隨著汽車汽油
發(fā)動(dòng)機(jī)向高轉(zhuǎn)速、高
壓縮比、大
功率、低油耗和低排放的方向發(fā)展,傳統(tǒng)的點(diǎn)火裝置已經(jīng)不適應(yīng)使用要求。點(diǎn)火裝置的核心部件是點(diǎn)火線圈和開關(guān)裝置,提高點(diǎn)火線圈的能量,
火花塞就能產(chǎn)生足夠能量的火花,這是點(diǎn)火裝置適應(yīng)
現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基本條件。
通常的點(diǎn)火線圈里面有兩組線圈,
初級(jí)線圈和
次級(jí)線圈。初級(jí)線圈用較粗的漆包線,通常用0.5-1毫米左右的漆包線繞200-500匝左右;次級(jí)線圈用較細(xì)的漆包線,通常用0.1毫米左右的漆包線繞15000-25000匝左右。初級(jí)線圈一端與車上低壓電源(+)聯(lián)接,另一端與開關(guān)裝置(斷電器)聯(lián)接。次級(jí)線圈一端與初級(jí)線圈聯(lián)接,另一端與高壓線輸出端聯(lián)接輸出高壓電。
點(diǎn)火線圈之所以能將車上低壓電變成高電壓,是由于有與普通變壓器相同的形式,初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的匝數(shù)比大。但點(diǎn)火線圈工作方式卻與普通變壓器不一樣,普通變壓器是連續(xù)工作的,而點(diǎn)火線圈則是斷續(xù)工作的,它根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的轉(zhuǎn)速以不同的頻率反復(fù)進(jìn)行儲(chǔ)能及放能。
當(dāng)初級(jí)線圈接通電源時(shí),隨著電流的增長四周產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng),鐵芯儲(chǔ)存了磁場(chǎng)能;當(dāng)開關(guān)裝置使初級(jí)線圈電路斷開時(shí),初級(jí)線圈的磁場(chǎng)迅速衰減,次級(jí)線圈就會(huì)感應(yīng)出很高的電壓。初級(jí)線圈的磁場(chǎng)消失速度越快,電流斷開瞬間的電流越大,兩個(gè)線圈的匝比越大,則次級(jí)線圈感應(yīng)出來的電壓越高。
點(diǎn)火線圈依照磁路分為
開磁式及
閉磁式兩種。傳統(tǒng)的點(diǎn)火線圈是用開磁式,其鐵芯用0.3毫米左右的硅鋼片疊成,鐵芯上繞有次級(jí)與初級(jí)線圈。閉磁式則采用形似Ⅲ的鐵芯繞初級(jí)線圈,外面再繞次級(jí)線圈,磁力線由鐵芯構(gòu)成閉合磁路。閉磁式點(diǎn)火線圈的優(yōu)點(diǎn)是漏磁少,能量損失小,體積小,因此電子點(diǎn)火系統(tǒng)普遍采用閉磁式點(diǎn)火線圈。
在
現(xiàn)代汽車的高速汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上,已經(jīng)采用由微處理機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng),也稱
數(shù)字式電控點(diǎn)火系統(tǒng)。這種點(diǎn)火系統(tǒng)由微電腦(計(jì)算機(jī))、各種傳感器和點(diǎn)火執(zhí)行器三部分組成。
實(shí)際上在現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)中,汽油噴射與點(diǎn)火這兩個(gè)子系統(tǒng)都受同一個(gè)
ECU控制,合用一組傳感器。傳感器基本上與電控汽油噴射系統(tǒng)中的傳感器相同,例如有
曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、
節(jié)氣門位置傳感器、
進(jìn)氣歧管壓力傳感器、爆燃傳感器等。其中爆燃傳感器是電控點(diǎn)火專用的一個(gè)很重要的傳感器(尤其是采用了廢氣
渦輪增壓裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)),它能夠監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆燃及爆燃的程度,作為反饋信號(hào)使ECU指令實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火提前,使發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)爆燃又能獲得較高的燃燒效率。
數(shù)字式電控點(diǎn)火系統(tǒng)(ESA)按照結(jié)構(gòu)分為
分電器式與
無分電器式(DLI)兩種類型。分電器式電控點(diǎn)火系統(tǒng)只用一個(gè)點(diǎn)火線圈產(chǎn)生高壓電,然后由分電器按照點(diǎn)火順序依次在各缸火花塞點(diǎn)火。由于點(diǎn)火線圈初級(jí)線圈的通斷工作由電子點(diǎn)火電路承擔(dān),因此分電器已取消斷電器裝置,僅起到高壓電分配職能。
雙缸點(diǎn)火方式指兩個(gè)氣缸合用一個(gè)點(diǎn)火線圈,因此這種點(diǎn)火方式只能用于
氣缸數(shù)目為偶數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)上。如果在4缸機(jī)上,當(dāng)兩個(gè)缸
活塞同時(shí)接近上止點(diǎn)時(shí)(一個(gè)是壓縮另一個(gè)是排氣),兩個(gè)火花塞共同一個(gè)點(diǎn)火線圈且同時(shí)點(diǎn)火,這時(shí)候一個(gè)是有效點(diǎn)火另一個(gè)則是無效點(diǎn)火,前者處于高壓低溫的混合氣之中,后者處于低壓高溫的廢氣中,因此兩者的火花塞電極間的電阻完全不一樣,產(chǎn)生的能量也不一樣,導(dǎo)致有效點(diǎn)火的能量大得多,約占總能量的80%左右。
單獨(dú)點(diǎn)火方式是每一個(gè)氣缸分配一個(gè)點(diǎn)火線圈,點(diǎn)火線圈直接安裝在火花塞上的頂上,這樣還取消了高壓線。這種點(diǎn)火方式通過凸輪軸傳感器或通過監(jiān)測(cè)氣缸壓縮來實(shí)現(xiàn)精確點(diǎn)火,它適用于任何缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī),特別適合每缸4
氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)使用。因?yàn)榛鸹ㄈc(diǎn)火線圈組合可安裝在雙
頂置凸輪軸(DOHC)的中間,充分利用了間隙空間。由于取消分電器和高壓線,能量傳導(dǎo)損失及漏電損失極小,沒有機(jī)械磨損,而且各缸的點(diǎn)火線圈和火花塞裝配在一起,外用金屬包裹,大幅減少了電磁干擾,可以保障發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的正常工作。