汽車工作原理(7)--發(fā)動機的點火系

www.ciaranmcbreen.com 來源：互聯網作者：xjm82395219邢類別：汽車構造維修時間：2008-08-17

汽油機內的可燃混合氣是靠火花塞產生的電火花點燃的。為了產生電火花，需要供給高壓電。從蓄電池或發(fā)電機來的低壓電流經過點火線圈，電壓驟然升高到1萬V左右，再經過分電器將高壓電分配給每個氣缸的火花塞。此時在火花之間的隙縫產生電火花，點燃混合氣。

發(fā)協機中促使火花塞按時產一電火花的裝置稱之為點火系。要求點火系按照發(fā)動機氣缸的工作按時將各缸的可燃混合氣點燃。

汽車點火系和一般家用電器的連接不同，由于汽車的電器設備的電壓較低(6V、12、24V)，人體接觸沒有危險，所以只采用單根導線連接。即用一根導線將電源的一極與電器設備的一極相連電源的另一極用搭鐵線與車架或車身相連。相當于一般電路的接地線，汽車行業(yè)稱之為搭鐵。

汽車的點火系主要由蓄電池、發(fā)電機、點火開關、點火線圈、電容器、分電器(斷電器和配電器)、火花塞以及高壓線和附加電阻等組成。

點火線圈由初級線圈(低壓部分)和次級線圈(高部分)組成。與初級線圈相連的是點火開關、斷電器和電容器。與次級線圈相連的有配電器、高壓線和火花塞。接通點火開關，低壓電流從蓄電池流向點火線圈的初級線圈，它的周圍產生的磁場因受到點火線圈中鐵芯的作用而增強，由于斷電器的作用，切斷了初級低壓電路，初級電流突然下降到零，鐵芯中的磁通量也很快消失，與此同時在次級線圈中則感應出高壓電流通過火花塞的兩極產生電火花，點燃氣缸內的可燃混合氣(圖1)。

當某個氣缸的活塞到達壓縮沖程終了時，分電器內的分火頭剛好轉到與這個氣缸火花塞接通的側電極上，此時斷電器的觸點也剛好打開，次級電路在感應出的高壓電通過分火頭、側電極和高壓線流向火花塞，產生電火花。

在發(fā)動機正常工作的條件下，由發(fā)電機向蓄電池和點大系供電；如果耗電量大，則由蓄電池和發(fā)電機共同供電；在發(fā)動機起動時，發(fā)電機無法發(fā)電，則由蓄電池供電。當汽車消耗掉大量電流后，發(fā)電機將發(fā)出的電向蓄電池補充，使它恢復原有的電量，以應墳發(fā)電機不發(fā)電時的一切電力消耗。

蓄電池類似一個能源轉換裝置。在充電時，將電能轉換為化學能貯存起來。用電時，又將貯存的化學能轉變?yōu)殡娔�。汽車上的用�?a href=http://www.ciaranmcbreen.com/qxzhishi_htm/cxbaike150.html target=_blank>大發(fā)動機的起動機，在起動時要消耗幾百安培的電流酸性蓄電池由于在短期內能輸出大電流所以它非常適用于起動。

蓄電池幾部貯有電解液，具有腐蝕性，故應特別注意勿使它和皮膚接觸。

近年來國內外汽車廣泛使用三相硅整流交流發(fā)電機發(fā)電。通過6個或8個二極管組成三級橋式全波整流電路(整流器)，將三相繞組中產生的交流電轉變?yōu)橹绷麟姟?

發(fā)電機的發(fā)電量是隨著發(fā)動機的轉速變化而變化的。當發(fā)電機的電壓超過恒定值(如13V)時，就需要加以限制。現在常用的限壓裝置有晶體管電壓調節(jié)器、集成電路調節(jié)器及機械式調節(jié)器等，其中機械式調節(jié)器在新式轎車上已很少采用。晶體管電壓調節(jié)器是利用晶體三級管的開關作用控制發(fā)電機的磁場，在發(fā)電機轉速變經時保持其輸出電壓不變。集成電路調節(jié)器的工作原理與前者類似，不同點是將所有元件集成在一個半導體基片(集成電路)上。由一索的體積小，工作可靠，無須維護，故被廣泛使用。

分電器由斷電器、配電器、電容器和點火提前調節(jié)裝置組成。

斷電器的作用是周期性地接通和斷開初級電路，以使次級電路中感應出高壓電。它的主要部分是一對觸點。一個是固定的，另一個是活動的。這兩個觸點一般時間是閉合的，活動觸點隨發(fā)動機曲軸的轉動而開合。在觸點分開的瞬間，次級電路中的電壓最高。此時配電器剛好將次級電路接通，使高壓電流流向火花塞。觸點的間隙要按規(guī)定保持一事實上。太大則使閃級電壓變低。太小則觸點間產生火花，使初級電路斷電不良，所以必須對間隙加以調整并固定好，還要經常加以檢查調整。

配電器的作用是將高壓電按婦動機各氣缸的工作湎序輪流分配給各氣缸的火花塞。它由分電器蓋和分火頭線成。分電器蓋的中心也與點火線圈的高壓輸出線相連，蓋周圍的也與氣缸數相等，應按氣缸的工作須序分別與各氣缸的火花塞相連。活塞在氣缸里動到什么位置將混合氣點燃對發(fā)動機工作的優(yōu)劣極為關鍵。從點燃混合氣到混合氣完全燃燒所經歷的時間約2ms。但因發(fā)動機的轉速很高，所以在這段時間里，曲軸已轉過相當大的角度。如果在活塞向上運動到達最高點時點火，混合氣一邊燃燒，活塞一邊下行使燃燒空間增大，燃燒壓力不但不增加，反而因空間加大而降低，結果造成發(fā)動機的功率降低。這是我們不希望見到的。

為此，我們希望活塞向上運動，尚未到達最高點時點火，讓燃氣的壓力在活塞位置相當于曲軸曲柄轉過最高點之后一個角度時達到最大值。如此能充分利用氣體燃燒造成的完全膨脹，因而產生的功率也愈大，沒耗也最少，以上所介紹的那個角度，稱之為點火提前角。當然這個角度大小要適當。如果過大，即點火過早，活塞尚在向上運動中點火，燃氣壓力作用方向和活塞運動方向剛好相反，燃氣壓力被抵消了一部分。發(fā)動機發(fā)出的功率變小，沒耗增加；如果過小，燃燒過程主要在活塞下行膨脹沖程內進行、秒氣體膨脹作功的機會，發(fā)動機發(fā)出的功率下降，油耗增加。因此有必要選擇最佳的點火提前角。烯而這個最佳提前角也不是一成不變的，它隨發(fā)動機轉速和混合氣燃燒速度的變化而變化。當某一發(fā)動機轉速一定時，為了增加負荷，要加大沒門，此時進入氣缸的事氣較濃，燃燒后的壓力和溫度都高，缸內殘余廢氣所占經例就小，混合氣燃燒速度也快，此時需減小提前角；如果油門開度不變，發(fā)動機轉速增大，可燃混合氣在較大的曲軸轉過角度內燃燒，需要增大點火提前角。

由于發(fā)動機工作中，它的轉速和負荷在變化，為了使發(fā)動機在各種工作善下都能得到最佳的點火提前角。在汽車的點火系增添了兩種裝置：一種是隨發(fā)機轉速變化百自改變點火提前角的裝置(離心式)，另一種是隨發(fā)動機負荷改變而自動調節(jié)點火提前角的裝置(真空式)。

發(fā)動機使用不同牌號汽油時，有一套手動蘭烷值校正器，用來改變點火提前角。使用高標號汽油時，點火提前角應大些。

汽車點火系中產生電火花的設備是火花塞�；鸹ㄈ惺芨邏�、高強度負荷、化學腐蝕和熱負荷，在忽冷忽熱交變頻率很高的環(huán)境下工作。它的電極和裙部遭受高溫燃氣的腐蝕，因此它的電極必須用傳熱性好、耐高溫及搞腐蝕的材料制成�；鸹ㄈ闹饕撬臒崽匦�。要使火花塞正常地工作，必須保持適當的溫度。低于這個溫度，火花塞因積炭而漏電，打不著火；高于這個溫度，混合氣接觸火花塞未步火而自燃引起爆震。這個適當溫度稱之為自凈溫度(500-600C)。在這個溫度下給氣中的油滴燃燒不易形成積炭，從而保證發(fā)動機能連續(xù)地正常工作，當你購置了新車后，也應了解所用火花塞的熱值。

傳統的蓄電池點火系存在著以下缺點：當電器角點打開時，觸點間產生火花，使觸點本身逐漸燒蝕影響斷電器的使用壽命；火花塞積炭時不能點火；發(fā)動機在高轉速時易缺火�；谝陨媳举|性的缺點，所以無觸點電子點火技術近年來得到長足的發(fā)展。

無觸點點火系采用傳感器代替斷電器觸點，產生點火信號。傳感器有多種形式，如磁肪沖式、霍爾效應式及光電式等。某些因家還采用集成電路點火器，它的電路連接簡單，工作可靠，此外，還有一種電容放電式半導體點火系統。該系統是將蓄電池的電能以電場形式貯存在電容器中，需要點火時，所貯電能向點火線圈的初級線圈放電從而在次級電路中感應出主壓電。

盡管以上各種點火系統對于處長角點壽命是有效的，但對點火提前的要求人需依傳統的點火提前裝置來實現。由于這些裝置實際工作起來并不絕對可靠，所以目前出現一咱微電腦控制的半導體點火系統。它可在發(fā)機任何工作善下保證最佳的點火時刻。該系統一般由傳感器、微電腦及點火器等組成。不同車型所用的微電腦控制系統并不完全相同，但它們的工作原理是類似的。它是利用各傳感器(溫度、負荷、位置、轉速、爆震)接受如發(fā)動機轉速、負荷、冷卻水溫等隹息，通過電路反饋給微電腦，電腦根據這些信息以及相關數據，計算出鞭工作狀況下最佳的點火提前角和初級電路民時間。然后根據其他信息進行修正。最后根據計算結果，在最佳時間向點火器發(fā)出信號，接通初級電路，再經過最佳時間切斷電路，致使次級電路中感應生成高壓電，經配電器送往火花塞產生電火花，點燃混合氣。

發(fā)動機由靜止狀態(tài)轉入工作狀態(tài)的全過程稱之為起動過程。為了完成發(fā)動機起動過程設置的裝置稱為起動系統(圖2)。只有證發(fā)動機曲軸轉動起來，氣缸才能不斷地吸入可燃事氣，并經過壓縮、點燃、膨脹和排出廢氣以實動機的工作循環(huán)，因此起動裝置必須具備以下各種要求：有足夠的力矩來克服發(fā)動機內部機件的阻力；在一定范圍的氣溫下能可靠地起動，起動需時短；操作方便能連續(xù)多次起動；耗能少等。

現代汽車起動時所用的動力來自于自身配備的起機。起動機作為機械動力源，通過電機軸上的齒輪與發(fā)動機曲軸后端的飛輪外緣齒圈相嚙合，通電后帶動飛輪和曲軸轉動。起動機的電源來自蓄電池。

在寒冷季節(jié)里，為了便于起動，往往需要將機油、汽油和冷卻液加溫。

起動裝置主要是起動機。它由串激直流電動機、操縱機構和離合機構所組成。直流電動機在低轉速時扭矩大，轉速高時扭矩逐漸變小，很適合做起動機之用。

發(fā)動機起動后，起動機必須立即與飛輪齒圈分離，為此，在起動機上設有脫開機構。在起動時，能保證起動機的動力傳遞給飛輪。起動完畢后，能立即脫開嚙合，切斷傳遞動力，令發(fā)動機不再動起動機運轉。這種開合機構稱之為離合器。它有滾柱式、摩擦片式及彈簧式等。

近年來式汽車上出現了用永磁材料制作的磁極起動機。它的結構簡單，體積小，質量小，具有廣闊的發(fā)展前景。

通過上述重點的介紹，可以確認發(fā)動機是一部由各個系統組成，并由這些系統協同工作的復雜機器。當然，汽車還有其他相當重要的部分如底盤、車身、電器等，在汽車工作時各司其職。但缺少發(fā)機——整個汽車的動力源，其他部分就成了無本之木，它們的工作就無從談起。以上所述希望能作為對新車購主的獻言。