汽车构造第2版：传统点火系统缺陷的分析

1.传统点火系统的组成

传统点火系统的组成如图7-1所示。

(1)电源:传统点火系统的电源包括蓄电池和发电机(启动时蓄电池供电,启动后由发电机供电),标称电压为12V,用于为点火系统提供所需的电能。发动机启动时由蓄电池供电,正常工作时由发电机供电。

(2)点火开关:用于接通或断开点火系统的初级电路,控制发动机启动、工作和熄火。

(3)点火线圈:将12V的低压电转变为能击穿火花塞间隙所需的15～20k V的高压电。

(4)分电器:主要包括断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分。其中,断电器用来接通或切断点火线圈初级电路;配电器的作用是将点火线圈产生的高压电按气缸的工作顺序送往各缸的火花塞;电容器与断电器触点并联,其作用是减小断电器触点分开时的火花,延长触点使用寿命,提高次级电压;点火提前机构的作用是随发动机转速、负荷和汽油辛烷值的变化而改变点火提前角。

图7-1　触点式点火系统的组成

1—点火开关;2—启动开关;3—蓄电池;4—启动机;5—高压导线;6—阻尼电阻;7—火花塞;8—断电器;9—电容器;10—点火线圈;11—附加电阻;12—配电器

(5)高压导线:用以连接点火线圈与分电器中心插孔以及分电器旁电极和各缸火花塞。

(6)火花塞:其作用是将高压电引入气缸燃烧室,产生电火花,点燃混合气。

(7)附加电阻:其作用是在启动时被短路以提高启动电压,低速时防止点火线圈过热,高速时提高点火电压。(www.xing528.com)

2.传统点火系统工作原理

发动机工作时,由曲轴带动分电器轴转动,在分电器轴的驱动下断电器凸轮旋转,交替将触点闭合或打开,使点火线圈初级触点接通与闭合而产生高压电。断电器触点闭合时初级线圈内有电流流过,并在线圈铁芯中形成磁场;触点打开时,初级电流被切断,磁场迅速消失。此时,在初级线圈和次级线圈中均产生感应电动势。由于次级线圈匝数多,可感应出高达15～30k V的高电压。这个点火高压电通过分电器轴上的分火头,根据发动机工作要求按顺序送到各个气缸的火花塞上,该高电压击穿火花塞间隙,形成火花放电,点燃燃烧室内的气体。

低压电路中初级电i1(如图7-2中实线所示)的回路为:蓄电池正极→电流表→点火开关SW→点火线圈“+”开关接线柱→附加电阻→开关接线柱→点火线圈初级绕组→点火线圈“-”接线柱→断电器触点→搭铁→蓄电池负极。

图7-2　触点式点火系统工作原理示意图

次级线圈中高压电流i2(如图7-2中虚线所示)的回路为:次级绕组→点火线圈开关接线柱→附加电阻→点火线圈“+”开关接线柱→点火开关SW→电流表→蓄电池→搭铁→火花塞侧电极、中心电极→配电器旁电极、分火头、中央电极→次级绕组。

分电器轴每转一转(发动机曲轴转两转),各缸按点火顺序轮流点火一次。发动机工作时,上述过程周而复始地重复。若要停止发动机的工作,只要断开点火开关、切断电源电路即可。

由此可知,传统触点式点火系统的工作过程基本可分为断电器触点闭合、初级电流增长,触点打开、次级绕组产生高电压以及火花放电三个过程。

汽车上传统点火系统的应用已有半个多世纪的历史了,虽然它的部件不断地有所改进,使其发火性能及使用寿命有所提高,但是并未从根本上解决问题。传统点火系统,其点火时刻的调整是依靠真空式调节装置和机械离心式调节装置完成的,由于机械的滞后、磨损及装置本身的局限性,故不能保证点火时刻在最佳值。

传统的点火系统的另一缺陷是断电器触点的薄弱。当断电器触点分开时,在触点之间产生火花,使触点氧化、烧蚀,因而断电器触点的使用寿命短,需要经常维护;触点火花的大小与初级电流的大小有关,使点火系统初级电流和次级电压的提高受到限制;初级电流和次级电压的大小随着发动机的转速的升高和气缸数的增多而下降,使多缸发动机高速时工作不可靠;当火花塞积炭时,因漏电次级电压低不能可靠地点火等。