汽车点火波形形成与分析

汽油机点火波形

的形成与分析初级线圈的电阻值通常在1～4Ω之间，次级线圈的电阻值通常在8000～16000Ω之间。车用点火线圈的匝数比通常约为1:100图2中A局部是开路电压，因为此刻电路还没有闭合。当初级电路闭合，初级线圈通过搭铁构成回路〔图2中的B局部〕。这个电压降会非常接近于零电位。图2中的C局部是电路中的保持电压，用来克服初级电路或基极的电阻，从而产生电流。如果是三极管，该电压为0.7～1V。当电流流经绕组时会在绕组周围建立一个电感磁场〔见图3〕。电流越大，磁感应就越强。如果将示波器的电压量程降低，放大初级点火波形的底部，就可看见这个压降〔波形中D局部〕。电流接近饱和时〔波形中E局部〕。线圈充电饱和后，〔波形中F局部〕。在初级电路中并联着电容器。断电时，初级线圈的电流通过电容器消失得越快，磁场也就消失得越快次级线圈中的感应电压越高。从而击穿火花塞两电极之间的空隙。次级线圈的电阻是火花塞电极间的间隙〔初级波形G局部〕。火花塞的电极间隙越大，电阻就越大，因而所需的击穿电压就越高。击穿电压出现后在电极间出现振荡波〔波形H局部〕。此振荡波是由绕组间的电容现象引起的。电弧速度非常快，大约为2μs。此高速的能量脉冲使得能量在电与磁之间互相转换。

火花塞被击穿后电极间的物质会出现电离现象。并且在火花塞电极间出现“等离子体〞〔图7C〕。等离子体的电阻大小与气体成份和气体压力有关。由于击穿电压不稳定，每个点火循环时上下都有波动，所以要观察出现等离子体时的电压值。出现等离子体时的电压值比击穿电压稳定，因而能看出从击穿电压中看不出的电阻值。电离转变成等离子体时所受的唯一影响就是次级线路中的电阻值。以下图中的黄色波形线说明次级电路中有20kΩ的额外电阻。红色波形线代表相邻的一个汽缸，其等离子体出现时电压正常。黄色波形线的等离子体出现时的电压比正常值高出了2.3kV，这就说明线路中有额外的电阻。以下图中黄色波形线显示的是高压导线和火花塞之间有约5mm的间隙。红色波形线代表相邻的一个汽缸，其等离子体出现时，电压值正常。在黄线中，等离子体出现时的电压值比正常值高出1.2kV，说明线路中有电阻。以下图中，一个缸的喷油嘴插头被断开，燃油不进缸。黄色和红色的波形线，它们在电离转变成等离子体时，其电压值没什么差异，这说明线路中的电阻正常。在黄色波形线中，代表等离子体出现的一段波形说明电阻较高，这是因为等离子体中缺少碳氢化合物。这就使得电压在燃烧时陡然高出10kV。当燃烧时间接近终了、点火线圈的能量将尽时，电压在电火花熄灭前会略有上升〔图中J局部〕。这种现象是等离子体的消失所造成的。饱和充电的次级点火线圈。穿越线路中电极之间空隙电阻所需的电压或压力越高，电子耗尽的速度就越快。电子流过火花塞电极间这一阶段叫做燃烧时间〔图中G、J局部〕。推动电子在线路中流动所需的电压不同，燃烧时间也不同。电压越低，燃烧时间就越长。反之，电压越高，燃烧时间就越短。用一根绳子来演示一下这一规律。假定绳子的长度是一定的，并将它用来表示击穿电压和燃烧时间的波形局部〔见以下图〕。绳子用在垂直线的局部越长，用在水平线的局部就越短。反之那么相反。假设绳子整体短，就像点火线圈的磁场不饱和一样，垂直和水平的局部也会受到影响，这是由于可提供的能量减少所造成的。击穿电压和燃烧时间受汽缸内的压力以及气体成份的影响。汽缸里的混合气由原子组成，这些原子能够电离或使火花塞的电极间产生电火花。这些原子会电离，但如果条件变化，电离的性能也会变化。如果电能缺乏以维持电子流过火花塞的电极之间，那么电火花就会熄灭〔以下图的J局部〕，点火线圈里剩余的任何能量都将会被绕组吸收。被吸收的能量通过电能和磁能的转换而耗散。这就是点火终了时波形中为什么会出现振荡波的原因〔图中的K局部〕。通过这个振荡波可以看出点火线圈放电时有多少能量被利用了或者有多少能量没有被利用。电压变化大、振荡的次数多说明了点火线圈中的剩余能量多，如果没有振荡波，就说明点火线圈的能量完全用尽了。通过点火波形能够检测的内容有：稀空燃比、浓空燃比、早燃、配气相位和气门造成的紊流、排气背压造成的紊流、EGR阀