|
电感点火也称为晶体管放电点火（PEI），它不同于电容点火。电容点火是采取瞬间高电压放电的方式在点火线圈中互感出一个高压电，而电感点火是一种储能式点火，首先对点火线圈的初级线圈通电充磁，当切断初级线圈电流的时候，由于初级线圈自感的作用，在初级线圈内部自感出一个数百伏的电压。 初级线圈的自感电压同步的在次级线圈中互感出一个高压电。电感点火的火花塞间隙中跳火维持时间一般在0.8—2ms左右，在国产摩托车中，基本上正常情况下的火花持续时间（燃烧时间，燃烧线）在1.2ms左右。 电容点火只能提供几十微秒（1ms=1000微秒）的火花持续时间。上图为两种点火方式的火花塞间隙跳火维持时间对比，可以看到电感点火的燃烧持续时间是电容点火的十几倍。 电感点火需要预先对点火线圈的初级线圈通电充磁，以产生足够的磁场能，对初级线圈通电的时间称为闭合角时间，也有称为导通角，导通时间。为了同时满足闭合角与点火提前角的控制，点火器内部使用TSE2981集成电路来完成这两项工作，下图为集成电路内部功能图。 其工作原理为：通过对外部电容器(需要精密电容)的充放电来产生转速曲线(1脚)、闭合角曲线(22脚)和点火(进角)曲线(6脚)，以控制摩托车发动机的运转。由于其内部电路功能齐全，不仅能完成进角曲线控制，还能保证在从低速到高速的整个范围内，点火能量足够大而且大小基本一致(4213没有闭合角控制,高速点火能量不足)，具有很好的点火性能。 其工作过程为：触发电压脉冲中的正、负脉冲经限流整形后送到脚19（脚19电压由外部电阻设定为0.49V），与脚20进行施密特差分放大。脚20电位由内部设定，使用中不需外接元件。脚7为内部电压基准输出，在脚21的VCC为5V时，脚7电压为1.5V。这是整个电路的工作基准，也是该集成电路的关键部分。 脚2、脚4、脚5的外接电阻分别设置V2(0.35V)、V4(0.45V)、V5(0.3V)提前角曲线放电电平、速度曲线放电电平和充电电平。当速度曲线的放电电平V4被箝拉在V2电平，同样提前角曲线放电电平V2被箝拉在V5电平，而进角曲线在充电上升到V4电平时，充电电流最大。 点火角由脚18和脚6的电压决定。低速时V1<V6，在脚18脉冲下降沿点火。当V1=V6时开始进角。闭合角由脚1、脚22的电压来决定，当V22大于V1时，脚15为高电平，驱动晶体管导通。 上图为点火器内部驱动晶体管的工作方式，驱动晶体管一般使用比较多的是达林顿管，是一种带阻尼二极管的复合功率三极管。使用5V电压来进行开关控制，输入5V时驱动晶体管导通，点火线圈的初级线圈开始通电充磁，切断5V电源时驱动晶体管截止，初级线圈的通电回路被切断，充磁结束。下图为TSE2981集成电路工作时的波形示意图。 在电感点火电路中，有一种俗称的双头高压包，高压包上有两条高压线，每端各自安装一个火花塞，在直列多缸机上比较常见，如下图所示。这种高压包的工作方式与常见的一条高压线的高压包不同，同时使用两个火花塞（直列多缸机）才能点火，如果要使用在单缸机中，必须要将任意一条高压线搭铁接地，否则另外一条高压线没有火花。 双头高压包的点火原理下图所示，两条高压线上分别各接一个火花塞，两个火花塞的侧电极在发动机体上搭铁。 假设高压包的次级线圈感应电压为上正下负，则电流流向为：正极高压线的火花塞中心电极→侧电极搭铁→负极高压线火花塞的侧电极→中心电极→负极高压线，这就构成了一个完整的放电工作回路。 但是实际上火花塞是依靠电子流来击穿电极间隙跳火的，电子流的方向和电压电流的方向相反。双头高压包工作时的电子流方向为：负极高压线火花塞中心电极→侧电极搭铁→正极高压线火花塞的侧电极→中心电极→正极高压线。 这种情况下，总是有一个火花塞是中心电极为正，另一个火花塞的中心电极为负，其击穿电压是呈一正一负的状态，两个火花塞的高压次级点火波形如下图所示。 由于双头高压包是使用在直立多缸机中，共同使用一个高压包的两个气缸工作循环角度相差360度，一个气缸处于压缩冲程点火时，另一个气缸必定处于排气冲程。在排气冲程时，气缸内压缩压力极低，不需要很高的电压就能击穿火花塞间隙，所以处于排气冲程的气缸火花塞跳火消耗的高压电能很少，不会对处于压缩冲程的气缸高压点火带来太大的能量损失。 电感点火有效的解决了电容点火放电持续时间短的问题，能够满足现代发动机朝稀混合气方向发展的点火需要。但是随着发动机机械技术的进步，电感点火使用的普通三折线进角方式已经不能很好的满足实际点火的需要。 三折线进角方式容易导致低速时点火提前角过大，点火时间超前，在活塞还未完成压缩冲程时，火花塞的电火花便已经将可燃混合气点燃，迫使活塞上行速度急剧减慢，而且使活塞受到不应有的冲击力。 当活塞到达上止点时，本应该需要强大的爆发力推动活塞下行做功，但是由于一大部分可燃气体在压缩过程中已经燃烧，燃烧室内只剩少许气体推动活塞下行，从而导致功率不足。 而在高速状态下点火提前角过小，点火时间迟后，活塞已经越过上止点开始下行时才点火燃烧，燃烧爆炸的空间变大，推动活塞下行的燃烧气体压力下降，同样影响到发动机的最大功率输出。 上图为一款车型的点火提前角和发动机转速对应关系图。可以看到点火提前角是无一定曲线规律的在变化，不可能使用三折线的进角方式来满足。要使发动机能够发挥出功率，起码需要满足不同转速下对点火角度的要求。此时单片机技术介入到了点火器中，称为“数字式点火器”。 这篇文章属于一个点火器发展专题，遵循如下顺序进行介绍：早期点火 → 白金点火 → 电容点火 → 电感点火 → 数字点火 → 直接点火。如果您感兴趣，可以订阅“指尖摩托”头条号连续阅读。 |
|
|
