前言
點(diǎn)火系統中比起可靠性及搭載性要求更加嚴格的追求、從原來(lái)的配電盤(pán)配電系統出開(kāi)始,隨著(zhù)電子配電系統DLI的變遷,90年代后半期開(kāi)始引擎缸體內配置棒狀線(xiàn)圈的S-DLI系統變成了主流。
棒狀線(xiàn)圈作為S-DLI系統的X X而被開(kāi)發(fā)出來(lái)的,如圖Fig.1所示火花塞上的插頭腔體內放置了棒狀矩形線(xiàn)圈。
火花塞的安裝孔有插孔的內徑,受安裝工具的限制,世界統一標準標準尺寸為直徑23。棒狀線(xiàn)圈的開(kāi)發(fā),其局限性在于圓筒空間放置盡可能小的線(xiàn)圈,所以對線(xiàn)圈小型化的技術(shù)要求成為必要,致力于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)和材料開(kāi)發(fā)同步進(jìn)行(下期總結)。
另外,此產(chǎn)品的引擎缸體內為了放置大量的產(chǎn)品,要求產(chǎn)品的標準化,特別是能生產(chǎn)高速傳輸線(xiàn)的加工技術(shù),設備開(kāi)發(fā)同時(shí)努力研究。
上述這些成果,此公司作為世界先驅把棒狀線(xiàn)圈商品化,自1997年開(kāi)始生產(chǎn)以來(lái),到2003年末累計生產(chǎn)數量超過(guò)1億個(gè)以上。
下面開(kāi)始介紹產(chǎn)品小型化的生產(chǎn)技術(shù)以及生產(chǎn)系統。
2、支持棒狀線(xiàn)圈的生產(chǎn)技術(shù)
棒狀線(xiàn)圈的結構,直徑23的截面要求配置同心的電磁回路部品(鐵心、1次線(xiàn)圈、2次線(xiàn)圈等),為了內部絕緣用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行真空注塑,線(xiàn)圈上部安裝了電子控制點(diǎn)火時(shí)機的小型火花塞(Fig.3)
矩形線(xiàn)圈是從12V電池電壓開(kāi)始產(chǎn)生30kV以上高壓,可以接受的環(huán)境溫度范圍可從-40~~130度。
棒狀線(xiàn)圈開(kāi)發(fā)的課題,為了確保和以前的線(xiàn)圈都具有同樣的性能(2次發(fā)生電壓、提供能量)和耐用性,以及外徑直徑23以下的小型化的實(shí)現,就要求開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品在設計技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)的全部都要達到極限。
本次開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)要素如圖Fig.4所示,其中2次線(xiàn)圈斜向重復繞線(xiàn)、圓柱形積層骨架等生產(chǎn)技術(shù)運用,使產(chǎn)品小型化有了更大的可能。
2.1、2次線(xiàn)圈斜向重復繞線(xiàn)
通過(guò)2次線(xiàn)圈和1次線(xiàn)圈比,來(lái)實(shí)現高壓(30kV以上),2次線(xiàn)圈一般必須要0.045的細線(xiàn)繞15000圈以上,這樣2次線(xiàn)圈的開(kāi)始端和結束端存在著(zhù)30kV以上的電壓差,原來(lái)都是往繞線(xiàn)的縫隙里灌樹(shù)脂,復數槽進(jìn)行分割,每槽內每層的圈數減少了,層間電位也就相應降低了,絕緣設計就相對成功了。
棒狀線(xiàn)圈的分隔槽廢止以后,開(kāi)發(fā)出了斜向重復繞線(xiàn)的技術(shù)。斜向重復繞線(xiàn)比起斜向堆積繞線(xiàn)每層得圈數少了,層間的電位差變低了;這種方式?jīng)]有分隔槽,不會(huì )有槽壁且能滿(mǎn)足耐壓的品質(zhì)要求,;并且原來(lái)每小槽繞完都要停下來(lái),現在實(shí)現了繞線(xiàn)的連續性,也提高了生產(chǎn)效率。
反之,此種繞線(xiàn)斜向重復堆積的過(guò)程中也伴隨著(zhù)塌陷的可能,要穩定的繞線(xiàn)技術(shù)來(lái)保證繞線(xiàn)品質(zhì)以及開(kāi)發(fā)品質(zhì)保證技術(shù)(Tabie1)
2.1.1、繞線(xiàn)傾斜角度設定
如Fig5所示,斜向重復繞線(xiàn)的傾斜角度過(guò)小,1層的圈數就會(huì )變多,耐壓設計的余量要求就會(huì )變嚴格;反之,傾斜角度過(guò)大
繞線(xiàn)崩塌可能性就變大,繞線(xiàn)穩定性變差,由于兩者的矛盾關(guān)系,傾斜角度設定成為重要的設計系數。輸出性能30kV的時(shí)候,電線(xiàn)不被大幅度被覆蓋,且確保耐壓設計的余量,最小傾斜角度理論上13度,需要開(kāi)發(fā)13度以上斜向繞線(xiàn)且不塌陷的穩定的制造技術(shù)。
另、作為矩形線(xiàn)圈的特征,為使2次線(xiàn)圈內的火花塞側 電位產(chǎn)生以及火花塞側層間電位差降低,采用了低壓側開(kāi)始繞線(xiàn)到高壓側逐漸縮徑的結構。
2.1.2、繞線(xiàn)品質(zhì)的穩定性(防止繞線(xiàn)崩塌、塌陷)
斜向重復繞線(xiàn)對于旋轉的骨架來(lái)說(shuō),線(xiàn)嘴往復運動(dòng)的同時(shí)還要以一定的節距同時(shí)向前運動(dòng),才能達到所期望的形狀。為達到繞線(xiàn)的外徑靠近傾斜面上端較大,下端較小的效果,1層的繞線(xiàn)層在繞線(xiàn)過(guò)程中線(xiàn)速度會(huì )發(fā)生較大變化,因此線(xiàn)張力控制也會(huì )發(fā)生相應變化,繞線(xiàn)的整列性就很難保證。
另外、斜繞重復繞線(xiàn)的過(guò)程中,繞線(xiàn)的斜面也容易崩塌,特別是斜面出現明顯的凹凸部分時(shí),后續繞線(xiàn)凸起部分的斜面下側非常容易塌陷。(Fig.6)
像原來(lái)的繞線(xiàn)方式一樣返回起點(diǎn)時(shí)如果沒(méi)有槽壁,斜面下端側返回時(shí),繞線(xiàn)骨架表面滑掉,從而影響整列性。
綜上所述,要保證穩定的繞線(xiàn)品質(zhì)需要滿(mǎn)足三個(gè)條件:
①張力變化的抑制;
②繞線(xiàn)凹凸的平坦化;
③骨架表面防止滑線(xiàn)的制造技術(shù)。
首先、①對應張力變化的抑制,張力的設定安置了帶剎車(chē)的2段張力設置,一方面大張力變化通過(guò)釣魚(yú)竿的形式緩和了,另一方面微小的張力變化通過(guò)3個(gè)輪子的方式吸收掉了,上面的組合把張力變化的幅度減少了1/3
其次、②繞線(xiàn)凹凸的平坦化,繞線(xiàn)的節距加大呈螺旋狀繞線(xiàn),防止繞線(xiàn)呈波浪狀重合,節距設定在線(xiàn)徑的2倍以上,繞線(xiàn)的凹凸狀況就能得到充分的解決。
最后、③骨架表面防止滑線(xiàn)對應,骨架的周邊僅僅沿著(zhù)繞線(xiàn)方向設計些邊角,當然不能破壞絕緣層的程度設計些凹凸狀的問(wèn)題就解決了。
有了上述條件13000r/min以上的高速繞線(xiàn)而不亂、穩定的斜向重復繞線(xiàn)成為了可能(Fig7)。
2.1.3、斜向重復繞線(xiàn)的品質(zhì)保證
繞線(xiàn)亂容易引起2次線(xiàn)圈間的絕緣不良,從而導致棒狀線(xiàn)圈機能不良的危險,保證那怕是一個(gè)不良品的流出都是很必要的。
另外,為了確認有無(wú)繞線(xiàn)坍塌的出現,安裝了光線(xiàn)傳感器和繞線(xiàn)同時(shí)移動(dòng)的機構,繞線(xiàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)監測線(xiàn)材是否坍塌到容許范圍以外。(Fig.8)
2.2圓柱形積層骨架
磁場(chǎng)中部品為節約空間全部配置成同心圓柱狀,進(jìn)而導入了圓柱形積層硅鋼片鐵心的制造技術(shù)。
以往的積層骨架只是將期望數量的同一尺寸的薄鋼板在模具軋制的一般的制造,這必然變成四角形截面,對于圓形的搭載空間來(lái)講,其有效的面積比例(占積率)最多也就60%,現在考慮將一片片寬度不同的鋼片積層在一起,確立了圓柱形鐵心的制造技術(shù),和前面相比占積率達到95%以上,實(shí)現了產(chǎn)品大幅度的小型化(Fig.9)。
制造工程的概述如圖Fig.10所示
首先、第1步將帶狀鋼板開(kāi)始裁剪成寬度不同的復數的帶狀鋼板,第2步、再根據所定的長(cháng)度切斷成1套的短柵鋼板,第3步、將上面的短柵鋼板擺放到階梯狀的保持臺上,第4步、押出治具向保持臺方向作相對移動(dòng),使相鄰的短柵鋼板壓合依次有層次感,重合堆疊時(shí)為防止滑塌,在上述的階梯狀保持臺上加上鉤持治具,在擠壓時(shí)保持適當的受力角度。第5步、堆疊好的短柵鋼板整形成近圓柱狀態(tài),兩端面用YAG激光熔接固定就完成了。
上述一連串的步驟,自動(dòng)化實(shí)現起來(lái)可以確保很高效的生產(chǎn)性能。
以上是說(shuō)明斜向重復繞線(xiàn)的像圓柱形鐵心,以及樹(shù)脂骨架的薄壁長(cháng),小空間內的火花塞和線(xiàn)圈間的阻抗熔接等制造技術(shù)的導入,更重要的是插頭空間內可放置小型棒狀線(xiàn)圈已經(jīng)實(shí)現了
制造技術(shù)導入后,棒狀線(xiàn)圈的步驟概述如Fig.11所示。
3 .生產(chǎn)系統
生產(chǎn)線(xiàn)如Fig.12所示的那樣,從部品加工開(kāi)始、組裝、到檢查實(shí)現了的高速全自動(dòng)化生產(chǎn)系統??梢詫?shí)現高生產(chǎn)性和品質(zhì)保證。本自動(dòng)化系統從1998年正式量產(chǎn)開(kāi)始,到2003年年末僅在三大體系(日本、歐州、北美)年產(chǎn)量約3500萬(wàn)支/年。