【检修知识】焚烧波形剖析(图)

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最初的内燃机结构非常简单，但为了增加功率和效率，人们对其进行了许多改进，结构变得越来越复杂。 当今内燃机主要有两种，一种是压燃式(柴油机)，另一种是点火式(汽油发动机)。 在这里，我们要探索的是汽油机器。 了解the/きだよよ2/机的能量是如何释放的很重要。 对于内燃机来说，空气和燃料的混合物被吸入气缸并在气缸内被压缩。 当混合物被压缩时，它的分子被迫进入一个小空间。 这导致分子相互碰撞，产生摩擦和热量。 燃料分子的分子链由不同的原子组成，结合这些不同的原子需要能量。 为了释放燃料的能量，燃料分子必须分裂和重组为不同结构的低能分子。 一旦燃料分子分裂，就不再需要结合不同原子的能量。 这种释放的能量为内燃机提供动力。 对于the/きだよよ2/发动机来说，仅靠压缩无法提供足够的能量来分裂燃料分子。 引入燃料分子的热能使它们变得不稳定，但为了分离燃料分子的原子，需要更多的力。 分开两个在一起摔跤的人并不容易。 要把它们分开，你需要比它们拧在一起更大的力。 电击枪可以把两个扭打在一起的人分开，因为电击枪放电时电压可以达到100kv。 电击枪的势能大于两个人一起摔跤所用的能量，所以两个人会放手分开。 虽然气缸压缩会产生热能，但需要更多的力来分裂燃料分子并释放能量。 点火系统产生的高能电火花可以提供这种力。 点燃混合气体需要高能电火花，所以人们采用了许多不同的点火系统。 升压变压器是当今常用的点火系统。 这种变压器使用低电压和高电流电极来产生高电压和低电流电极。 它由两个不同的线圈组成。 第一个线圈称为初级线圈，第二个线圈称为次级线圈(见图1)。 为了增加磁场，初级线圈缠绕在铁芯上。 在现代变压器中，这种铁芯由许多黑色金属(通常是软铁)堆叠在一起组成。 与单片铁芯相比，其磁增强能力更好。 一次绕组的导线较粗，匝数较少，使得其电阻值很低。 二次绕组的导线细，匝数多，所以电阻值高。 汽车点火线圈的匝数比通常在1:100左右，也就是说，初级线圈转一圈，次级线圈就转100圈。 初级线圈电阻值通常在1-4ω之间，次级线圈电阻值通常在8000-16000ω之间。 一次线圈和二次线圈相互绝缘，绝缘介质为变压器油或环氧树脂。 变压器油的耐压为20 ~ 25 kV，因此新型点火线圈采用真空密封环氧树脂，其耐压可达50kv。 初级线圈和次级线圈电磁耦合，所以一个线圈受影响，另一个线圈也受影响。 点火线圈利用电磁感应来提供所需的点火能量。 为了了解点火线圈的工作原理，我们来看看它产生的波形。 先看图2中的A部分，这部分是开路电压，因为电路还没有闭合，初级线圈没有电流流过。 然后，当驱动电路闭合时，电压突然下降，初级线圈对地形成回路(图2中的B部分)。 这个电压降将非常接近零电势。 固有压降取决于驱动电路中控制电流的是三极管还是FET。 如果是三极管，它的压降是0.7 ~ 1V，这是因为三极管基极的电阻。 FET的基极电阻很小，产生的压降约为0.1 ~ 0.3 V。 固有压降是电路中的保持电压，用来克服驱动电路或基极的电阻，使电流流动(图2中C部分)。 一旦驱动电路闭合，电流就流过初级线圈的绕组。 当电流流过绕组时，所有的电流都用来在绕组周围建立磁场(见图3)。 这个磁场的建立叫做电感，其强度与电感和电流成正比。 换句话说，电流越大，磁感应越强。 磁场建立时，磁力线切割初级线圈和次级线圈，使两个线圈产生感应电压，但这个电压对两个线圈的影响是不同的。 随着磁场的建立，当电磁线切割次级线圈时，次级线圈中会产生感应电动势(emf)并释放电子。 当驱动电路闭合时，可以从次级电压波形中看到该感应电动势。 线路闭合开始时会出现电压振荡(见图4)。 这是因为磁线切割次级线圈，在次级线圈的不同绕组中产生感应电压。 线圈绕组中有电容。 当两个导体在空间上分开并且电流流过这两个导体时，就会产生电容。 此外，这两个导体之间会产生电位差。 导体的尺寸和导体之间的距离决定了电容。 当电能和磁能相互转换时，就会产生振荡波。 线圈充电到饱和后，这种振荡波会减弱成稳定的电弧，然后变成一条直线。 线圈充电的饱和点不同，主要取决于流过初级线圈的电流、电阻值和线圈的匝数。 磁场建立时，磁丝切割初级线圈，初级线圈中的感应电压释放电子。 然而，由于初级线圈中的电流，这些释放的电子将阻碍电流流动。 在我之前的文章中，我已经以挤满学生的学校过道为例说明了这个问题。 这个例子也适用于点火线圈。 想象一下孩子们沿着教学楼的走廊快速奔跑。 然后，更多的孩子沿着过道从教室出来，进入过道。 离开教室进入过道的孩子，如果不去推正在过道里跑的孩子，是不会跑得更快的。 就像小孩进入过道一样，初级线圈中的感应电压阻碍了初级线圈中的电流。 这种障碍称为反电动势或反电压。 每当线路中有电感时，电流的变化就会产生反电动势，阻碍电流流动。 每当线路中有电阻时，就会产生电压降，电压降的大小与电阻值成正比。 从底部线条(图4中的D部分)可以看出这一压降，其中初级波形略有上升。 如果示波器的电压范围降低，初级点火波形的底部放大，可以清楚地看到这个压降(图5上半部分的D部分)。 当电流流过线圈时，遇到电阻就会产生压降。在用电流钳测量初级线圈的电流波形时也能反映出这种现象(见图5的下半部分)。 一旦点火线圈的初级电流饱和(磁场不再运动)，次级线圈的外围就充满了磁场。 点火线圈的电流饱和点取决于流过它的电流。电流越大，磁力线的强度就越大。相反，电流越小，磁力线的强度就越小。 线圈充满电后，流过初级线圈的电流会受到限制(图2中的E部分)，但磁场强度仍处于最大值。 注意，此时电流受到限制，但电压仍低于开路电压(图2中的F部分)。 为了限制电流，线路中增加了一个电阻，用来限制流过初级线圈的电流。 如果初级电路中有额外的电阻，限流时间将会提前。 如果线圈短路或电阻值低于规定值，限流时间会滞后。 所以，如果知道电路设计的特点，就可以从限流时间的变化来判断故障。 随着of/きだよよよよよよよよよよよよよよよよ
1242的增加 电荷饱和后，电源控制模块(pcm)切断点火系统的驱动电路，初级线圈中的电流不再流过初级绕组，使磁场通过次级线圈消失。 当磁场通过导线或绕组时，导线或绕组中会产生感应电压。 这个感应电压会产生电动势。 电动势沿着直线推动电子，直到它们回到次级绕组。 电容的作用是加速磁场的消失。 DC不可能通过这个元件接地，但交流电可以，而且交流电可以通过电容器。 因此，初级线圈中的电流可以通过电容器接地。 电容器连接在初级电路中(见图6)。 当电流停止时，初级线圈中的磁场收缩，以稳定线圈中的电流。 初级线圈的电流通过电容器消失得越快，磁场消失得越快。 快速运动的磁场会增加次级线圈中的感应电压，因此高达50kv的电压所驱动的电流需要找到一个通道或出口。 次级线圈接在火花塞上，电子移动到火花塞电极的开口处，但次级电路是开路。 当高压电试图推动电子通过开路时，首先在火花塞的两个电极之间建立电晕或低能场(图7a)。 一旦这个电晕建立，电离就开始了。 电离开始时，所需电压很高。 为了释放电子，电势差必须对原子施加足够的压力(图7b)。 失去电子的原子变成正离子(离子是带正电或负电的原子，是原子失去或获得一个或多个电子的结果)。 这是击穿电压或推动电子克服电阻所需的电压。 在次级线圈中，电阻是火花塞电极之间的间隙(参见图2的G部分)。 火花塞的电极间隙越大，电阻越大，因此所需的击穿电压也越高。 击穿电压的读数单位是千伏(kv)，是克服二次线中所有电阻所需的能量。 当电子开始通过火花塞的两个电极时，电离就完成了。 请注意，伴随电子流开始出现的振荡波，这个振荡是在击穿电压出现之后开始的(图2中的H部分)。 这种振荡或脉动是由线圈或绕组之间的电容引起的。 电能和磁能之间的转换很容易在变压器中发生。 击穿电压引起的电弧速度很快，大约2 ns。 这种高速能量脉冲使能量在电和磁之间转换。 电弧的能量脉冲越强，出现的振荡波就越多。 这些振荡波类似于儿童在秋千上玩耍。 起初，孩子在秋千上休息。 用力一推，秋千就荡起来了。 你用的力越大，挥杆就越高。 然后秋千会来回摆动，直到能量消失。 电、磁能转换和点火线圈中的磁能、电能转换非常类似于摆动。 作为机械装置，秋千需要推力才能运动，就像点火线圈的放电或“驱动力”产生能量脉冲一样。 电子流开始后，电压稳定，振荡减弱为稳定电压(图2第一部分)。 一旦发生电离，自由电子和正离子会在火花塞的电极之间形成通道。 当流动的电子数量等于流动的正离子数量时，就会发生这种情况，等离子体出现在火花塞电极之间(图7c)。 等离子体的电阻与气体成分和气压有关。 等离子体可以降低电子在火花塞电极之间流动所需的电压。 电离转化为等离子体时的电压值是分析问题的重要参数。 由于击穿电压不稳定，在每个点火周期都有上下波动，所以观察等离子体出现时的电压值就显得尤为重要。 等离子体出现时，电压值比击穿电压更稳定，所以从击穿电压看不出来的电阻值就能看出来。 电离成等离子体的唯一影响是电路中的电阻值。 图9中的黄色波浪线表示次级电路中有一个20kΩ的额外电阻。 红色波浪线代表等离子体出现时电压正常的相邻圆柱体。 当出现黄色波形线的等离子体时，电压比正常值高2.3kv，说明线路中有多余的电阻。 图10中的黄色波浪线表示高压线与火花塞之间有0.2英寸(约5毫米)的间隙。 红色波浪线代表相邻的圆柱体。等离子出现时，电压值正常。 黄线中，等离子出现时的电压值比正常值高1.2kv，说明线路中有电阻。 图11中，一个气缸的喷油器插头断开，燃油不进入气缸。 注意，黄色和红色波浪线在电离转化为等离子体时电压值没有差别，说明线内电阻正常。 然而，在黄色波形线中，代表等离子体出现的波形表示电阻高，这是由于等离子体中缺少碳氢化合物。 这使得在燃烧过程中电压突然高于10kv。 一旦电子开始在火花塞的电极之间流动，它们将继续流动，直到次级线圈的能量耗尽。 当燃烧时间即将结束，点火线圈的能量即将耗尽时，在火花熄灭之前，电压会稍微上升(图2中的J部分)。 这种现象是由等离子体消失引起的。 点火线圈产生的电子数减少，使得正离子和电子数不相等，所以等离子体消失。 因为等离子体形成的电流通道电阻较小，等离子体的消失会使电阻增大，在燃烧时间接近结束时会使电压升高。 从点火线圈的次级绕组产生电能的感应效应是有限的。 饱和的点火线圈就像一个装满水的桶。如果用水泵靠压力把桶里的水抽出来，并指定水管的直径，压力越大，抽出水的时间越短。 当水被抽出时，压力就消失了。 对于次级线圈，推动电子穿过线路电阻所需的电压或压力越高，电子消耗得越快。 电子在火花塞电极之间流动的阶段称为燃烧时间(图2中的G和J部分)。 推动电子在电路中流动所需的电压不同，燃烧时间也不同。 电压越低，燃烧时间越长。 相反，电压越高，燃烧时间越短。 我们用绳子来演示一下这个规律。 假设绳子的长度是一定的，用来表示击穿电压和燃烧时间的波形部分(见图12)。 竖线用的绳子越长，横线用的绳子越短。 相反，如果水平部分变长，垂直部分就会变短。 如果整条绳子短了，就像点火线圈的磁场没有饱和一样，纵向和横向的部分也会受到影响，这是可用能量减少造成的。 击穿电压和燃烧时间受气缸内压力和气体成分的影响。 通常，空气(大约21%的氧气和79%的氮气)和c4h8碳氢化合物(/きだよよよよ 2/) 空气和碳氢化合物的混合比为14.7:1。 气缸中的气体混合物由原子组成，原子可以在火花塞的电极之间电离或产生火花。 我们知道这些原子会电离，但是如果条件改变，电离性能也会改变。 钢瓶压力会改变混合物的密度，混合物的密度会影响电离性能。 缸内湍流也会改变点火波形的特性曲线。 压力、湍流、气体成分、燃料或水蒸气都是变量。 如果这些变量中的任何一个发生变化，电离形成的等离子体也会发生变化。 因此，点火波形会受到影响。 如果电能不足以保持电子在火花塞电极之间流动，电火花就会熄灭(图2中的J部分)，点火线圈中任何剩余的能量都会被绕组吸收。 吸收的能量通过电能和磁能的转换而消散。 这就是为什么振荡波出现在点火结束时的波形中(图2中的K部分)。 从这个振荡波可以看出点火线圈放电的时候用了多少能量或者没用多少能量。 电压和振荡次数的大幅变化表明点火线圈中有大量剩余能量。如果没有振荡波，说明点火线圈的能量完全耗尽。 点火波形是一个窗口，技术人员可以通过它看到燃烧室内发生的情况。 一旦你学会了如何观察波形中代表击穿电压和燃烧时间的部分，你就会知道气缸中发生了什么。 从点火波形可以看出的问题有空燃比稀、空燃比浓、燃烧早、气门正时和气门引起的紊流、排气背压引起的紊流、egr阀、冷却液漏入气缸引起的水蒸气、火花塞电极烧蚀、积碳、线内阻力等。 对于汽车来说，点火波形包含的信息比其他任何波形都多。