| 摩托車點(diǎn)火原理 |
| 日期：2009-08-08 |
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不管何種發(fā)動(dòng)機(jī),，都必須借助強(qiáng)度適當(dāng),、時(shí)機(jī)恰當(dāng)?shù)幕鸹▽⒒旌蠚庖迹诎l(fā)動(dòng)機(jī)上,，產(chǎn)生這種火花的裝置,，就是點(diǎn)火系。由于點(diǎn)火系工作時(shí)離不開電流,，所以,，通常把點(diǎn)火系和電氣系結(jié)合起來講解。
點(diǎn)火系一般由點(diǎn)火線圈,、高壓線,、火花塞帽和火花塞組成。點(diǎn)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(dá)火花塞，進(jìn)而在火花塞的中心電極和側(cè)電極之間跳火,，產(chǎn)生強(qiáng)烈的電火花,。
點(diǎn)火線圈由鐵芯和兩個(gè)線圈組成。附圖表示了點(diǎn)火線圈的工作原理,。電流在初級(jí)線圈A上流過時(shí),，在鐵芯上將產(chǎn)生磁力線。當(dāng)初級(jí)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(jí)線圈B上產(chǎn)生感應(yīng)電壓,。這個(gè)感應(yīng)電壓和A、B兩線圈的匝數(shù)有關(guān),。一般來講,，初級(jí)線圈的漆包線較粗，只有幾百匝,，而次級(jí)線圈匝數(shù)則高達(dá)數(shù)萬,。
在四沖直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)上，大都使用兩個(gè)點(diǎn)火線圈,，其中一個(gè)點(diǎn)火線圈給1缸和4缸供電,，另一個(gè)點(diǎn)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(dāng)然，在相位相同的二個(gè)氣缸上,，即使同時(shí)跳火也只能一個(gè)氣缸燃燒,，因?yàn)榱硪粋€(gè)氣缸正處于排氣上死點(diǎn)之前，火花塞跳火也不能燃燒,。為了使點(diǎn)火線圈同時(shí)給二個(gè)火花塞供電,，點(diǎn)火線圈的供電容量應(yīng)較大，但總比裝用4個(gè)點(diǎn)火線圈輕,，成本也較低,。2缸發(fā)動(dòng)機(jī)也可以利用這種方法，但二個(gè)氣缸的曲軸相位角必須相同,。
點(diǎn)火時(shí),，點(diǎn)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(jié)構(gòu)如圖所示。中心電極是一個(gè)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(cè)電極焊接在螺紋部下沿上，和氣缸蓋的地線連接在一起,?；鸹ㄈ闹行碾姌O和側(cè)電極之間有一定的間隙，該間隙叫火花塞間隙,，它是跳火點(diǎn)燃混合氣的位置,。火花塞跳火的時(shí)刻,，稱為點(diǎn)火正時(shí),。
火花塞間隙越大,跳出的火花越大，混合氣越容易點(diǎn)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(gè)適當(dāng)?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(shí)中心電極的電壓會(huì)高達(dá)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(cè)是波紋狀絕緣體,，該絕緣體的作用是進(jìn)一步加強(qiáng)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(huì)在中途產(chǎn)生弧光放電現(xiàn)象。
電流通過時(shí),，火花塞中心電極溫度高達(dá)800℃,。在燃燒時(shí)，火花接觸瞬時(shí)溫度高達(dá)2000-3000℃高溫燃?xì)?。在進(jìn)氣行程時(shí),，火花塞又接觸低溫混合氣，混合氣溫度大都低于60℃,?；鸹ㄈ顺惺芊磸?fù)的熱沖擊之外，又承受著強(qiáng)烈的振動(dòng),?；鸹ㄈぷ鞯沫h(huán)境是非常嚴(yán)荷的，所以絕緣材料的性能十分重要，要求在高溫時(shí)盡可能少地接受熱量,，以避免溫度上升過高,，同時(shí)又能把熱量順利地傳導(dǎo)出去。一般火花塞的絕緣材料大都是氧化鋁,。
中心電極和側(cè)電極的材料性能同樣也很高：必須具有良好的熱傳導(dǎo)性和較高的強(qiáng)度,，在反復(fù)放電過程中燒損少。現(xiàn)在普遍采用的是鎳合金,。為了進(jìn)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(gè)銅芯,。火花塞的螺紋材料是普通碳素鋼,。
在某些單缸機(jī)和2缸發(fā)動(dòng)機(jī)上,，由于缸徑大、排量大,、燃燒速度過慢,。為了迅速點(diǎn)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(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)也裝用了雙火花塞,。這種每個(gè)氣缸裝有兩個(gè)火花塞的叫雙火花塞方式,。雙火花塞能在氣缸內(nèi)形成兩個(gè)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(dòng)機(jī)不宜采用兩個(gè)火花塞,，因?yàn)闆]有足夠的空間布置雙火花塞。
點(diǎn)火線圈工作時(shí)必須規(guī)律性地切斷電源,，這個(gè)過程由斷電器來控制,。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作特性，可以分為觸點(diǎn)式點(diǎn)火和無觸點(diǎn)點(diǎn)火,。
觸點(diǎn)式斷電器是一個(gè)機(jī)械觸點(diǎn)形狀,，結(jié)構(gòu)十分簡單，利用彈簧壓力使觸點(diǎn)接通,，在需要點(diǎn)火時(shí)利用凸輪使觸點(diǎn)斷開,，從而切斷初級(jí)電流。在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上,，用曲軸驅(qū)動(dòng)斷電器凸輪,，在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上,，用凸輪軸驅(qū)動(dòng)斷電器凸輪。觸點(diǎn)式斷電器存在著很多缺點(diǎn),。例如,，觸點(diǎn)容易被油污損，導(dǎo)致接觸不良,。而觸點(diǎn)反復(fù)開閉,，很容易產(chǎn)生損傷和磨損，觸點(diǎn)接觸面產(chǎn)生麻點(diǎn)將使通電困難,，觸點(diǎn)磨損嚴(yán)重將使通電時(shí)間變短,，并使點(diǎn)火正時(shí)出現(xiàn)變化。所以必須進(jìn)行經(jīng)常的檢查和保養(yǎng),，到了使用周期后應(yīng)該更換新品,，十分麻煩。
無觸點(diǎn)斷電器是一種電流感應(yīng)裝置,。這種裝置相當(dāng)于一臺(tái)超小型發(fā)電機(jī),，發(fā)電機(jī)定子線圈的作用相當(dāng)于斷電器的凸輪。在需要火花塞點(diǎn)火時(shí),，轉(zhuǎn)子的磁鐵部位正好轉(zhuǎn)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(dòng)作，從而切斷點(diǎn)火線圈的初級(jí)電流,。這種脈沖電流叫作是點(diǎn)火正時(shí)信號(hào),。無觸點(diǎn)點(diǎn)火方式無需保養(yǎng)，大量生產(chǎn)的發(fā)火器價(jià)格不貴,，現(xiàn)在的摩托車幾乎全部使用無觸點(diǎn)點(diǎn)火方式,。
在無觸點(diǎn)點(diǎn)火方式的基礎(chǔ)上，又發(fā)展出了晶體管點(diǎn)火方式,。它利用晶體管的接通和截止,，瞬間地切斷點(diǎn)火線圈的初級(jí)電流，從而產(chǎn)生高壓電,。一般稱之為電流切斷式點(diǎn)火方式,。
點(diǎn)方線圈工作時(shí)，必須有電源向其供給初級(jí)電流,。根據(jù)電源的不同,，又可分為蓄電池點(diǎn)火方式和磁電機(jī)點(diǎn)火方式兩種。
蓄電池點(diǎn)火方式就是由蓄電池直接給初級(jí)線圈供電,，蓄電池點(diǎn)火方式供電穩(wěn)定,，在低轉(zhuǎn)速時(shí)也能使火花塞產(chǎn)生穩(wěn)定的火花,。其缺點(diǎn)是必須裝用較重的蓄電池。
磁電機(jī)也就是發(fā)電機(jī),，磁電機(jī)點(diǎn)火方式直接使用發(fā)電機(jī)的電流作用為初級(jí)電流,。磁電機(jī)點(diǎn)火方式也分為二種，一種是直接使用磁電機(jī)電流,，另一種是把磁電機(jī)電壓升高再供給點(diǎn)火系,。磁電機(jī)點(diǎn)火方式低速時(shí)電流習(xí)，高速時(shí)電流強(qiáng),。磁電機(jī)點(diǎn)火方式不需要蓄電池,，能減輕摩托車重量。由于上述優(yōu)點(diǎn),，賽車大都采用這種點(diǎn)火方式,。部分摩托車也裝用了這種點(diǎn)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(diǎn)火用電分開，點(diǎn)火系直接由發(fā)電機(jī)供電,。也有的摩托車裝用小型蓄電池,，以便在怠速或低速時(shí)確保照明用電。磁電機(jī)點(diǎn)火方式又叫飛輪永磁發(fā)電機(jī)點(diǎn)火方式,。
現(xiàn)在很多摩托車都喜歡在車上標(biāo)注“CDI”三個(gè)英文字母,，不少購車者也十分注重CDI，認(rèn)為標(biāo)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(diǎn)火”的意思,。它的工作過程是這樣的：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來,，磁電機(jī)也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電流，電流通過硅二極管整流向電容器充電,，此時(shí)可控硅處于截止?fàn)顟B(tài),，電流無法通過可控硅。當(dāng)脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到點(diǎn)火位置時(shí),，脈沖發(fā)生器發(fā)出電信號(hào),，這個(gè)電信號(hào)加在可控硅的控制極上，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通,，于是電容器的電能通過可控硅進(jìn)入點(diǎn)火線圈,。當(dāng)脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過點(diǎn)火位置時(shí)，脈沖發(fā)生器停止發(fā)出電信號(hào),，可控硅立即截止,，點(diǎn)火線圈的電流被斷開,，這時(shí)點(diǎn)火線圈就會(huì)立即產(chǎn)生自耦高壓電，使火花塞迸發(fā)火花點(diǎn)火,。如此反復(fù)循環(huán),，就能保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。
CDI是一種并不復(fù)雜的電子電路,，它實(shí)際上是將磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單化,，降低了成本，而且提高了點(diǎn)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(diǎn)火方式可以使用蓄電池做電流，也可以使用發(fā)電機(jī)做電源,。
電容放電點(diǎn)火方式能產(chǎn)生強(qiáng)大的電火花,，而且次級(jí)電流上升快，對(duì)高速發(fā)動(dòng)機(jī)十分有利,，而且也有利于防止火花塞污損,。上述特點(diǎn)和二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的特殊要求極其吻合，所以高性能二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)大都使用這種點(diǎn)火方式,。
在大多數(shù)摩托車方向把的右側(cè),，裝有一個(gè)紅色的斷電開關(guān)。它是供緊急情況使用,，用來切斷點(diǎn)火裝置供電電流使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的應(yīng)急開關(guān),。它只控制點(diǎn)火裝置，對(duì)照明電路沒有影響,。所以正常停車不要使用,。 |
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