汽車發(fā)動機點火系統(tǒng)工作原理 大彩圖

汽油正常運行的三要素：可燃混合氣好、壓縮壓力高、點火正時正確、火花強。點火系統(tǒng)中產(chǎn)生的強火花在最佳點火正時點燃可燃混合物。點火系統(tǒng)通過點火線圈產(chǎn)生的高壓產(chǎn)生火花，點燃被壓縮的可燃混合物。可燃混合氣在氣缸內(nèi)被壓縮、點燃、燃燒，從而產(chǎn)生發(fā)動機的驅(qū)動力。點火系統(tǒng)的強火花在點火系統(tǒng)中，火花塞電極之間產(chǎn)生強火花，從而點燃可燃混合物。因為有空氣阻力，這個阻力隨著空氣壓縮的增加而增加。點火系統(tǒng)必須產(chǎn)生數(shù)萬伏的高電壓，以確保產(chǎn)生強火花來點燃可燃混合物。由于自感和互感，點火線圈產(chǎn)生點火所需的高電壓。初級線圈產(chǎn)生數(shù)百伏，次級線圈產(chǎn)生數(shù)萬伏。正確的點火正時點火系統(tǒng)必須根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷的變化始終提供正確的點火正時。零件的耐久性點火系統(tǒng)中的火花塞和點火線圈必須有足夠的可靠性，以承受發(fā)動機產(chǎn)生的振動和高溫。1高壓產(chǎn)生(1)點火線圈工作點火線圈能產(chǎn)生足夠高的電壓，點燃火花塞電極間的火花。初級線圈和次級線圈都纏繞在鐵芯上。次級線圈的匝數(shù)大約是初級線圈的100倍。初級線圈的一端連接到點火器，次級線圈的一端連接到火花塞。兩個線圈的另一端連接到蓄電池。點火線圈示意圖(二)流向初級線圈的電流發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，根據(jù)發(fā)動機ECU輸出的點火正時信號(IGT)，蓄電池的電流通過點火器流向初級線圈。這樣一來，線圈周圍就產(chǎn)生了磁力線，線圈中央就有了磁芯。流向初級線圈的電流示意圖(3)停止流向初級線圈的電流當發(fā)動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)時，點火器根據(jù)發(fā)動機電子控制單元(ECU)輸出的點火正時信號(IGT)迅速停止流向初級線圈的電流，結(jié)果初級線圈的磁通量開始降低。因此，通過初級線圈的自感和次級線圈的互感，在防止現(xiàn)有磁通量衰減的方向上產(chǎn)生電動勢(EMF)。自感效應(yīng)產(chǎn)生500V左右的電動勢，伴隨次級線圈的互感效應(yīng)產(chǎn)生30kV左右的高壓電動勢，使火花塞產(chǎn)生火花放電。初級電流切斷越快，初級電流值越大，相應(yīng)的次級電壓越高。阻止電流流向初級線圈2火花機理示意圖點火線圈次級繞組產(chǎn)生的高壓在火花塞中心電極和接地電極之間產(chǎn)生火花，點燃氣缸內(nèi)被壓縮的可燃混合氣。火花塞上產(chǎn)生的火花點燃空燃混合氣，在汽車維修中通常稱為燃燒。火花從中心電極穿過可燃混合物到達接地電極。結(jié)果，可燃混合物沿著火花的路徑被觸發(fā)，導(dǎo)致化學反應(yīng)(通過氧化)和熱量產(chǎn)生，形成火焰中心。火焰中心觸發(fā)周圍可燃混合物，使火焰中心的熱量向外膨脹(稱為火焰?zhèn)鞑?，點燃可燃混合物。如果火花塞電極的溫度過低或電極之間的間隙過小，電極會吸收火花產(chǎn)生的熱量。這樣火焰中心就會熄滅，導(dǎo)致缺火。這種現(xiàn)象被稱為“電極淬火”。如果電極淬火效果明顯，火焰中心就會熄滅。電極越小，淬滅效應(yīng)越小；電極越靠近正方形，越容易放電。火花產(chǎn)生的機理為了提高點火性能，有些火花塞的底部有一個U形槽

3點火性能以下因素影響火花塞的點火性能：(1)電極形狀和放電性能圓形電極放電困難，方形或尖形電極容易放電。長時間使用，火花塞會有一個圓形的電極，很難放電。所以火花塞要定期更換。火花塞的電極越細越尖，越容易產(chǎn)生火花。但是火花塞消耗更快，使用壽命更短。所以有些鉑或銥電極的火花塞是耐磨的，通常稱為鉑或銥電極火花塞。(2)火花塞間隙和擊穿電壓火花塞磨損時，電極間隙變大，發(fā)動機可能會失速。當中心電極和接地電極之間的間隙增大時，火花很難跳過電極，因此需要更高的電壓來產(chǎn)生火花。因此，每行駛一定里程就需要調(diào)整火花塞的電極間隙或更換火花塞。(3)自清潔溫度當火花塞達到一定溫度時，可以燃燒點火區(qū)域的積碳，保持點火區(qū)域的清潔。這個溫度叫做自潔溫度。當電極溫度高于450時，火花塞具有自清潔作用。如果沒有達到自潔溫度，說明電極溫度低于450，積碳會聚集在點火區(qū)域，導(dǎo)致火花塞無法點火。(4)自燃溫度如果火花塞本身成為熱源，則空氣燃料混合物在沒有火花的情況下被點燃。此時的溫度稱為自燃溫度。當火花塞電極溫度達到950時，就會發(fā)生自燃。如果出現(xiàn)這種情況，發(fā)動機功率會因點火正時不正確而降低，火花塞電極或活塞可能會熔化。本期來自周曉飛主編、2019年11月出版的新書《汽車電工從入門到精通》。