探析汽车电器的发展历程和技术的诞生

探析汽车电器的发展历程和技术的诞生

摘要：在内燃机的发展过程中,代写硕士毕业论文值得人们注意的还有点火系统。近100年来,汽车点火系统总共有4种形式,即热管式、磁电机式、蓄电池式和计算机控制式等。1883年戴姆勒发明的第一台汽油机采用热管点火。

关键词：内燃机 汽车点火系统 蓄电池

1　点火系统汽油机磁电机点火装置的研究者很多,但最早的专利是1883年由马库斯取得。它是在气缸燃烧室内装置带电极的火花塞,由永磁微型发电机供电,用一个由凸轮轴带动的断电器周期性断开线圈,产生高压电火花,点燃混合气。磁电机点火装置工作可靠,世界上最早大量生产的福特“T”型车就是采用磁电机点火。但在本世纪初,30年代前后,随着多缸机的出现和蓄电池点火装置的改进,逐渐被后者所取代。美国福特公司于1927年停产福特“T”型车,磁电机在汽车上的应用也就停止了。

1912年人们发现利用蓄电池和发电机系统的电流,完全可以供给点火系统使用,因而磁电机点火系就不再使用了。多年来,蓄电池点火系也在不断完善。如点火提前装置,约在1901年就出现由驾驶员操纵的手动点火提前装置。1930年出现真空提前点火,而1931年又出现组合的真空和离心提前点火装置,1961年出现无触点点火装置,到1972年无触点点火装置已得到普遍应用。计算机控制点火装置是1983年出现的,它与电子控制汽油喷射装置一起,无疑是今后汽油机的发展方向。

2　车用电源蓄电池发明于1796年,比发明第一辆汽车早89年,而蓄电池在汽车上的应用,则是汽车发明后25年的事情了。1915年,纽约城的福雷斯特公司发现了一种能够较好地保持蓄电池电解  液里水分的方法。1917年旁蒂克推广了一种全封闭蓄电池,在使用寿命期内不需加水,它侧壁上的接线柱是不生锈的。因此,这种电池就被命名为方便电池。汽油机用蓄电池后,为了充电,接着就装置了直流发电机和调节器,装置直流发电机的汽车,存在电池的过载问题,但此问题最后由戴登工程研究所研究了调节器后,得到了解决。它于1912年首先使用在凯迪拉克汽车上。在第一次世界大战期间,武装部队需要一种比直流发电机能够提供更大电流的机组,他们采用了交流发电机。交流发电机在民用车辆上的应用并不是很快就实现的,1962年才开始限制汽车上应用直流发电机的数量。

3　启动机启动用的启动机是在一次偶然的事故后研制成功的。1910年冬天,一个妇女驾驶一辆凯迪拉克汽车,在密执安州贝尔岛的一座木桥上抛了锚。因为她没有足够的力气用手摇柄来启动发动机,因而不得不在寒冷的桥上等待别人的帮助,恰好来了另外一辆车子,是凯迪拉克汽车的卡顿,卡顿帮助妇女启动那辆汽车,当卡顿摇动发动机的启动手柄时,发动机产生回火,手柄反转,打在卡顿的脸上,打破了卡顿的额头。过了一会又来了一辆汽车,坐着两位凯迪拉克公司的工程师,一个叫欧内斯特,另一个是威廉姆·福尔芝。他们走了过来,把卡顿立即送到医生那里。他们召集了工程师专门会议,告诉他们丢掉手摇柄启动的方法是当务之急,如果能够实现这点,那么凯迪拉克的汽车就不会再出此类事故了。汽车发动机的自动启动,过去已经尝试过多次,有些是采用机械装置, 有一些是用气动的,也有些是用电驱动的方式。但是对各种自启动的尝试均因可靠性、有效性、紧凑性等方面的不足而遭失败。

1912年出现了把汽车工业推向前进的另外一个重要的部件,即推广应用自动启动机。一旦采用自动启动机,制造商就必须用蓄电池发电机系统才能使启动机工作,由于这个系统输出的电流比启动机、大灯和电喇叭需要的电流大得多,因此汽车制造论文汽车制造商认识到,他们可以利用这个电流,作为发动机气缸内的燃油混合气点火之用,到那时就不再用磁电机点火了。1912年凯特林装置在凯迪拉克汽车里得到了推广应用。凯特林装置是一套把启动马达和发电机用一个超越离合器与减速器连接在一起的组合部件。齿轮与飞轮啮合;使启动马达和发动机曲轴之间得到25∶1的减速比,这样就有足够的扭矩保证摇动发动机,使启动成功。起初,通用汽车公司的高级官员并不十分相信这个新装置,因此要求汽车上仍装置备磁电机和手摇柄。当公众信赖这套可靠的蓄电池—发电机—自动启动机装置的时候,这套装置很快就代替了通用汽车公司所有汽车上的磁电机,汽车行业中的其它制造商也都采用于这一装置。1949年,克莱斯勒公司成为第一个使用联合按键操纵点火启动开关的汽车公司。

4　汽车灯光汽车诞生的初期,并没有车灯为夜间行车照明,1887年深秋,美国人怀特驾驶的一辆汽车在黑暗的旷野上迷失了方问,恰巧遇到一位善良的农民用手提灯为他引路。这段传闻启迪了科枝人员的发明灵感,论文代写以家用手提灯作为汽车前大灯的参照雏形。后来人们利用一个钢瓶,里面装上压缩乙炔气,再把乙炔气引导到前大灯,以火焰来点燃,经过多年的试验,终于在1898年研制出前大灯和尾灯,安装在哥伦比亚号电动汽车上,并获得成功,车灯由此诞生。随后,美国各家汽车制造商便分别以蓄电池和乙炔为电源,研制出具有调节功能的车灯装置。另外一些汽车制造者,重新采用了直流发电机(那时大多数人称它为永磁发电机),持续了一些时间,那时每次充电,蓄电池不必从汽车中取出。首先应用车灯的是哥轮比亚号汽车,这是一辆用蓄电池驱动的电动汽车。汽油车的灯光采用的是另外一种方法,这就是利用一个钢瓶,里面装上压缩乙炔气,再把乙炔气引导到前大灯,以火焰来点燃,此法于1904年被推广应用。

1906年,世界上第一次采用蓄电池供电的电灯照明。1909年,首次把乙炔灯作为变光装置。1916年,美国使用了行车灯。转向信号灯的使用非常有趣。1916年,美国一个名叫托马斯的人把一打电池的灯泡装在手套上,夜间行车时,对方驾驶员就能看到他打的手势,挥手向对面行驶的汽车驾驶员示意,对行的驾驶员领会其转向的意图后便停车让行,从此,这种转向示意方式便在驾驶员中流行。最初的前大灯不能调光,所以在会车时有些晃眼,为了克服这个缺点,后来采用了附加光度调节器。这种前大灯可以在垂直方向移动,但驾驶员必须下车搬动夹具装置。1920年,当选用倒档装置时,使用了倒车灯。美国通用汽车公司首先装了内灯。1926年,通用汽车公司把大灯变光开关从方向盘移到地板。1925年,导航公司推广了双丝灯泡,远光和近光的调节通过装在转向柱上的开关来控制。直到1938年,第一次采用封闭的内灯。别克汽车公司制造商提供了转向灯作为选用的附件,但当时只在汽车尾部安装,后来把发明的行车灯、倒车灯、转向灯和内灯等车灯装置作为各种别克汽车的必备附件装在车上,才彻底改善了驾驶员夜行的能见度,促进了夜间的行车安全。1940年以后汽车前面的转向信号灯装有信号开关,而且具有随时调节的功能。到目前为止,所有汽车灯光技术的飞跃都是缘于光源的进化,如70年代的氙气灯,90年代的气体放射灯和LED(发光二级管)。

5　电喇叭直到1908年,汽车

上还没有使用电喇叭,驾驶员仍要通过踩踏板叮当响铃或发出呼号来警告行人避让,但这两种方法都不如电喇叭声音来得响亮。1908~1911年间装电喇叭的汽车为数很少,所采用的能源是干电池,因为干电池消耗很快,必须经常更换,所以花费很大。少数汽车制造者在采用电喇叭后,还考虑有没有别的设备可以利用蓄电池的剩余电流,后来发现电灯可应用到汽车上来作照明。

6　点火线圈随着汽车电子燃油喷射技术的发展,很多汽车取消了分电器而采用无分电器点火系统,使得点火线圈得到了空前的发展,点火线圈的需求量越来越大。点火线圈经历了三代的发展:·沥青式点火线圈这种点火线圈为圆筒式,体积较大,内部填充物为沥青,现基本上淘汰。·油浸式点火线圈这种点火线圈亦叫湿式点火线圈,体积较大,仍为圆筒式。油浸式点火线圈的致命弱点是漏油和吸湿。随着密封技术的改善,油浸式点火线圈得到了飞速的发展,以前汽车上普遍使用的是油浸式点火线圈。·干式点火线圈干式点火线圈散热条件差、发热严重、对材料要求高、成本较高,但它是一种发展趋势。现代汽车发展了干式点火线圈,其类型有:

(1)单头点火线圈这种点火线圈结构简单,大部分情况下为一单独的点火线圈,但有时也与点火电子组件做成一个产品,有时也与分电器做成一个产品。单头点汽车制造论文火线圈产生高压,通过分电器分配给所有的气缸。目前国内许多车型采用这种线圈。

(2)多头点火线圈这种点火线圈主要用于无分电器点火系统(DIS)中,有2头的、4头的、6头的,对应的线圈次级绕组数分别为1个、2个、3个、每个次级绕组上有2个高压头,分别接在2个火花塞的*电极上(如四缸机的1、4缸或2、3缸),形成回路,由ECU分别向初级绕组供电,其外面的次级绕组感应出高压电,同时向2个气缸点火。这时一个 无忧论文网 气缸活塞处在压缩行程的上止点前,火花将压缩气体点燃,点火有效;另一个气缸活塞处在排气行程的上止点前,因气缸内是废气,点火无效。这种点火线圈由于消除了分电器内分火头与侧电极之间的能量损失,约可提高点火能量14%。这种点火线圈的优点还有:省略了分电器,因而减少了维修;消除了分火头与侧电极之间的火花,从而减少了电火花对外界产生的电磁骚扰。

(3)笔式点火线圈(CPP)这种点火线圈一头较大,另一头较长,酷似一支笔,因而被称作笔式点火线圈。它直接插在气缸上,每个缸插1只,因而亦被称作直联式点火线圈。这种点火线圈不仅省去了分电器分火头与旁电极之间的能量损耗,而且省去了高压线的能量损耗,同时还避免了多头点火线圈同时向2个缸点火的弊端,因而点火更为可靠。它还有一大优点:由于无需分火头和分电器旁电极之间的间隙,也无需高压线,因而减少了电磁骚扰。这是目前最为前卫的点火线圈,代表着点火线圈的最新技术。但这种点火线圈直接装在气缸上,环境温度十分高,因而对材料的要求也非常高。国内已有某些汽车装上了这种点火线圈,如大切诺基车。

7　车用微机1960年装有二极管的汽车面世,1972年美国英特尔公司首次推出了i4004型号的微机,在迄今并不太长的时间里,论文格式微机有了突飞猛进的发展。车用微处理器(简称微机)则在1976年首先应用于发动机控制。当时是4位微机,到1983年开始采用16位的单芯片微机。最初应用NMOS(N沟道金属氧化物半导体),它是由CPU、存储器组成的周边大规模集成电路的标准型微机组成,但成本昂贵,不能进一步推广应用。最近,利用CMOS(互补金属氧化物半导体)把系统必需的CPU、存储器、附属电路予以单芯片化,尽管在使用上受到限制,但其成本低,因此可以广为推广。