一种改进的汽油发动机的点火方法及其点火装置。 本发明涉及内燃机电火花点火中分配器与断路器的配置。
传统的汽油发动机的电点火系统已有半个多世纪的历史，技术上比较成熟，具有电路简单、易于维修和造价低等优点。但是，随着发动机技术的发展，特别是现代汽车汽油机向多缸、高速、高压缩比和采用稀薄混合气发展，断电器触点的闭合时间缩短，气缸压力增高，以及火花塞电极的间隙加大，使得点火线圈要在发动机的全部转速范围内都有足够的能量在火花塞电极间产生火花，变得越来越困难了。为此，国内外已开发采用了各种电子点火系统，如电感放电式电子点火、电容放电式电子点火（参见《汽车拖拉机电器与电子设备》，西安公路学院编，人民交通出版社1985.6第一版）。这类电子点火系统的点火能量，虽然较传统点火系统有明显的增加，但当发动机转速更高时，点火线圈初级电流Ip与其幅值U/R（蓄电池电压与点火线圈初级总电阻之比）相差甚远，仍不能根本解决高速下可靠点火的问题。
本发明的任务，是提供一种可以显著提高点火能量，从而可保证目前和未来的发动机在各种条件下可靠点火的改进的点火方法和装置。
本发明所依据的原理如下：点火线圈内储存的磁场能量，主要取决于初级电流Ip的大小，而根据前述文献：
Ip＝U/R（1-e-RTb/L）
式中，L为点火线圈初级的电感，而tb为断电器在一个点火周期内的闭合时间。显然，增大tb，Ip即可按指数规律上升，其最大幅值为U/R。在由一个点火正时传感器（分电器凸轮）、一个点火线圈初级断电开关（断电器触点）和一个线圈组成的传统的单组点火系统中，闭合时间tb与气缸数及发动机转速成反比。若要增大tb，可将气缸分为若干组n，并使每组有独立地点火正时位置传感器（1-1、1-2、…，1-n）、断电开关（2-1、2-2、…、2-n）和点火线圈初级绕组（3-1、3-2、…3-n），每组只承担本组气缸的点火，即将单组点火改为多组点火，此即本发明-分组点火法。由于分电器每转一转，每组点火的缸数仅为传统点火系统的l/n，因而断电器触点的闭合时间是传统点火系统的n倍。
下面结合附图，对本发明的具体装置加以说明。
图1是说明分组点火法原理的框图。
图2是用于六缸发动机且分为两组的机械式有触点点火系统的实施例。
图3是图2所示实施例中两组点火正时位置传感器及断电开关相对位置的平面图。
图4和图5分别是用于六缸发动机且分为两组的电子式有触点和电子式无触点点火系统的实施例。
由图1可见，分组点火法所包含的装置，除各被分为n组的点火正时位置传感器1、点火线圈初线断电开关2和点火线圈3外，还包含高压输出线4、配电器5和火花塞6，且每组内的点火位置传感器，各有其对应的点火线圈初级断电开关和点火线圈，即1-1与2-1、3-1对应，1-2与2-2、3-2对应，…，1-n与2-n、3-n对应。在这里，分组数n的数值应能整除气缸数，当分组数等于气缸数时，各点火线圈的高压输出线可直接接至各缸火花塞，而不必使用配电器5。
在图2及图3所示实施例中，两组点火正时位置传感器1-1和1-2是两个形状相同的三角形机械凸轮，它们与分电器同轴，在空间分层设置且每二个凸轮端部在垂直于分电器轴的平面上的投影，夹角均为60°。断电开关2-1和2-2是与传统点火系统相同的断电器触点，在投影平面图上二触点重合。两触点的活动臂同轴且分别对应各自的凸轮侧臂安装，相互绝缘，同时分别与电容C1、C2并联和与各自的点火线圈初级绕组W1、W2相联。点火线圈3是具有一个共用高压绕组的特制线圈，其初级有W1、W2两个绕组，采用双线并绕，匝数相等，初、次级的匝数比可按传统点火线圈选择。由于原边电流增大及高压提高，可适当加大初级绕组导线径，并改善绝缘及散热条件。当然，也可以采用两个独立的点火线圈。配电器5、火花塞6、以及分电器的离心提前机构、真空提前机构等，与传统点火系统相同。
显然，图3是按1-3-2-5-6-4的点火顺序设计的，其中凸轮1-1的三个端部是1、2、6缸的点火正时位置，凸轮1-2的三个端部是3、5、4缸的点火正时位置。当分电器轴7随发动机转动，正时凸轮1-1和1-2尚未顶到各自对应的断电开关2-1和2-2的绝缘顶块8-1和8-2时，断电开关均闭合，点火线圈的初级绕组W1、W2均通电储能。分电器轴7继续旋转，正时凸轮1-2的端部3首先顶起绝缘顶块8-2，其活动触点臂9-2动作，断电开关2-2断开，切断W2的电流，在点火线圈上产生高压，由于配电器5与分电器同轴并恰好接通第3缸的火花塞，所以第3缸点火，此时断电开关2-1仍闭合。轴7继续旋转，断电开关2-2又闭合，W2又通电储能。当相对于第3缸正时位置转过60°时，正时凸轮1-1的端部2顶起绝缘顶块8-1，断电开关2-1断开，W1断电，第2缸点火。再转60°，第5缸点火…如此交替动作，在分电器旋转一周内，按预定顺序完成各缸的点火任务。
图4所示电子式有触点分组点火系统实施例，其与上述机械式点火系统的区别仅在于，断电开关2为有触点的电子点火器10（10-1、10-2）所代替，原断电器触点在这里只作为电子点火器的控制信号使用，流过触点的电流很小，不会烧蚀，真正的点火线圈原边的断电开关，由电子点火器内部的无触点电子开关代替，因此动作速度快，性能也有所提高。
图5所示的电子式无触点分组点火系统实施例 其点火正时位置传感器1选用的是磁脉冲传感器，也可以选用光电传感器、霍尔传感器或其它无触点传感器，其它部分与电子式有触点分组点火相同。由于采用全电子方式，无机械磨损，因而电子式无触点分组点火系统的动作速度更快，性能更好，可作为本发明的最佳实施例。
本发明的突出效果是可以显著提高点火系统在高速时的火花能量，从而可满足现代汽油发动机向多缸、高速、高压缩比和采用稀混合气方向发展的需要。表1是对六缸发动机采用传统点火和分两组点火方式时，点火线圈初级电流和火花能量的理论计算结果。计算中，电源电压U取12伏，点火线圈初级电阻R取1.5欧姆，电感L取10毫亨，发动机与分电器的传动比取2∶1，传统点火的触点闭合系数取0.65，分组点火的触点闭合系数取0.9。
表1发动机转速（r/min)100030006000初级电流（A）分组点火Ip分86.684.74传统点火Ip传6.863.822.22Ip分／Ip传1.171.752.14火花能量（mj)分组点火W分320223112.3传统点火W传23572.924.6W分／W传1.363.064.57
可见，发动机转速越高，分组点火法的优越性越显著。