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机而异,主要有暖机修正、怠速稳定修正、空燃比反馈修正、过热修正和爆震修正等。
图3-10 点火正时图像
3.3 DLI系统的主要优点
一、由于取消了分电器,不但使系统结构大为简化节省了发动机的安装空间,而且能量传递损失及系统的故漳率均明显减小,系统的工作可靠性显著提高。
二、由于去掉了分电器盖和分火头,消除了分火头导电片与分电器盖旁电极间的放电火花,因此抑制了对无线电装置的干扰。
三、由于采用小型闭磁路点火线圈,其初级电路的时间常数小,初级电流增长到稳定值的时间短,因此能在高达9000r/min的宽广转速范围内提供足够的点火能量,而这对采用双凸轮轴的高速发动机是十分有利的。
四、能自动精确地控制点火提前角和点火间隔角,并附装有爆震控制系统,因此有效地提高了发动机的动力性和经济性,并显著降低了排气污染。
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第四章 点火系统的实验分析
4.1 点火系统的原理及波形分析原理
4.1.1 点火系统的原理
1、对点火系统的要求
汽油发动机点火系统的作用是适时的产生电火花,点燃压缩终了的混合气,以使发动机工作。为确保发动机稳定可靠的工作,对点火系统有如下三个基本要求:
(1)能产生足够高的次级电压[25]
点火系统用于点燃混合气的火花塞电极伸入发动机气缸燃烧室内,通过电极之间气体的电离作用产生电弧放电(跳火)。要使电极之间具体有很高压力的气体电离而产生电火花,就必须有足够高的电压。使火花塞电极跳火所需的电压称之为击穿电压Uj,而Uj的高低与发动机工况及火花塞的状况有关。
(2)要有足够的点火能量
火花塞跳火后能确保可燃混合气迅速燃烧,还必须要有足够的点火能量。发动机正常工作时,由于混合气压缩终了的温度已接近自然温度,因此所需的火花能量较小,但是发动机在启动、怠速及急加速工况时,由于混合气的温度较低或混合气过浓、过稀等原因,需要有较高的点火能量才能保证混合气可靠燃烧。
(3)点火时间要适当
为使发动机气缸内的燃烧最高压力出现在压缩终了上止点后10°-15°,使混合气的燃烧功率达到最大,就必须在压缩终了前的某个适当时刻点火。某缸火花塞开始跳火到活塞运行至压缩终了上止的曲轴转角称之为点火提前角。点火提前角过大,压缩行程活塞上行的阻力增大,导致发动机功率下降、油耗增加,且发动机容易产生爆燃;点火提前角过小,混合气燃烧产生的最高压力和温度下降,也会导致发动机功率下降、油耗增加,且容易引起发动机过热、排气管放炮等故障。
发动机在不同转速和负荷下,其点火提前角度应是不同的。点火系统应能根据发动机的转速和负荷变化情况,及时调整点火时间,以确保混合气的燃烧及时、完全。
2、电子点火系统的控制原理 (1)点火提前角的控制方式
点火提前角的控制方式包括最佳点火提前角的确定,点火时间的控制过程,点火定时脉冲的产生方式以及点火提前角控制的基本内容(初始点火提前角、基本点火提
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前角、修正点火提前角)。 (2)起动时点火提前角的控制
起动时的点火提前控制目标是使发动机在各种情况下都有良好的起动性能。起动时点火提前角控制有起动初始点火提前角控制和起动非初始点火提前角控制两种方式。
(3)起动后点火提前角控制
当发动机起动后,点火开关提供的起动信号消失,ECU随即转入起动后点火提前角控制,ECU中的CPU对点火定时信号进行控制。其包括基本点火提前角控制和修正点火提前角控制。
(4)点火线圈通电时间控制
点火线圈通电时间控制的作用是在蓄电池电压高时,减小通电时间,以限制点火线圈形成过大的初级电流,避免点火线圈温度过高而损坏;在蓄电池电压低时,则适当增加点火线圈初级通电时间,以保证能形成足够大的初级电流。如图4-1点火线圈初级电流随蓄电池电压变化关系图:
1—蓄电池电压高的初级电流曲线 2—蓄电池电压低的初级电流曲线
图4-1 点火线圈初级电流随蓄电池电压变化关系图
(5)高压配电原理
无分电器点火系统的高压配电方式主要有二级管分配同时点火方式、点火线圈分配同时点火方式和单独点火方式。
1)二级管分配同时点火方式高压配电电路原理,原理图如图4-2所示:
二级管分配同时点火方式的点火线圈有两个初级绕组,各由驱动电路中的V1、V2控制其通断,气缸识别电路根据控制器的气缸识别信号和点火信号输出点火脉冲,按照点火顺序交替触发V1、V2的导通和截止。当气缸识别电路输出1、4缸点火触发信号时,V1由导通转为截止,初级绕组A断电,次级绕组产生实线箭头方向电动势e。e使VD1、VD4正向导通,1、4缸火花塞电极间电压迅速升高直至跳火。当气缸识别电路输出2、3刚点火触发信号时,V2由导通转为截止,初级绕组B断电,使次
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级绕组产生虚线箭头方向的电动势e′。e′使VD2、VD3导通,2、3缸火花塞跳火。
图4-2 二级管分配同时点火方式电路原理 图4-3 点火线圈分配同时点火方式电路原理
2)点火线圈分配同时点火方式高压配电电路原理,原理图如图4-3所示: 点火线圈分配同时点火方式用一个点火线圈直接供给成对的两缸火花塞。气缸识别电路根据电子控制器送入的点火信号和气缸识别信号输出点火控制脉冲,按点火顺序轮流触发V1、V2导通和截止,控制A、B两个点火线圈轮流产生高压。当气缸识别电路输出1、4缸点火触发信号时,V1由导通转为截止,点火线圈A产生高压,使1缸和4缸两火花塞同时跳火;当气缸识别电路输出2、3缸点火触发信号时,V2由导通转为截止,点火线圈B产生高压,2缸和3缸两火花塞同时跳火。
3)单独点火方式高压配电电路原理,原理图如图4-4所示:
图4-4 单独点火方式电路原理
单独点火方式无分电器点火系统每个气缸的火花塞均配有一个点火线圈,通常将点火线圈直接安装在火花塞上方,因此可以省去高压导线。气缸识别电路根据电子控制器送入的点火信号和气缸识别信号输出点火控制脉冲,按点火顺序轮流触发V1、V2、V3、V4导通和截止,控制各个点火线圈轮流产生高压,并将高压直接输送给与之连接的火花塞。
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4.1.2 波形分析原理
无论是传统的触点式点火系统还是微机控制的点火系统,都是由点火线圈通过互感作用把低电压转变为高电压,通过火花塞跳火点燃混合气做工的。点火系统的低压部分、高压部分的变化是有规律的。把实际测得的点火系统点火电压波形与正常情况下点火电压波形进行分析比较,便可判断点火系统技术状况好坏及故障所在。
点火线圈相当于一个变压器。在初级线圈周期性通电和断电过程中,初、次级线圈都因电流变化而产生电动势,而初次级电压随时间变化的规律也相似,因为次级电压对发动机的正常工作至关重要,所以重点分析次级电压波形。下面介绍一下示波器显示发动机电火过程的波形类别及波形标准。
A、波形类别:
1、多缸平列波。即在屏幕上从左至右按点火顺序将所有各缸点火波形首尾相连的一种排列方式。
2、多缸并列波。即在屏幕上从下到上按点火顺序将所有各缸点火波形之首对齐并分别放置的一种排列方式。
3、多缸重叠波。即在屏幕上将所有各缸点火波形之首对齐并重叠成近似一个点火波形放置的排列方式。
4、单缸选缸波形。即根据需要选出的任何一缸的单缸点火波形。
由于点火波形又有初级波形(也称触点波形)和次级波形(也称高压波形)之分,因此上述波形中又可分出初级平列波形和次级平列波形、初级并列波形和次级并列波形以及初级选缸波形和次级选缸波形等多种。
B、单缸标准波形
点火示波器显示的单缸初、次级电压标准波形如图4-5所示。它描绘了从断电器触点打开开始,经过闭合至再次打开为止(一个完整的点火循环)的电压u随时间t的变化过程。
Ⅰ.初级标准波形。初级标准波形如图4-5(a)所示。它是从跨接在断电器触点(俗称白金)上得到的,又称为触点波形。当触点打开时,初级电压迅速增长,次级电压也迅速增长,两电压之和击穿火花塞间隙,如ab线所示。当火花塞两电极间出现火花放电后,随之出现高频振荡,由于点火线圈初、次级间的变压器效应,也出现在初级波形中,因此图4-5(a)中abc段为高频振荡波形。当次级火花放电完了时,点火线圈和电容器中的残余能量要继续释放,初级电路中出现低频振荡波形,如de
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