Rudolf Cole
0 
3308
941
Se billeder af bilmotorer.
Forbrændingsmotoren er en fantastisk maskine, der har udviklet sig i mere end 100 år. Det fortsætter med at udvikle sig, efterhånden som bilproducenterne formår at skubbe lidt mere effektivitet ud eller lidt mindre forurening med hvert år, der går. Resultatet er en utrolig kompliceret, overraskende pålidelig maskine.
Andre artikler forklarer mekanikken i motoren og mange af dens undersystemer, herunder brændstofsystem, kølesystem, knastaksler, turboladere og gear. Man kunne hævde, at tændingssystem er hvor det hele kommer sammen med en perfekt tidsbestemt gnist.
Næste
|
I denne artikel lærer vi om tændingssystemer, startende med gnisttiming. Derefter skal vi se på alle de komponenter, der kommer til at fremstille gnisten, herunder tændrør, spoler og distributører. Og endelig vil vi tale om nogle af de nyere systemer, der bruger faststofkomponenter i stedet for distributøren.
Tændingssystemet på din bil skal fungere perfekt sammen med resten af motoren. -Målet er at antænde brændstoffet på nøjagtigt det rette tidspunkt, så de ekspanderende gasser kan udføre den maksimale mængde arbejde. Hvis tændingssystemet fyrer på det forkerte tidspunkt, falder strømmen, og gasforbruget og emissionerne kan stige.
Når brændstof / luftblandingen i cylinderen brænder, stiger temperaturen, og brændstoffet omdannes til udstødningsgas. Denne transformation får trykket i cylinderen til at stige dramatisk og presser stemplet ned.
For at få mest muligt drejningsmoment og kraft fra motoren er målet at maksimere trykket i cylinderen i løbet af magt slagtilfælde. Maksimering af trykket giver også den bedste motoreffektivitet, hvilket direkte oversættes til bedre kilometertal. Tidspunktet for gnisten er kritisk for succes.
Der er en lille forsinkelse fra gnisttidspunktet til det tidspunkt, hvor brændstof / luftblandingen hele brænder, og trykket i cylinderen når sit maksimum. Hvis gnisten opstår ret, når stemplet når toppen af kompressionsslaget, vil stemplet allerede have bevæget sig en del af vejen ned i sit kraftslag, inden gasserne i cylinderen har nået deres højeste tryk.
For at udnytte brændstoffet bedst muligt, gnisten skal forekomme, før stemplet når toppen af kompressionsslaget, så når stemplet starter ned i sit kraftslag, er trykene høje nok til at begynde at producere nyttigt arbejde.
Arbejde = kraft * afstand
I en cylinder:
- Kraft = Tryk * Stempelets område
- Afstand = Slaglængde
Så når vi taler om en cylinder, arbejde = tryk * stempelområde * slaglængde. Og fordi længden af stryget og stemplets område er fast, er den eneste måde at maksimere arbejdet ved at øge trykket.
Tændingen for gnisten er vigtig, og timingen kan enten være fremskreden eller retarderet afhængigt af forholdene.
Tiden, som brændstoffet tager at brænde, er nogenlunde konstant. Men stemplernes hastighed øges, når motorhastigheden øges. Dette betyder, at jo hurtigere motoren går, jo tidligere skal gnisten opstå. Dette kaldes gnist forhånd: Jo hurtigere motorhastighed, desto mere fremskridt kræves.
Andre mål, som minimere emissioner, prioriter, når der ikke kræves maksimal effekt. For eksempel ved at forsinke gnisttimingen (flytte gnisten tættere på toppen af kompressionsslaget) kan maksimale cylindertryk og temperaturer reduceres. Sænkning af temperaturer hjælper med at reducere dannelsen af nitrogenoxider (NOx), som er et reguleret forurenende stof. Forsinkelse af timingen kan også eliminere banking; nogle biler, der har knock-sensorer, gør dette automatisk.
Dernæst gennemgår vi de komponenter, der får gnisten.
Tændrøret er i midten af de fire ventiler i hver cylinder.
-Det tændrør i teorien er ganske simpelt: Det tvinger elektricitet til at bue over et mellemrum, ligesom en lynnedslag. Elektriciteten skal have en meget høj spænding for at kunne rejse over mellemrummet og skabe en god gnist. Spænding ved tændrøret kan være fra 40.000 til 100.000 volt.
Tændrøret skal have en isoleret passage for at denne høje spænding kan køre ned til elektroden, hvor den kan springe afstanden og derfra ledes ind i motorblokken og jordes. Stikket skal også modstå den ekstreme varme og tryk inde i cylinderen og skal være konstrueret således, at aflejringer fra brændstoftilsætningsstoffer ikke bygger sig op på stikket.
Tændrør bruger a keramisk indsats at isolere højspændingen ved elektroden og sikre, at gnisten sker ved spidsen af elektroden og ikke andre steder på stikket; denne indsats fungerer dobbelt ved at hjælpe med at afbrænde aflejringer. Keramik er en ret dårlig varmeleder, så materialet bliver ret varmt under drift. Denne varme hjælper med at afbrænde aflejringer fra elektroden.
Nogle biler kræver a varmt stik. Denne type stik er designet med en keramisk indsats, der har et mindre kontaktområde med metaldelen af stikket. Dette reducerer varmeoverførslen fra keramikken, så den løber varmere og dermed brænder flere aflejringer væk. Kolde stik er designet med mere kontaktområde, så de kører køligere.
Forskellen mellem et "varmt" og et "koldt" tændrør er i form af den keramiske spids.
Bilproducenten vælger det rigtige temperaturstik til hver bil. Nogle biler med højtydende motorer genererer naturligvis mere varme, så de har brug for koldere stik. Hvis tændrøret bliver for varmt, kan det antænde brændstoffet, inden tændingen fyres; så det er vigtigt at holde sig til den rigtige type stik til din bil.
Dernæst lærer vi om den spole, der genererer høje spændinger kræves for at skabe en gnist.
Spolen er en simpel enhed - i det væsentlige en højspændings-transformer, der består af to trådspoler. En trådspole kaldes primær spole. Omviklet er det sekundær spole. Den sekundære spole har normalt hundreder af gange flere ledninger end den primære spole.
Strøm flyder fra batteriet gennem den primære vikling af spolen.
Den primære spirals strøm kan pludselig afbrydes af afbryderpunkter, eller med en faststofenhed i en elektronisk tænding.
Hvis du tror, at spolen ser ud som en elektromagnet, har du ret - men det er også en induktor. Nøglen til spolens drift er, hvad der sker, når kredsløbet pludselig brydes af punkterne. Primærspolens magnetfelt kollapser hurtigt. Den sekundære spole er indviklet af et kraftfuldt og skiftende magnetfelt. Dette felt inducerer en strøm i spolerne - en meget højspændingsstrøm (op til 100.000 volt) på grund af antallet af spoler i den sekundære vikling. Den sekundære spole fører denne spænding til fordeleren via en meget godt isoleret højspændingsledning.
Endelig har et tændingssystem brug for en distributør.
Det distributør håndterer flere job. Det første job er at fordele højspændingen fra spolen til den rigtige cylinder. Dette gøres af kasket og rotoren. Spolen er forbundet til rotoren, der roterer inde i hætten. Rotoren drejer forbi en række kontakter, en kontakt pr. Cylinder. Når rotoren spids passerer hver kontakt, kommer en højspændingspuls fra spolen. Pulsen buer over det lille mellemrum mellem rotoren og kontakten (de rører faktisk ikke) og fortsætter derefter ned ad tændrørstråden til tændrøret på den passende cylinder. Når du foretager en tune-up, er en af de ting, du udskifter på din motor, hætten og rotoren - disse slides til sidst på grund af lysbuen. Tændrørsledningerne slides også til sidst og mister noget af deres elektriske isolering. Dette kan være årsagen til nogle meget mystiske motorproblemer.
 |
Ældre distributører med breaker-point har et andet afsnit i den nederste halvdel af distributøren - dette afsnit gør jobbet med at bryde strømmen til spolen. Spolens jordside er forbundet med afbryderpunkterne.
 |
 |
En knast i midten af fordeleren skubber en håndtag tilsluttet et af punkterne. Hver gang kammen trykker på håndtaget, åbner det punkterne. Dette medfører, at spolen pludselig mister sin jord og genererer en højspændingspuls.
Punkterne styrer også tidspunktet for gnisten. De kan have en støvsuger eller a centrifugal fremskridt. Disse mekanismer fremmer timingen i forhold til motorbelastning eller motorhastighed.
Gnisttiming er så kritisk for en motors ydeevne, at de fleste biler ikke bruger point. I stedet bruger de en sensor, der fortæller motorstyringsenheden (ECU) den nøjagtige placering af stemplerne. Motorcomputeren styrer derefter en transistor, der åbner og lukker strømmen for spolen.
I det næste afsnit tager vi et kig på et fremskridt i moderne antændelsessystemer: den distributørstænding.
I stedet for en hovedspole har distribueringsfri antændelser en spole for hver tændrør, der er placeret direkte på selve tændrøret.
-I r-ecent år har du måske hørt om biler, der har brug for deres første tune-up på 100.000 miles. En af de teknologier, der muliggør dette lange vedligeholdelsesinterval er forhandlerløs tænding.
Spolen i denne type system fungerer på samme måde som de større, centralt placerede spoler. Motorstyringsenheden styrer transistorer, der bryder jordsiden af kredsløbet, hvilket genererer gnisten. Dette giver ECU total kontrol over gnisttiming.
Systemer som disse har nogle væsentlige fordele. For det første er der ingen distributør, som er en vare, der til sidst slides. Der er heller ikke højspændings tændrør, som også slides. Og endelig giver de mulighed for en mere præcis kontrol af gnisttimingen, hvilket kan forbedre effektiviteten, emissionerne og øge den samlede effekt af en bil.
For mere information om tændingssystemer og relaterede emner, se linkene på næste side.
Relaterede artikler
- Antændelsessystem-quiz
- Sådan fungerer bilmotorer
- Quiz Corner: Engine Quiz
- Sådan fungerer Fu-el-injektionssystemer
- Sådan fungerer bilkølesystemer
- Sådan fungerer knastaksler
- Sådan fungerer katalytiske omformere
- Sådan fungerer turboladere
- Sådan fungerer kraft, magt, drejningsmoment og energi
Flere gode links
- Charles Kettering: opfinder af tændingssystem
- Automotive 101: Tændingssystemet
- Problemet med antændelsessystemet, der narrede Misterfixit i ganske lang tid
- Fordson F Traktorantændingssystem
- Tidligt Chrysler elektronisk tændingssystem