汽車點火波形形成與分析

汽油機點火波形

的形成與分析初級線圈的電阻值通常在1～4Ω之間，次級線圈的電阻值通常在8000～16000Ω之間。車用點火線圈的匝數(shù)比通常約為1:100圖2中A局部是開路電壓，因為此刻電路還沒有閉合。當初級電路閉合，初級線圈通過搭鐵構成回路〔圖2中的B局部〕。這個電壓降會非常接近于零電位。圖2中的C局部是電路中的保持電壓，用來克服初級電路或基極的電阻，從而產(chǎn)生電流。如果是三極管，該電壓為0.7～1V。當電流流經(jīng)繞組時會在繞組周圍建立一個電感磁場〔見圖3〕。電流越大，磁感應就越強。如果將示波器的電壓量程降低，放大初級點火波形的底部，就可看見這個壓降〔波形中D局部〕。電流接近飽和時〔波形中E局部〕。線圈充電飽和后，〔波形中F局部〕。在初級電路中并聯(lián)著電容器。斷電時，初級線圈的電流通過電容器消失得越快，磁場也就消失得越快次級線圈中的感應電壓越高。從而擊穿火花塞兩電極之間的空隙。次級線圈的電阻是火花塞電極間的間隙〔初級波形G局部〕?；鸹ㄈ碾姌O間隙越大，電阻就越大，因而所需的擊穿電壓就越高。擊穿電壓出現(xiàn)后在電極間出現(xiàn)振蕩波〔波形H局部〕。此振蕩波是由繞組間的電容現(xiàn)象引起的。電弧速度非常快，大約為2μs。此高速的能量脈沖使得能量在電與磁之間互相轉換。

火花塞被擊穿后電極間的物質(zhì)會出現(xiàn)電離現(xiàn)象。并且在火花塞電極間出現(xiàn)“等離子體〞〔圖7C〕。等離子體的電阻大小與氣體成份和氣體壓力有關。由于擊穿電壓不穩(wěn)定，每個點火循環(huán)時上下都有波動，所以要觀察出現(xiàn)等離子體時的電壓值。出現(xiàn)等離子體時的電壓值比擊穿電壓穩(wěn)定，因而能看出從擊穿電壓中看不出的電阻值。電離轉變成等離子體時所受的唯一影響就是次級線路中的電阻值。以下圖中的黃色波形線說明次級電路中有20kΩ的額外電阻。紅色波形線代表相鄰的一個汽缸，其等離子體出現(xiàn)時電壓正常。黃色波形線的等離子體出現(xiàn)時的電壓比正常值高出了2.3kV，這就說明線路中有額外的電阻。以下圖中黃色波形線顯示的是高壓導線和火花塞之間有約5mm的間隙。紅色波形線代表相鄰的一個汽缸，其等離子體出現(xiàn)時，電壓值正常。在黃線中，等離子體出現(xiàn)時的電壓值比正常值高出1.2kV，說明線路中有電阻。以下圖中，一個缸的噴油嘴插頭被斷開，燃油不進缸。黃色和紅色的波形線，它們在電離轉變成等離子體時，其電壓值沒什么差異，這說明線路中的電阻正常。在黃色波形線中，代表等離子體出現(xiàn)的一段波形說明電阻較高，這是因為等離子體中缺少碳氫化合物。這就使得電壓在燃燒時陡然高出10kV。當燃燒時間接近終了、點火線圈的能量將盡時，電壓在電火花熄滅前會略有上升〔圖中J局部〕。這種現(xiàn)象是等離子體的消失所造成的。飽和充電的次級點火線圈。穿越線路中電極之間空隙電阻所需的電壓或壓力越高，電子耗盡的速度就越快。電子流過火花塞電極間這一階段叫做燃燒時間〔圖中G、J局部〕。推動電子在線路中流動所需的電壓不同，燃燒時間也不同。電壓越低，燃燒時間就越長。反之，電壓越高，燃燒時間就越短。用一根繩子來演示一下這一規(guī)律。假定繩子的長度是一定的，并將它用來表示擊穿電壓和燃燒時間的波形局部〔見以下圖〕。繩子用在垂直線的局部越長，用在水平線的局部就越短。反之那么相反。假設繩子整體短，就像點火線圈的磁場不飽和一樣，垂直和水平的局部也會受到影響，這是由于可提供的能量減少所造成的。擊穿電壓和燃燒時間受汽缸內(nèi)的壓力以及氣體成份的影響。汽缸里的混合氣由原子組成，這些原子能夠電離或使火花塞的電極間產(chǎn)生電火花。這些原子會電離，但如果條件變化，電離的性能也會變化。如果電能缺乏以維持電子流過火花塞的電極之間，那么電火花就會熄滅〔以下圖的J局部〕，點火線圈里剩余的任何能量都將會被繞組吸收。被吸收的能量通過電能和磁能的轉換而耗散。這就是點火終了時波形中為什么會出現(xiàn)振蕩波的原因〔圖中的K局部〕。通過這個振蕩波可以看出點火線圈放電時有多少能量被利用了或者有多少能量沒有被利用。電壓變化大、振蕩的次數(shù)多說明了點火線圈中的剩余能量多，如果沒有振蕩波，就說明點火線圈的能量完全用盡了。通過點火波形能夠檢測的內(nèi)容有：稀空燃比、濃空燃比、早燃、配氣相位和氣門造成的紊流、排氣背壓造成的紊流、EGR閥