汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)高壓測(cè)量系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　內(nèi) 容 摘 要</b></p><p>　　汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)為了正常工作，按照各缸點(diǎn)火次序，定時(shí)地供給火花塞以足夠高能量的高壓電(大約15000～30000V)，使火花塞產(chǎn)生足夠強(qiáng)的火花，點(diǎn)燃可燃混合氣。</p><p>　　點(diǎn)火系統(tǒng)對(duì)汽油機(jī)是十分重要的組成部分，由蓄電池、發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成。點(diǎn)火系統(tǒng)通常分

2、為傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)和電子點(diǎn)火系統(tǒng)。點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火時(shí)刻一般用點(diǎn)火提前角來表示，即從發(fā)出電火花開始到活塞到達(dá)上止點(diǎn)為止的一段時(shí)間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過的角度。點(diǎn)火提前角是影響汽油機(jī)性能的最重要參數(shù)之一，點(diǎn)火的過早或過遲都會(huì)直接影響到汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。</p><p>　　研究點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)高壓與汽油機(jī)性能之間的關(guān)系，首先應(yīng)該對(duì)次級(jí)高電壓進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。測(cè)量方案可以分為直接測(cè)量和分壓式測(cè)量，而分壓式測(cè)量又分為電阻分壓器、電容分壓器和

3、阻容分壓器。本文采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低的電阻分壓器來實(shí)現(xiàn)次級(jí)高電壓的測(cè)量。</p><p>　　本課題是基于摩托車電控燃油噴射技術(shù)所研究的點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)高壓測(cè)量系統(tǒng)，與現(xiàn)有的點(diǎn)火高壓測(cè)量系統(tǒng)相比具有成本低、體積小，便攜等優(yōu)點(diǎn)，在摩托車電控系統(tǒng)、維修服務(wù)中的故障診斷以及生產(chǎn)過程中的質(zhì)量監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域都具有比較廣泛的應(yīng)用前景。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞：</b><

4、;/p><p>　　摩托車點(diǎn)火系統(tǒng)；次級(jí)高壓測(cè)量系統(tǒng)；點(diǎn)火提前角;電阻分壓器</p><p>　　The Gasoline Engine Ignition System Subprime High-pressure Measurement System</p><p>　　Author :Wang Li-sheng Tutor:Liu Shun-xin</p

5、><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The gasoline engine ignition system is lit type engine to work normally, according to each cylinder ignition timing sequence, with sufficient supply of h

6、igh-energy spark plug (about 15,000 ~ 30000V high-tension electricity generated), make the spark plug, lit the spark of strong enough mixture.</p><p>　　Ignition system on the engine is very important constit

7、uent, by b atteries, generators, distributor, ignition coil and spark plugs etc. The ignition system usually divided into traditional ignition systems and electronic ignition system. Ignition system ignition moment gener

8、al use advanced ignition Angle to say, namely from start to send edm BDC piston reached a period of time so the Angle of crankshaft turned. Advanced ignition Angle is the most important influence the engine performance,

9、one o</p><p>　　Research ignition system subprime high pressure and the relationship between the engine performance, should first to subprime high voltage measured accurately. Survey scheme can be divided int

10、o direct measurement and differential pressure, and points of measuring pressure type measuring and divided into resistance bleeder, capacitance bleeder and resistance let bleeder. This paper USES a simple, low-cost resi

11、stance to achieve subprime high voltage divider measurements.</p><p>　　This topic is based on the motorcycle electronic-control fuel injection technology research in the ignition system subprime high-pressur

12、e measurement system, and the existing ignition high-pressure measurement system compared with low cost, small volume, portable wait for an advantage, on motorcycles electronic control system, the fault diagnosis and mai

13、ntenance service process of production quality monitoring, etc have broad application prospect.</p><p>　　KEY WORDS:</p><p>　　Motorcycle ignition system; Subprime high-pressure measurement system

14、; Advanced ignition Angle; Resistance bleeder</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒 論1</b></p><p>　　第一章 摩托車發(fā)展前景分析2</p><p>　　1.1 摩托車的發(fā)展?fàn)顩r2<

15、;/p><p>　　1.2 解決摩托車排放的技術(shù)2</p><p>　　1.3 汽油機(jī)稀燃技術(shù)3</p><p>　　1.4 本課題研究的內(nèi)容4</p><p>　　第二章 汽油機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)5</p><p>　　2.1 點(diǎn)火系統(tǒng)組成5</p><p>　　2.2 汽油機(jī)對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的要求

16、5</p><p>　　2.3 點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)6</p><p>　　2.4 摩托車電子噴射系統(tǒng)7</p><p>　　2.5 點(diǎn)火電壓對(duì)汽油機(jī)性能的影響8</p><p>　　第三章 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)高壓測(cè)量方案9</p><p>　　3.1 高壓測(cè)量方法9</p><p&g

17、t;　　3.2 點(diǎn)火系統(tǒng)高壓測(cè)量的認(rèn)識(shí)13</p><p>　　3.3 點(diǎn)火系統(tǒng)電壓測(cè)量方法14</p><p>　　第四章 電阻分壓器的設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1 電阻分壓器分析17</p><p>　　4.2 電阻分壓器設(shè)計(jì)18</p><p>　　第五章 汽油機(jī)點(diǎn)火電壓測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)

18、21</p><p>　　5.1 抗干擾設(shè)計(jì)概述21</p><p>　　5.2 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)高壓測(cè)量有關(guān)干擾源25</p><p>　　5.3 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)高壓測(cè)量系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.4 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)高壓測(cè)量系統(tǒng)的軟件抗干擾設(shè)計(jì)27</p><p>　　第六章 測(cè)量結(jié)果

19、及分析30</p><p>　　第七章 總 結(jié)32</p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p>　　汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)高壓測(cè)量系統(tǒng)</p><p>　　090697228 王利生

20、 指導(dǎo)教師：劉順新 講師</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　自1885年德國(guó)戴姆勒發(fā)明制造出世界上第一輛以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的摩托車以來，摩托車的發(fā)展已經(jīng)歷了100多年的滄桑巨變。</p><p>　　我國(guó)是世界第一摩托車生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，目前年產(chǎn)量接近3000萬輛，占全世界總產(chǎn)量的一半以上。全國(guó)摩托車保有量達(dá)9

21、千萬輛。但是我國(guó)摩托車制造業(yè)大而不強(qiáng)的特點(diǎn)比較突出，產(chǎn)品技術(shù)水平低、污染重、能耗高，摩托車的使用造成了較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。</p><p>　　據(jù)測(cè)算，目前摩托車單車排放污染物負(fù)荷是同期生產(chǎn)的汽車的數(shù)倍。由于沒有采用燃油蒸發(fā)控制措施，全國(guó)每年通過摩托車蒸發(fā)掉的汽油有30萬噸，不僅污染了環(huán)境，而且造成了能源的浪費(fèi)。摩托車污染是促使國(guó)內(nèi)許多城市采取禁摩或限摩措施的重要原因。摩托車污染問題已經(jīng)成為制約行業(yè)健康發(fā)展的

22、重要因素，亟待解決。</p><p>　　近年來，我國(guó)摩托車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，市場(chǎng)飽和，自從我國(guó)頒布新的排放法規(guī)，并已經(jīng)開始實(shí)施，使行業(yè)的壓力越來越大，對(duì)摩托車的排放和經(jīng)濟(jì)性都提出了更高的要求。金融危機(jī)后，中國(guó)摩托車正經(jīng)歷著史上最艱難的內(nèi)外環(huán)境：出口大幅萎縮。2008年，中國(guó)3000萬摩托車產(chǎn)量，有一半銷往海外，到2009年，出口銳減為600萬輛。摩托車行業(yè)面臨著巨大的考驗(yàn)，其最主要的壓力來自于嚴(yán)格的排放法規(guī)。<

23、;/p><p>　　據(jù)了解，國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)是環(huán)保總局于2005年4月15日批準(zhǔn)頒布的。按照國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)要求，自2007年7月1日起，所有新定型輕型車必須符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的型式核準(zhǔn)排放限值的要求，并停止對(duì)僅達(dá)到國(guó)Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)輕型車的型式核準(zhǔn)，自2008年7月1日起，全面停止僅達(dá)到國(guó)Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)輕型車的銷售和注冊(cè)登記。國(guó)Ⅲ，對(duì)傳統(tǒng)摩托車尾氣排放污染物提出嚴(yán)格的技術(shù)要求，迫使生產(chǎn)企業(yè)在發(fā)動(dòng)機(jī)、供油系統(tǒng)等方面不得不進(jìn)行的技術(shù)革新，它于2010年7月

24、1日在全行業(yè)實(shí)施。國(guó)Ⅲ的出臺(tái)，被業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為因地方阻力晚了三年，艱難而出。</p><p>　　第一章 摩托車發(fā)展前景分析</p><p>　　1.1 摩托車的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　從制造到創(chuàng)造，一直是以摩托車為代表的中國(guó)機(jī)電產(chǎn)品之痛。從1993年以來，中國(guó)摩托車產(chǎn)銷量已連續(xù)17年為世界第一。摩托車已成為中國(guó)最具全球化特點(diǎn)的機(jī)電產(chǎn)品。在中小排量摩托車制造領(lǐng)

25、域，中國(guó)的產(chǎn)品水平已和摩托車生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)的水平相當(dāng)。然而，我們的利潤(rùn)卻相當(dāng)?shù)汀?008年，中國(guó)產(chǎn)摩托車2750萬輛，占全球總量的60%，利潤(rùn)才3億元，平均單臺(tái)利潤(rùn)11元，行業(yè)利潤(rùn)率為2.7%。利潤(rùn)主要靠國(guó)家出口退稅來保證，中國(guó)摩托車是原材料+廉價(jià)勞動(dòng)力成本，沒有從根本上擺脫粗放型的增長(zhǎng)方式。</p><p>　　1.2 解決摩托車排放的技術(shù)</p><p>　　排放控制技術(shù)的選擇不僅要考慮采用

26、該技術(shù)后排放下降滿足法規(guī)的可能性 ,而且還要考慮:(1)該技術(shù)對(duì)車輛性能的影響:包括起動(dòng)性能、駕駛性能、噪聲、振動(dòng)及車輛外型等。(2)車輛及排放控制系統(tǒng)的耐久性。(3)生產(chǎn)上的變化及費(fèi)用的增加。(4)當(dāng)?shù)亓悴考?yīng)的可行性和市場(chǎng)接受的可能性。最終的目標(biāo)是要找出充分證實(shí)有效可行的措施并且費(fèi)用增加最少。</p><p>　　四種可供選擇的排放控制技術(shù)：</p><p><b>　　1

27、.優(yōu)化點(diǎn)火系統(tǒng)</b></p><p>　　傳統(tǒng)的真空和離心裝置只能隨轉(zhuǎn)速 、負(fù)荷變化對(duì)點(diǎn)火提前角做近似控制,沒有考慮到影響點(diǎn)火提前角的其他因素,如缸體溫度 ,空燃比 ,燃料辛烷值等。采用無觸點(diǎn)點(diǎn)火器的點(diǎn)火系統(tǒng)可使摩托車的點(diǎn)火提前角根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況不同進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),能有效地改善燃燒 ,降低排放。近來,由于數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展 ,出現(xiàn)了有微機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng),它將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等參數(shù)輸入到微處理器中經(jīng)數(shù)

28、字處理后使點(diǎn)火提前角隨參數(shù)變化自動(dòng)調(diào)整到最佳狀態(tài)。因此，優(yōu)化點(diǎn)火系統(tǒng)能大幅度降低燃油消耗和污染物的排放量。</p><p>　　2.電控燃油噴射系統(tǒng)</p><p>　　電控燃油噴射系統(tǒng)是摩托車汽油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化和油耗控制的核心技術(shù)之一 ,是通過歐Ⅲ排放法規(guī)的有效解決方案。其特點(diǎn)是可提供給發(fā)動(dòng)機(jī)具有精確空燃比的可燃混合氣 , 同時(shí)改變點(diǎn)火提前角,保證點(diǎn)火可靠，達(dá)到改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的目的。在我

29、國(guó)摩托車技術(shù)市場(chǎng)中,電噴系統(tǒng)的應(yīng)用除了技術(shù)的先進(jìn)性外 ,還必須充分考慮其制造成本 、可靠性以及保養(yǎng)維修的便利性等多方面因素。</p><p><b>　　3．催化轉(zhuǎn)化技術(shù)</b></p><p>　　采用閉環(huán)控制的三元催化裝置，該方案是目前在汽車領(lǐng)域運(yùn)用的最成功的方法，可使、等排放物減少80%—90%。但要求空燃比在14.7左右，精度要求高。其成本高，控制精度高，油耗

30、高，以及摩托車別于汽車的特殊性，加大了控制難度。</p><p><b>　　4.稀燃技術(shù)</b></p><p>　　稀薄燃燒指的是發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際空燃比大于理論空燃比的情況下的燃燒，可以使燃料的燃燒更加完全，同時(shí)，輔以相應(yīng)的排放控制措施，汽油機(jī)的有害排放物 、呈數(shù)量級(jí)降低，且稀燃時(shí)燃燒室內(nèi)的主要成分、的比熱較小，多變指數(shù)較高，因而發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率高，成本大幅度降低，油耗

31、大幅度降低，燃油經(jīng)濟(jì)性好。因此，為了降低油耗和減少污染，應(yīng)當(dāng)盡量使用空燃比大的稀混合氣，只在需要時(shí)才提供濃混合氣，稀薄燃燒已為當(dāng)今多數(shù)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用。</p><p>　　經(jīng)過以上分析比較，解決摩托車排放使其達(dá)到國(guó)Ⅲ和歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的最有效措施是采用稀燃技術(shù)。</p><p>　　1.3 汽油機(jī)稀燃技術(shù)</p><p>　　稀薄燃燒技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能和降低排放的有效措施。汽

32、油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)，就是改進(jìn)汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的重要手段。</p><p>　　稀薄燃燒具有許多優(yōu)點(diǎn)。在燃油經(jīng)濟(jì)性方面 ,稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比大 ,燃燒循環(huán)更接近定容循環(huán) ,因此其熱效率較高 ,燃油經(jīng)濟(jì)性好。由于稀燃混合氣燃燒溫度低 ,燃燒產(chǎn)物的離解損失減小 ,并且降低了與氣缸壁面的傳熱 ,也使熱效率得以提高。稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)一般不受到高負(fù)荷時(shí)的爆燃極限的限制 ,可以采用較高壓縮比 ,這也有利于熱效率的提高。當(dāng)采用稀薄混合氣燃

33、燒時(shí) ,由于進(jìn)入缸內(nèi)空氣量增加 ,減小了泵吸損失 ,這對(duì)火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性的改善是很明顯的 ,同時(shí)也可以采用變質(zhì)調(diào)節(jié) ,不用節(jié)氣門或是小節(jié)流 ,這樣會(huì)大大減小泵吸損失 ,特別有利于改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷性能。</p><p>　　對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放方面 ,隨著空燃比的增加 ,由于采用稀的混合氣使燃燒溫度降低，的排放明顯減少,同時(shí)燃燒產(chǎn)物中的氧成分有利于的氧化 。因此，的排放也減小 。</p><

34、;p>　　稀薄燃燒技術(shù)會(huì)受到著火穩(wěn)定性和燃燒反應(yīng)速率降低的限制。為了保證燃燒的穩(wěn)定性, 稀燃汽油機(jī)對(duì)進(jìn)氣渦流的組織、噴油定時(shí)和各工況下的空燃比控制準(zhǔn)確，瞬態(tài)響應(yīng)快。因此，稀燃汽油機(jī)必須采用電控燃油噴射技術(shù)。</p><p>　　電控燃油系統(tǒng)由傳感器、控制器(ECU)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成, 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制包含循環(huán)噴油量控制和點(diǎn)火提前角控制，包括電控噴油和電控點(diǎn)火，其中點(diǎn)火系統(tǒng)就是最重要的內(nèi)容之一。點(diǎn)火系統(tǒng)在汽油機(jī)中

35、起著十分重要的作用。點(diǎn)火系統(tǒng)的參數(shù)對(duì)汽油機(jī)的正常運(yùn)行有很大的影響。點(diǎn)火電壓是點(diǎn)火系統(tǒng)的重要參數(shù)之一，如果點(diǎn)火電壓過大，就會(huì)造成能量的浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)引起點(diǎn)火線圈過熱，致使點(diǎn)火線圈的電阻的發(fā)生變化，影響點(diǎn)火系統(tǒng)的正常工作，進(jìn)而影響到汽油機(jī)的正常運(yùn)行。如果點(diǎn)火電壓過低，則無法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失火，致使發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常工作，并且導(dǎo)致汽油機(jī)排放和油耗升高。因此點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)高壓的測(cè)量具有重要意義。</p><p>　　

36、1.4 本課題研究的內(nèi)容</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外的研究成果主要集中在對(duì)點(diǎn)火提前角和點(diǎn)火能量對(duì)汽油機(jī)性能和排放的影響，而對(duì)于點(diǎn)火電壓波形對(duì)汽油機(jī)性能和排放的影響則很少研究。點(diǎn)火電壓的波形對(duì)燃燒過程有一定的影響，進(jìn)而影響汽油機(jī)性能和排放。</p><p>　　若研究點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)高壓與汽油機(jī)性能之間的關(guān)系，首先應(yīng)該對(duì)次級(jí)高電壓進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。本課題研究的內(nèi)容有以下幾方面：</p&g

37、t;<p>　　1.點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)高壓測(cè)量方案分析確定。</p><p>　　2.點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)高壓測(cè)量原理。</p><p>　　3.點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)高壓測(cè)量的干擾及抑制。</p><p>　　第二章 汽油機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)</p><p>　　2.1 點(diǎn)火系統(tǒng)組成</p><p>　　點(diǎn)火系統(tǒng)通常由電源、點(diǎn)火線圈

38、、分電器（包括斷電器）和火花塞等組成。其中電源、斷電器和點(diǎn)火線圈的初級(jí)線圈構(gòu)成低壓電路部分；點(diǎn)火線圈的次級(jí)線圈、分電器和火花塞構(gòu)成高壓電路部分。下圖為汽油機(jī)電控點(diǎn)火系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。</p><p>　　圖2-1 汽油機(jī)電控點(diǎn)火系統(tǒng)原理圖</p><p>　　2.2 汽油機(jī)對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的要求</p><p>　　為了保證可靠并準(zhǔn)確地在汽油機(jī)地各種工況下點(diǎn)火，點(diǎn)火系統(tǒng)必須滿足以

39、下要求：</p><p>　　1.提供足夠高的次級(jí)電壓，以擊穿火花塞二電極之間的空氣間隙。 能使火花塞跳火的電壓稱為擊穿電壓。起動(dòng)時(shí)需要擊穿電壓最高為17kv左右。為了點(diǎn)火可靠，通常點(diǎn)火系統(tǒng)的次級(jí)電壓大于擊穿電壓?，F(xiàn)代汽油機(jī)中大多數(shù)的點(diǎn)火系統(tǒng)都能提供20kv以上的次級(jí)電壓。</p><p>　　2.火花要有足夠的能量?；鸹ǖ哪芰坎粌H和點(diǎn)火電壓有關(guān)，而且還和火花電流和火花的持續(xù)時(shí)間有關(guān)，點(diǎn)火

40、能量越大，著火性能越好。在汽油機(jī)起動(dòng)、怠速及急加速等情況下要求有更高的點(diǎn)火能量。一般無觸點(diǎn)磁電機(jī)的點(diǎn)火能量在幾十毫焦左右。</p><p>　　3.點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)按汽油機(jī)的點(diǎn)火順序并以最佳時(shí)刻(點(diǎn)火提前角) 進(jìn)行點(diǎn)火。最佳點(diǎn)火提前角是由汽油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能要求共同確定的。</p><p>　　4.當(dāng)需要進(jìn)行爆震控制時(shí)，能使點(diǎn)火提前角推遲。</p><p>　

41、　2.3 點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)</p><p>　　燃油摩托車的動(dòng)力來自汽油機(jī)氣缸內(nèi)可燃混合氣的燃燒，而燃燒的完善與否直接影響到汽油機(jī)輸出的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。良好的燃燒必須具備以下三個(gè)條件，即良好的混合氣、充分的壓縮和最佳的點(diǎn)火。其中，點(diǎn)火包括點(diǎn)火時(shí)刻和點(diǎn)火能量，它們是由點(diǎn)火系統(tǒng)來完成的。</p><p>　　汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的分類方法很多，按有無觸點(diǎn)可分為有觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)和無觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng);按供電

42、方式可分為蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)和磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng);按放電方式可分為電容放電式點(diǎn)火系統(tǒng)和電感放電式點(diǎn)火系統(tǒng);按點(diǎn)火時(shí)刻控制方式可分為模擬式點(diǎn)火系統(tǒng)和數(shù)字式點(diǎn)火系統(tǒng);按控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電流的主要元件可分為可控硅點(diǎn)火系統(tǒng)和晶體管點(diǎn)火系統(tǒng)等等。在描述汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)，我們通常把按不同方法分類的特點(diǎn)組合起來，如目前最常見的無觸點(diǎn)磁電機(jī)式電容放電點(diǎn)火系統(tǒng)和無觸點(diǎn)蓄電池式晶體管點(diǎn)火系統(tǒng)等等。</p><p>　　隨著汽車、摩托車工業(yè)的

43、迅速發(fā)展，汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的技術(shù)水平也得到了很大的提高。首先它經(jīng)歷了從有觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)到目前普遍使用的無觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)的歷史性技術(shù)革新。因?yàn)樵谟杏|點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)中，其觸點(diǎn)因機(jī)油污損或磨損等原因常引起觸點(diǎn)接觸不良和導(dǎo)電困難等故障，可靠性差，所以需要進(jìn)行經(jīng)常性的檢查和保養(yǎng)，到了使用周期后應(yīng)該更換新品，十分不便。這無疑也制約著汽車、摩托車無故障里程數(shù)的提高。無觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)則克服了這個(gè)缺點(diǎn)，它是通過觸發(fā)線圈獲取的觸發(fā)電流來控制晶體管或可控硅的動(dòng)作，從而切

44、斷點(diǎn)火線圈的初級(jí)電流。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，所以很快被推廣使用?，F(xiàn)在的汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)幾乎全部都使用這種無觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)。</p><p>　　無觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)的出現(xiàn)是摩托車點(diǎn)火系統(tǒng)的一次革新，也為目前常用的晶體管點(diǎn)火器、電容放電點(diǎn)火器以及目前推廣的數(shù)字式點(diǎn)火器的開發(fā)成功奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　電容放電式點(diǎn)火系統(tǒng)(CDI)無觸點(diǎn)磁電機(jī)電容放電點(diǎn)火系統(tǒng)的出現(xiàn)基

45、本上滿足了二沖程和中小排量四沖程汽油機(jī)的點(diǎn)火要求。該系統(tǒng)采用磁電機(jī)發(fā)出的電流為電容充電，由于電容放電能產(chǎn)生強(qiáng)大的電火花，而且次級(jí)電流上升快，對(duì)高速汽油機(jī)十分有利，而且也有利于防止火花塞污損。這些特點(diǎn)與二沖程汽油機(jī)的特殊要求極其吻合，所以高性能二沖程汽油機(jī)大多使用這種點(diǎn)火方式。由于這類點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，我國(guó)又能自己生產(chǎn)，所以，我國(guó)生產(chǎn)的摩托車(不管是二沖程還是四沖程)絕大部分都采用了這類點(diǎn)火系統(tǒng)。</p><

46、p>　　電容放電點(diǎn)火系統(tǒng)中點(diǎn)燃火花強(qiáng)，但放電時(shí)間短，這樣，在汽油機(jī)低速或混合氣較稀時(shí)就不易點(diǎn)燃混合氣。另外，磁電機(jī)方式的固有缺點(diǎn)是低速時(shí)電流弱、點(diǎn)火能量小。所以，高性能大排量的四沖程汽油機(jī)大多采用無觸點(diǎn)蓄電池式晶體管點(diǎn)火系統(tǒng)。</p><p>　　晶體管點(diǎn)火系統(tǒng) 無觸點(diǎn)蓄電池式晶體管點(diǎn)火系統(tǒng)采用蓄電池供電，利用晶體管的導(dǎo)通和截止特性，在需要點(diǎn)火時(shí)瞬間地切斷點(diǎn)火線圈的初級(jí)電流，從而在次線線圈上感應(yīng)產(chǎn)生出高電壓

47、，由此在火花塞得到很強(qiáng)的電火花。晶體管點(diǎn)火器的點(diǎn)火性能穩(wěn)定，火花強(qiáng)，放電時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，而且在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)也能保證可靠點(diǎn)火。在該系統(tǒng)中，磁電機(jī)發(fā)出的三相交流電經(jīng)過整流調(diào)壓器向蓄電池充電，這樣可以充分利用磁電機(jī)產(chǎn)生的電能。國(guó)外的中大排量四沖程汽油機(jī)基本上采用這類點(diǎn)火系統(tǒng)。我國(guó)生產(chǎn)的一些高性能四沖程汽油機(jī)也采用了這種點(diǎn)火系統(tǒng)。</p><p>　　模擬式點(diǎn)火器 上述兩大類點(diǎn)火系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在點(diǎn)火器上，而點(diǎn)火

48、器的技術(shù)進(jìn)步又主要體現(xiàn)在點(diǎn)火提前角的控制上。簡(jiǎn)單的點(diǎn)火器主要依靠觸發(fā)線圈發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)隨磁電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而迅速提前的特性來控制點(diǎn)火提前角。這種點(diǎn)火器被稱為第一代點(diǎn)火器。盡管這種提前特性可以通這調(diào)整電路和和元件參數(shù)略作改變，但可改變的范圍及靈活性都有很有限，其點(diǎn)火特性與汽油機(jī)的最佳點(diǎn)火提前角規(guī)律相差甚遠(yuǎn)，汽油機(jī)的性能潛力還遠(yuǎn)沒有被很好地挖掘出來。第一代點(diǎn)火器主要被用于二沖程汽油機(jī)上，由于經(jīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，至今還被廣泛地使用。</

49、p><p>　　2.4 摩托車電子噴射系統(tǒng)</p><p>　　電控燃油噴射系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)內(nèi)凈化和控制油耗的核心技術(shù),它可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況精確控制可燃混合氣的空燃比 ,同時(shí)調(diào)整點(diǎn)火正時(shí) ,以達(dá)到優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程 、降低排放和燃油消耗的，使發(fā)動(dòng)機(jī)的排放特性、燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性均達(dá)到最佳匹配。采用電控燃油噴射技術(shù)遂步替代化油器是摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p&

50、gt;　　本文是針對(duì)摩托車電控汽油機(jī)為研究對(duì)象，簡(jiǎn)單介紹一下摩托車的電子噴射系統(tǒng)。</p><p>　　電子噴射系統(tǒng)是利用各種傳感器感應(yīng)采集的信號(hào)，將其送入到電子控制單元(ECU)中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工況的實(shí)際需要來控制噴油量，通常采用間歇方式來噴油，混合氣的空燃比由電子控制單元控制電磁噴油器線圈通電時(shí)間的長(zhǎng)短，控制噴入進(jìn)氣管的燃油數(shù)量，與吸入的空氣混合后進(jìn)入氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力。</p><p

51、>　　電子燃油噴射系統(tǒng)由輸入裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和ECU三部分組成 ,采用氣道電控汽油噴射閉環(huán)控制技術(shù)方案 ,通過節(jié)氣門開度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來確定電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況。在電子噴射系統(tǒng)中，單片機(jī)采集節(jié)氣門傳感器、氧傳感器的信號(hào)，根據(jù)其信號(hào)的大小調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻和噴油量的大小及噴油時(shí)刻，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在理想工況。實(shí)現(xiàn)了在發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況條件下對(duì)混合氣空燃比和點(diǎn)火時(shí)刻的精確控制 ,使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒充分 ,達(dá)到有效降低排放和燃油消耗的目的。電噴系統(tǒng)根據(jù)

52、發(fā)動(dòng)機(jī)的MAP圖供油和點(diǎn)火，優(yōu)點(diǎn)是除能滿足嚴(yán)格的排放要求外，還使動(dòng)力性能、冷起動(dòng)性能均非常高，減速斷油很容易實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2.5 點(diǎn)火電壓對(duì)汽油機(jī)性能的影響</p><p>　　點(diǎn)火參數(shù)在汽油機(jī)中有著十分重要的作用。點(diǎn)火電壓是點(diǎn)火系統(tǒng)的重要參數(shù)之一，點(diǎn)火系統(tǒng)通過在火花塞上施加十幾到幾十千伏的脈沖高壓，擊穿絕緣間隙形成火花放電，從而點(diǎn)燃汽缸中的混合氣體，推動(dòng)活塞而使之工作的。如

53、果點(diǎn)火電壓過大，就會(huì)造成能量的浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)引起點(diǎn)火線圈過熱，致使點(diǎn)火線圈的電阻的發(fā)生變化，影響點(diǎn)火系統(tǒng)的正常工作，進(jìn)而影響到汽油機(jī)的正常運(yùn)行。如果點(diǎn)火電壓過低，則無法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失火，致使發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常工作，并且導(dǎo)致汽油機(jī)排放和油耗升高。所以，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法定量的研究汽油發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系的技術(shù)特性，特別是點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)高壓測(cè)量的研究對(duì)改善汽油機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性，保證點(diǎn)火系器件質(zhì)量，降低油耗和減少環(huán)境污染都是非常重要的。</

54、p><p>　　第三章 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)高壓測(cè)量方案</p><p>　　3.1 高壓測(cè)量方法</p><p>　　高壓測(cè)量的方法有：直接測(cè)量、分壓式測(cè)量等。</p><p><b>　　一、直接測(cè)量法</b></p><p>　　一般測(cè)量高壓時(shí),由于受普通萬用表量程的限制,要利用萬用表直接測(cè)量高壓，

55、即擴(kuò)大電壓擋量程,可采用如圖 3-1（a）的電阻分壓原理。</p><p>　　（a） (b)</p><p>　　圖3-1 電阻分壓原理</p><p><b>　　由圖3-1知 </b></p><p>　　即：

56、 (3-1)</p><p>　　根據(jù)上述電路原理，現(xiàn)介紹以下方法：</p><p>　　利用萬用表內(nèi)阻作，如圖3-1（b）所示，方法是在測(cè)量電壓時(shí)看萬用表上電壓擋位（一般用最高電壓擋位） 的靈敏度,例如500型萬用表電壓擋靈敏度標(biāo)明直流為20， 交流為4：</p><p><b>　　則測(cè)直流電壓時(shí)，</b><

57、/p><p><b>　　測(cè)交流電壓時(shí)，。</b></p><p>　　于是，根據(jù)（3-1）式有，若量程擴(kuò)大為N倍，則; 例如，為了將測(cè)量值放大20倍（500量程變?yōu)椋?，則對(duì)于 500萬用表的話有：。這樣大阻值的電阻不容易找，可以采用幾個(gè)電阻串聯(lián)的方式，幾個(gè)電阻串聯(lián)還可以防止電阻體表面刻槽間跳火。為了安全起見，可以將密封在一個(gè)絕緣良好的筒體中（如取出筆芯的塑料桿圓珠筆），

58、筒體內(nèi)部用玻璃膠等絕緣物填充，筒體的頭部是一個(gè)金屬探針，探針另一端連接的一端，另一端通過筒體尾部引出一根線接萬用表F端，構(gòu)成一個(gè)高壓測(cè)試表筆。</p><p>　　但這種方法的缺點(diǎn)有兩個(gè)，一是為了測(cè)量數(shù)萬伏的高壓，必須將量程擴(kuò)大上百倍，此時(shí)，要求的阻值會(huì)很大，元件尋找困難；二是不同的萬用表，內(nèi)阻可能不同。</p><p><b>　　二、分壓式測(cè)量法</b></

59、p><p>　　高壓測(cè)量時(shí)需將高壓轉(zhuǎn)換為低壓，而分壓式測(cè)量時(shí)分壓器是其重要的一部分，其作用是將高電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字轉(zhuǎn)換器所能處理的低電壓,分壓性能的好壞直接影響測(cè)試系統(tǒng)的整體性能。分壓器可分為電阻分壓器、電容分壓器和阻容分壓器。</p><p><b>　　1.電阻分壓器</b></p><p>　　以電力系統(tǒng)中電壓信號(hào)測(cè)量為例介紹電阻分壓器。<

60、/p><p>　　目前電力系統(tǒng)電壓信號(hào)的采集，大多采用電磁式電壓互感器和電容式分壓器。由于電磁式電壓互感器帶有電感繞組和磁性材料,其測(cè)量范圍受鐵心磁飽和的限制,傳輸頻帶不夠?qū)?作為感性元件,存在鐵磁諧振的可能,可靠性差。而電容式分壓器屬于容性元件,可能與系統(tǒng)中的感性元件形成諧振,出現(xiàn)過電壓,危及設(shè)備及系統(tǒng)的正常運(yùn)行。</p><p>　　電壓傳感器采用電阻分壓器原理,不存在鐵磁諧振，克服了鐵心

61、磁飽和的缺點(diǎn),不再有負(fù)荷分擔(dān),短路和開路都是允許的,具有較高的可靠性。與傳統(tǒng)的電磁式互感器相比,具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳輸頻帶寬,無諧振點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn),一個(gè)分壓器就能滿足測(cè)量和保護(hù)的要求。由于沒有諧振問題, 其性能優(yōu)于電容式分壓器。</p><p>　　針對(duì)10kv電壓等級(jí)的電阻分壓器。該電壓傳感器的原理如圖3-2所示。其中高壓臂電阻,和低壓臂電阻組成電阻式分壓器,以獲取電壓信號(hào)。為防止低壓部分出現(xiàn)過電壓 ,以

62、保護(hù)二次側(cè)測(cè)量裝置 ,須在低壓電阻上加裝一個(gè)放電管或穩(wěn)壓管S,使其放電電壓恰好略小于或等于低壓側(cè)允許的最大電壓。其中為高壓側(cè)輸入電壓,為低壓側(cè)輸出電壓。為了使電子電路不影響分壓器的分壓比,在二次側(cè)加設(shè)跟隨器,它是比例為1的放大器 ,輸入阻抗大。由于電網(wǎng)上可能出現(xiàn)雷電沖擊和操作沖擊,一般的單片機(jī)速度跟不上, 必須用高速的DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)才能實(shí)現(xiàn)。信號(hào)經(jīng) DSP處理后,一路用于測(cè)量顯示,另一路將控制信號(hào)發(fā)送給斷路器等電氣設(shè)備。<

63、;/p><p>　　圖3-2 電壓傳感器原理圖</p><p>　　電阻分壓器誤差來源：由于分壓器存在對(duì)地雜散電容 , 雜散電容是由于分壓器與其周圍處于地電位的物體之間存在固有電場(chǎng)引起的。漏電流從對(duì)地雜散電容中流過，使得沿分壓器的電壓呈非線性分布，因而造成測(cè)量誤差。對(duì)地雜散電容存在，使得沿分壓器各點(diǎn)電壓分布不均,從而產(chǎn)生幅值誤差和相角誤差。同時(shí)，分壓器高壓引線和高壓端對(duì)分壓器本體之間也存在雜散

64、電容。雖然其電容值比對(duì)地電容小得多，但從高壓端流向分壓器本體間的雜散電容電流可以部分補(bǔ)償由分壓器本體流向地的雜散電容電流，在一定程度上可以減小對(duì)地雜散電容引起的測(cè)量誤差，但是不能忽略。</p><p><b>　　2.電容分壓器</b></p><p>　　簡(jiǎn)單介紹一下電容分壓器，電容分壓器如圖3-3所示，分為串聯(lián)電容和集中的雙電容式，在理想情況下分壓比為：</

65、p><p>　　電容分壓器在高壓沖擊測(cè)試中，可以測(cè)量數(shù)兆伏的電壓。若用來測(cè)試交流電壓，則使使用電壓要降低，這是因?yàn)橛图堧娙萜髟诮涣麟妷撼掷m(xù)作用下絕緣強(qiáng)度降低的緣故。集中的雙電容分壓器使用空氣電容器，其絕緣強(qiáng)度受電壓種類的影響較小。對(duì)于點(diǎn)火測(cè)試，在點(diǎn)火線圈的次級(jí)火花放電回路中引入較大的電容負(fù)載是不允許的，因此不宜使用電容分壓器。</p><p>　　圖3-3 電容分壓器</p>&

66、lt;p><b>　　3.阻容分壓器</b></p><p>　　阻容分壓器有阻容并聯(lián)和阻容串聯(lián)兩種結(jié)構(gòu)。下面著重介紹比較常用的阻容并聯(lián)的分壓系統(tǒng)。</p><p>　　分壓原理：根據(jù)阻容分壓器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),原理如圖 3-4所示,其中為高壓臂電阻, 為低壓臂電阻,與電容和并聯(lián)組成 RC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分壓功能。</p><p>　　分壓比

67、 (3-2)</p><p>　　低頻分壓器分壓比 </p><p>　　高頻分壓器分壓比 </p><p><b>　　若使得, </b></p><p>　　即： (3-3)</p><p>　　從式

68、 (3-3) 看出,當(dāng),則分壓比與頻率無關(guān)。因而,阻容分壓器具有良好的低頻、高頻性能,可工作的頻帶寬,且不易產(chǎn)生振蕩。</p><p>　　阻容并聯(lián)的分壓器在測(cè)快速變化過程, 沿象電容分壓器, 大大減小了對(duì)地雜散電容對(duì)電阻分壓波形的畸變,避免了電阻分壓器的主要缺點(diǎn);測(cè)慢速變化的過程時(shí),沿分壓器各點(diǎn)的電壓主要按電阻分布,它象電阻分壓器,避免了電容器的泄漏電阻對(duì)電容分壓波形的畸變。如果使得阻容并聯(lián)分壓器的高壓臂與低壓

69、臂的時(shí)間常數(shù)相等, 即且高壓臂中各節(jié)的時(shí)間常數(shù)也彼此相等,則輸出點(diǎn)的電壓按電容分布(起始的)與按電阻分布(穩(wěn)定的)相等,輸出完全跟蹤輸入,分壓器的分壓比由電阻完全確定,不隨輸入信號(hào)的頻率而變。</p><p>　　圖3-4 阻容并聯(lián)分壓器原理圖</p><p>　　3.2 點(diǎn)火系統(tǒng)高壓測(cè)量的認(rèn)識(shí)</p><p>　　點(diǎn)火系統(tǒng)的基本功能是依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序適時(shí)的向發(fā)

70、動(dòng)機(jī)提供強(qiáng)烈的高壓火花。點(diǎn)火系統(tǒng)的功能體現(xiàn)在點(diǎn)火的時(shí)機(jī)和產(chǎn)生點(diǎn)火火花的強(qiáng)度。點(diǎn)火系統(tǒng)通過在火花塞上施加十幾到幾十千伏的脈沖高壓，擊穿絕緣間隙形成火花放電，從而點(diǎn)燃汽缸中的混合氣體，推動(dòng)活塞而使之工作。</p><p>　　點(diǎn)火參數(shù)對(duì)汽油機(jī)性能及排放有著十分重要的作用，點(diǎn)火電壓是點(diǎn)火系統(tǒng)的重要參數(shù)之一。點(diǎn)火電壓的最大波峰值可20，而點(diǎn)火電壓的上升時(shí)間為10~20。即這一電壓的上升速率最大為2.0。峰值電壓是在規(guī)定的

71、火花塞兩電極間距和發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，點(diǎn)火線圈使放電間隙氣體擊穿的最大次級(jí)輸出電壓場(chǎng)，如圖3-5中的所示。在發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況和使用條件下，只有作用在火花塞間隙的電壓最大值(即線圈次級(jí)電壓峰值)大于該工況下火花塞的擊穿電壓值時(shí)，才能擊穿火花塞兩電極間隙而正常點(diǎn)火。因此點(diǎn)火電壓的測(cè)量研究對(duì)汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能有十分重要的作用。</p><p>　　圖3-5 點(diǎn)火電壓波形</p><p>　　

72、點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)高壓測(cè)量，也即高壓脈沖的測(cè)量，其測(cè)量存在諸多值得研究和重視的問題。（1）被測(cè)脈沖前沿快。即使測(cè)量系統(tǒng)中存在很微小的雜散參數(shù)或不連續(xù)性,都可能對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響;（2）被測(cè)脈沖幅值高。電壓幅值通常幾十千伏。因此被測(cè)電壓在測(cè)量系統(tǒng)中的衰減倍數(shù)為量級(jí),這樣的衰減倍數(shù)一級(jí)分壓器較難做到,二級(jí)分壓器的響應(yīng)不理想,設(shè)計(jì)難度較大;（3）快脈沖下的電磁干擾嚴(yán)重。由于脈沖前沿快,相應(yīng)的短波長(zhǎng)成分能量大,空間電磁干擾強(qiáng);（4）測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部

73、各組成部分間的阻抗匹配與否,對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響突出。</p><p>　　3.3 點(diǎn)火系統(tǒng)電壓測(cè)量方法</p><p>　　點(diǎn)火電壓屬于沖擊電壓，測(cè)量沖擊電壓的儀器和測(cè)量系統(tǒng)必須具有良好的瞬變響應(yīng)特性。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于符合規(guī)定的沖擊電壓，幅值測(cè)量誤差不超過;測(cè)量沖擊電壓波形的時(shí)間參數(shù)，其誤差應(yīng)不大于。</p><p>　　在我國(guó)，傳統(tǒng)的點(diǎn)火電壓測(cè)試方法是球間隙法，即

74、在檢測(cè)時(shí)，用三極針狀放電器 (簡(jiǎn)稱三針放電器)替代火花塞進(jìn)行放電，根據(jù)放電器的兩主電極間隙和跳火能力來判斷點(diǎn)火性能。但是高電壓擊穿空氣間隙的擊穿電壓與兩球間隙及球的直徑有關(guān)，不同的間隙距離對(duì)應(yīng)不同的點(diǎn)火電壓。這種測(cè)試方法只是一種粗略的測(cè)量。</p><p>　　目前，測(cè)量點(diǎn)火電壓的比較精確的方法是分壓器-峰值電壓表法或者分壓器-示波器法。這兩種方法不僅能夠比較精確地測(cè)量點(diǎn)火電壓的幅值還能測(cè)出點(diǎn)火電壓的任一瞬時(shí)值。

75、</p><p>　　在分壓器-峰值電壓表和分壓器-示波器這兩種測(cè)試點(diǎn)火電壓的方法中，分壓器是其中十分關(guān)鍵的器件。點(diǎn)火電壓測(cè)試中十分重要的問題是將其最大波峰值變?yōu)殡娮悠骷商幚淼牡蛪?。點(diǎn)火電壓的最大波峰值可20，而點(diǎn)火電壓的上升時(shí)間為lO~20 。即這一電壓的上升速率最大為2.O 高壓(這里是點(diǎn)火電壓)到低壓的變換裝置就不象普通的分壓器那么簡(jiǎn)單，確切地說應(yīng)稱為分壓系統(tǒng)，如圖3-6所示：</p>&

76、lt;p>　　圖3-6 點(diǎn)火電壓的分壓系統(tǒng)</p><p>　　分壓系統(tǒng)應(yīng)滿足如下的基本要求：</p><p><b>　　1. </b></p><p>　　其中，為點(diǎn)火線圈的二次側(cè)電壓</p><p>　　為分壓系統(tǒng)的低壓輸出</p><p>　　K為分壓比，它是只與分壓系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)有

77、關(guān)而與外界因素?zé)o關(guān)的常數(shù)。這就要求分壓系統(tǒng)對(duì)波形傳輸無失真。</p><p>　　2. 分壓系統(tǒng)接入時(shí)，點(diǎn)火線圈次級(jí)測(cè)試時(shí)不影響高壓產(chǎn)生。 這就要求分壓系統(tǒng)有足夠大的輸入阻抗。</p><p>　　3 .分壓比K易于確定與測(cè)量</p><p>　　分壓器作為轉(zhuǎn)換裝置是其中的主要組成部分之一，其作用是將高電壓脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字轉(zhuǎn)換器所能處理的低電壓脈沖,分壓性能的好壞直接

78、影響測(cè)試系統(tǒng)的整體性能。分壓器可分為電阻分壓器、 電容分壓器和阻容分壓器。</p><p>　　最簡(jiǎn)單的分壓系統(tǒng)是純電阻分壓系統(tǒng)。它的分壓比易于確定，使用方便， 測(cè)量頻帶寬，動(dòng)態(tài)特性好，線性范圍大，絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，成本低，它不消耗功率,可以很好地和微機(jī)控制、自動(dòng)保護(hù)相配合 , 同樣 , 由于沒有諧振問題,其性能優(yōu)于電容式分壓器，被廣泛采用。當(dāng)被測(cè)量系統(tǒng)的沖擊電壓不太高,且被測(cè)量系統(tǒng)的負(fù)載較小時(shí)，電阻分壓器能

79、準(zhǔn)確測(cè)量沖擊電壓 ,因此在點(diǎn)火系統(tǒng)高壓測(cè)量中 ,優(yōu)先考慮電阻分壓器。</p><p>　　第四章 電阻分壓器的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 電阻分壓器分析</p><p>　　一、電阻分壓器原理如圖4-1所示：</p><p>　　—第1級(jí)高壓臂電阻 一第1級(jí)低壓臂電阻</p><p>　　—第2級(jí)高

80、壓臂電阻 一第2級(jí)低壓臂電阻</p><p>　　Z-為同軸電纜的特性阻抗 R-為示波器輸入電阻</p><p>　　圖4-1 兩級(jí)脈沖電阻分器原理示意圖</p><p><b>　　二、系統(tǒng)誤差來源</b></p><p>　　分壓器靠流經(jīng)電阻的電流進(jìn)行分壓，分壓電阻越小，通過的電流就越大，受外界的

81、干擾也就相對(duì)越小，分壓也就越準(zhǔn)確。但將其接入圖4-1所示的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，由于其輸入阻抗小而影響點(diǎn)火線圈次級(jí)高壓的產(chǎn)生，改變了原電路的工作狀態(tài)。如果提高電阻值，流經(jīng)分壓系統(tǒng)的電流就減小，所測(cè)電壓為持續(xù)時(shí)間極短的脈沖形式。由于對(duì)地雜散電容電流的存在，使電阻分壓系統(tǒng)上的電壓分布不均，大部分集中在頂部(高壓端)，在低壓端處電壓很低。此外，由于分壓系統(tǒng)對(duì)地分布電容的存在，造成分壓系統(tǒng)輸出波形失真。</p><p>　　分

82、壓器分壓比的誤差主要來源于分壓器對(duì)地雜散電容的影響以及溫度漂移。</p><p>　　雜散電容是由于分壓器與其周圍處于地電位的物體之間存在固有電場(chǎng)引起的。漏電流從對(duì)地雜散電容中流過，使得沿分壓器的電壓呈非線性分布，因而造成測(cè)量誤差。同時(shí)，分壓器高壓引線和高壓端對(duì)分壓器本體之間也存在雜散電容。雖然其電容值比對(duì)地電容小得多，但從高壓端流向分壓器本體間的雜散電容電流可以部分補(bǔ)償由分壓器本體流向地的雜散電容電流，在一定程

83、度上可以減小對(duì)地雜散電容引起的測(cè)量誤差，但是不能忽略。對(duì)于如圖4-1二級(jí)分壓系統(tǒng)來說,必須盡量減少雜散電容對(duì)分壓器測(cè)量系統(tǒng)的影響。</p><p>　　溫度對(duì)處理電路和雜散電容的影響也是產(chǎn)生測(cè)量誤差的一個(gè)原因。溫度變化會(huì)影響電路元器件的穩(wěn)定性，使電路的線性度降低，還會(huì)改變移相器的相移，使得相位補(bǔ)償超差。高壓端對(duì)分壓器雜散電容和分壓器本體對(duì)地雜散電容也會(huì)受溫度影響，這些影響都需要在設(shè)計(jì)中加以綜合考慮。</p&

84、gt;<p>　　三、電阻分壓器的性能改善</p><p>　　減少對(duì)地雜散電容的影響,改善分壓器性能的主要途徑有:</p><p>　?。?）減小對(duì)地雜散電容。</p><p>　　（2）采取補(bǔ)償措施.為了減小對(duì)地雜散電容 ,應(yīng)在保證絕緣的前提下盡量減少分壓器的尺寸。</p><p><b>　　1.電感補(bǔ)償<

85、/b></p><p>　　在分壓器電阻接地端插入不同補(bǔ)償電感時(shí)的仿真對(duì)比，電感雖然可以有效地提高分壓器的響應(yīng)性能 ,但電感值必須適當(dāng),否則會(huì)引起波形顯著失真和過沖。因分布電感的補(bǔ)償作用并不明顯,且易引起振蕩,因此,電阻體仍應(yīng)選用無感電阻,必要時(shí)再加入補(bǔ)償電感或利用引線電感進(jìn)行補(bǔ)償。</p><p><b>　　2.供給式補(bǔ)償</b></p>&l

86、t;p>　　在分壓系統(tǒng)頂端加一環(huán)電極，環(huán)與分壓系統(tǒng)本體間存在雜散電容，由環(huán)流向分壓系統(tǒng)本體間的雜散電容電流可以部分地補(bǔ)償分壓系統(tǒng)本體流向地的雜散電容電流，從而改善分壓系統(tǒng)上的電壓分布。這個(gè)環(huán)叫做屏蔽環(huán)，裝屏蔽環(huán)的電阻分壓系統(tǒng)叫做屏蔽電阻分壓系統(tǒng)。實(shí)際上很少用純電阻分壓系統(tǒng)，而是用屏蔽式電阻分壓系統(tǒng)。在電路連接時(shí)應(yīng)注意分壓系統(tǒng)的低壓臂不能斷線，否則會(huì)輸出高壓而危及設(shè)備及人生安全。</p><p><b&

87、gt;　　3.收集式補(bǔ)償</b></p><p>　　在高壓臂的低壓端加入套筒電極,以局部減小高壓臂的直接對(duì)地雜散電容,將部分本來由分壓器本體流向地的雜散電容電流予以收集,從而改善分壓器的響應(yīng)性能。改變套筒的長(zhǎng)度和直徑就可以改變分壓器的分布參數(shù),從而改變分壓器的性能。此補(bǔ)償式分壓器的優(yōu)點(diǎn)是套筒加在低壓端,操作使用較為安全;在套筒直徑一定的情況下，通過調(diào)節(jié)套筒電極的長(zhǎng)度,就可以同時(shí)調(diào)節(jié)三部分的分布電容，

88、從而易于達(dá)到理想的響應(yīng)特性。</p><p>　　4.2 電阻分壓器設(shè)計(jì)</p><p>　　電阻式電壓互感器的設(shè)計(jì)包括電阻選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面。</p><p><b>　　一、電阻的選擇</b></p><p>　　電阻的選擇主要是考慮阻值穩(wěn)定性、耐壓和阻值大小等因素。首先，溫度是影響阻值穩(wěn)定性的主要因素。若采用溫度

89、系數(shù)小的電阻，則元件本身受溫度的影響較小。如能使電阻的溫度系數(shù)近似相等，則溫度化引起的分壓比誤差可在比值關(guān)系中減小甚至抵消故在采用電阻前，應(yīng)依據(jù)溫度系數(shù)對(duì)電阻進(jìn)行篩選。</p><p>　　一般來說，同種材料、同種工藝的同一批電阻溫度系數(shù)比較一致。電阻通電時(shí)因消耗電能而產(chǎn)生熱量，也會(huì)引起電阻元件的溫度變化，故應(yīng)保證電阻額定功率大于正常工作條件下的功率。裕量的大小視具體散熱條件確定。</p><

90、p>　　其次，根據(jù)GB311.1-1997《 高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》 的規(guī)定，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓20kv的設(shè)備在外絕緣干燥的狀態(tài)下，需耐受額定短時(shí)工頻電壓（方均根值）50kv， 持續(xù)時(shí)間1min，設(shè)計(jì)中選用的電阻必須能耐受此電壓。</p><p>　　第三，阻值的選取應(yīng)與通過電阻的電流大小相適應(yīng)。電流太大會(huì)增大電阻功耗引起較大溫升；太小則易受外界電磁場(chǎng)、電暈放電電流等的干擾。</p><p

91、>　　在實(shí)際使用中，我們采用耐高壓，幾何尺寸、溫度系數(shù)和阻值誤差均很小的厚膜電阻，最大連續(xù)工作電壓為22kv。參考國(guó)外有關(guān)資料，選取的阻值高壓臂為級(jí)、低壓臂為級(jí)。</p><p><b>　　二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖 4-2為根據(jù)收集式補(bǔ)償原理設(shè)計(jì)的小型二級(jí)電阻分壓器的結(jié)構(gòu) ,用于峰值電壓小于25 kV的納秒脈沖的測(cè)量。高壓級(jí)高壓臂電阻為30

92、,低壓臂電阻為68;低壓級(jí)高壓臂電阻為680,低壓臂電阻為 56;穩(wěn)態(tài)分壓比為5357。</p><p>　　1.高壓臂電阻 2.絕緣套管 3.套筒電極 4.高壓臂支架</p><p>　　5.低壓臂電阻 6.第二級(jí)高壓臂電阻 7.第二級(jí)低壓臂電阻</p><p>　　8.分壓器輸出 9.外層屏蔽罩 10.高壓輸入級(jí)</p><p>　　圖

93、4-2 電阻分壓器結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　減小測(cè)量誤差主要是減小對(duì)地雜散電容的大小及影響。通常的做法是:在高壓端加屏蔽罩以補(bǔ)償由分壓器本體流向地的雜散電容電流;縮小分壓器的尺寸以減小對(duì)地雜散電容。前者將大大增加分壓器的橫向尺寸并使高電位下移,后者將受到工作電壓的限制。</p><p>　　分壓器設(shè)計(jì)成封閉式屏蔽接地結(jié)構(gòu),一方面能保證其分布參數(shù)尤其是分布電容的相對(duì)穩(wěn)定,防止由于測(cè)量環(huán)

94、境的改變而導(dǎo)致分壓器性能的差異;另一方面,可以實(shí)現(xiàn)與外界的電磁隔離,既降低受外界電磁輻射干擾的影響,也減少自身對(duì)環(huán)境的干擾;還考慮到使用的安全性.也正是為了第2個(gè)目的,高壓輸入和低壓輸出都必須采用屏蔽電纜 (同軸線)和專用連接器。</p><p>　　由于高壓級(jí)高壓臂傳輸?shù)男盘?hào)很大,將對(duì)低壓級(jí)造成較大的干擾,若不采取防護(hù)措施,相對(duì)很小的輸出信號(hào)中將疊加較大的噪聲,因而將低壓級(jí)和高壓級(jí)的低壓臂與高壓級(jí)的高壓臂進(jìn)行了

95、屏蔽隔離。高壓級(jí)高壓臂大功率高頻電阻通過絕緣筒及高壓硅脂等進(jìn)行密封,可以起到良好的絕緣效果,既防止對(duì)空氣放電,又可以阻止沿面閃爍。也保證了套筒電極與高壓臂的局部絕緣隔離。為加入電感進(jìn)行綜合補(bǔ)償預(yù)留了空間。</p><p>　　第五章 汽油機(jī)點(diǎn)火電壓測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 抗干擾設(shè)計(jì)概述</p><p>　　所謂干擾就是外在或內(nèi)在的噪聲對(duì)有

96、用信號(hào)的不良作用。而噪聲可概括地被認(rèn)為是有用信號(hào)以外所有電信號(hào)的總稱。所以干擾也可認(rèn)為是混入信號(hào)通道中并對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生有害影響的無用信號(hào)。</p><p>　　在分析一個(gè)具體的電子系統(tǒng)時(shí)， 必須考慮到可能存在的干擾對(duì)電路的影響。評(píng)價(jià)一個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo)就是它可能達(dá)到的信噪比。換句話說，一個(gè)電路系統(tǒng)的抗干擾能力直接關(guān)系到系統(tǒng)質(zhì)量和性能的優(yōu)劣。在進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，也應(yīng)充分考慮并滿足抗

97、干擾性的要求，以避免在設(shè)計(jì)完成后再去進(jìn)行抗千擾的補(bǔ)救措施。所以必須把干擾問題作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)至關(guān)重要的內(nèi)容，貫徹在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，從硬件、軟件上采取相應(yīng)的措施以增強(qiáng)其抗干擾的能力。</p><p>　　干擾的基本概念有如下幾個(gè)：</p><p>　　( 1 )噪聲，指疊加在有用信號(hào)上，使原來有用信號(hào)發(fā)生畸變的變化電量叫電噪聲，簡(jiǎn)稱噪聲。</p><p>　　( 2

98、 )干擾，由于噪聲在一定條件下影響和破壞設(shè)備或系統(tǒng)的正常工作，所以通常把具有危害性的噪聲稱為干擾。</p><p>　　( 3 )干擾源，指產(chǎn)生干擾的主體。如雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都有可能成為干擾源。</p><p>　　( 4 )傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。 典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。</p><p>

99、　　( 5 )敏感器件，指容易被干擾的對(duì)象。如:A/D, D/A變換器、單片機(jī)、數(shù)字IC ,弱信號(hào)放大器等。</p><p>　　在上述幾個(gè)概念中，干擾源、傳播途徑和敏感元件是形成干擾的三個(gè)基本要素，也是抗干擾設(shè)計(jì)的主要著手點(diǎn)。</p><p>　　干擾信號(hào)在電路中的傳播途徑大致有以下幾類。</p><p>　　1、電導(dǎo)通路耦合干擾</p><p

100、>　　電導(dǎo)通路泛指構(gòu)成電回路的通路。電導(dǎo)面路耦合干擾是由各單元回路之間的公共阻抗產(chǎn)生的干擾。由于接地電位不同而造成的干擾是這類干擾的主要表現(xiàn)形式。在測(cè)量或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，所謂“地”有兩種古義：是指大地，它是系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的自然參考電位；二是指一個(gè)設(shè)備內(nèi)部電源的參考電位。一臺(tái)設(shè)備或儀器如果它的地線不與大地連接，則稱為“浮地”．否則稱為接地。理想情況下電路中不同接地點(diǎn)間電位差為零，即地阻抗為零。實(shí)際上大地的電位并不是恒定值，在不同的地

101、之問存在著電位差．尤其在高壓電力設(shè)備附近大地的電位梯度可以達(dá)到每米幾伏甚至幾十伏。由于非零的公共地阻抗將會(huì)給電路帶來干擾。它主要發(fā)生在遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸中，兩端設(shè)備接地的情況下。如圖5-1所示，兩個(gè)電路系統(tǒng)I、II的接地點(diǎn)分別為A和B，A和B的電位不同，在兩個(gè)接地點(diǎn)問形成電流。接地點(diǎn)的公有部分稱之為“接地環(huán)路”，通過接地環(huán)路的阻抗流過的電流把噪聲干擾耦合到下一級(jí)中。</p><p><b>　　圖5-1 接

102、地環(huán)路</b></p><p>　　電路單元工作時(shí)，都需要直流電源，電源供給的電流除直流成分外，還混有工頻50Hz及其諧波成分。所以流過各電路單元的電流在接地阻抗上產(chǎn)生的壓降，除有直流電壓外，還有不同頻率的交流電壓。這些交流電壓饋入電路形成干擾。另外電源供電各單元之間也通過電源相互干擾，如下圖5-2所示，電路A與電路B共用一電源E。由于電源內(nèi)阻及線路電阻影響，電路A電流的任何變化都會(huì)影響電路B的供電電

103、源電壓的大小，從而影響電路B的工作。因絕緣不良而出現(xiàn)的漏電流引起的電阻耦合而產(chǎn)生的干擾，或在高輸入阻抗器件組成的系統(tǒng)中。其阻抗與電路板絕緣電阻可以比擬，通過電路板產(chǎn)生漏電流，將形成干擾。以上這些均屬電導(dǎo)通路耦合干擾。</p><p><b>　　圖5-2 電源干擾</b></p><p><b>　　2、磁場(chǎng)干擾</b></p>&

104、lt;p>　　由磁耦合引起的電噪聲干擾稱磁場(chǎng)干擾。如圖5-3所示，在連接信號(hào)源的傳輸線經(jīng)過的空間總存在著交變磁場(chǎng)，主要由50Hz的市電產(chǎn)生，在大功率變壓器、大電流交流電源線附近尤其嚴(yán)重。這些交變的磁場(chǎng)穿過傳輸線形成的回路將在傳輸線上或閉合導(dǎo)線上感應(yīng)出交流干擾電壓。</p><p>　　圖5-3 交流磁場(chǎng)干擾</p><p><b>　　3、電場(chǎng)干擾</b><

105、;/p><p>　　由電耦合引起的電噪聲干擾稱電場(chǎng)干擾。從電路理論知，電流流經(jīng)一導(dǎo)體，導(dǎo)體產(chǎn)生電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)可交連到附近的導(dǎo)體中，使它們感生出電位．這個(gè)電位就是干擾電位。從交流電路傳輸角度來看，干擾起因于導(dǎo)線與導(dǎo)線之間、元件與元件之間存在著分布電容，如圖5-4，因而當(dāng)這些元件或?qū)Ь€存在交流電壓時(shí)就會(huì)通過這些電容相互耦合，形成干擾。</p><p>　　人體靜電感應(yīng)也是電場(chǎng)干擾的一種形式。如果穿

106、的衣服是化纖織物，纖維間摸擦?xí)a(chǎn)生靜電，通過感應(yīng)使人體帶電。帶電者觸碰電子設(shè)備，將出現(xiàn)放電電流，感應(yīng)至內(nèi)部信號(hào)線形成干擾。</p><p>　　圖5-4 交流電場(chǎng)干擾</p><p>　　抗干擾設(shè)計(jì)的基本原則是:抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。</p><p><b>　　1.抑制干擾源</b></p>&

107、lt;p>　　抑制干擾源就是盡可能減小干擾源發(fā)出干擾。比如給電磁場(chǎng)的干擾源加屏蔽罩，減小電路中的瞬變電壓和瞬變電流等。這是抗干擾設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮和重要的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。減小干擾源的瞬變電壓主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)阻容來實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的瞬變電流則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　電子系統(tǒng)工作環(huán)境中干擾源可分為內(nèi)部干擾源和外部干擾源。內(nèi)部干擾源是指在電