一、 电火花的产生
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我们知道物质由分子组成,分子又由原子组成,原子由原子核(包括质子和中子)和电子组成,电
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子围绕原子核旋转运动。在通常情况下,电子的负电荷和质子的正电荷相等,两者平衡使原子的总电荷
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量为零。在外界能量的作用下,原子外层的电子运动的速度加快到一定程度时,就会逸出轨道与其他中
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性原子结合,这一原子“俘获”电子之后负电荷量增加,呈现负极性,称之为“负离子”。而失去电荷
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的原子负电荷量减少,呈现正极性,称之为“正离子”。 离子有规律的定向运动便形成了电流。
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根据上述理论,混合气在进入气缸前 都会有微量分子游离成正离子和负离子。气缸压缩过程中,
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由于气体受挤压及摩擦也会产生更多的正离子和负离子。当火花塞两电极加有电压时,离子便在电场力
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的作用下分别向两极运动,正离子向负极运动、负离子向正极运动形成了电流。但是在电场力较小时(电
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压低),原子中的电子运动的速度低,不能摆脫原子核的引力逸出轨道,形成新的离子。所以,气体中
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也只有原来存在的离子导电,由于他们的数量很微小,放电电流微弱,所为只存在理论导通,电路中相当
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于串接了一个极大电阻R。(参见图2)
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随着电压的增高,电场力增大,原子动能增大,大量原子摆脫原子核的引力逸出轨道,混合气中产
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生了大量离子,同时正离子和负离子向两极运动的速度加快,正、负离子产生的动能轻而易举便能将中
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性分子击破,使中性分子分离成正离子和负离子,这些新产生正、负离子在电场力的作用下,也以高速
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向两极运动,又去击破其它中性分子,这样的反应连续发生象雪崩一样,使气体中向两极运动的正离子
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和负离子的数目剧增,从而使气体失去绝缘性变为导体(R変成较小阻值),形成放电电离通道,即击穿跳
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火。其中由于正负离子高速运动及摩擦碰撞形成的高温炽热电离通道(几千度)发光,于是我们就见到火
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花,同时,电离通道周围气体骤然受热膨胀发出“啪啪”声。
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二、发动机的工作状况对点火的影响
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(1) 火花塞电极间隙越大,在同样电压下极间隙越大电场越弱,电场力越小,较难产生足够的离
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子,故需较高的电压才能跳火。影响击穿电压的因素还包括:火花塞电极的形状、电压的极性。
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(2)气红内的气体密度大(混合气浓),单位体积中气体的中性分子数量越多,分子间距离越小,
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正离子或负离越容易与分子相撞,加速的距离短,速度不高动能小,难以击破中性分子产生新的离子。
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故需较高的电压才能跳火。同理,火花塞电极的温度越高,电极间近旁的气体密度越小,故需较低的电
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压就能跳火。
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(3) 混合气度温度越高,其分子内能越大,就越容易电离,因此跳火电压可降低;反之冷车启动时,
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由于混合气中离子运动能力低,不易电离,就需要较高的跳火电压。据测定,冷车启动时,跳火电压
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最高约为15kv-25 kv,温度正常后,汽车则只需要8kv—12 kV的击穿电压
Ss7XjWP.} 三、发动机对点火系统的要求
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1.能产生足以击穿火花塞电极间隙的高压电
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火花塞电极间能产生火花时所需要的电压,称为击穿电压或称为跳火电压。正常情况下変压器输出高压大于跳火电压,反之失火。
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2.能够控制点火能量大小
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A.要可靠点燃混合气,火花塞必须具有足够的点火能量。在发动机正常工作时,电火花只要有1~10mJ的能量即可。但是在起动时,为保证可靠点火,火花塞的点火能量可达到100mJ。
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B.能根据发动机的各种工况对点火能量调整,即对高压输出晶体管导通时间(传统机械式闭合角的控制)长短的控制,达到对高压变压器初级电流大小(能量大小)的控制。
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3.点火时刻应适应发动机的各种工况
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A.发动机不同转速和负荷所要求的最佳点火提前角不同,点火系统必须能自动调节点火提前角。发动机的点火提前角表示式:
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实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角(或延迟角)。
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B.这种数字式电子点火系统还能将点火时间智能控制在临爆点或微爆点范围,使汽油机在功率、经济性、加速性和排放控制方面达到最优。
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