一、点火系的功用
在汽油发动机中,气缸内的混合气是由高压电火花点燃,而产生电火花的功能是由点火系来完成。点火系将电源的低电压变成高电压,再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸,点燃压缩混合气;并能适应发动机工况和使用条件的变化,自动调节点火时刻,实现可靠而准确的点火;还能在更换燃油或安装分电器时进行人工校准点火时刻。
二、对点火系统的要求
1.能产生足以击穿火花塞电极间隙的高压电。发动机工作时击穿电压一般为15KV以上,发动机在满载低速时击穿电压为8-10KV,启动时需要19KV,考虑各种不利因素,通常要求点火系统的设计电压为30KV。
影响击穿电压的因素:
(1)火花塞电极间隙的大小。
(2)气缸内混合气的压力与温度。
(3)电极的温度和极性。
(4)发动机的工作情况。
节气门的开度与跳火高压:节气门开度大小与发动机的转速成正比。根据需要节气门可有多种控制方法:连续半开、连续全开、急加速瞬时全开等多种状态。而它们所需的点火高压也不同,当汽缸内的高压增加时,所需的跳火高压也升高。在节气门全开时,所需的跳火电压最大。而在全开中,连续全开与瞬时全开所需的跳火电压也有很大差别。连续全开时,汽缸温度与火花塞电极的温度都很高,所需跳火电压就较低。而极加速瞬时全开时,就没有这个高温度条件。因此,要能使其跳火良好时就必须再增高高电压。
2.火花塞应具有足够的能量。
(1)混合气压缩终了的温度接近自燃温度。
(2)发动机正常工作时,由于混合器压缩终了的温度很高,因此所需的点火能量很小(1-5mJ)。
(3)在启动、怠速以及急加速时需要较高能量,因此为了保证可靠点火,通常要求点火系统提供的电火花能量不得低于50mJ。
3.正时要求。点火时间应与发动机的工作情况相适应。
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首先,点火系统应该按照发动机的做功顺序进行点火,即点火顺序和做功顺序一致,才能保证发动机正常运转。
其次,点火系统必须在对发动机工作最有利的时刻点火,一般用点火提前角来描述点火时刻。
最佳点火时刻:从火花塞点火到气缸内大部分混合气燃烧,并产生很高的爆发力需要一定的时间,虽然这段时间很短,但由于曲轴转速很高,在这段时间内,曲轴转过的角度还是很大的。
若在压缩上止点点火,则混合气一面燃烧,活塞一面下移而使气缸容积增大,这将导致燃烧压力低,发动机功率也随之减小。因此最佳点火时刻应在活塞接近压缩行程上止点前。
最佳点火提前角:把火花塞点火时,曲轴曲拐位置与活塞位于压缩上止点时曲轴曲拐位置之间的夹角称为点火提前角。
最佳点火提前角对应最佳点火时刻,不同发动机的最佳点火提前角各不相同,并且同一台发动机在不同工况和使用条件下最佳点火提前角也不相同。
为了保证在上止点后6-10°曲轴转角时气缸中出现最高压力,点火提前角应能随曲轴转速和发动机负荷变化。
影响最佳点火提前角的因素有:转速;负荷;起动及怠速;汽油的辛烷值;压缩比;混合气成分;进气压力。
最佳点火提前的影响因素:当发动机节气门开度一定时,随着转速增高,燃烧过程所占曲轴转角增大,这时,应适当加大点火提前角。
发动机转速一定时,负荷大节气门开度大,进入的可燃混合气多,压缩终了的压力和温度增高,同时,残余废气在气缸内所占的比例减小,混合气燃烧速度加快,这时,点火提前角应适当减小。反之,发动机负荷减小时,点火提前角则应适当增大。
4.在特殊使用条件下(热带、寒带、潮湿及空气稀薄地区)行驶时,点火系统必须可靠地工作。
三、点火系统分类
1.按初级电路控制方式分。
(1)传统点火系统。
(2)电子点火系统。
(3)微机控制点火系统
(4)磁电点火系统。
2.按点火系储存能量的方式分。
(1)电感储能式(点火能量以磁场能形式储存在点火线圈中)。
(2)电容储能式(点火能量以电场能的形式储存在储能电容中)。
3.按点火信号发生器的原理分。
(1)磁感应式(如日本丰田车系)。
(2)霍尔效应式(如德国大众车系)。
(3)光电式(如日本日产车系)。
4.按高压电的配电方式分。
(1)机械配电点火系(有分电器)。
(2)计算机配电点火系(无分电器)。
说明:电感储能式中磁脉冲式和霍尔效应式应用广泛。有分电器点火系在中低档车中应用广泛,无分电器点火系在中高档车中应用广泛。
论文作者:钟小利
论文发表刊物:《素质教育》2019年12月总第328期
论文发表时间:2019/10/17
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