點火系統的角色


點火系統在引擎運轉時所扮演的角色是在任何引擎轉速及不同的引擎負荷下,均能在適當的時機提供足夠的電壓,使火星塞能產生足以點燃汽缸內混合氣的火花,讓引擎得到最佳的燃燒效率。 點火系統的基本裝置包含了電源(電瓶)、點火觸發裝置、點火正時控制裝置、高壓產生器(高壓線圈)、高壓電分配裝置(分電盤)、高壓導線及火星塞。

影響點火系統性能的因素


由高壓電圈產生的高壓電送達火星塞後,在火花產生之前由於有火星塞的間隙存在,所以是一非導體,但當電壓到達某一個值時,火星塞的間隙會突然變成導體而產生火花越過間隙,此一電壓值就稱為『跳火電壓』(Firing Voltage)。此後火星塞電極間的電壓由於電流負荷的產生,使電壓驟降,但仍在某一時間內維持持續的火花,提供混合氣點燃的機會。此一時期稱為『火花時期』(Spark Duration),火花時期越長表示點火能力越強。 一般的引擎跳火電壓約在10000~20000V之間,其影響因素頗為複雜,包括火星塞的型式、引擎的轉速、引擎的負荷、及油氣混合的情況等。而火花時期的長短則主要決定於點火系統的形式與設計及混合氣的流動。火花時期越長則混合氣有較多的機會產生燃燒,燃燒所需的時間也會較短,也就是說引擎將有更強的爆發力。 除了跳火電壓、火花時期外,一般用來評量點火能力的尚有『點火能量』(Energy Output),這是指火花時期能量的總和。通常來說要點然靜止且具理想混合比的油氣所需的能量約為0.3mJ(mJ:千分之一焦耳),在過濃或過稀時可能超過3mJ,這個能量是點燃油氣的最低需求,在真實情況中,特別是在高轉速運轉時所需的能量將數倍於這個值。而一般車輛的點火系統約可提供40~50mJ的點火能量。另一項決定點火系統性能的重要因素是『點火正時』的控制。因為引擎的最大動力輸出是決定於產生最大爆發氣體壓力時的活塞位置,理想的情況是活塞在上死點時,汽缸內正好處於最於最高氣體壓力狀態,並準備向下運動,因此汽缸內的最高壓力得以完全用來推動活塞。由於火星塞從引燃油氣到油氣全面燃燒會有一段延遲時間,因此要達到上述的理想狀態,則火星塞必須於活塞抵達上死點前開始點火,稱為『點火正時提前』,其單位是以曲軸轉的角度來計算。如果點火正時太早,除了降低引擎馬力輸出外也容易造成爆震,反之若正時過晚,則會損失馬力並會導致引擎有過熱的傾向。

點火正時隨轉速及負荷而變


點火正時提前角度並非固定不變,它必須隨著引擎轉速及引擎負荷的不同而變化,因為不論在任何轉速下,汽缸內混合氣燃燒所需的時間大約相同,因此點火正時必須隨著引擎轉速的提高而適度的提前。此外由於引擎負荷的不同造成汽缸內油氣混合比及容積效率的變化,影響了混合氣燃燒速度及燃燒效率,因此點火正時的提前角度亦必須配合改變以求最佳動力輸出。在低負荷時,進入汽缸內的混合氣較稀,殘留氣體增加且容積效率較差,這將使汽缸內的壓力降低,燃燒速度減慢,因此點火正時角度必須有相當的提前。 傳統的點火正時提前裝置是裝在分電盤內,包括離心點火提前裝置及真空點火提前裝置,分別受引擎轉速(轉速越高離心力越大)及引擎負荷(進氣歧管內的真空度隨引擎負荷而變化)控制,兩種裝置的提前作用各自獨立,而兩者的提前角度相加即為點火正時的總提前角度。

電腦控制已成點火系統的主流


現代的點火提前裝置則已改由引擎管理電腦所控制,電腦收集引擎轉速、進氣歧管壓力或空氣流量、節氣門位置、電瓶電壓、水溫、爆震...等訊號,算出最佳點火正時提前角度,再發出點火訊號,達到控制點火正時的目的。 所謂的點火正時調整,調的是怠速時的點火正時。而高轉速時的正時提前是否隨著怠速正時的改變而改變,則必須視點火系統的型式而定。有的系統其正時提前角度是以怠速時的正時角度為基準,怠速的正時改變則其它轉速的正時亦隨之改變。部份點火系統的正時提前角度則完全由電腦所控制,怠速的正時改變並不影響其它轉速的正時角度。而正時的調整應以原廠的角度為準
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