Slik fungerer tennsystemer for biler

  • Phillip Hopkins
  • 0
  • 1409
  • 215

Se bilmotorbilder.

Forbrenningsmotoren er en fantastisk maskin som har utviklet seg i mer enn 100 år. Det fortsetter å utvikle seg etter hvert som bilprodusentene klarer å skvise ut litt mer effektivitet, eller litt mindre forurensning, med hvert år som går. Resultatet er en utrolig komplisert, overraskende pålitelig maskin.

Andre artikler forklarer mekanikken i motoren og mange av dens undersystemer, inkludert drivstoffsystem, kjølesystem, kamaksler, turboladere og gir. Man kan hevde at tenningssystemet er der det hele kommer sammen, med en perfekt tidsbestemt gnist.

Neste
  • Tennsystem Quiz
  • Hvordan drivstoffinjeksjonssystemer fungerer
  • Hvordan bilmotorer fungerer

I denne artikkelen lærer vi om tenningssystemer, og begynner med gnisttiming. Så skal vi se på alle komponentene som går i å lage gnisten, inkludert tennplugger, spoler og distributører. Og til slutt skal vi snakke om noen av de nyere systemene som bruker faststoffkomponenter i stedet for distributøren.

Tenningssystemet på bilen din må fungere i perfekt konsert med resten av motoren. -Målet er å tenne drivstoffet på nøyaktig riktig tidspunkt, slik at de ekspanderende gassene kan gjøre maksimalt arbeid. Hvis tenningssystemet fyrer til feil tid, vil strømmen falle og gassforbruket og utslippene kan øke.

Når drivstoff / luftblandingen i sylinderen brenner, stiger temperaturen og drivstoffet omdannes til avgass. Denne transformasjonen får trykket i sylinderen til å øke dramatisk og tvinger stemplet ned.

For å få mest mulig dreiemoment og kraft fra motoren, er målet å maksimere trykket i sylinderen i løpet av kraftslag. Maksimeringstrykk vil også gi den beste motoreffektiviteten, noe som oversettes direkte til bedre kjørelengde. Tidspunktet for gnisten er avgjørende for å lykkes.

Det er en liten forsinkelse fra gnisttidspunktet til det tidspunktet hvor alt drivstoff / luftblandingen brenner og trykket i sylinderen når sitt maksimum. Hvis gnisten oppstår rett når stempelet når toppen av kompresjonsslaget, vil stempelet allerede ha beveget seg en del av veien inn i sitt kraftslag før gassene i sylinderen har nådd sitt høyeste trykk.

For å utnytte drivstoffet best mulig, gnisten skal oppstå før stempelet når toppen av kompresjonsslaget, så når stemplet starter ned i kraftstrykket, er trykket høyt nok til å begynne å produsere nyttig arbeid.

Arbeid = kraft * avstand

I en sylinder:

  • Makt = Trykk * Stempelets område
  • Avstand = Slaglengde

Så når vi snakker om en sylinder, arbeid = trykk * stempelområde * slaglengde. Og fordi lengden på stryket og stempelområdet er fast, er den eneste måten å maksimere arbeidet ved å øke trykket.

Tidspunktet for gnisten er viktig, og timingen kan enten være avansert eller tilbakestående avhengig av forhold.

Tiden som drivstoffet tar å forbrenne er omtrent konstant. Men hastigheten på stemplene øker når motorhastigheten øker. Dette betyr at jo raskere motoren går, jo tidligere må gnisten oppstå. Dette kalles gnist avansement: Jo raskere motorhastighet, desto mer fremskritt kreves.

Andre mål, som minimere utslipp, prioriter når maksimal effekt ikke er nødvendig. For eksempel ved å forsinke gnisttimingen (flytte gnisten nærmere toppen av kompresjonsslaget), kan maksimale sylindertrykk og temperaturer reduseres. Senking av temperaturer bidrar til å redusere dannelsen av nitrogenoksider (NOx), som er et regulert miljøgifter. Å forsinke timingen kan også eliminere banking; noen biler som har bankesensorer vil gjøre dette automatisk.

Neste gang går vi gjennom komponentene som gjør gnisten.


Tennpluggen er i midten av de fire ventilene i hver sylinder.

-De tennplugg er ganske enkelt i teorien: Det tvinger elektrisitet til å bue over et gap, akkurat som en lyn. Strømmen må ha en veldig høy spenning for å kunne reise over gapet og skape en god gnist. Spenningen ved tennpluggen kan være alt fra 40.000 til 100.000 volt.

Tennpluggen må ha en isolert passasje for at denne høyspenningen kan bevege seg ned til elektroden, der den kan hoppe av gapet og derfra ledes inn i motorblokken og jordes. Pluggen må også tåle ekstrem varme og trykk inne i sylinderen, og må være utformet slik at avleiringer fra drivstofftilsetningsstoffer ikke bygger seg opp på pluggen.


Tennplugger bruker a keramisk innlegg å isolere høyspenningen ved elektroden, sikre at gnisten skjer på spissen av elektroden og ikke noe annet sted på pluggen; dette innlegget gjør dobbeltarbeid ved å hjelpe til med å brenne av avsetninger. Keramikk er en ganske dårlig varmeleder, så materialet blir ganske varmt under drift. Denne varmen hjelper til med å forbrenne avleiringer fra elektroden.

Noen biler krever a varm plugg. Denne typen plugg er designet med et keramisk innlegg som har et mindre kontaktområde med metalldel av pluggen. Dette reduserer varmeoverføringen fra keramikken, slik at den blir varmere og dermed brenner bort flere avsetninger. Kaldeplugger er designet med mer kontaktområde, slik at de blir kjøligere.


Forskjellen mellom en "varm" og en "kald" tennplugg er i form av den keramiske spissen.

Bilprodusenten velger riktig temperaturplugg for hver bil. Noen biler med høyytelsesmotorer genererer naturlig nok mer varme, så de trenger kaldere plugger. Hvis tennpluggen blir for varm, kan den tenne drivstoffet før gnisten tennes. så det er viktig å holde seg til riktig type plugg for bilen din.

Deretter lærer vi om spolen som genererer høye spenninger kreves for å skape en gnist.


Spolen er en enkel enhet - egentlig en høyspent transformator som består av to trådspoler. En trådspole kalles primærspole. Innpakket er det sekundærspole. Sekundærspolen har normalt hundrevis av ganger flere ledninger enn den primære spolen.

Strøm strømmer fra batteriet gjennom den primære viklingen av spolen.

Primærspolens strøm kan plutselig forstyrres av bryterpoeng, eller med en solid-state enhet i en elektronisk tenning.

Hvis du tror spolen ser ut som en elektromagnet, har du rett - men det er også en induktor. Nøkkelen til spolens drift er hva som skjer når kretsen plutselig blir brutt av punktene. Primærspolens magnetfelt kollapser raskt. Den sekundære spolen er oppslukt av et kraftig og skiftende magnetfelt. Dette feltet induserer en strøm i spolene - en veldig høyspenningsstrøm (opptil 100 000 volt) på grunn av antall spoler i sekundærviklingen. Sekundærspolen mater denne spenningen til fordeleren via en meget godt isolert høyspenningstråd.

Endelig trenger et tenningssystem en distributør.

De distributør håndterer flere jobber. Den første jobben er å fordele høyspenningen fra spolen til riktig sylinder. Dette gjøres av lokk og rotoren. Spolen er koblet til rotoren, som snurrer inni hetten. Rotoren snurrer forbi en serie kontakter, en kontakt per sylinder. Når spissen av rotoren passerer hver kontakt, kommer en høyspenningspuls fra spolen. Pulsen buer over det lille spalten mellom rotoren og kontakten (de berører faktisk ikke) og fortsetter deretter ned tennpluggen til tennpluggen på den aktuelle sylinderen. Når du gjør en tune-up, er en av tingene du bytter på motoren hetten og rotoren - disse slites til slutt på grunn av lysbuen. Tennplugg-ledningene slites etter hvert ut og mister noe av den elektriske isolasjonen. Dette kan være årsaken til noen veldig mystiske motorproblemer.



Eldre distributører med bryterpunkter har en annen seksjon i nedre halvdel av distributøren - denne delen gjør jobben med å bryte strømmen til spolen. Spolens bakside er koblet til bryterpunktene.



En kam i midten av fordeleren skyver en spak koblet til et av punktene. Hver gang kammen skyver spaken, åpner den punktene. Dette fører til at spolen plutselig mister bakken og genererer en høyspenningspuls.

Punktene styrer også tidspunktet for gnisten. De kan ha en vakuum forhånd eller a sentrifugal fremskritt. Disse mekanismene fremmer timingen i forhold til motorbelastning eller motorhastighet.

Gnisttiming er så kritisk for motorens ytelse at de fleste biler ikke bruker poeng. I stedet bruker de en sensor som forteller motorstyringsenheten (ECU) den nøyaktige plasseringen av stemplene. Motordatamaskinen styrer deretter en transistor som åpner og lukker strømmen for spolen.

I neste avsnitt skal vi se på et fremskritt i moderne tenningssystemer: den distribusjonsløse tenningen.


I stedet for en hovedspole har fordelingsløse tenninger en spole for hver tennplugg, som ligger rett på selve tennpluggen.

-I r-ecent år har du kanskje hørt om biler som trenger deres første innstilling på 100.000 miles. En av teknologiene som muliggjør dette lange vedlikeholdsintervallet er distributørløs tenning.

Spolen i denne typen system fungerer på samme måte som de større, sentralt beliggende spolene. Motorstyringsenheten styrer transistorene som bryter bakkens side av kretsen, som genererer gnisten. Dette gir ECU total kontroll over gnisttiming.

Systemer som disse har noen vesentlige fordeler. For det første er det ingen distributør, som er en vare som til slutt slites ut. Det er heller ingen høyspent tennpluggledninger, som også slites ut. Og til slutt tillater de en mer presis kontroll av gnisttimingen, noe som kan forbedre effektiviteten, utslippene og øke den generelle kraften til en bil.

For mer informasjon om tenningssystemer og relaterte emner, sjekk ut lenkene på neste side.

Relaterte artikler

  • Tennsystem Quiz
  • Hvordan bilmotorer fungerer
  • Quiz Corner: Engine Quiz
  • Hvordan Fu-el-injeksjonssystemer fungerer
  • Hvordan bilkjølesystemer fungerer
  • Slik fungerer kamaksler
  • Slik fungerer katalysatorer
  • Slik fungerer turboladere
  • Hvordan krefter, makt, dreiemoment og energi fungerer

Flere gode lenker

  • Charles Kettering: Oppfinner av tenningssystem
  • Automotive 101: Tennsystemet
  • Problemet med tenningen som lurte Misterfixit en god stund
  • Fordson F-tenningsanlegg for traktorer
  • Tidlig Chrysler elektronisk tenningssystem



Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.

De mest interessante artiklene om hemmeligheter og oppdagelser. Mye nyttig informasjon om alt
Artikler om vitenskap, rom, teknologi, helse, miljø, kultur og historie. Forklare tusenvis av emner slik at du vet hvordan alt fungerer