短,初级电流减小,但正由于电流减小,使附加电阻温度就变低,从而,使附加电阻减小,使通过初级线圈的电流增大,磁场强度增大,次级线圈的感应电势增大。综合因素看,此设置使电流减小得少,火花塞能量下降得少,改善了火花强度。