汽車點(diǎn)火高壓檢測(cè)與處理研究

高俊祥、高孝亮、曾平紅

（1. 湖南財(cái)經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系 421002；2. 湖南交通工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 421001)

0 引言

各國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展到今天，技術(shù)性能成為了克敵制勝的法寶。隨著環(huán)保要求越來越嚴(yán)，汽車排放標(biāo)準(zhǔn)與相應(yīng)技術(shù)也一再提高。目前，我國(guó)已全面實(shí)施了國(guó)5機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)，部分一線城市如北京、上海等重點(diǎn)城市已于2017年率先實(shí)施了國(guó)6a階段排放標(biāo)準(zhǔn)，2018年預(yù)計(jì)向全國(guó)推廣。汽車尾氣當(dāng)中的CO（一氧化碳）、HC＋NOx（碳?xì)浠衔锖偷趸铮┊a(chǎn)生的原因，很大一部分是點(diǎn)火電壓過低，造成燃油燃燒不充分所導(dǎo)致的。因此，保證足夠的點(diǎn)火電壓是減少汽車排放實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的有效措施[1]。

1 汽車點(diǎn)火原理

1.1 傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)

汽車傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)是指在點(diǎn)火線圈的一次回路中依靠觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)通斷的點(diǎn)火系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 汽車傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)

當(dāng)接通點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，在斷電器觸點(diǎn)閉合期間，蓄電池給點(diǎn)火線圈的低壓線圈供電，電流線性增長(zhǎng)，電能以磁場(chǎng)能的形式儲(chǔ)存起來。在某缸壓縮行程上止點(diǎn)前夕，斷電器觸點(diǎn)斷開，低壓線圈突然失去電流產(chǎn)生300 V左右的自感電壓，因高壓線圈和低壓線圈的互感作用而在高壓線圈兩端產(chǎn)生15～20 kV的點(diǎn)火高壓。

1.2 電子點(diǎn)火系統(tǒng)

電子點(diǎn)火系統(tǒng)是指點(diǎn)火線圈的一次回路由電子點(diǎn)火控制器實(shí)現(xiàn)通斷的點(diǎn)火系統(tǒng)，電子點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火高壓產(chǎn)生的原理跟傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)類似，區(qū)別在于用信號(hào)發(fā)生器取代了凸輪，用點(diǎn)火控制器取代了斷電器的觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無觸點(diǎn)通斷電路的目的，減少了點(diǎn)火系統(tǒng)的故障率。

1.3 微機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)

微機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的點(diǎn)火系統(tǒng)，其利用ECU接收包括曲軸位置信號(hào)在內(nèi)的多個(gè)汽車狀況信號(hào)，計(jì)算出最佳點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行點(diǎn)火，使汽車的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性最優(yōu)化。當(dāng)微機(jī)計(jì)算出某一缸需要點(diǎn)火時(shí)，給點(diǎn)火控制器中的相應(yīng)缸晶體管發(fā)送信號(hào)，斷開該缸點(diǎn)火線圈的低壓回路，由高壓線圈產(chǎn)生高壓進(jìn)行點(diǎn)火。

2 影響點(diǎn)火電壓高低的因素

綜上所述，不論哪種類型的點(diǎn)火系統(tǒng)，其點(diǎn)火高壓是基于一次線圈的自感和兩個(gè)線圈的互感作用而產(chǎn)生的。從能量角度看，是一次線圈在通電期間儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)換而來的。因此，磁場(chǎng)能量大小、自感作用強(qiáng)弱及互感作用性能都會(huì)影響點(diǎn)火高壓的高低。

2.1 一次電路電流

一次電路由蓄電池、點(diǎn)火開關(guān)、一次線圈和點(diǎn)火控制器組成，之中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)變都會(huì)使電流發(fā)生變化。蓄電池電壓降低、點(diǎn)火開關(guān)觸點(diǎn)接觸電阻增大和電路連接點(diǎn)阻值變大均會(huì)導(dǎo)致電流減小，進(jìn)而使磁場(chǎng)能量減小，導(dǎo)致點(diǎn)火電壓降低。

2.2 點(diǎn)火線圈的性能

點(diǎn)火線圈的感抗大小、自感和互感性能的好壞會(huì)直接影響點(diǎn)火電壓的高低。

2.3 高壓連線的質(zhì)量

高壓連線電阻的大小、是否破損或開裂也是因素之一。

2.4 火花塞的質(zhì)量

火花塞間隙的大小、積碳的存在會(huì)使擊穿電壓變低，從而造成點(diǎn)火電壓降低，火花能量不足。

3 點(diǎn)火電壓的檢測(cè)與處理技術(shù)

點(diǎn)火電壓不足會(huì)使混合氣體燃燒不充分，導(dǎo)致油耗增加，動(dòng)力性能下降和尾氣排放超標(biāo)等一系列問題。因此，監(jiān)測(cè)點(diǎn)火電壓的高低并實(shí)施預(yù)警，能有效預(yù)防這些問題的發(fā)生，提高汽車的性能。基于互感作用原理，對(duì)于非獨(dú)立點(diǎn)火系統(tǒng)，對(duì)點(diǎn)火電壓的檢測(cè)可在一次或者二次回路進(jìn)行[2]。

3.1 一次檢測(cè)技術(shù)

如圖2電路所示，點(diǎn)火電壓產(chǎn)生時(shí)，一次線圈兩端會(huì)存在一個(gè)300 V左右的電壓，在其兩端并聯(lián)一個(gè)電阻串聯(lián)電路，取其中一個(gè)電阻兩端的電壓作為預(yù)警信號(hào)送給預(yù)警電路，當(dāng)該信號(hào)電壓過低時(shí)，為司機(jī)提供報(bào)警，對(duì)車輛進(jìn)行及時(shí)檢修。

圖2 檢測(cè)與預(yù)警電路

3.2 二次檢測(cè)技術(shù)

同樣利用電磁感應(yīng)原理，在高壓引線上繞一個(gè)感應(yīng)線圈，取其感應(yīng)電壓作為檢測(cè)信號(hào)，送往預(yù)警電路提供報(bào)警。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽車點(diǎn)火電壓的高低對(duì)汽車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和節(jié)能環(huán)保性能有直接影響，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可主動(dòng)預(yù)防這些性能的下降，相較于汽車尾氣排放檢測(cè)有更積極的意義。

[1]孫秀潔,王靜.我國(guó)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)進(jìn)行時(shí)[J].汽車與配件,2015(33).

[2]張?jiān)泼?劉慶明.電火花點(diǎn)火溫度瞬態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究[J].高電壓技術(shù),2015.2.