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    汽車火花塞點火原理

    來源:火花塞品牌實驗室 發布時間:2017-06-03 16:07:36 瀏覽:
    [摘要] 火花塞點火原理:點火系一般由點火線圈、高壓線、火花塞帽和汽車火花塞組成,點火線圈的作用是產生足夠電壓的高壓電流,通過高壓線,高壓電流到達汽車火花塞,進而在火花塞的中心電

    不管何種發動機,都必須借助強度適當、時機恰當的火花將混合氣引燃,在發動機上,產生這種火花的裝置,就是點火系。由于點火系工作時離不開電流,所以,通常把點火系和電氣系結合起來講解。


    極燃火花塞

    點火系一般由點火線圈、高壓線、火花塞帽和火花塞組成。點火線圈的作用是產生足夠電壓的高壓電流,通過高壓線,高壓電流到達汽車火花塞,進而在汽車火花塞的中心電極和側電極之間跳火,產生強烈的電火花。

    點火線圈由鐵芯和兩個線圈組成。附圖表示了點火線圈的工作原理。電流在初級線圈A上流過時,在鐵芯上將產生磁力線。當初級線圈的電流被切斷之后,將使鐵芯的磁力線發生變化,變化的磁力線在次級線圈B上產生感應電壓。這個感應電壓和A、B兩線圈的匝數有關。一般來講,初級線圈的漆包線較粗,只有幾百匝,而次級線圈匝數則高達數萬。

    在四沖直列4缸發動機上,大都使用兩個點火線圈,其中一個點火線圈給1缸和4缸供電,另一個點火線圈給2缸和3缸供電。原因是1缸和4缸的曲軸相位相同,2缸和3缸的曲軸相位相同。當然,在相位相同的二個氣缸上,即使同時跳火也只能一個氣缸燃燒,因為另一個氣缸正處于排氣上死點之前,火花塞跳火也不能燃燒。為了使點火線圈同時給二個火花塞供電,點火線圈的供電容量應較大,但總比裝用4個點火線圈輕,成本也較低。2缸發動機也可以利用這種方法,但二個氣缸的曲軸相位角必須相同。

    點火時,點火線圈將產生20000V左右的高壓電。高壓線把高壓電輸送給火花塞。為了避免過大的電壓損失,要求高壓線要有良好的絕緣性和較高的傳輸效率。摩托車高壓線普遍采用銅線做芯,外部包覆合成橡膠。

    高壓線的另一端就是汽車火花塞。一般使用火花塞帽把高壓線和火花塞連接在一起?;鸹ㄈ贾迷跉飧咨w上,其前端伸向燃燒室?;鸹ㄈ慕Y構如圖所示。中心電極是一個金屬芯,從高壓線端子一直延伸到中心電極前端。由高壓線圈來的高壓電接在中心電極上。側電極焊接在螺紋部下沿上,和氣缸蓋的地線連接在一起?;鸹ㄈ闹行碾姌O和側電極之間有一定的間隙,該間隙叫火花塞間隙,它是跳火點燃混合氣的位置?;鸹ㄈ鸬臅r刻,稱為點火正時。

    汽車火花塞間隙越大,跳出的火花越大,混合氣越容易點燃。但過大的火花塞間隙要求的放電電壓也很高,電極消耗過快,電能消耗也大。所以火花塞必須有一個適當的間隙。一般火花塞間隙約為0.8mm左右。

    由于汽車火花塞工作時中心電極的電壓會高達20000V左右,為了防止高壓電流短路,中心電極采用陶瓷做絕緣材料。在陶瓷外側是波紋狀絕緣體,該絕緣體的作用是進一步加強火花塞的絕緣性能。利用上述絕緣辦法,能使高壓電順利地從高壓線端子流到中心電極前端,不會在中途產生弧光放電現象。

    電流通過時,火花塞中心電極溫度高達800℃。在燃燒時,火花接觸瞬時溫度高達2000-3000℃高溫燃氣。在進氣行程時,火花塞又接觸低溫混合氣,混合氣溫度大都低于60℃?;鸹ㄈ顺惺芊磸偷臒釠_擊之外,又承受著強烈的振動?;鸹ㄈぷ鞯沫h境是非常嚴荷的,所以絕緣材料的性能十分重要,要求在高溫時盡可能少地接受熱量,以避免溫度上升過高,同時又能把熱量順利地傳導出去。一般火花塞的絕緣材料大都是氧化鋁。

    中心電極和側電極的材料性能同樣也很高:必須具有良好的熱傳導性和較高的強度,在反復放電過程中燒損少?,F在普遍采用的是鎳合金。為了進一步提高耐燒蝕性能,也有使用白金及其它貴重金屬制造的。有些火花塞為了提高散熱性,在中心電極根部封入了一個銅芯?;鸹ㄈ穆菁y材料是普通碳素鋼。

    在某些單缸機和2缸發動機上,由于缸徑大、排量大、燃燒速度過慢。為了迅速點燃混合氣,大都裝用了雙火花塞。此外,為了防止異常燃燒,有些風冷發動機也裝用了雙火花塞。這種每個氣缸裝有兩個火花塞的叫雙火花塞方式。雙火花塞能在氣缸內形成兩個火源,使混合氣快速燃燒。但是采用4氣門或更多氣門的高性能發動機不宜采用兩個火花塞,因為沒有足夠的空間布置雙火花塞。

    點火線圈工作時必須規律性地切斷電源,這個過程由斷電器來控制。根據其結構和工作特性,可以分為觸點式點火和無觸點點火。

    觸點式斷電器是一個機械觸點形狀,結構十分簡單,利用彈簧壓力使觸點接通,在需要點火時利用凸輪使觸點斷開,從而切斷初級電流。在二沖程發動機上,用曲軸驅動斷電器凸輪,在四沖程發動機上,用凸輪軸驅動斷電器凸輪。觸點式斷電器存在著很多缺點。例如,觸點容易被油污損,導致接觸不良。而觸點反復開閉,很容易產生損傷和磨損,觸點接觸面產生麻點將使通電困難,觸點磨損嚴重將使通電時間變短,并使點火正時出現變化。所以必須進行經常的檢查和保養,到了使用周期后應該更換新品,十分麻煩。

    無觸點斷電器是一種電流感應裝置。這種裝置相當于一臺超小型發電機,發電機定子線圈的作用相當于斷電器的凸輪。在需要火花塞點火時,轉子的磁鐵部位正好轉到定子的線圈部位,使線圈產生脈沖電流,在該脈沖電流的觸發下,晶體管發火器動作,從而切斷點火線圈的初級電流。這種脈沖電流叫作是點火正時信號。無觸點點火方式無需保養,大量生產的發火器價格不貴,現在的摩托車幾乎全部使用無觸點點火方式。

    在無觸點點火方式的基礎上,又發展出了晶體管點火方式。它利用晶體管的接通和截止,瞬間地切斷點火線圈的初級電流,從而產生高壓電。一般稱之為電流切斷式點火方式。

    點方線圈工作時,必須有電源向其供給初級電流。根據電源的不同,又可分為蓄電池點火方式和磁電機點火方式兩種。

    蓄電池點火方式就是由蓄電池直接給初級線圈供電,蓄電池點火方式供電穩定,在低轉速時也能使火花塞產生穩定的火花。其缺點是必須裝用較重的蓄電池。

    磁電機也就是發電機,磁電機點火方式直接使用發電機的電流作用為初級電流。磁電機點火方式也分為二種,一種是直接使用磁電機電流,另一種是把磁電機電壓升高再供給點火系。磁電機點火方式低速時電流習,高速時電流強。磁電機點火方式不需要蓄電池,能減輕摩托車重量。由于上述優點,賽車大都采用這種點火方式。部分摩托車也裝用了這種點火方式。其中在一部分摩托車上,不裝用蓄電池,并把照明用電和點火用電分開,點火系直接由發電機供電。也有的摩托車裝用小型蓄電池,以便在怠速或低速時確保照明用電。磁電機點火方式又叫飛輪永磁發電機點火方式。

    現在很多摩托車都喜歡在車上標注"CDI"三個英文字母,不少購車者也注重CDI,認為標注CDI的車輛有檔次。CDI是什么?它是英文"CondenserDrodeIgnite"的縮寫,也就是"電容二極管點火"的意思。它的工作過程是這樣的:當發動機運轉起來,磁電機也隨之轉動產生電流,電流通過硅二極管整流向電容器充電,此時可控硅處于截止狀態,電流無法通過可控硅。當脈沖轉子轉到點火位置時,脈沖發生器發出電信號,這個電信號加在可控硅的控制極上,觸發可控硅導通,于是電容器的電能通過可控硅進入點火線圈。當脈沖轉子轉過點火位置時,脈沖發生器停止發出電信號,可控硅立即截止,點火線圈的電流被斷開,這時點火線圈就會立即產生自耦高壓電,使火花塞迸發火花點火。如此反復循環,就能保證發動機正常工作

    CDI是一種并不復雜的電子電路,它實際上是將磁電機的結構簡單化,降低了成本,而且提高了點火工作的可靠性,所以絕大多數摩托車都用CDI。電容放電點火方式可以使用蓄電池做電流,也可以使用發電機做電源。

    電容放電點火方式能產生強大的電火花,而且次級電流上升快,對高速發動機十分有利,而且也有利于防止火花塞污損。上述特點和二沖程發動機的特殊要求極其吻合,所以高性能二沖程發動機大都使用這種點火方式。

    在大多數摩托車方向把的右側,裝有一個紅色的斷電開關。它是供緊急情況使用,用來切斷點火裝置供電電流使發動機熄火的應急開關。它只控制點火裝置,對照明電路沒有影響。所以正常停車不要使用。

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