2024年04月22日

摩托车点火器原理综述

2012 年 1 月 12 日
 

摩托车点火可分为蓄电池点火和磁电机点火两大类。点火方式见表1所示。其中最常用的有三种:1.蓄电池有触点电感放电式点火;2.磁电机有触点电感放电式点火;3.磁电机无触点电容放电式点火。





一、蓄电池有触点电感放电式点火系统工作原理

目前大排量的摩托车一般都采用蓄电池点火。图1是单缸二冲程摩托车蓄电池点火的典型电路,在国产摩托车中应用较多。

工作原理:闭合点火开关S1时,发动机的凸轮带动断电触点S2一开一闭。当触点闭合时,电流流进点火线圈T的初级线圈中,开始储存磁场能。当触点断开时,初级线圈中的电流突然中断,由于互感作用使次级线圈感应产生上万伏的高压电,并送至火花塞使其极间跳火,点燃气缸内的可燃混合气。

此点火电路很简单,因是单缸点火所以不需要分电器。图1中的电容器C的作用一是为了防止初级线圈产生的自感电动势将断电触点烧损,二是能提高次级线圈的放电电压。电容器C的容量一般在0.2uF左右,断电触点的正常间隙为0.3-0.5mm。

图2是带有分电器的双缸蓄电池有触点电感放电式点火原理图。工作原理基本同上,只不过它采用四冲程发动机,曲轴转两圈720°,各缸火花塞跳火一次,即双缸火花塞跳火的间隔时间为360°。



在多缸的摩托车蓄电池点火系统中,为了改善发动机高速运转时的点火特性,某些车型取消了分电器,采用一种所谓的“浪费火花型”点火。其关键元件是点火线圈T的次级线圈的变型,3所示。由于此点火线圈T的次级线圈的两端分别接第一缸和第二缸的火花塞,因此在点火时,一缸和二缸的火花塞同时跳火。只有处于压缩行程终了的那个气缸火花塞的跳火才是有效的,而相对于这时处于排气行程的另一个气缸火花塞的跳火是无效的,是多余的跳火,即所谓“浪费火花型”点火。

此类无分电器式点火,由于两个气缸的火花塞是串联的,因此要求跳火电压能同时击穿两个火花塞的间隙,故要求点火线圈产生的能量要大,次级放电电压要高。

二、磁电机有触点电感放电式点火

磁电机多数采用四极的外转子飞轮,飞轮上固定有四块尺寸相同的永久磁铁。磁电机点火是依靠旋转的永久磁铁与飞轮内固定的线圈绕组之间产生感生电动势作为能源的。

磁电机点火分为有触点式和无触点式两种,图4是早期磁电机有触点点火的基本原理图。



工作原理:早期的磁电机有触点式点火的点火线圈T是置于飞轮内的。当永久磁铁随飞轮旋转时使穿过点火线圈绕组中铁芯的磁通量发生周期性的变化,因而在T的初级和次级线圈中均产生感生电动势。但这时次级产生的感生电动势较低,不足以击穿火花塞电极间的气隙。

在触点s2闭合期间,T的初级线圈中产生电流,储存能量。当s2断开时,初级线圈中的电流立即中断,次级线圈便感应产生上万伏的高压电。

另外,磁电机飞轮中还有专供产生照明和信号电源的线圈绕组(图4中未画出)。该磁电机的熄火控制方式不同于用蓄电池作电源的车辆,它是闭合点火开关S1使初级线圈中的电流被短路来实现的,因而在要点火时,必须先断开S1才能进行点火。

为了进一步改善提高这种磁电机点火装置的性能,现在的磁电机有触点式点火,已将点火线圈单独设置在外部,磁电机内设有专门提供点火信号的点火信号线圈。这样可以使点火线圈的尺寸不受磁电机内空间的限制,有利于点火线圈的设计和整体点火性能的提高。图5是本田CD70/90、CG125等摩托车点火装置的原理图。

其工作原理也很简单:将s1断开后,飞轮带动磁铁旋转,S2闭合时,点火信号线圈中产生感生电流,储存磁场能。当S2断开时,点火信号线圈向点火线圈的初级迅速放电,次级线圈便感应产生高珏电。

目前,这种点火装置在国内外摩托车上获得了广泛的应用。

三、磁电机无触点电容放电式点火

尽管磁电机有触点式点火不断地改进提高,但是正因为有触点的存在,不可避免地要出现触点烧损、凸轮磨损等现象,从而造成触点间隙的失准,影响点火正时。为了提高点火正时精度及工作时的可靠性和减少排污,以满足现代摩托车发动机的需要,必须要去掉断电触点改用电子点火,从本质上解决问题。

磁电机无触点电容放电式点火又称为CDI点火。因电容放电的瞬间放电快、能量大,所以火花塞电极不怕脏污,尤其适合摩托车点火。其点火电路种类很多,但都是在基本点火电路上的变型,基本原理是相同的。分别由充电部分、放电触发部分和升压点火部分组成。图6是磁电机无触点电容放电式点火的基本电路。





工作原理:当断开S,永久磁铁随飞轮旋转时,由于电磁感应充电线圈Ll产生极性变化的感生电动势。当L1感应的电势a端为正,b端为负时,电容C被充电,电压达300V左右。永久磁铁旋转时,点火信号触发线圈L2也产生感生电动势。当飞轮旋转到发动机的点火时刻后,L2产生的点火信号电压触发可控硅导通。这时电容C开始放电,点火线圈的初级线圈中由于突然有电流通过,次级线圈便感应产生高压电。随着电容C的放电电流逐渐减小,满足不了可控硅维持导通电流时,可控硅便关断。电路将进入下一个工作循环。

熄火时把S闭合,使充电线圈短路,电子点火组件便失去电源。这一点与蓄电池提供电源的点火开关控制方式正相反。

此类点火方式常见的如日本本田摩托车为代表的无触点电容放电式点火电路,7所示。

工作原理:当断开S,永久磁铁旋转时,充电线圈L感应产生正、负极性变化的电动势。当L的a端电势为正、b端为负时,给电容C充电。当L的b端电势为正、a端为负时,给可控硅提供触发电压。可控硅导通后,电容C开始放电,使点火线圈T的初级线圈中有电流突然通过,次级线圈便感应产生高压电。送至火花塞,点燃气缸内的可燃混合气。

图8是双缸摩托车无分电器无触点电容放电式点火原理图。



除了以上几种典型常用的摩托车点火装置外,还有蓄电池无触点电感、电容放电式及磁电机电感放电式点火等。因存在经济性和点火可靠性的问题,故不常用,在此就不再赘述了。

四、摩托车点火系统的维修

在油路无故障的情况下,摩托车点火电路工作不正常或启动失效时,不管是蓄电池还是磁电机点火,首先应检查火花塞处的高压电火花是否正常。若高压火花正常,说明火花塞有故障或点火正时失准,以及气缸内部机械有故障。

若高压火花没有或不正常,对于蓄电池有触点点火应检查断电触点S2处是否有低压电,触点是否烧损,间隙是否正常,以及蓄电池、点火开关Sl、点火线圈T是否损坏,其接线柱是否接触良好等。实践证明,触点烧损、触点间隙失准(正常间隙0.3~0.5mm)、电容器损坏等是引起故障的高发点。只要逐一检查,故障不难排除。

对于磁电机无触点电容放电式点火来说,若在火花塞处无高压火花或火花不正常,首先应检查磁电机的充电线圈和点火信号触发线圈是否有电压输出,以及电压数值是否正常(视不同的车型,正常的充电线圈输出电压在100~300V,点火信号触发电压不低于2V)。否则说明线圈断路或短路。其次再检查电子点火组件及点火线圈是否损坏,尤其是点火组件中的可控硅和充电电容较易损坏。更换时应选用不低于3A/600V的可控硅和耐压大于400V的电容器。一般电子元件降额使用,往往能保证电路工作时的可靠性。

最后,磁电机点火系统不要忘了检查点火开关是否损坏或处于常闭状态,使线圈输出电压短路,造成电子点火组件无工作电源而不能工作。


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