關於點火方式

摘自
http://www.autoth.com/topic/ignition.htm

引擎與點火之關係

一.內燃機除利用壓縮空氣之高溫來使噴人之燃料自然著火燃燒之柴油引擎外，一般之引擎必
須依賴高壓電火花來點燃混合汽，使引擎能運轉。

二.以數千伏特以上之高壓電跳過火星塞之電極間隙產生火花，此火花將已壓縮之混合汽點燃，形成一火焰核，再迅速的擴大波及整個燃燒室以產生快速之燃燒，而使氣體迅速膨脹，推動活
塞，以產生動力。

三.根據實驗得知，汽缸內產生最大壓力時，曲軸位置在上死點後10°左右，引擎可以得到最大動力，但自火星塞跳火至混合汽大最燃燒產生最高壓力所需之時間，因引擎之壓縮比、汽油辛烷值、混合汽量、混合汽濃度、引擎轉速……等，因素而異。因此引擎欲獲得最大動力，點火之時間必須隨引擎工作情況而改變。一般引擎之點火時間在引擎怠速時約在上死點前(B.T.D,C.)7~15°;另有離心力點火提前機構，隨引擎轉速之增加而提早點火時間;及真空點火提前機構，隨引擎負荷(混合汽量)而改變點火時間。

四.汽油引擎性能好壞受點火系統之影響最大，火花微弱或點火時間不準確，立刻使引擎無力、耗油、爆震，並會大最排出CO、HC等廢氣，故近代低公害省油汽車在點火系之改良上也最多。本書將從早期之普通接點式點火系，到最新之整體式電子點火系統，具有代表性者，做深入之介紹。

點火系統之種類

一.引擎最早之點火裝置為1893年德國人波細(Robert Bosch)所發明之磁電機系統(magneto)，此式利用發電機原理產生高壓電，且有不需要電源及引擎轉速愈快火花愈強之優點，目前二輪機車、農、漁用與工業用引擎還普遍使用，其基本構造如圖A所示。磁電機因發動引擎時之火花微弱，起動困難，故現代汽車已不採用。

圖A

二.1908年，美國人卡特林(charles Keting)發明電瓶點火系統，使用點火線圈(ignition coil )之電磁感應，以產生高壓電，本系統之組成如圖B所示，包括電源、高壓電發生器、點火控制及分配器等部分。因性能可靠，引擎容易起動，因此過去六十年汽車之點火裝置都使用此式。圖C所示為磁電機點火系與電瓶點火系之比較。電瓶點火系統各部分機件簡介如下:

圖B圖C

1.電源:起動引擎時為電瓶，引擎發動後出發電機供應電源，以點火開關控制點火系電源之
通斷。關去點火開關引擎即熄火。

2.高壓電發生器:主要為發火線圈，內有低壓及高壓線圈，能將l2V之低壓電變成2OkV以
上之再壓電。另外有外電阻，使引擎在起動及運轉都能產生強烈的火花。

3.點火控制部分:為分電盤中之斷電白金接點(breaker point)、凸輪(cam)及點火提前機構等，在適當時間切斷低壓電路，以控制點火時間。

4.分配器部分:為分電盤中之分火頭、分電盤蓋，依引擎點火順序將高壓電送到要點火之火
星塞。

5.放電器:就是火星塞，使高壓電跳過電極閒隙以產生火花。

三.因卡特林普通接點式點火系統之白金接點通過電流很大，接點容易燒壞。白金接點燒壞後，使高壓電火花微弱，影響引擎性能。1970年代開始用電晶體加入低壓電路中，以降低白金接點通過電流，保護白金接點，使點火系之性能大為提高，稱為半晶體點火系統(semi-transistor ignition system)，如圖D所示。

圖D

四.半晶體點火系統還有機械控制之白金接點，因機械摩擦之磨損不可避免，因此需定期做白金間隙之調整保養工作。為使汽車之保養減到最少，使用感應裝置來取代白金接點，以控制低壓電路之通斷的全晶體點火裝置(full-transistor ignition system)迅速發展。全晶體點火裝置之基本原理有與卡特林相同之感應放電式

1.感應放電式
感應放電式點火系統係以電瓶(發電機)之電壓使電流流過一次電路，常觸發器發出信號後
，使一次電流立即中斷，而使點火線圈之磁場崩潰，致使二次電路感應高壓電之方法，如圖E所示。

圖D

2.電容放電式
電容放電式點火系統是利用電瓶(發電機)之電壓將控制器內之電容器充電，當點火信號傳
到時，電容器放電到點火線圈之一次線，此一突然增加的電壓使一次電流擴大線圈磁場，而使二次電路感應高壓電，如圖F所示。

圖F

五.點火信號觸發器種類
電晶體點火系統裝置產生點火信號之觸發器(triggering device)有下列四種:

白金接點(breaker point)(用在半晶體點火系)。
磁波發電機(magnetic pulse generator)。
金屬檢波(metal detection)。
.光學檢波(optical detection)。

內傳統之卡特林電瓶點火裝置各汽車廠之產品均相似，但使用半品體及全品體之點火裝置各製造廠產品之原理及構造均不相同，因此必須依據製造廠提供之線路樹及測試數據才能做檢修。

七.最新特殊點火裝置
為減輕重量，確保強烈高壓電火花，精確控制點火時期，最近各汽車廠又發展出很多性能可
靠的點火裝置，如:

1.豐田之積體點火裝置IIA(integrated ignition assembly)將點火線圈、高壓線、分電盤等一體化，以減輕重最，減少保養，防止電波雜音等。

2.各汽車公司之高性能汽車自1975年起已陸續採用電腦控制之點火系統，用電腦計算最精確之點火時間及所需閉角度，以取代傳統分電盤之離心力及真空點火提前裝置。

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電子點火系統的優點與種類

由於傳統式點火系統係以白金接點來控制低壓電流之通路與斷路，以控制點火線國產生高壓電。當低壓電流在經過白金時，白金之溫度會升高，易使白金燒壞；而為了避免白金之燒損率太高，所以傳統式點火系統之低壓電流都較低，大約僅 4A，因點火線圈之充磁電流較低，磁能較弱，其能供電壓較低；而白金臂因受凸輪推動而張開，常會有機械性之磨損，需定期保養，調整白金間隙、白金閉角與點火時間等。因此，為了避免因白金之設計而影響點火系統之性能，在 1980年代初期，即將電晶體應用在點火系統上，稱為電子點火系統。

電子點火系統，若依控制方式來分，可分為接點控制式與無接點控制式兩種。接點控制式仍保存有傳統式之白金，所以又稱為半晶體式點火系統；而無接點控制式因沒有白金設計，所以又稱為全晶體式點火系統。目前汽油引擎所使用之點火系統均為全晶體式點火系統，半晶體式點火系統也完全被淘汰不用。