汽车发动机点火系仿真实验台的设计

JOURNALOFZHENGZHOUPOLYTECHNICINSTITUTE2002年6月June2002

汽车发动机点火系仿真实验台的设计

孟国强,杨宗田,王彦启

(郑州工业高等专科学校机械工程系,河南郑州　45007)

摘要:汽车发动机点火系仿真实验台将点火系与曲轴活塞连杆机构的匹配完全裸露,使其具有直观性,便于教学。本文重点介绍了模拟传统点火系仿真实验台的设计目的和原理以及设计方案的实现。

关键词:汽车;发动机;点火系;仿真模拟中图分类号:TK413.9

文献标识码:A

文章编号:1008-7419(2002)02-0008-02

发动机是汽车的动力源,其动力是由气缸内可燃混合气燃烧而转化过来的。因此,需要专门的点火系统,在合适的气缸,合适的时刻点燃可燃混合气。

点火系是汽车电器的重要组成部分,但他与曲轴、活塞连杆机构的匹配完全是在发动机内部,难以感性认识。基于此,本实验台将匹配机构全部裸露,并在此基础上,开发与点火系有关的实验。

本实验台主要是对传统点火系的工作原理、工作过程模拟仿真,今后可进一步开发,对电子点火系和微机控制点火系进行仿真。

一、设计目的1、用于教学演示

1)演示发动机点火系整个工作过程;2)清楚地看到各缸的点火顺序;

3)清楚地看到各缸的点火时刻即点火提前

弱和定时不准等故障诊断和排除实验。

二、设计方案1、点火系的工作原理

我们看到传统点火系是由蓄电池、点火开关、点火线圈、分电器(断电器、配电器)、火花塞等组成,其工作原理可分为三个阶段,如图1所示:触点闭合,初级电流增长;触点打开,次级绕组产生高压;火花塞电极放电,产生火花。

图1　点火系工作原理

1-中心电极;2-侧电极;3-次级线圈;4-初级线圈;5-点火

开关;6-蓄电池;7-触点;8-触点臂;9-凸轮;10-火花塞

2、正时原理

如图2所示,当1缸曲轴位于上止点前某一

角。

2、进行点火实验

本试验台可全过程模拟汽车点火正时调整过程;并直观地掌握点火正时调整的工作原理。

3、进行点火系故障设置和故障排除实验

图2　点火正时原理

1-火花塞;2-曲轴;3-曲轴正时齿轮;4-凸轮轴正时齿

可人为设置故障,如断路、短路、接触不良、火花塞间隙过大、过小等,进行缺火、断火、错火、火

轮;5-凸轮轴正时齿轮;6-分电器(断电器、配电器);7-点火开关;8-蓄电池;9-点火线圈;10-飞轮

收稿日期:2001-10-25

),男,河南洛阳市人,工程师,从事机械、作者简介:孟国强(1965—汽车专业教学工作。

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　第2期　　　　　　　　　　　　孟国强等:汽车发动机点火系仿真实验台的设计　　　　　　　　　　　　　　・9・

位置时(最佳点火提前角),由正时齿轮机构、斜齿轮机构、断电器使触点断开,一缸火花塞点火;点火顺序是1-3-4-2,由以上机构共同实现顺序正时点火。

3、设计方案及实现如图3所示,曲轴、凸轮轴实物重量大、体积大,不利于试验进行,设计、加工简单机构取代实物。

　　三、实验台的二次开发

传统点火系是机械触点式点火系,存在很多缺点,制约着发动机向高速、大功率方向发展,同时也限制了发动机经济性和排放性的提高。随着电子技术的发展,已逐渐被电子点火系取代,现在微机控制点火系也已广泛应用,为使学生能够更好地掌握汽车现代电子技术,本实验台可进行以下二次开发,模拟电子点火系和微机控制点火系。

1、模拟无触点电子点火系

以无触点分电器取代传统分电器,安装点火控制器来实现。

2、模拟电控电子点火系

用可变电阻模拟各种传感器信号,简化为三组组合信号;安装专用的电控分电器;用单片机开发出模拟电子控制装置(ECU)。用以实现分别接收三组信号,控制在三个不同的点火提前角火花塞点火。

以上仅是初步构思,要最终实现,还需做大量细致的工作。

图3　实验台示意

1-飞轮;2-火花塞;3-点火正时(提前角)该度盘;4-曲轴;5-曲轴正时齿轮;6-凸轮轴正时齿轮;7-支架;8-蓄电池;9-点火开关;10-点火线圈;11-分电器;12-凸轮轴

参考文献:

[1]　陈家瑞.汽车构造[M].北京:人民交通出版社,1996.[2]　徐向阳.汽车电器与电子技术[M].北京:机械工业出版社,

1999.

[3]　张建俊.汽车检测与故障诊断技术[M].北京:机械工业出版

正时齿轮副、斜齿轮副、点火系统等零部件,设计、加工难以实现,采用发动机原件。

发动机点火系实际工作是在发动机高速旋转时进行的,学生无法直观感受,实验台采用手摇模拟曲轴低速旋转,使学生能直观感受点火系的工作过程,并且大大简化了设计和加工的工作量。曲轴、凸轮轴机构采用简单轴承座支承,和点火系各组件一起装配在角钢焊接框架结构上,支架上有正时指针和正时标记。

以刻度盘指示点火缸曲拐的位置,即点火提前角;

圆薄木板或金属板模拟飞轮,上有正时标记,与支架上正时标记配合,模拟发动机上的飞轮和飞轮壳上的正时标记。

由于本机构以低速运转,所以正时齿轮副、斜齿轮副之间的配合采用轴承座位置的调整就可以实现,同样使设计和加工大大简化。

社,1999.

TheDesignofaDeviceforSimulateWorkingPro2cessoftheEngineIgnitionSysteminanAutomobile

MengGuoqiang,YangZongtian,WanYanqi

Abstract:Wedesignadevicesimulatingtheworkingprocessoftheignitionsysteminaautomobileengineandmakeitscrankandrodmechanismexposedinor2dertofacilitateobservationandteachingworks.Thearticle,inemphasis,introducesthepurposeandprin2cipleofdesigningthedeviceandhowtocomplete.

Keywords:Automobile;Engine;Simulate;Ignitionsystem

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