用于輕型汽油發(fā)動機(jī)和抑制發(fā)動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)的點(diǎn)火控制裝置的研制

雷德友

浙江鋒龍電氣股份有限公司 浙江紹興 312300

點(diǎn)火系統(tǒng)是用于點(diǎn)燃燃料-空氣混合的系統(tǒng)。它不僅在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域非常著名，而且有更多的應(yīng)用，例如在燃油和燃?xì)忮仩t方面。最早的內(nèi)燃機(jī)使用火焰，或者一個熱管，但是用于點(diǎn)火這些很快被使用電火花的系統(tǒng)所取代。

傳統(tǒng)點(diǎn)火方式有機(jī)械式點(diǎn)火系統(tǒng)工作過程是由曲軸帶動分電器軸轉(zhuǎn)動，分電器軸上的凸輪轉(zhuǎn)動，使點(diǎn)火線圈初級觸點(diǎn)接通與閉合而產(chǎn)生高壓電。這個點(diǎn)火高壓電通過分電器軸上的分火頭，根據(jù)發(fā)動機(jī)工作要求按順序送到各個氣缸的火花塞上，火花塞發(fā)出電火花點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)的氣體。分電器殼體可以手動轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)基本的點(diǎn)火提前角(即怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時的點(diǎn)火提前角)，同時還有真空提前裝置，它根據(jù)進(jìn)氣管內(nèi)真空度的變化提供不同的提前角[1]。

1 輕型汽油發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火控制裝置的現(xiàn)狀

汽油發(fā)動機(jī)在適當(dāng)?shù)臅r間點(diǎn)始終需要來自點(diǎn)火器的點(diǎn)火信號，并且通過控制汽缸中的燃料-空氣混合物的燃燒來提供動力，以使汽油發(fā)動機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。對于輕型汽油發(fā)動機(jī)，很少使用電子燃油噴射（EFI），而發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火提前角是分開控制的，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。燃料-空氣混合物被氣缸中的活塞壓縮到其可能的最小體積的時刻稱為上死點(diǎn)（TDC）。原則上，當(dāng)發(fā)生上死點(diǎn)時，需要對燃料-空氣混合物進(jìn)行完全燃燒，以便產(chǎn)生能量以最大程度地推動活塞以為汽油發(fā)動機(jī)提供最大功率。但是點(diǎn)火器需要時間來產(chǎn)生點(diǎn)火信號并且燃料-空氣混合物被點(diǎn)燃并獲得完全燃燒。如果點(diǎn)火器始終在上止點(diǎn)（TDC）產(chǎn)生點(diǎn)火信號，那么隨著汽油發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，燃料-空氣混合物在氣缸中完全燃燒的瞬間與活塞的瞬間之間的時間間隔到達(dá)上死點(diǎn)（TDC）變得越來越大，因此，汽油發(fā)動機(jī)的工作效率越來越低。

2 輕型汽油發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火控制裝置研制問題的提出

輕型汽油發(fā)動機(jī)一般設(shè)計(jì)為單向旋轉(zhuǎn)模式，即輕型汽油發(fā)動機(jī)只能單向旋轉(zhuǎn)。并且汽油發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸和啟動輪在單向模式下緊密連接。也就是說，如果汽油發(fā)動機(jī)正轉(zhuǎn)，無論啟動輪如何，旋轉(zhuǎn)軸都能正常運(yùn)轉(zhuǎn)；如果汽油發(fā)動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸將以相反的方式運(yùn)行，迫使啟動輪跟隨它。啟動輪由一定長度的啟動繩纏繞，使得一些正旋轉(zhuǎn)能量被強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)軸和汽油的飛輪與啟動繩被拉動，并且與點(diǎn)火器的點(diǎn)火功能配合，發(fā)動機(jī)可以正常開始。在發(fā)動機(jī)啟動過程中，旋轉(zhuǎn)軸的速度變化，這將導(dǎo)致由點(diǎn)火系統(tǒng)（特別是數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)）計(jì)算的點(diǎn)火角偏離實(shí)際所需的角度，或者甚至導(dǎo)致汽油發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的瞬時反向旋轉(zhuǎn)。啟動輪的反向旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致啟動繩索在其反向旋轉(zhuǎn)時可能越來越緊，并且一旦啟動繩索的張力過大，啟動繩索可能會破壞以對啟動系統(tǒng)造成損壞[2]。

3 輕型汽油發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火控制裝置的研究設(shè)計(jì)

針對現(xiàn)階段工藝復(fù)雜，質(zhì)量不穩(wěn)定，安全性不高，成本高的缺陷，研究設(shè)計(jì)了一種于抑制發(fā)動機(jī)的反轉(zhuǎn)并在適當(dāng)?shù)臅r間點(diǎn)根據(jù)發(fā)動機(jī)的速度產(chǎn)生點(diǎn)火信號，以控制火花塞產(chǎn)生點(diǎn)火輕型汽油發(fā)動機(jī)的火花的點(diǎn)火控制裝置，包括a充電線圈，被配置為隨著飛輪的旋轉(zhuǎn)引起第一交流信號，所述飛輪的表面包括磁鋼；變壓器，包括初級點(diǎn)火線圈和次級點(diǎn)火線圈，其中所述次級點(diǎn)火線圈與所述火花塞連接；電火花發(fā)生控制電路，被配置為接收所述整流的第一交流信號并響應(yīng)于點(diǎn)火信號將第一信號施加到所述主點(diǎn)火線圈，其中所述二次點(diǎn)火線圈感應(yīng)出第二信號以控制所述火花塞產(chǎn)生火花；觸發(fā)線圈，被配置為隨著所述飛輪的旋轉(zhuǎn)而感應(yīng)出第二交流信號；位置檢測電路，用于分別對所述第二交流信號的正信號和負(fù)信號進(jìn)行整形，以產(chǎn)生第一位置信號和第二位置信號，并將所述第一位置信號和所述第二位置信號提供給微控制器；微控制器，用于根據(jù)所述第一位置信號確定點(diǎn)火時刻，將所述點(diǎn)火信號提供給所述電火花產(chǎn)生控制電路，還用于根據(jù)所述第一位置信號控制所述火花塞停止點(diǎn)火，第二位置信號。觸發(fā)線圈，被配置為隨著所述飛輪的旋轉(zhuǎn)而感應(yīng)出第二交流信號；位置檢測電路，用于分別對所述第二交流信號的正信號和負(fù)信號進(jìn)行整形，以產(chǎn)生第一位置信號和第二位置信號，并將所述第一位置信號和所述第二位置信號提供給微控制器[3]。

4 結(jié)語

本文所研究設(shè)計(jì)的一種新式結(jié)構(gòu)的用于輕型汽油發(fā)動機(jī)和抑制發(fā)動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)的點(diǎn)火控制裝置，結(jié)構(gòu)簡單，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，此類點(diǎn)火控制裝置具有結(jié)構(gòu)合理，成本低，控制電路可靠，操作安全的特點(diǎn)，不僅有效保證點(diǎn)、熄火控制質(zhì)量，且能夠大大提高了燃油效率。該產(chǎn)品嚴(yán)格按照點(diǎn)火控制裝置的制造標(biāo)準(zhǔn)及其他相關(guān)規(guī)定進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，已完全達(dá)到安全可靠的功效，為當(dāng)?shù)攸c(diǎn)火控制裝置的工作做出了卓越的貢獻(xiàn)。