實習四點火系統 壹 學習目標能了解點火系統工作原理, 並了解各機件及相互關係及能熟練點火系統的接線, 方法必須正確 安全, 不可損壞零件, 時間限制 10 分鐘 貳 使用設備及工具 1.A12 化油器一部 2. 零件盒一只 手工具一組 3. 自行製作點火系統示範板 電線及夾頭數條 參 相關知識 -1 各種點火系統之認識一 點火系統的功能點火系統在汽油引擎壓縮行程時, 迫使電弧越過火星塞的間隙, 產生火花, 而點燃燃燒室中的混合汽, 且必須在適當的時刻點火, 配合引擎的轉速與負荷, 使燃燒室中燃燒的膨脹產生最大的的動力 故點火系統性能良好, 必須達到下列二個條件 : 1. 高壓電要強 2. 點火時間要恰當 二 點火系統的分類 磁電機點火 ( 起動點火系統電源來自一只發電機 ) 火花點火方式 電瓶點火 ( 起動點火系統電源來自電瓶 ) 三 電瓶點火系統的概述 1. 低壓電路 (Primary circuit), 又稱為一次電路或初級電路 : 其作用的流程為 : 電瓶 點火開關 外電阻 發火線圈的低壓線圈 分電盤的低壓線頭 白金組 Θ, 如圖 -1 1
圖 -1 簡化的低壓電路 圖 -2 簡化的高壓電路 2. 高壓電路 (Secondary circuit), 又稱二次電路或次級電路 : 當低壓電路通電後, 分電盤白金剛開的瞬間, 發火線圈的二次線圈 ( 高壓線圈 ) 感應出高壓電, 其傳導線路如下 : 發火線圈的高壓線圈 高壓線 分電盤蓋中央線頭 分火頭 分電盤蓋邊線頭 火星塞 搭鐵, 如圖 -2 三 點火系統各機件 1. 電瓶 (Battery): 功用 : 用以供給低壓電路電流, 並能儲存點火系統工作的電能來源 2. 點火開關 (Ignition switch) 又稱發火開關或鑰匙開關 (1) 功用 : 用以控制點火系統之低壓電路, 使引擎運轉或熄火, 並兼作起動開關 車上電器附件總開關等其他用途, 如圖 -3 (2) 點火開關鑰匙的位置及作用 : * 在 "ON" 位置時, 可接通點火系統低壓電路 * 在 "OFF" 位置時, 可切斷點火系統低壓電路 2
在 "ACC" 位置時, 可控制接通收機電源及各種其他電器及電動儀錶 在 "ST" 位置時, 作為起動開關之用 * 在 "LOCK" 位置時, 作為方向盤定位鎖之用 (3) 點火開關的接線的符號表示 : 符號接線至 B BAT AM 電源 保險絲 電流錶 I IG IGN IGN1 外電阻之一端 R IGN2 COIL 發火線圈 (+) A ACC GA 其他電器附件及儀錶 S ST SOL 起動馬達電磁開關 (ST) 圖 -3 點火開關示意圖 圖 - 外電阻 3. 電阻 (resistance) (1) 構造 : 串聯於電瓶與發火線圈之間, 以銀或鎳鉻合金絲繞成, 如圖 - (2) 功用 : 當點火開關打開引擎不轉時, 可保護白金及發火線圈, 且可調節低壓電流, 3
使低速時低壓電流較小, 高速時低壓電流較大 如此, 則無論低速或高速均能有足夠強的高壓電 (3) 作用 : * 當點火開關打馬達時, 電路可不經外電阻至發火線圈, 使低壓線路導通, 產生較強的高壓電 * 當引擎發動後, 點火開關退至 "ON" 位置時, 恢復正常的低壓電路 * 外電阻的電阻隨溫度升高而升高, 為一正溫度係數電阻, 當引擎速度降低時, 由於白金接觸時間長易燒毀, 故外電阻溫度升高電阻即增加, 可調節低壓電流, 使低速時低壓電流較小, 在高速時白金接觸時間短, 通電時間短, 外電阻的電阻減少, 故使低壓電流較大 如此, 則無論低速或高速均能有足夠強的高壓電, 而限制低壓線圈於引擎運轉時電流大約為 7 ~8A. 發火線圈 (Ignition coil) 又稱點火線圈 (1) 功用 : 如同一變壓器, 可將 12V 電瓶電壓變為 25,000 的高壓電, 便可跳過火星塞的間隙, 如圖 -5 (2) 構造 : * 外表有二個低壓線頭 ( 標有十,- 接線符號 ), 及一個高壓線頭 * 內部有一組低壓線圈 (Primary circuit windings)( 又稱初級繞組, 一次線圈 ), 及一組高壓線圈 (secondary circuit windings)( 又稱次級繞組, 二次線圈 ) * 低壓線圈是以較粗漆包線 ( 約 20~30 號線 ) 繞成, 約 200~300 圈, 其兩端分接於二個低壓線頭上, 高壓線圈是以極細漆包線 ( 約 30~0 號線 ) 繞成, 約 20,000~30,000 圈, 其一端接於低壓線圈之一頭, 另端接於高壓線頭上 * 線圈是繞於由矽鐵片所疊合成的鐵芯上, 層與層間有絕緣油紙隔開, 再以絕緣油注入, 以幫助冷卻散熱及水分侵入, 再裝此總成放於鐵殼內, 最後裝於入鋼或鋁或電木制成的外殼內, 然後密封 矽鐵片鐵芯可減少渦電流, 使磁力線變化迅速 (3) 作用 : 當一次線圈通電時, 經由外殼空間形成磁力回路, 故稱為開磁路式發火線圈 當一次線圈斷電時, 二次線圈即因互感應而產生高壓電, 如圖 5-6 普通發火線圈之匝數比約為 100~250:1, 故二次線圈的互感應, 電壓約為一次線圈自感應電壓之 100~250 倍 ; 所以當斷路時的自感電壓約為 250V 時, 則經變壓器的互感應而產生 25,000V 的高壓電
圖 -5 開磁路罐式點火線圈構造 圖 -6 開磁路點火線圈原理 3. 分電盤 (Distributor) (1) 功用 : * 作為接通或切斷低壓電路之開關 ( 分電盤凸輪及白金組之作用 ) * 隨引擎轉速及負荷之變化, 使點火時間提前或延遲 ( 離心力提前機構及真空提前機構之作用 ) * 將高壓電依點火順序, 分送至各缸火花塞 ( 分電盤蓋及分火頭之作用 ) (2) 內部構造及功用前面章節已說明過, 不再贅言 圖 -7 高壓線的構造 6. 高壓線 (High tension cable) (1) 功用 : 傳導高壓電, 不發生漏電現象, 如圖 -7 (2) 構造 : * 普通式 : 芯線為金屬導線 * 電阻式 : 芯線為玻璃纖維加碳粉製成, 約為 1KΩ~10KΩ 之電阻 此電阻對點火性能無影響, 且可防止無線電波受干擾 5
7. 火花塞 (Spark plug) (1) 功用 : 承受高壓電後, 可在電極間產生火花, 以點燃混合汽, 如圖 -8 (2) 構造 : * 絕緣磁體 : 包圍著中央電極, 須耐高壓 高溫 絕緣良好不漏電, 並能保持氣密性 * 鋼體和螺牙 : 鋼體製成六角型, 以便扳手拆裝 ; 下有螺牙, 可旋入汽缸燃燒室, 並有墊片以保持密封 * 電極 : 含中央電極及搭鐵電極 搭鐵是在螺牙端之鋼體上 中央電極則懸空, 故溫度最高, 一般採用鎳合金 (nickel alloy), 放電容易且電極消耗少, 也有採用銅合金, 使熱傳導良好, 亦有採用鉑合金, 使腐蝕少 壽命長 * 電極間隙 (spark plug gap): 即中央電極與搭鐵電極間之間隙 一般為 0.7~1.0mm(0.020~0.00 吋 ), 電子點火系統之電極間隙可達 1.2mm 以上 圖 -8 火星塞剖面圖 (3) 火星塞以冷熱等級分 : * 火花塞熱度等級均分最冷 次冷 冷 溫 熱 次熱 最熱諸等級, 以號數代表, 一般言之, 號數愈大, 表示火花塞熱度愈高, 但亦有例外, 如 NGK * 火花塞的熱度等級, 是以中央電極的 ( 極尖溫度 ) 散熱路線長短而定, 6
散熱路線長的火花塞, 極尖溫度不易發散, 稱為熱式火花塞 反之, 散熱路線短, 熱散的較快, 稱為冷式火花塞, 如圖 -9 圖 -9 火星塞發熱範圍 () 火花塞與引擎之關係 : * 一般火星塞的中央電極在 50 ~900 自清溫度為最佳, 火花塞中央電極如低於 50 時, 則容易積碳上油 如高於 900, 則易造成預燃 * 熱型火花塞由中央電極將熱傳出的路線較長, 宜用於低速 低壓縮比 水冷式四行程較冷引擎 ; 若冷引擎選用錯誤的冷型火星塞, 則易造成積碳, 高壓電易短路 * 冷型火花塞, 電極將熱傳出的路線較短, 宜用於重負荷 高速行駛 高壓縮比 氣冷式二行程較熱的引擎, 可防止預燃及爆震的發生 ; 若熱引擎選用錯誤的熱型火星塞, 則易造成燒燬, 而產生預燃的現象 * 汽車出廠時, 通常採用溫型火花塞, 使用後再依情況, 而選用冷型和熱型 肆 技能實習 7
圖 -10 普通電瓶點火系統簡圖 -2 點火系統配線一 點火系統配線步驟, 如圖 -10 1. 以負極搭鐵的汽車為主的接線, 引擎先至正常工作溫度後熄火 2. 將電瓶線 點火系統上所有配線拆除 3. 可自行作一點火系統的示範板, 自行來作接線, 以避免在引擎架上發生電線走火. 低壓電路的配線 : (1) 電瓶火線 ( 或在起動馬達上的 B 線頭 ) 接至點火開關的 B 線頭 ( 中間可裝一保險絲來保護 ) (2) 將點火開關上的 IG 線頭接至外電阻上一端 ( 中間可裝一保險絲來保護 ) (3) 將點火開關上的 R 線頭接至發火線圈的 端 () 外電阻的另一端接至發火線圈的 端 (5) 發火線圈的 Θ 端接至分電盤上接頭 (6) 分電盤外殼搭鐵 5. 高壓電路的接線 : (1) 用手或工具順時針搖轉飛輪或曲軸, 使第一缸在壓縮上死點的附近 ( 可由汽門蓋中第一缸的汽門搖臂察知, 若兩搖臂皆可上下搖動有間隙, 即為壓縮上死點 ), 並且觀察分電盤中分火頭的旋轉方向, 裕隆 A12 引擎為逆時針旋轉 (2) 分火頭銅片對準的分電盤蓋的邊端頭接高壓線至第一缸 (3) 分電盤蓋上的邊端頭, 依點火順序接高壓線, 以逆時針接高壓線至各缸, 裕隆 A12 引擎為 1-3--2 6. 將電瓶線 Θ 接外殼搭鐵 8
7. 發動引擎, 應可正常運轉 技能評量 點火系統配線評量表 姓名 ˍˍˍˍˍˍ 評量日期 ˍˍˍˍˍ 得 學號 ˍˍˍˍˍˍ 評量老師 ˍˍˍˍˍ 分 ˍˍˍˍˍˍ 完成時間 汽油引擎評定評量項目配分得分限時 10 分鐘, 完成 分 備 註 一 工作技能 1. 工作方法是否正確 2. 工具使用是否正確 3. 拆卸零件是否排列整齊. 組合順序是否正確 5. 各線頭是否有鎖緊 6. 組合後是否可引擎可正常動作 16 6 30 時間可由任課老師依情況自訂 若超過時間 者為不及格 二 工作安全與態度 1. 有無危險動作 2. 工具 儀器使用後歸位 3. 無不安全動作. 工作態度良好 5. 工作區維持整潔 20 若有嚴重的危險動作發生時, 則給與不及格 9
合計 100 實習四 認知評量 01. 通常以火星塞中心瓷體顏色判斷火星塞的熱度等級 (Heat Rang), 是否適合該引擎, 如瓷體顏色為棕色 ( 或褐色 ), 則此火星塞 (A) 太冷 (B) 太熱 (C) 正常 (D) 無法分辨 02. 白金接點閉合時低壓線路的迴路為 (A) 電瓶 發火開關 發火線圈 電容器 白金 搭鐵 (B) 電瓶 發火開關 發火線圈 白金 電容器 搭鐵 (C) 電瓶 發火線圈 發火開關 白金 搭鐵 (D) 電瓶 發火開關 發火線圈 白金 搭鐵 03. 發火線圈和外電阻該怎樣連接 (A) 串聯 (B) 並聯 (C) 複聯 (D) 不相聯接 0. 附外電阻點火系統, 其外電阻的功用為 (A) 保護白金 (B) 保護發火線圈 (C) 使一次電流上升較快, 改善高速點火性能 (D) 以上皆有 05. 引擎點火系統的主要功用在於 (A) 促進燃燒 (B) 提供燃燒所需的火花 (C) 幫燃燒完全 (D) 減少引擎爆震 06. 冷式火星塞 (A) 散熱容易 適合高速引擎 (B) 散熱容易 適合低速引擎 (C) 散熱慢 適合重負荷引擎 (D) 散熱慢 適合低負荷引擎 07. 拆下火星塞, 電極處有積碳或上油表示所使用之火星塞 (A) 太冷式 (B) 太熱式 (C) 太舊 (D) 引擎過熱 08. 關於分電盤電容器的敘述何者錯誤? (A) 一般而言電容量約 0.2-0.25 微法拉 (B) 電容量太大會使正極白金燒成凹孔 (C) 電容量太小會使負極白金燒成凸孔 (D) 具有保護白金的功用 09. 英文 Ignition coil 就是 (A) 斷電器線圈 (B) 繼電器線圈 (C) 發火線圈 (D) 電磁線圈 10. 發火線圈的 (-) 線頭應接至 (A) 分電盤白金 (B) 發火開關 (C) (C) 電瓶火線 (D) 分火頭 10
解答 : 01.(C) 02.(D) 03.(A) 0.(D) 05.(C) 06.(B) 07.(A) 08.(C) 09.(C) 10.(A) 11