| 摩托車點火原理 |
| 日期：2009-08-08 |
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| 不管何種發(fā)動機，都必須借助強度適當、時機恰當?shù)幕鸹▽⒒旌蠚庖迹诎l(fā)動機上，產(chǎn)生這種火花的裝置，就是點火系。由于點火系工作時離不開電流，所以，通常把點火系和電氣系結合起來講解。 點火系一般由點火線圈、高壓線、火花塞帽和火花塞組成。點火線圈的作用是產(chǎn)生足夠電壓的高壓電流，通過高壓線，高壓電流到達火花塞，進而在火花塞的中心電極和側電極之間跳火，產(chǎn)生強烈的電火花。 點火線圈由鐵芯和兩個線圈組成。附圖表示了點火線圈的工作原理。電流在初級線圈A上流過時，在鐵芯上將產(chǎn)生磁力線。當初級線圈的電流被切斷之后，將使鐵芯的磁力線發(fā)生變化，變化的磁力線在次級線圈B上產(chǎn)生感應電壓。這個感應電壓和A、B兩線圈的匝數(shù)有關。一般來講，初級線圈的漆包線較粗，只有幾百匝，而次級線圈匝數(shù)則高達數(shù)萬。 在四沖直列4缸發(fā)動機上，大都使用兩個點火線圈，其中一個點火線圈給1缸和4缸供電，另一個點火線圈給2缸和3缸供電。原因是1缸和4缸的曲軸相位相同，2缸和3缸的曲軸相位相同。當然，在相位相同的二個氣缸上，即使同時跳火也只能一個氣缸燃燒，因為另一個氣缸正處于排氣上死點之前，火花塞跳火也不能燃燒。為了使點火線圈同時給二個火花塞供電，點火線圈的供電容量應較大，但總比裝用4個點火線圈輕，成本也較低。2缸發(fā)動機也可以利用這種方法，但二個氣缸的曲軸相位角必須相同。 點火時，點火線圈將產(chǎn)生20000V左右的高壓電。高壓線把高壓電輸送給火花塞。為了避免過大的電壓損失，要求高壓線要有良好的絕緣性和較高的傳輸效率。摩托車高壓線普遍采用銅線做芯，外部包覆合成橡膠。 高壓線的另一端就是火花塞。一般使用火花塞帽把高壓線和火花塞連接在一起?；鸹ㄈ贾迷跉飧咨w上，其前端伸向燃燒室?；鸹ㄈ慕Y構如圖所示。中心電極是一個金屬芯，從高壓線端子一直延伸到中心電極前端。由高壓線圈來的高壓電接在中心電極上。側電極焊接在螺紋部下沿上，和氣缸蓋的地線連接在一起。火花塞的中心電極和側電極之間有一定的間隙，該間隙叫火花塞間隙，它是跳火點燃混合氣的位置。火花塞跳火的時刻，稱為點火正時。 火花塞間隙越大,跳出的火花越大，混合氣越容易點燃。但過大的火花塞間隙要求的放電電壓也很高，電極消耗過快，電能消耗也大。所以火花塞必須有一個適當?shù)拈g隙。一般火花塞間隙約為0.8mm左右。 由于火花塞工作時中心電極的電壓會高達20000V左右，為了防止高壓電流短路，中心電極采用陶瓷做絕緣材料。在陶瓷外側是波紋狀絕緣體，該絕緣體的作用是進一步加強火花塞的絕緣性能。利用上述絕緣辦法，能使高壓電順利地從高壓線端子流到中心電極前端，不會在中途產(chǎn)生弧光放電現(xiàn)象。 電流通過時，火花塞中心電極溫度高達800℃。在燃燒時，火花接觸瞬時溫度高達2000-3000℃高溫燃氣。在進氣行程時，火花塞又接觸低溫混合氣，混合氣溫度大都低于60℃。火花塞除了承受反復的熱沖擊之外，又承受著強烈的振動?；鸹ㄈぷ鞯沫h(huán)境是非常嚴荷的，所以絕緣材料的性能十分重要，要求在高溫時盡可能少地接受熱量，以避免溫度上升過高，同時又能把熱量順利地傳導出去。一般火花塞的絕緣材料大都是氧化鋁。 中心電極和側電極的材料性能同樣也很高：必須具有良好的熱傳導性和較高的強度，在反復放電過程中燒損少?，F(xiàn)在普遍采用的是鎳合金。為了進一步提高耐燒蝕性能，也有使用白金及其它貴重金屬制造的。有些火花塞為了提高散熱性，在中心電極根部封入了一個銅芯?；鸹ㄈ穆菁y材料是普通碳素鋼。 在某些單缸機和2缸發(fā)動機上，由于缸徑大、排量大、燃燒速度過慢。為了迅速點燃混合氣，大都裝用了雙火花塞。此外，為了防止異常燃燒，有些風冷發(fā)動機也裝用了雙火花塞。這種每個氣缸裝有兩個火花塞的叫雙火花塞方式。雙火花塞能在氣缸內形成兩個火源，使混合氣快速燃燒。但是采用4氣門或更多氣門的高性能發(fā)動機不宜采用兩個火花塞，因為沒有足夠的空間布置雙火花塞。 點火線圈工作時必須規(guī)律性地切斷電源，這個過程由斷電器來控制。根據(jù)其結構和工作特性，可以分為觸點式點火和無觸點點火。 觸點式斷電器是一個機械觸點形狀，結構十分簡單，利用彈簧壓力使觸點接通，在需要點火時利用凸輪使觸點斷開，從而切斷初級電流。在二沖程發(fā)動機上，用曲軸驅動斷電器凸輪，在四沖程發(fā)動機上，用凸輪軸驅動斷電器凸輪。觸點式斷電器存在著很多缺點。例如，觸點容易被油污損，導致接觸不良。而觸點反復開閉，很容易產(chǎn)生損傷和磨損，觸點接觸面產(chǎn)生麻點將使通電困難，觸點磨損嚴重將使通電時間變短，并使點火正時出現(xiàn)變化。所以必須進行經(jīng)常的檢查和保養(yǎng)，到了使用周期后應該更換新品，十分麻煩。 無觸點斷電器是一種電流感應裝置。這種裝置相當于一臺超小型發(fā)電機，發(fā)電機定子線圈的作用相當于斷電器的凸輪。在需要火花塞點火時，轉子的磁鐵部位正好轉到定子的線圈部位，使線圈產(chǎn)生脈沖電流，在該脈沖電流的觸發(fā)下，晶體管發(fā)火器動作，從而切斷點火線圈的初級電流。這種脈沖電流叫作是點火正時信號。無觸點點火方式無需保養(yǎng)，大量生產(chǎn)的發(fā)火器價格不貴，現(xiàn)在的摩托車幾乎全部使用無觸點點火方式。 在無觸點點火方式的基礎上，又發(fā)展出了晶體管點火方式。它利用晶體管的接通和截止，瞬間地切斷點火線圈的初級電流，從而產(chǎn)生高壓電。一般稱之為電流切斷式點火方式。 點方線圈工作時，必須有電源向其供給初級電流。根據(jù)電源的不同，又可分為蓄電池點火方式和磁電機點火方式兩種。 蓄電池點火方式就是由蓄電池直接給初級線圈供電，蓄電池點火方式供電穩(wěn)定，在低轉速時也能使火花塞產(chǎn)生穩(wěn)定的火花。其缺點是必須裝用較重的蓄電池。 磁電機也就是發(fā)電機，磁電機點火方式直接使用發(fā)電機的電流作用為初級電流。磁電機點火方式也分為二種，一種是直接使用磁電機電流，另一種是把磁電機電壓升高再供給點火系。磁電機點火方式低速時電流習，高速時電流強。磁電機點火方式不需要蓄電池，能減輕摩托車重量。由于上述優(yōu)點，賽車大都采用這種點火方式。部分摩托車也裝用了這種點火方式。其中在一部分摩托車上，不裝用蓄電池，并把照明用電和點火用電分開，點火系直接由發(fā)電機供電。也有的摩托車裝用小型蓄電池，以便在怠速或低速時確保照明用電。磁電機點火方式又叫飛輪永磁發(fā)電機點火方式。 現(xiàn)在很多摩托車都喜歡在車上標注“CDI”三個英文字母，不少購車者也十分注重CDI，認為標注CDI的車輛才有檔次。CDI是什么？它是英文“CondenserDrodeIgnite”的縮寫，也就是“電容二極管點火”的意思。它的工作過程是這樣的：當發(fā)動機運轉起來，磁電機也隨之轉動產(chǎn)生電流，電流通過硅二極管整流向電容器充電，此時可控硅處于截止狀態(tài)，電流無法通過可控硅。當脈沖轉子轉到點火位置時，脈沖發(fā)生器發(fā)出電信號，這個電信號加在可控硅的控制極上，觸發(fā)可控硅導通，于是電容器的電能通過可控硅進入點火線圈。當脈沖轉子轉過點火位置時，脈沖發(fā)生器停止發(fā)出電信號，可控硅立即截止，點火線圈的電流被斷開，這時點火線圈就會立即產(chǎn)生自耦高壓電，使火花塞迸發(fā)火花點火。如此反復循環(huán)，就能保證發(fā)動機正常工作。 CDI是一種并不復雜的電子電路，它實際上是將磁電機的結構簡單化，降低了成本，而且提高了點火工作的可靠性，所以絕大多數(shù)摩托車都用CDI。電容放電點火方式可以使用蓄電池做電流，也可以使用發(fā)電機做電源。 電容放電點火方式能產(chǎn)生強大的電火花，而且次級電流上升快，對高速發(fā)動機十分有利，而且也有利于防止火花塞污損。上述特點和二沖程發(fā)動機的特殊要求極其吻合，所以高性能二沖程發(fā)動機大都使用這種點火方式。 在大多數(shù)摩托車方向把的右側，裝有一個紅色的斷電開關。它是供緊急情況使用，用來切斷點火裝置供電電流使發(fā)動機熄火的應急開關。它只控制點火裝置，對照明電路沒有影響。所以正常停車不要使用。 |
