汽车发动的图片,汽车发动示意图

汽油发动机正常工作的三要素：良好的可燃混合气、很高的压缩压力、正确的点火正时和强烈的火花。点火系统中所产生的强烈的火花在最佳点火正时点燃可燃混合气。点火系统通过点火线圈产生的高电压来产生火花，点燃已经被压缩的可燃混合气。可燃混合气在气缸内被压缩、点燃并燃烧，从而产生发动机的推动力。

点火系统 ▲

· 强烈的火花　在点火系统中强烈的火花应产生于火花塞电极之间，以便于点燃可燃混合气。因为存在空气电阻，这个电阻随空气压缩程度的增高而增大。点火系统必须要产生几万伏的高电压才能保证产生强烈的火花去点燃可燃混合气。由于自感和互感，点火线圈产生点火所必需的高电压。初级线圈产生几百伏的电压，次级线圈产生几万伏的电压。

· 正确的点火正时　点火系统必须始终根据发动机的转速和载荷的变化提供正确的点火正时。

· 零部件的耐用性　点火系统中的火花塞和点火线圈须具备足够的可靠性，以经得住发动机产生的振动和高温。

点火线圈可产生足以在火花塞电极间引燃火花的高电压。

初级线圈和次级线圈都环绕在铁芯上。次级线圈的匝数大约是初级线圈的100倍。初级线圈的一端连接在点火器上，次级线圈的一端连接在火花塞上。两个线圈各自的另一端则连接在蓄电池上。

点火线圈工作示意▲

（2）流往初级线圈的电流

当发动机运转时，根据发动机ECU输出的点火正时信号（IGT），蓄电池的电流通过点火器流到初级线圈。结果，在线圈周围产生磁力线，此线圈在中心包含一个磁芯。

流往初级线圈的电流示意▲

（3）电流停止流往初级线圈

当发动机继续运转时，点火器按发动机电子控制单元（ECU）输出的点火正时信号（IGT）快速地停止流往初级线圈的电流，其结果是初级线圈的磁通量开始减小。因此，通过初级线圈的自感和次级线圈的互感，在阻止现存磁通量衰减的方向上产生电动势（EMF）。自感效应产生约为500V的电动势，而与其相伴的次级线圈互感效应产生约为30kV高压电动势，这样火花塞就产生火花放电。初级电流切断越迅速，以及初级电流值越大，则相应的次级电压也越高。

电流停止流往初级线圈示意▲

点火线圈次级绕组产生的高电压在火花塞的中心电极和接地电极之间产生火花，点燃气缸中的已压缩的可燃混合气。火花塞上产生的火花点燃空气-燃油混合气，汽车维修工作中通常将这一过程称为燃烧。

火花穿过可燃混合气从中心电极到接地电极。结果，可燃混合气沿着火花的路径被触发，产生化学反应（通过氧化作用），同时产生热量，形成火焰中心。

火焰中心触发周围的可燃混合气，这样，火焰中心的热量向外扩展（称为火焰传播），点燃可燃混合气。如果火花塞电极的温度太低或电极的间隙太小，电极将吸收火花产生的热量。结果，火焰中心将被熄灭，导致缺火，这种现象称为“电极猝熄”。如果电极猝熄作用比较明显，则火焰中心将被熄灭。电极越小，猝熄作用越小；电极形状越接近方形，越容易放电。

火花塞产生火花的机理▲为了改善点火性能，有些火花塞在接地电极上有一个U形槽，或在中心电极上有V形槽。

V形槽电极火花塞▲

电极上带槽的火花塞比不带槽的火花塞具有较小的猝熄作用，以形成较大的火焰中心。同样，还有些火花塞通过较细的电极减小猝熄作用。

以下因素影响火花塞的点火性能：

（1）电极形状和放电性能圆形电极会使放电困难，方形或尖形电极可使放电较容易。火花塞经过长时间使用，电极成了圆形之后，会使放电困难，因此火花塞应定期更换。火花塞的电极越细越尖，越容易产生火花。但是，那样的火花塞耗损较快，使用寿命较短。因此，有些火花塞电极上带白金或铱金，耐耗损，通常称为白金或铱金电极火花塞。

（2）火花塞间隙和击穿电压

当火花塞耗损后，电极间隙变大，发动机可能会缺火。中心电极和接地电极间隙增大后，使得火花跳过电极非常困难，因此需要更高的电压来产生火花，所以每隔一定的里程必须调整火花塞电极间隙或更换火花塞。

（3）自洁温度

当火花塞达到一定温度后，它能烧掉聚集在点火区域内的积炭，以保持点火区域的清洁，此温度称为自洁温度。火花塞的自洁作用发生在电极温度在450℃以上时，如果尚未达到自洁温度，意味着电极温度低于450℃，积炭会聚集在点火区域，这将导致火花塞缺火。

（4）自燃温度

如果火花塞自身成为热源，不用火花就点燃了空气-燃油混合气，此时的温度称为自燃温度。当火花塞电极温度达到950℃时会发生自燃。如果发生这种现象，由于不正确的点火正时，会导致发动机功率下降，同时火花塞电极或活塞可能会熔化。

本期内容来自新书 《汽车电工从入门到精通》 | 周晓飞 主编 | 2019年11月出版

汽油发动机正常工作的三要素：良好的可燃混合气、很高的压缩压力、正确的点火正时和强烈的火花。点火系统中所产生的强烈的火花在最佳点火正时点燃可燃混合气。点火系统通过点火线圈产生的高电压来产生火花，点燃已经被压缩的可燃混合气。可燃混合气在气缸内被压缩、点燃并燃烧，从而产生发动机的推动力。

点火系统 ▲

· 强烈的火花　在点火系统中强烈的火花应产生于火花塞电极之间，以便于点燃可燃混合气。因为存在空气电阻，这个电阻随空气压缩程度的增高而增大。点火系统必须要产生几万伏的高电压才能保证产生强烈的火花去点燃可燃混合气。由于自感和互感，点火线圈产生点火所必需的高电压。初级线圈产生几百伏的电压，次级线圈产生几万伏的电压。

· 正确的点火正时　点火系统必须始终根据发动机的转速和载荷的变化提供正确的点火正时。

· 零部件的耐用性　点火系统中的火花塞和点火线圈须具备足够的可靠性，以经得住发动机产生的振动和高温。

点火线圈可产生足以在火花塞电极间引燃火花的高电压。

初级线圈和次级线圈都环绕在铁芯上。次级线圈的匝数大约是初级线圈的100倍。初级线圈的一端连接在点火器上，次级线圈的一端连接在火花塞上。两个线圈各自的另一端则连接在蓄电池上。

点火线圈工作示意▲

（2）流往初级线圈的电流

当发动机运转时，根据发动机ECU输出的点火正时信号（IGT），蓄电池的电流通过点火器流到初级线圈。结果，在线圈周围产生磁力线，此线圈在中心包含一个磁芯。

流往初级线圈的电流示意▲

（3）电流停止流往初级线圈

当发动机继续运转时，点火器按发动机电子控制单元（ECU）输出的点火正时信号（IGT）快速地停止流往初级线圈的电流，其结果是初级线圈的磁通量开始减小。因此，通过初级线圈的自感和次级线圈的互感，在阻止现存磁通量衰减的方向上产生电动势（EMF）。自感效应产生约为500V的电动势，而与其相伴的次级线圈互感效应产生约为30kV高压电动势，这样火花塞就产生火花放电。初级电流切断越迅速，以及初级电流值越大，则相应的次级电压也越高。

电流停止流往初级线圈示意▲

点火线圈次级绕组产生的高电压在火花塞的中心电极和接地电极之间产生火花，点燃气缸中的已压缩的可燃混合气。火花塞上产生的火花点燃空气-燃油混合气，汽车维修工作中通常将这一过程称为燃烧。

火花穿过可燃混合气从中心电极到接地电极。结果，可燃混合气沿着火花的路径被触发，产生化学反应（通过氧化作用），同时产生热量，形成火焰中心。

火焰中心触发周围的可燃混合气，这样，火焰中心的热量向外扩展（称为火焰传播），点燃可燃混合气。如果火花塞电极的温度太低或电极的间隙太小，电极将吸收火花产生的热量。结果，火焰中心将被熄灭，导致缺火，这种现象称为“电极猝熄”。如果电极猝熄作用比较明显，则火焰中心将被熄灭。电极越小，猝熄作用越小；电极形状越接近方形，越容易放电。

火花塞产生火花的机理▲为了改善点火性能，有些火花塞在接地电极上有一个U形槽，或在中心电极上有V形槽。

V形槽电极火花塞▲

电极上带槽的火花塞比不带槽的火花塞具有较小的猝熄作用，以形成较大的火焰中心。同样，还有些火花塞通过较细的电极减小猝熄作用。

以下因素影响火花塞的点火性能：

（1）电极形状和放电性能圆形电极会使放电困难，方形或尖形电极可使放电较容易。火花塞经过长时间使用，电极成了圆形之后，会使放电困难，因此火花塞应定期更换。火花塞的电极越细越尖，越容易产生火花。但是，那样的火花塞耗损较快，使用寿命较短。因此，有些火花塞电极上带白金或铱金，耐耗损，通常称为白金或铱金电极火花塞。

（2）火花塞间隙和击穿电压

当火花塞耗损后，电极间隙变大，发动机可能会缺火。中心电极和接地电极间隙增大后，使得火花跳过电极非常困难，因此需要更高的电压来产生火花，所以每隔一定的里程必须调整火花塞电极间隙或更换火花塞。

（3）自洁温度

当火花塞达到一定温度后，它能烧掉聚集在点火区域内的积炭，以保持点火区域的清洁，此温度称为自洁温度。火花塞的自洁作用发生在电极温度在450℃以上时，如果尚未达到自洁温度，意味着电极温度低于450℃，积炭会聚集在点火区域，这将导致火花塞缺火。

（4）自燃温度

如果火花塞自身成为热源，不用火花就点燃了空气-燃油混合气，此时的温度称为自燃温度。当火花塞电极温度达到950℃时会发生自燃。如果发生这种现象，由于不正确的点火正时，会导致发动机功率下降，同时火花塞电极或活塞可能会熔化。

本期内容来自新书 《汽车电工从入门到精通》 | 周晓飞 主编 | 2019年11月出版