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火花塞点火原理

来源:火花塞品牌实验室 发布时间:2017-06-03 16:07:36 浏览:
[摘要] 火花塞点火原理:点火系一般由点火线圈、高压线、火花塞帽和汽车火花塞组成,点火线圈的作用是产生足够电压的高压电流,通过高压线,高压电流到达汽车火花塞,进而在火花塞的中心电极和侧电极之间跳火,产生强烈的电火花。
不管何种发动机,都必须借助强度适当、时机恰当的火花将混合气引燃,在发动机上,产生这种火花的装置,就是点火系。由于点火系工作时离不开电流,所以,通常把点火系和电气系结合起来讲解。

点火系一般由点火线圈、高压线、火花塞帽和火花塞组成。点火线圈的作用是产生足够电压的高压电流,通过高压线,高压电流到达汽车火花塞,进而在汽车火花塞的中心电极和侧电极之间跳火,产生强烈的电火花。

点火线圈由铁芯和两个线圈组成。附图表示了点火线圈的工作原理。电流在初级线圈A上流过时,在铁芯上将产生磁力线。当初级线圈的电流被切断之后,将使铁芯的磁力线发生变化,变化的磁力线在次级线圈B上产生感应电压。这个感应电压和A、B两线圈的匝数有关。一般来讲,初级线圈的漆包线较粗,只有几百匝,而次级线圈匝数则高达数万。

在四冲直列4缸发动机上,大都使用两个点火线圈,其中一个点火线圈给1缸和4缸供电,另一个点火线圈给2缸和3缸供电。原因是1缸和4缸的曲轴相位相同,2缸和3缸的曲轴相位相同。当然,在相位相同的二个气缸上,即使同时跳火也只能一个气缸燃烧,因为另一个气缸正处于排气上死点之前,火花塞跳火也不能燃烧。为了使点火线圈同时给二个火花塞供电,点火线圈的供电容量应较大,但总比装用4个点火线圈轻,成本也较低。2缸发动机也可以利用这种方法,但二个气缸的曲轴相位角必须相同。

点火时,点火线圈将产生20000V左右的高压电。高压线把高压电输送给火花塞。为了避免过大的电压损失,要求高压线要有良好的绝缘性和较高的传输效率。摩托车高压线普遍采用铜线做芯,外部包覆合成橡胶。

高压线的另一端就是汽车火花塞。一般使用火花塞帽把高压线和火花塞连接在一起?;鸹ㄈ贾迷谄赘巧?,其前端伸向燃烧室?;鸹ㄈ慕峁谷缤妓?。中心电极是一个金属芯,从高压线端子一直延伸到中心电极前端。由高压线圈来的高压电接在中心电极上。侧电极焊接在螺纹部下沿上,和气缸盖的地线连接在一起?;鸹ㄈ闹行牡缂筒嗟缂溆幸欢ǖ募湎?,该间隙叫火花塞间隙,它是跳火点燃混合气的位置?;鸹ㄈ鸬氖笨?,称为点火正时。

汽车火花塞间隙越大,跳出的火花越大,混合气越容易点燃。但过大的火花塞间隙要求的放电电压也很高,电极消耗过快,电能消耗也大。所以火花塞必须有一个适当的间隙。一般火花塞间隙约为0.8mm左右。

由于汽车火花塞工作时中心电极的电压会高达20000V左右,为了防止高压电流短路,中心电极采用陶瓷做绝缘材料。在陶瓷外侧是波纹状绝缘体,该绝缘体的作用是进一步加强火花塞的绝缘性能。利用上述绝缘办法,能使高压电顺利地从高压线端子流到中心电极前端,不会在中途产生弧光放电现象。

电流通过时,火花塞中心电极温度高达800℃。在燃烧时,火花接触瞬时温度高达2000-3000℃高温燃气。在进气行程时,火花塞又接触低温混合气,混合气温度大都低于60℃?;鸹ㄈ顺惺芊锤吹娜瘸寤髦?,又承受着强烈的振动?;鸹ㄈぷ鞯幕肪呈欠浅Q虾傻?,所以绝缘材料的性能十分重要,要求在高温时尽可能少地接受热量,以避免温度上升过高,同时又能把热量顺利地传导出去。一般火花塞的绝缘材料大都是氧化铝。

中心电极和侧电极的材料性能同样也很高:必须具有良好的热传导性和较高的强度,在反复放电过程中烧损少。现在普遍采用的是镍合金。为了进一步提高耐烧蚀性能,也有使用白金及其它贵重金属制造的。有些火花塞为了提高散热性,在中心电极根部封入了一个铜芯?;鸹ㄈ穆菸撇牧鲜瞧胀ㄌ妓馗?。

在某些单缸机和2缸发动机上,由于缸径大、排量大、燃烧速度过慢。为了迅速点燃混合气,大都装用了双火花塞。此外,为了防止异常燃烧,有些风冷发动机也装用了双火花塞。这种每个气缸装有两个火花塞的叫双火花塞方式。双火花塞能在气缸内形成两个火源,使混合气快速燃烧。但是采用4气门或更多气门的高性能发动机不宜采用两个火花塞,因为没有足够的空间布置双火花塞。

点火线圈工作时必须规律性地切断电源,这个过程由断电器来控制。根据其结构和工作特性,可以分为触点式点火和无触点点火。

触点式断电器是一个机械触点形状,结构十分简单,利用弹簧压力使触点接通,在需要点火时利用凸轮使触点断开,从而切断初级电流。在二冲程发动机上,用曲轴驱动断电器凸轮,在四冲程发动机上,用凸轮轴驱动断电器凸轮。触点式断电器存在着很多缺点。例如,触点容易被油污损,导致接触不良。而触点反复开闭,很容易产生损伤和磨损,触点接触面产生麻点将使通电困难,触点磨损严重将使通电时间变短,并使点火正时出现变化。所以必须进行经常的检查和保养,到了使用周期后应该更换新品,十分麻烦。

无触点断电器是一种电流感应装置。这种装置相当于一台超小型发电机,发电机定子线圈的作用相当于断电器的凸轮。在需要火花塞点火时,转子的磁铁部位正好转到定子的线圈部位,使线圈产生脉冲电流,在该脉冲电流的触发下,晶体管发火器动作,从而切断点火线圈的初级电流。这种脉冲电流叫作是点火正时信号。无触点点火方式无需保养,大量生产的发火器价格不贵,现在的摩托车几乎全部使用无触点点火方式。

在无触点点火方式的基础上,又发展出了晶体管点火方式。它利用晶体管的接通和截止,瞬间地切断点火线圈的初级电流,从而产生高压电。一般称之为电流切断式点火方式。

点方线圈工作时,必须有电源向其供给初级电流。根据电源的不同,又可分为蓄电池点火方式和磁电机点火方式两种。

蓄电池点火方式就是由蓄电池直接给初级线圈供电,蓄电池点火方式供电稳定,在低转速时也能使火花塞产生稳定的火花。其缺点是必须装用较重的蓄电池。

磁电机也就是发电机,磁电机点火方式直接使用发电机的电流作用为初级电流。磁电机点火方式也分为二种,一种是直接使用磁电机电流,另一种是把磁电机电压升高再供给点火系。磁电机点火方式低速时电流习,高速时电流强。磁电机点火方式不需要蓄电池,能减轻摩托车重量。由于上述优点,赛车大都采用这种点火方式。部分摩托车也装用了这种点火方式。其中在一部分摩托车上,不装用蓄电池,并把照明用电和点火用电分开,点火系直接由发电机供电。也有的摩托车装用小型蓄电池,以便在怠速或低速时确保照明用电。磁电机点火方式又叫飞轮永磁发电机点火方式。

现在很多摩托车都喜欢在车上标注"CDI"三个英文字母,不少购车者也注重CDI,认为标注CDI的车辆有档次。CDI是什么?它是英文"CondenserDrodeIgnite"的缩写,也就是"电容二极管点火"的意思。它的工作过程是这样的:当发动机运转起来,磁电机也随之转动产生电流,电流通过硅二极管整流向电容器充电,此时可控硅处于截止状态,电流无法通过可控硅。当脉冲转子转到点火位置时,脉冲发生器发出电信号,这个电信号加在可控硅的控制极上,触发可控硅导通,于是电容器的电能通过可控硅进入点火线圈。当脉冲转子转过点火位置时,脉冲发生器停止发出电信号,可控硅立即截止,点火线圈的电流被断开,这时点火线圈就会立即产生自耦高压电,使火花塞迸发火花点火。如此反复循环,就能保证发动机正常工作

CDI是一种并不复杂的电子电路,它实际上是将磁电机的结构简单化,降低了成本,而且提高了点火工作的可靠性,所以绝大多数摩托车都用CDI。电容放电点火方式可以使用蓄电池做电流,也可以使用发电机做电源。

电容放电点火方式能产生强大的电火花,而且次级电流上升快,对高速发动机十分有利,而且也有利于防止火花塞污损。上述特点和二冲程发动机的特殊要求极其吻合,所以高性能二冲程发动机大都使用这种点火方式。

在大多数摩托车方向把的右侧,装有一个红色的断电开关。它是供紧急情况使用,用来切断点火装置供电电流使发动机熄火的应急开关。它只控制点火装置,对照明电路没有影响。所以正常停车不要使用。
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