传统分电器式点火系

8．2　传统分电器式点火系

8．2．1　传统分电器式点火系的组成与工作原理

传统点火系统的电路可分为低压电路和高压电路。低压电路的作用是控制点火线圈初级电路的通断，使点火线圈内磁场产生突变而使点火线圈次级绕组产生高压电。低压电路主要包括：蓄电池、电流表（有些车辆没有）、点火开关、附加电阻、点火线圈初级绕组、断电器、电容器等。高压电路的作用是在点火线圈初级电路被切断时感生出高压电，击穿火花塞间隙，点燃可燃混合气。高压电路：点火线圈次级绕组、中心高压线、配电器、分缸高压线、火花塞等。如图8－1所示。

图8－1　传统分电器式点火系的工作原理

1—开关　2—点火线圈　3—断电器　4—配电器　5—火花塞　6—蓄电池　7—电流表

当发动机转动时，断电器凸轮在凸轮轴的驱动下也随之旋转。凸轮转动时，断电器触点交替地闭合和打开。当点火开关接通后，如触点闭合时，便接通蓄电池（或发电机）向初级绕组供电，其电路是：蓄电池6正极→电流表→点火开关1→点火线圈2“＋开关”接柱→附加电阻Rf→点火线圈“＋”接柱→点火线圈初级绕组→点火线圈“—”接柱→断电器触点3→搭铁→蓄电池负极。

当凸轮将触点打开时，初级电路被切断，初级电流及磁场迅速消失，在两个绕组的每一匝中都感应出电动势。由于次级绕组的匝数多，因而在次级绕组内就感应出15～20kV的电动势。此时，随凸轮同轴旋转的分火头恰好对准某缸的旁电级，该高压电便经配电器加于火花塞，它足以击穿火花塞的电极间隙，产生火花，点燃混合气。高压电流的回路（电感放电）是：次级绕组→附加电阻→“＋”接柱→点火开关→电流表→蓄电池→搭铁→火花塞侧电极→中心电极→配电器（旁电极、分火头）→次级绕组（i₂用虚线表示）。一般从点火线圈到火花塞的电路被称为高压电路，也叫次级电路。

8．2．2　点火提前

从火花塞发出电火花（点火时刻）开始到活塞移到上止点之间的曲轴转角，称为点火提前角。

点火时刻对发动机的影响很大。如果使活塞临近上止点时点火（即点火提前角过小或为零），则可燃混合气边燃烧，活塞边下移而使气缸容积增大，致使燃烧时产生的最高压力和温度下降，发动机功率也随之减小。如果点火提前角过大（即点火过早），大部分可燃混合气在压缩行程中燃烧，气体压力的作用方向与活塞运动方向相反，活塞所消耗的压缩功增加，发动机功率便减小。因此，为使发动机工作时获得最佳的点火提前角，点火系产生高压电的时刻，必须与发动机活塞运动规律相适应。

实践证明，燃烧最大压力出现在上止点后10°～15°时，发动机的输出功率最大，此时所对应的点火提前角为最佳点火提前角。

影响最佳点火提前角的因素很多，主要有：

（1）发动机转速，发动机转速越高，最佳点火提前角越大；

（2）发动机负荷，同一转速下，随着发动机负荷的增大，最佳点火提前角减小。

（3）汽油辛烷值，汽油辛烷值高，抗爆性好。因此，燃用低辛烷值汽油时，应将点火提前角减小。

除此之外，点火提前角还与排气净化、混合气成分、发动机压缩比、发动机水温等诸多因素有关。

8．2．3　传统分电器式点火系的主要部件

1．分电器

分电器（图8－2）是将断电器、配电器、电容器以及各种点火提前调节装置等组装成一体的部件。

图8－2　FD642型分电器

1—分电器盖　2—分火头　3—断电器凸轮　4—分电器盖弹簧夹

5—断电器活动触点臂弹簧及固定夹　6—活动触点及支架　7—固定触点　8—接头

9—弹簧　10—真空调节器膜片　11—真空调节器外壳　12—拉杆　13—油杯

14—固定销及联轴节　15—联轴节钢丝　16—联接轴　17—离心调节器底板　18—重块弹簧

19—离心调节器重块　20—拨板　21—断电器底板　22—真空调节器拉杆销及弹簧

23—电容器　24—油毡　25—断电器接线柱　26—分电器轴　27—分电器外壳

28—中心电极　29—分缸高压线插孔　30—中心高压线插孔

（1）断电器。断电器的构造见图8－3。主要由一对白金触点组成。其中的固定触点固定在托板5上，托板套在销钉3上并用固定螺钉6固定于固定盘1上。活动触点固定在活动触点臂4的前端。活动触点臂4的另一端有孔，套在销钉3上。在触点臂的中部固定着夹布胶木的顶块。由片簧2将胶木顶块压向凸轮。凸轮的凸棱数等于气缸数。该凸轮所在的轴由配气机构凸轮轴上的齿轮驱动，其转速与配气机构凸轮轴转速相等。

活动触点臂4、片簧2分别用导线与点火线圈上的初级绕组———接线柱和电容器相连。固定触点则依次通过托板5、固定盘、外壳与发动机机体而实现接地。

图中调节螺钉7（头部作成偏心）用于调整两触点分开时的间隙（触点间隙）。

图8－3　断电器示意图

1—固定盘　2—片簧　3—销钉　4—活动触点臂　5—托板　6—固定螺钉　7—调节螺钉

（2）配电器。配电器安装在断电器上方，它由胶木制的分电器盖1（图8－2）和分火头2组成。分火头2插装在断电器凸轮3的顶端，和断电器凸轮一起旋转，其上有金属导电片。分电器盖的中间有中心高压线插孔30，其内装有带弹簧的中心触点28，压在分火头的导电片上。分电器盖的四周有与发动机气缸数相等的分缸高压线插孔29，以安插高压分缸高压线。分火头旋转时，导电片在距离分缸高压线插孔电极的0．2～0．8mm间隙处越过，当断电器触点打开时．高压电自导电片跳至与其相对的分缸高压线插孔．再经分缸高压线送至火花塞。

（3）电容器。汽车发动机点火系用的电容器（图8一4）是纸质的。其极片为两条狭长的金属箔1，其间用很薄的绝缘纸4相隔，卷成筒状，在浸渍蜡绝缘介质后，装在圆筒形的密封外壳3中。极片之一与金属外壳在内部接触，另一极片与引出壳外的导线连接。

由图8－2可以看出，电容器安装在分电器壳体上。电容器23的引出线接到断电器的接线柱25上，电容器外壳经分电器外壳而接地。

图8－4　电容器

1—金属箔　2—盖板　3—外壳　4—绝缘纸

（4）点火提前调节装置。点火提前装置主要有离心式和真空式两种。离心式点火提前调节装置的构造及工作原理如图8－5所示。

其作用是在转速变化时，利用离心力自动使信号发生器提前产生点火信号来调节点火提前角。在分电器轴上固定有托板6，两个重块分别套在托板的轴销5上，重块的另一端由弹簧拉向轴心。信号发生器的转子与拨板一起套在分电器轴上，拨板的两端有长形孔，套于离心块的销钉4上。点火提前角无需调整时，离心调节器处于不工作位置，两离心块在拉簧作用下抱向轴心。当发动机转速升高时，两离心块在离心力作用下向外甩开，离心块上的销钉拨动拨板和信号发生器转动，顺着分电器轴的旋转方向相对于轴转动一个角度，提前产生点火信号，点火提前角增大。转速越高，离心块离心力越大，点火提前角越大。反之，转速降低，点火提前角减小。

（5）辛烷值校正器。发动机换用不同辛烷值的汽油时，常需调整初始的点火时刻，其调整机构是装在分电器上的辛烷校正器（目前，有些汽油机不装辛烷值校正器）。

图8－5　离心式点火提前调节装置

1—凸轮　2—带孔拨板　3、9—重块　4—销钉　5—轴销　6—托板　7—轴　8、10—弹簧

2．点火线圈

点火线圈是将蓄电池或发电机所供给的低压电变成高压电的主要部件。点火线圈按磁路结构形式分为开磁路和闭磁路两种。

（1）开磁路点火线圈。开磁路点火线圈结构如图8－6所示。主要有铁芯2、初级绕组3、次级绕组4、胶木盖8、及绝缘座1等组成。

其铁心用0．3～0．5mm厚的硅钢片叠成，铁心上绕有初级绕组和次级绕阻。次级绕阻居内，通常用直径为0．06～0．10mm的漆包线绕11000～26000匝；初级绕阻居外，通常用0．5～1．0mm的漆包线绕230～370匝。次级绕阻的一端连接在盖子上高压插孔中的弹簧片上，另一端与初级绕阻的一端相连；初级绕阻的两端则分别连接在盖子上的低压接线柱上。绕阻与外壳之间装有导磁钢套并填满沥青或变压器油，以减少漏磁、加强绝缘性并防止潮气侵入。

三接柱点火线圈壳体外部装有一附加电阻，附加电阻两端连至胶木盖的“＋开关”和“开关”接柱。其作用是改善点火性能。两接柱点火线圈无附加电阻在点火开关与点火线圈“＋”接柱间，连入一根附加电阻线。

图8－6　开磁路点火线圈

1—绝缘座　2—铁芯　3—初级绕组　4—次级绕组　5—钢片　6—外壳

7—接线柱（接断电器）　8—胶木盖　9—高压线插座　10—接线柱　11—接线柱（接电源）

12—附加电阻　13—弹簧　14—橡胶罩　15—高压阻尼线（中心高压线）　16—瓷绝缘体

17—螺钉　18—附加电阻盖　19—附加电阻瓷质绝缘体　20—固定夹　21—绝缘纸　22—沥青封料

（2）闭磁路点火线圈。闭磁路点火线圈的结构如图8－7所示。

图8－7　闭磁路点火线圈结构

1—“门”字形铁芯　2—初级绕组接线柱　3—中心高压线插孔　4—初级绕组　5—次级绕组

传统的开磁路点火线圈中，次级绕组在铁心中的磁通通过导磁钢套构成回路，磁力线的上、下部分从空气中通过，磁路的磁阻大，磁通损失大，转换效率低（约60%）；闭磁路点火线圈的铁心是“曰”字形或“口”字形，铁心内绕有初级绕阻，在初级绕组外面绕有次级绕组，其铁心构成闭合磁路，磁路中只设有一个微小的气隙。闭磁路点火线圈漏磁少，磁阻小，能量损失小，变换效率高，可使点火线圈小型化。

3．火花塞

火花塞的作用是将点火线圈产生的高压电引进燃烧室，并在两电极之间产生电火花以点燃可燃混合气。火花塞的构造如图8－8所示，火花塞主要由接线螺母（接触头）1、瓷绝缘体2、中心电极10、侧电极9和壳体5等部分组成。

在钢质外壳的内部固定由高氧化铝陶瓷绝缘体，在绝缘体中心孔的上部有金属杆，杆的上端有接线螺母，用来接高压导线，下部装有中心电极。金属杆与中心电极之间用导体玻璃密封，铜质内垫圈起密封和导热作用。钢质外壳的上部有便于拆装的六角平面，下部有螺纹以便旋装在发动机气缸盖内，外壳下端固定有弯曲的侧电极。

电极一般采用耐高温、耐腐蚀的镍锰合金钢或铬锰氮、钨、镍锰硅等合金制成，也有采用镍包铜材料制成，以提高散热性能。火花塞电极间隙多为0．6～0．7mm，电子点火其间隙可增大至1．0～1．2mm。

图8－8　火花塞

1—接线螺母　2—绝缘体　3—金属杆　4、8—内垫圈　5—壳体

6—密封剂　7—多层密封圈　9—侧电极　10—中心电极

火花塞与气缸盖座孔之间应保证密封，密封方式有平面密封和锥面密封两种。平面密封时，在火花塞与座孔之间应加装铜包石棉垫圈；锥面密封是靠火花塞壳体的锥形面与气缸盖之间相应的锥形面进行密封

要使火花塞能正常工作，其下部绝缘体———裙部的温度应保持在500℃～700℃，这样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉，不致形成积炭，通常称这个温度为火花塞的“自净温度”。如果温度低于自净温度，就可能使油雾聚积成油层，引起积炭而不能跳火；如果温度过高，例如超过850℃，会形成炽热点，发生表面点火，使发动机遭受损坏。火花塞裙部的工作温度取决于火花塞热特性和发动机气缸的工作温度。火花塞热特性就是指火花塞发火部位的热量向发动机冷却系统散发的性能。影响火花塞热特性的主要因素是火花塞裙部的长度。裙部较长时，受热面积大，吸收热量多，而散热路径长，散热少，裙部温度较高，把这种火花塞称为“热型”火花塞。反之，当裙部较短时，吸热少，散热多，裙部温度较低，把这种火花塞成为“冷型”火花塞。

火花塞热特性常用热值表示。国产火花塞热值分别用1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、…阿拉伯数字表示。1、2、3为低热值火花塞；4、5、6为中热值火花塞；7、8、9及以上为高热值火花塞。热值数越高，表示散热性越好。因而，小数字为热型火花塞，大数字为冷型火花塞。