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發(fā)電機(jī)無觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)之所以應(yīng)用較廣是因?yàn)檫@個(gè)原因
無觸點(diǎn)磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)
無觸點(diǎn)磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)是通過觸發(fā)線圈(傳感器)獲取觸發(fā)電流的,通過控制晶體管或晶閘管來控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電流的通斷,使次級(jí)線圈產(chǎn)生高電壓。無觸點(diǎn)磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)又稱為磁電機(jī)半導(dǎo)體點(diǎn)火系統(tǒng),簡(jiǎn)稱PEI。無觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)無需保養(yǎng),成本不高,技術(shù)上也不復(fù)雜,所以應(yīng)用較廣?,F(xiàn)在的小型柴油機(jī)幾乎全部都使用這種無觸點(diǎn)磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)。
無觸點(diǎn)磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)按照點(diǎn)火能量?jī)?chǔ)存方式的不同,可分為電感式和電容式兩種。目前,在小型柴油機(jī)(摩托車和柴油發(fā)電機(jī)組)上廣泛使用的是電容式。電容式點(diǎn)火系統(tǒng)是以磁電機(jī)為電源,將點(diǎn)火能量?jī)?chǔ)存在電容器中的點(diǎn)火系統(tǒng),簡(jiǎn)稱CDT點(diǎn)火系統(tǒng)。根據(jù)觸發(fā)線圈結(jié)構(gòu)形式的不同,CDT點(diǎn)火系統(tǒng)又分為帶觸發(fā)線圈的CDI點(diǎn)火系統(tǒng)和不帶觸發(fā)線圈的CDI點(diǎn)火系統(tǒng)。下面以帶觸發(fā)線圈的CDT點(diǎn)火系統(tǒng)為例講解無觸點(diǎn)磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理。
電容放電無觸點(diǎn)磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)主要由磁電機(jī)、電子點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成。
(1)電機(jī)
磁電機(jī)是永磁交流發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)稱,它是點(diǎn)火系統(tǒng)和其他用電設(shè)備的電源。磁電機(jī)是借 磁鐵轉(zhuǎn)子繞定子旋轉(zhuǎn)時(shí),使固定在定子上的線圈切割磁力線而發(fā)電。根據(jù)轉(zhuǎn)子和定子的相互位置,磁電機(jī)可分為如下兩種類型:內(nèi)轉(zhuǎn)子式磁電機(jī)和外轉(zhuǎn)子電機(jī)。
摩托車和機(jī)組等用的磁電機(jī)轉(zhuǎn)子常與飛輪做成一體。常用的四極外轉(zhuǎn)子裝在飛輪內(nèi),在飛輪上固定四塊尺寸、形狀相同,用鐵氧體材料制成的磁鐵,并沿徑向充磁,相鄰磁鐵的極性相反。飛輪體為導(dǎo)磁良好的低碳鋼,是磁路的組成部分。
在作為定子的底板上固定著充電線圈、觸發(fā)線圈和信號(hào)、照明線圈等。充電線圈向點(diǎn)火系統(tǒng)電子點(diǎn)火器中儲(chǔ)能電容器充電。觸發(fā)線圈輸出觸發(fā)脈沖送出點(diǎn)火信號(hào)。信號(hào)、照明線圈分別向摩托車信號(hào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)供電。
四極外轉(zhuǎn)子磁電機(jī),轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)180°,穿過定子線圈鐵芯的磁通和產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化一個(gè)周期。也就是說,轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,線圈上的磁通和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化兩個(gè)周期。
(2)電子點(diǎn)火器
電子點(diǎn)火器的全部電子元件通常都封裝在一起。其工作過程可分三個(gè)階段:充電、觸發(fā)和放電。
①充電 充電線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是正、負(fù)交變的。當(dāng)其電動(dòng)勢(shì)在圖示的上端為正時(shí),經(jīng)二極管向儲(chǔ)能電容器充電到所需的點(diǎn)火電能。在充電回路中,點(diǎn)火線圈的匝數(shù)少,電感不大,它對(duì)電容器充電沒有明顯的影響。
磁電機(jī)在低速段,隨著轉(zhuǎn)速的升高,充電線圈的電動(dòng)勢(shì)增大,電容器上的端電壓迅速上升。在高速段,雖充電線圈電動(dòng)勢(shì)繼續(xù)增大,但由于充電時(shí)間縮短和充電線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)增加,電容器上的端電壓反而下降,這對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的高速性能不利。
采用小容量的電容器可提高點(diǎn)火系統(tǒng)的高速性能。因?yàn)殡娙萜鞯某潆姇r(shí)間常數(shù)與電容器的容量成正比。減小電容量,可以減小充電時(shí)間常數(shù),加快電容器的充電,電容器端電壓得以。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)閉合時(shí),則充電線圈搭鐵,電容器不能充電,點(diǎn)火系統(tǒng)停止工作。
②觸發(fā) 來自觸發(fā)線圈上的電子點(diǎn)火器的觸發(fā)信號(hào)通過由觸發(fā)線圈電動(dòng)勢(shì)的正端一二極管VD2一限流電阻R1—R2、C2組成的高通濾波器(使觸發(fā)電流更陡一些)一曰日日閘管SCR控制極(和R3)一觸發(fā)線圈電動(dòng)勢(shì)的負(fù)端的觸發(fā)電流,使晶閘管SCR導(dǎo)通。限流電阻R1的作用是限制觸發(fā)電流,使其不超過晶閘管的允許值。分流電阻R3用以調(diào)整并穩(wěn)定觸發(fā)電流。二極管VD2阻止觸發(fā)線圈L4的負(fù)脈沖加于晶閘管SCR控制極上。為滿足柴油機(jī)在啟動(dòng)等低速時(shí)的點(diǎn)火要求,觸發(fā)線圈L4的匝數(shù)較多。
③放電 晶閘管SCR觸發(fā)導(dǎo)通時(shí),電容器上的電能經(jīng)晶閘管SCR陽極、陰極向點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組Ll迅速放電,點(diǎn)火線圈鐵芯磁通迅速變化,在次級(jí)繞組上感應(yīng)出使火花塞產(chǎn)生電火花的高壓。
點(diǎn)火提前角由飛輪、曲軸及充電線圈、觸發(fā)線圈的相互安裝位置決定。對(duì)四極外轉(zhuǎn)子式磁電機(jī)而言,飛輪旋轉(zhuǎn)一周,充電線圈、觸發(fā)線圈產(chǎn)生兩次正脈沖,電容完成充、放電兩個(gè)循環(huán),晶閘管導(dǎo)通兩次,火花塞跳火兩次。對(duì)于二沖程柴油機(jī)來說,有一次是多余的,但沒有壞處,因?yàn)樗前l(fā)生在排氣沖程。但對(duì)四沖程柴油機(jī)來說,則產(chǎn)生4次點(diǎn)火,有3次是多余的,這些多余的跳火會(huì)影響柴油機(jī)的正常工作。為此,常在飛輪外邊緣安裝單獨(dú)的觸發(fā)線圈的磁鐵,使觸發(fā)線圈在飛輪旋轉(zhuǎn)一圈中產(chǎn)生一個(gè)脈沖,火花塞只跳火一次。
電容放電式點(diǎn)火系統(tǒng)能產(chǎn)生快速上升的高電壓;能有效地抑制高壓點(diǎn)火電路中諸如火花塞積炭污染出現(xiàn)的電氣故障;在高轉(zhuǎn)速,觸發(fā)脈沖電壓升高,晶閘管控制極觸發(fā)電壓提前到達(dá),晶閘管提前導(dǎo)通,點(diǎn)火可自動(dòng)提前,這使電容放電式點(diǎn)火系統(tǒng)在高速范圍能產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)儲(chǔ)能量,增大點(diǎn)火電壓和點(diǎn)火能量。其主要缺點(diǎn)是電壓上升快產(chǎn)生過大的無線電干擾;放電時(shí)間短,火花持續(xù)僅0.1~0.3ms,不能保證混合氣特別是稀混合氣的完全燃燒,不但增加了有害氣體的排放量,而且惡化了燃油經(jīng)濟(jì)性,所以其使用范圍受到較大限制。


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柴油機(jī)為什么冒黑煙
柴油機(jī)在高負(fù)荷時(shí),排氣就容易冒黑煙。黑煙的生成過程,目前還不完全清楚,一般認(rèn)為當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷高時(shí),噴入燃燒室的燃料增多,燃燒室中的溫度又較高,加上柴油機(jī)混合氣形成不均勻的特點(diǎn),這樣就會(huì)造成燃燒室內(nèi)局部地區(qū)空氣不足的燃燒,燃料在高溫缺氧的情況下分解,聚合形成炭煙(炭黑)。
炭煙不是純粹的碳,而是一種聚合體,主要成分是碳(85%以上),但還含有少量的氧、氫和灰分,并且其成分隨柴油機(jī)的負(fù)荷不同而有所改變。將黑煙通過過濾器把炭煙收集起來放在電子顯微鏡下觀察,可以看到大的炭煙粒子直徑在0.05μm左右。
柴油機(jī)中燃燒的高溫裂解反應(yīng)是不可避免的,特別是在空間混合燃燒的柴油機(jī)中,高溫的氣體包圍著液態(tài)的油滴,造成了進(jìn)行裂解反應(yīng)有利的條件,燃燒過程的高速攝影證實(shí),在上止點(diǎn)附近都會(huì)出現(xiàn)大量的黑煙,但在一般情況下,炭煙都能在隨后的燃燒中找到空氣而完全燃燒,使排氣無黑煙。
但是如果氣缸空氣不足,混合過程進(jìn)行緩慢,那么由于膨脹而使氣缸溫度下降,則碳不能燃燒而被聚合成炭煙。形成炭煙就使燃燒不完全,柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降,排溫升高,排氣冒黑煙,燃燒室表面積炭,并使負(fù)荷不能再行提高。
積炭還會(huì)引起活塞環(huán)或活塞卡住、氣門咬死等故障。因此不允許柴油機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷的狀態(tài)下工作。



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