汽車發動機點火系統工作原理 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。點火系統中產生的強火花在最佳點火正時點燃可燃混合物。點火系統通過點火線圈產生的高壓產生火花，點燃被壓縮的可燃混合物。可燃混合氣在氣缸內被壓縮、點燃、燃燒，從而產生發動機的驅動力。點火系統的強火花在點火系統中，火花塞電極之間產生強火花，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。點火系統必須產生數萬伏的高電壓，以確保產生強火花來點燃可燃混合物。由于自感和互感，點火線圈產生點火所需的高電壓。初級線圈產生數百伏，次級線圈產生數萬伏。正確的點火正時點火系統必須根據發動機轉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中的火花塞和點火線圈必須有足夠的可靠性，以承受發動機產生的振動和高溫。1高壓產生(1)點火線圈工作點火線圈能產生足夠高的電壓，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動機運轉時，根據發動機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動機繼續運轉時，點火器根據發動機電子控制單元(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，在防止現有磁通量衰減的方向上產生電動勢(EMF)。自感效應產生500V左右的電動勢，伴隨次級線圈的互感效應產生30kV左右的高壓電動勢，使火花塞產生火花放電。初級電流切斷越快，初級電流值越大，相應的次級電壓越高。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生的高壓在火花塞中心電極和接地電極之間產生火花，點燃氣缸內被壓縮的可燃混合氣。火花塞上產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。結果，可燃混合物沿著火花的路徑被觸發，導致化學反應(通過氧化)和熱量產生，形成火焰中心。火焰中心觸發周圍可燃混合物，使火焰中心的熱量向外膨脹(稱為火焰傳播)，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，電極會吸收火花產生的熱量。這樣火焰中心就會熄滅，導致缺火。這種現象被稱為“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，淬滅效應越小；電極越靠近正方形，越容易放電。火花產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生火花。因此，每行駛一定里程就需要調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，可以燃燒點火區域的積碳，保持點火區域的清潔。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域，導致火花塞無法點火。(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，就會發生自燃。如果出現這種情況，發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》。