摘要：磁电机在汽油机点火系统中发挥着非常重要的作用，点火时间过快或者过慢都会对发动机的动力性能和经济性能造成影响，因此在选择小型汽油机磁电机点火系统时需要充分了解常见点火系统的优缺点，进而做出合理的选择。本文首先对磁电机点火系统的主要性能进行了介绍，然后对点火系统的开发目标进行了分析，最后对点火系统常见形式以及优缺点进行了探讨。
关键词：小型汽油机；磁电机；点火系统；常见形式；优缺点
随着科技发展浪潮的不断推进，新技术、新理念层出不穷，给人们的生活与工作带来了极大的便捷。我国的航天事业方面也取得了显著的成绩，飞机、直升机等的出现极大提高了出行的方便。当前，在无人直升机、小型飞机中使用频率最高的动力装置是小型汽油机，因该小型汽油机具有重量小、转速高、使用灵活等特征得到了广泛的应用。小型汽油机主要由磁电机、点火器、火花塞等设备组成，其中点火系统与照明信号系统的主要能量是由磁电机所提供的，磁电机置于汽油机的曲轴上。点火系统是小型汽油机中非常重要的组成部分，对汽油机的性能有比较大的影响。本文主要对点火系统的性能以及开发目标等进行分析，并对点火系统未来的发展趋势进行科学的预测。
1 磁电机点火系统的主要性能
纵观各种小型高速汽油机的点火系统，不难发现很多都采用的是磁电机点火系统，磁电机点火系统是由如下几部分组成的：一是磁电机，磁电机有多方面的性能，比如连续发火性能、点火火花性能等；二是点火线圈；三是点火器；四是火花塞；五是其他一些小设备[1]。磁电机的点火火花特性是磁电机的重要指标，通过对点火火花特性的分析，可帮助工作人员了解磁电机放电瞬间的火花电压以及火花能力等参数指标。
（1）磁电机点火系统在运行过程中应确保有连续的点火火花出现。一般而言，磁电机的连续发火性能包含三项指标：一是最低连续发火转速，如果最低连续发火转速低的话，则说明磁电机的低速性能处于优良水平；二是连续发火的转速范围，连续发火的转速范围幅度越大，则说明磁电机的连续发火性能优良；三是最高连续发火转速，最高连续发火转速是磁电机高速性能好坏的一个重要指标，磁电机最高连续发火转速高则说明磁电机的高速性能非常好。
（2）点火提前角特性。磁电机点火提前角的变化方式多种多样，进角方式也是不尽相同的。造成这种差异性的变化方式主要与磁电机点火提前角的转速有关。
如图1所示为点火提前特性，从图中可看出磁电机点火系统转速与点火提前角之间存在着一种线性关系。在2000－4000r/min时点火提前角和转速是线性关系，随着转速的不断增加，因磁电机自身的影响，点火提前角趋于平稳状态。
2 点火系统的开发目标
在小型汽油机的众多系统中点火系统是其中最为重要的组成部分。点火系统的点火能力若不足则会使缸内的混合气不能被点燃，造成汽油机不能正常运行，因此应确保点火能量足够大。由于点火提前角与发动机使用工况的匹配程度对发动机的使用性能有重要的影响，如果点火不及时会影响发动机的动力性能，因此选定汽油机后应明确一个明确的点火提前角，以保证汽油机能够正常运作。对于小型汽油机来说，其点火系统的分类方式较为多样化，不同的类型所采取的分类也是不尽相同的。可根据点火原理的差异将其分为电感放电式点火系统与电容放电式点火系统；按照有无触点分为两种：一种是有触点点火系统，另一种是无触点点火系统[2]。在对点火系统进行描述时，一般是将多种分类方式有机结合，比如无触点蓄电池电感放电点火系统等。随着科学技术的不断发展，点火系统也会得以不断的升级，小型汽油机也会在更多的领域中有所应用。
3 点火系统常见形式以及优缺点
3.1 电容放电式点火系统（CDI）
无触点磁电机电容放电点火系统主要是借助磁电机所发出的电流将其作为电容充电，相比于其他放电形式而言，电容放电的能量较高而且会产生强大的电火花，对汽油机的高速运行会起到一定的促进作用。因此这种无触点磁电机电容放电点火系统可满足二冲程与小排量的四冲程汽油机的点火需求。无触点磁电机电容放电点火系统具有可操作性强、工序简单，便于操作等优点，在小型汽油机中得到了广泛的应用。但美中不足的是尽管电容放电系统会产生强大的电火花，但是持续的时间较为短暂，如遇到汽油机压力不足导致混合气不能及时点燃时，一方面会造成大量资源的浪费，增加油耗。另一方面也会影响系统的正常运行。此外，磁电机方式在低速状态时本身存在点火能力小等不足之处，对于大排量的四冲程汽油机一般不采用无触点磁电机电容放电点火系统，采用的是点火系统是无触点蓄电池式晶体管点火系统。
3.2 无触点点火系统
随着技术的不断革新，摩托车点火系统也从先前的有触点点火系统逐渐过渡到无触点点火系统的发展征程中。与无触点点火系统相比较而言，传统的有触点点火系统因机油磨损、油污等现象，造成接触点不灵活，容易引发点火困难等故障，工作人员需经常对系统进行全面检查，以便及时排除不安全隐患，在每次使用完后还应进行保养，这在很大程度上加大了工作人员的劳动强度。而无触点点火系统则无需接触通过控制晶体管的开关动作，便可实现对点火线圈电流的通断控制，具有明显的优势。此外，无触点点火系统在日常使用中无需进行过多的保养，可节省一大笔开支，在操作中也较为简单，因而在摩托车发动机中使用较为广泛。
3.3 电气进角
电气进角则是借助无触点磁电机中的触发线圈感应出信号电压，通过电子点火器中电路控制点控制点火提前角。一般情况下，电气进角有两种进角方式：一是波形进角方式，这种方式主要是通过转速的不断增强来增高电压而实现的；二是电子进角方式，这种方式则是通过转速增强的间隙时间缩短加以实现的。电子进角特性如图2所示。
通过以上分析可知，电子进角的这种电气进角方式的点火提前角的变化主要是由受触发的电压高低而有效控制的，而电压的高低与磁电机中线圈的圈数以及磁钢的磁性能强弱有着密不可分的关联，若其中任何一个环节发生疏漏或者操作不当都会影响点火提前角的特性出现误差。尽管电子进角方式存在不足之处，但因为该磁电机可操作性强，运行中稳定性高，方便维修等优点，使用的频率也是相当高的。
3.4 数字式点火器
因为数字式点火器主要采取的是单片机控制整个电路，可根据随意指定的点火提前角曲线控制点火模式，所以，工作人员只需摸索到汽油机的点火提前角规律，便可找到最佳的点火方式。数字控制进角点火系统具有如下特征：
（1）点火器的点火模式主要受单片机数字电路控制，这样只需找到最有效的点火提前角变化规律，即便发动机处于何种转速情况下，均能找到最佳的点火模式。
（2）数字式点火器的点火角包含的范围较大，点火的精确度较高。
（3）通过相关测试得知，改变发动机的技术性能一方面可提高设备的运行效率，另一方面也能降低能耗，实现资源的最大化利用。
4 总结
综上所述，本文通过对常见的几种汽油机磁电机点火系统进行阐述，针对他们的工作特征以及优缺点进行详细说明，在此基础上对数字式磁电机点火系统的工作原理等进行分析，可知数字式磁电机点火系统具有运行稳定、点火准确度高、节省资源等优点，在现代摩托车系统中得到了广泛的应用。此外，本文还提出了通过提高磁电机的性能也能提高系统的运行效率，可供相关汽油机制造厂家加以参考。
参考文献：
[1]蒋峰，陈维钧.一种新型点火装置在汽油机中的应用研究[J].车用发动机，2004，5（10）：91-92.
[2]李强，陆玉靖.摩托车发动机点火提前角的研究[J].桂林航天工业高等专科学校学报，2003，4（3）：78-79.
论文作者:刘乃孟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/6
标签：磁电机论文; 系统论文; 汽油机论文; 转速论文; 性能论文; 方式论文; 电容论文; 《基层建设》2017年第19期论文;