点火系统
在汽油机中,气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的,为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞,火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系,点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
引擎依照运转模式不同可分为火花点火(SI Spark Ignition)引擎及压缩点火(CI Compression Ignition)引擎,汽油引擎属于火花点火引擎,而柴油引擎则属于压缩点火引擎。汽油引擎既是属于火花点火引擎,其点火就必须借着点火系统来完成。
点火系统在引擎运转时所扮演的角色是在任何引擎转速及不同的引擎负荷下,均能在适当的时机提供足够的电压,使火花塞能产生足以点燃汽缸内混合气的火花,让引擎得到最佳的燃烧效率。 点火系统的基本装置包含了电源(电瓶)、点火触发装置、点火正时控制装置、高压产生器(高压线圈)、高压电分配装置(分电盘)、高压导线及火花塞。现代的点火提前装置则已改由引擎管理电脑所控制,电脑收集引擎转速、进气歧管压力或空气流量、节气门位置、电瓶电压、水温、爆震等讯号,算出最佳点火正时提前角度,再发出点火讯号,达到控制点火正时的目的。
火花塞顾名思义,火花点火引擎要点火就必须靠火花,而火花是借着火花塞产生的。火花塞借螺牙锁付在引擎燃烧室的顶端,也就是在缸头上,进、排气门之间,火花塞在头部有一中央电极及接地电极,接地电极是由螺牙部分延伸出来成L形,与中央电极维持0.7到0.9mm的间隙,火花塞尾部则与高压导线连接。
当高压导线将极高的电压送至火花塞时,造成火花塞的两个电极间极大的电位差,导致两极间隙间原本无法导电的空气成为导体,电流便以离子流 (Ionizing Streamers) 的方式由一个电极传至另一电极,产生电弧 (Electric Arc) 来点燃引擎是中的油气。若您还是觉得不好理解,可以去观察瓦斯炉或放电式打火机的点火方式,火花塞的点火方式跟它们很类似。
各式火花塞除了会有大小上不同外,相同大小的火花塞还会有热值 (Heat Rating) 的不同。热值大的火花塞其电极绝缘包覆的部分较长,适用运转温度较低的引擎;而热值较小的火花塞其电极绝缘包覆的部分较长,适用运转温度较高的引擎,如竞技用引擎。各式车辆必须依照原厂规定的火花塞规格选用火花塞,若使用热值过高的火花塞,引擎容易因温度过高而爆震;使用热值过低的火花塞,引擎则可能因燃烧温度过低而造成燃烧不完全或积碳。
分电盘点火与电子点火分电盘是以机械方式控制各缸的点火时机,其中有一转子在分电盘中旋转,其旋转轴是由引擎带动并且转速是引擎曲轴转速的二分之一,连接至各缸火星塞的接点则依序设置在分电盘四周。当转子在分电盘中旋转时,会依序使各缸接点之触发电流导通,并藉高压导线将电传送至火星塞,使火星塞点火。
分电盘上会有一个惯性弹簧-飞轮组来控制随着引擎转速不同之点火提前角,也有真空机构随着不同的引擎负荷来控制点火提前角。虽然如此,因为分垫盘的点火提前角控制皆为机械式,以现代引擎科技而言,还是无法称得上精确,但是因成本关系,也有少数2000c.c.以下的引擎采用分电盘点火。
机械组件虽然可靠,但用来作引擎系统的控制总不若电子组件来得精确。在环保法规的日益严苛及消费者对性能的重视,各家车厂纷纷采用电子点火系统,及其它电子控制系统。电子点火是每两缸或每一缸由一个高压点火线圈负责,由ECU个别对点火线圈下达点火讯号,其点火提前角是由ECU依据引擎运转状况计算而得,可依据引擎运转作灵活的调整;若配备有爆震感知器的引擎,ECU也能直接对某缸作点火角提前或延后的动作。所以,爆震感知器只能装设在有电子点火的引擎上,因为分电盘的点火提前角是不受ECU控制的。