4.5.3.1 功用
点火系的功用就是在发动机各种工况和使用条件下,适时、可靠地产生足够强的电火花,以点燃气缸内的可燃混合气。
4.5.3.2 传统点火系
传统点火系也叫蓄电池点火系,它是由蓄电池或发电机供给低压电能,借点火线圈和断电器将它转变为高压电,再由分电器经导线送到装入发动机气缸燃烧室中的火花塞上,在其两电极间产生火花。
传统点火系统的组成如图4-74所示,主要由电源(蓄电池11和发电机)、点火开关1、点火线圈2、电容器3、断电器4、配电器5、火花塞6、阻尼电阻7和高压导线8等组成。
图4-74 传统点火系统的组成
1—点火开关 2—点火线圈 3—电容器 4—断电器 5—配电器 6—火花塞 7—阻尼电阻 8—高压导线 9—起动机 10—电流表 11—蓄电池 12—附加电阻
1.分电器总成
分电器的功用是按要求接通和切断点火线圈一次电流,使点火线圈及时产生高压电,并按点火顺序将高压电送至各缸火花塞,同时可实现点火时间的调整。
分电器总成包括断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置4个部分。
(1)断电器
断电器的功用是接通和切断初级绕组的电路,使其电流发生变化,以便在次级绕组中产生高压电。
断电器主要由凸轮、活动触点、固定触点、固定底板、活动底板等组成。固定触点固定于托板上,活动触点固定在触点臂的一端。触点臂的另一端有孔,套在销钉上,触点臂可绕销钉自由转动。在触点臂中部固定有夹布胶木的顶块,片簧的弹力使活动触点臂上的夹布胶木顶块压紧在断电器凸轮上。凸轮棱数等于气缸数,凸轮轴转速与配气凸轮轴转速相等。
两触点分开时的最大间隙称为触点间隙,一般规定为0.35~0.45mm。触点间隙过小,触点间易出现火花而使初级电路断电不良,甚至触点烧蚀;触点间隙过大,则触点闭合时间缩短,使初级电流减小,次级电压降低,高速时容易缺火。可旋转偏心调节螺钉来调整触点间隙。
(2)配电器
配电器的作用是将点火线圈中产生的高压电,按发动机各缸的工作顺序轮流分送到各缸火花塞。
配电器主要由胶木制成的分电器盖和分火头组成。分火头套在断电器凸轮的延伸端,此延伸端侧面有一平面,借此保证分火头与凸轮同步旋转。
分电器盖中央插孔装有炭精制成的中心触头,弹簧始终使其与分火头顶部的铜片接触。分电器盖外围有与气缸数目相等的侧插孔,各嵌有铜套作为侧电极,在分火头旋转时导电片依次与各侧电极接通。分电器盖中心插孔与点火线圈次级电路接通,分电器侧插孔按发动机各缸发火次序依次与各缸火花塞中心电极接通。
(3)电容器
电容器的作用是给初级感应反电势形成回路,减轻触点的烧蚀,加快初级电流的通断速率。
电容器装在分电器的壳体上,与触点并联。为保证触点不易烧蚀,又能使次级电压达到最大值,电容器电容量的最佳值大约为0.15~0.25μF。
(4)点火提前调节装置
点火提前调节装置包括离心点火提前调节装置和真空点火提前调节装置。离心点火提前调节装置是随着发动机转速的变化改变凸轮和轴的相位关系而调节点火提前角的,一般来说,发动机转速越高,点火提前角越大;真空点火提前调节装置是随着发动机负荷(节气门开度)的变化改变触点与凸轮的相位关系而调节点火提前角的,发动机负荷越大,点火提前角越小。
2.点火线圈
点火线圈的作用是为点火系提供高压电,所以又叫高压线圈。
点火线圈由初级绕组、次级绕组和铁心等组成。按磁路的结构形式不同,可分为开磁路式点火线圈和闭磁路式点火线圈。
(1)开磁路点火线圈
开磁路点火线圈的结构如图4-75所示。
图4-75 开磁路点火线圈结构(www.xing528.com)
1—瓷杯 2—铁心 3—初级绕组 4—次级绕组 5—钢片 6—外壳 7—“-”接柱 8—胶木盖 9—高压线插座 10—“+”或开关接柱 11—“开关”接柱 12—附加电阻
当点火线圈的初级绕组通过电流时,铁心磁化后所产生磁场的磁路如图4-76所示。从图中可以看出,闭合的磁力线的上部和下部都是从空气中通过的,铁心未形成闭合的磁路。因此这种点火线圈称为开磁路点火线圈。
(2)闭磁路点火线圈
闭磁路点火线圈的结构如图4-77所示,这种点火线圈的铁心加工成“日”字形,在“日”字形铁心内绕有初级绕组,在初级绕组的外面绕有次级绕组。
图4-76 开磁路点火线圈的磁路
1—磁力线 2—铁心 3—初级绕组 4—次级绕组 5—磁路钢套
图4-77 闭磁路点火线圈
1—铁心 2—低压接线柱 3—高压接线柱 4—初级绕组 5—次级绕组
闭磁路点火线圈的磁路如图4-78可知,磁力线经铁心构成闭合磁路。其优点是:漏磁少、磁路的磁阻小,因而能量的损失小,能量的变换率高。因此,闭磁路点火线圈在电子点火系中广泛应用。
3.附加电阻
传统点火系的附加电阻为正温度系数热敏电阻,受热时电阻迅速增大、冷却时电阻迅速减小;它与初级线圈串联,其作用是保证发动机低速时点火线圈不过热烧坏,高速时火花塞不断火。
当发动机低速运行时,由于触点闭合时间长,一次电流大,附加电阻温度高,电阻值增大,使一次电路的电阻增大,一次电流适当减少,防止了点火线圈过热烧坏。
图4-78 闭磁路点火线圈磁路
1—铁心 2—磁力线 3—次级绕组 4—初级绕组 5—气隙
发动机高速运行时,一次电流减少,附加电阻的阻值也因温度降低而减少,使一次电流适当增大,二次电压适当升高,改善发动机高速性能,使发动机高速不断火。
4.火花塞
(1)作用
火花塞的作用是将点火线圈产生的高压电引入发动机的燃烧室内,通过本身的间隙产生火花放电,点燃混合气。
(2)火花塞的结构
火花塞的结构如图4-79所示。火花塞的放电部分是中心电极和侧电极,一般火花塞的电极间隙越大,所需的放电电压越高,为保证发动机在任何情况下可靠点火,传统点火系火花塞的间隙为0.6~0.8mm,电子点火系的火花塞间隙为0.9~1.2mm。
(3)火花塞的热特性
火花塞正常的工作温度通常为500~600℃。如果火花塞在工作中低于此温度,燃油不完全燃烧所产生的积炭就会沉积在火花塞的陶瓷绝缘体表面,导致火花塞漏电,严重时火花塞不能点火。如果火花塞工作中超过此温度,火花塞不跳火就能将混合气点燃,这种情况称为早燃。发生早燃,会造成发动机输出功率下降、回火,甚至活塞烧顶。
就火花塞本身的结构来说,影响火花塞工作温度的主要是陶瓷绝缘体暴露在燃烧室内的部分,通常将这部分称为火花塞的裙部。在相同的工作条件下,绝缘体裙部越长,受热面积就越大,传热路径也越长,散热就越困难,裙部温度就越高,这种火花塞称为“热型”火花塞,反之称为“冷型”火花塞。
目前世界各国对火花塞热特性比较通行的做法是用热值表示。所谓热值是指火花塞散掉所吸热量的程度,通常用阿拉伯数字表示热值的高低,一般热值越大,火花塞越冷。
发动机技术性能不同,气缸内工作温度不同,对火花塞工作温度也不同。对于高速、大功率、高压缩比的发动机,应采用冷型火花塞;对低速、小功率、低压缩比的发动机,应选用热型火花塞。
图4-79 火花塞的结构
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