第2章 奥迪A6L轿车点火系统构造和工作原理
第2章 奥迪A6L轿车点火系统构造和工作原理
2.1 奥迪A6L轿车点火系统组成与工作原理
本文主要以奥迪A6L轿车V6发动机点火系统为例。 (1)组成
主要由低压电源、控制单元ECU、点火开关、点火控制器、点火线圈、火花塞、高压导线和各种传感器等组成[4]。如图2-1所示。
图2-1奥迪A6L轿车点火系统的组成
(2)工作原理
低压电源经点火开关向三个双点火线圈提供初级电流，三个点火线圈的初级电路分别经点火控制器搭铁。发动机ECU根据发动机的转速信号、凸轮轴位置信号、曲轴位置信号、冷却液温度信号、进气歧管压力传感器信号等计算最佳点火提前角，判断缸位，并向点火控制器发出点火信号和气缸顺序判别信号，点火控制器由此判断发动机气缸的点火次序，依次使各点火线圈电路由导通变为截止，各点火线圈的次级绕组依次产生高电压，使之对应的两个火花塞同时跳火，点燃处于压缩行程气缸内的混合气。
奥迪A6L发动机的1缸和6缸、2缸和4缸、3缸和5缸同时处于上止点，并总是一缸为压缩上止点，另一缸为排气上止点，两气缸共用一个点火线圈。点火时，点火控制器交替地控制三个点火线圈，点火线圈产生高压时，其对应的两个气缸火花塞同时跳火：一个火花塞点燃处于压缩行程上止点的气缸内的可燃混合气；另一个火花塞同时跳火，但由于气缸处于排气行程上止点，因此不起作用。 如图2-2所示。
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图2-2 奥迪A6L轿车点火系统工作原理图
1-双点火线圈 2-点火控制器 3-发动机ECU 4-凸轮轴位置传感器 5-发动机转速传感器
6-曲轴位置传感器 7-火花塞
2.2 奥迪A6L轿车点火系统各主要元件的功用、结构及工作原理
2.2.1 火花塞
奥迪A6L轿车采用的是突出型的火花塞。 (1)功用
火花塞的功用是将高压导线输送过来的脉冲高压电放电，击穿火花塞两电极间的空气，产生电火花引燃气缸内的可燃混合气。
(2)结构
火花塞结构如图2-3所示。在钢质的火花塞壳体内部固定有刚玉陶瓷制成的绝缘体，在绝缘体中心孔上部有接线螺杆，接线螺杆上端旋有接线螺母，用来连接高压导线；绝缘体中心孔下部装有中心电极；接线螺杆和中心电极间用密封剂密封。壳体上部制成便于拆装的六边形，下部是螺纹以便安装于发动机气缸盖内，下端固定有侧电极。
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图2-3 火花塞结构
(3)工作原理
随着火花塞电极间隙电压升高，电极间的电场强度不断增大，当电场强度达到某一临界值时，电极间的间隙即形成放电通道而被击穿。在强电场的作用下，高速运转的电子及高离子使放电通道形成炽热的气体发光体，及火花放电现象。电火花温度很高，一般可达到2000—3000℃，即可点燃气缸内的可燃混合气。
2.2.2 点火线圈
奥迪A6L轿车采用的是双点火线圈，每个点火线圈控制两个气缸的火花塞同时跳火。
(1)功用
点火线圈的功用是将蓄电池或发电机输出的低压电转变为高压电的升压变压器。
(2)结构
点火线圈由初级绕组、次级绕组和铁心等组成，如图2-4所示。
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图2-4 点火线圈结构
1-铁心 2-低压接线柱 3-高压插孔 4-初级绕组 5-次级绕组
(3)工作原理
当初级绕组接通电源时，随着电流强度的不断增长，初级绕组四周产生了一个很强的磁场，铁心储存了磁场能。当开关装置使初级绕组电路断开时，初级绕组的磁场迅速减弱，次级绕组因电磁感应现象而出现较高的电压。根据电磁感应现象的特点，初级绕组的磁场消失速度越快，电流断开瞬间电流强度越大，两绕组的线圈匝数比越大，则次级绕组感应出来的电压越高。
2.2.3 点火控制器
(1)功用
点火控制器的功用是判断发动机气缸的点火次序，依次使各点火线圈初级电路由导通变为截止，使各点火线圈的次级绕组依次产生高压电，其对应的两个火花塞同时跳火，点燃处于压缩行程上止点的气缸内的可燃混合气。
(2)结构
点火控制器是由点火系统专用的集成电路芯片、电阻、电容、稳压管、达林顿管等组成的混合集成电路点火控制模块。
(3)工作原理
发动机ECU将各个传感器送来的点火信号经过处理传送给点火控制器，点火控制器将ECU送来的交变电压信号整合、放大，以控制点火线圈初级电路的接通和断开，从而使点火线圈次级绕组产生高压电进行点火。
2.2.4 主要传感器
传感器用来不断检测与点火相关的发动机的工作状况信息，并将检测的结果输入ECU，作为运算和控制点火时刻的主要依据。奥迪A6L轿车点火系统中所用到的传感器主要有：曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、爆震传感器、空气流量计、冷却液温度传感器、氧传感器、节气门位置传感器等。本文主要介绍前三种传感器，其他传感器输送的信号在计算点火提前角时只起到修正作用，故不做详细介绍。
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