汽车的标准点火系统(图1),点火线圈初级电感要很大,才能产生足够高的自感应电压,使次级高压升到20,000—25,000伏左右,满足火花塞点火的要求。由于初级电感很大,而且高速行驶时配电器接点的接通时间缩短,因此当发动机每分钟的转数很高时点火线圈的初级电流不能增大到它的最大设计值,火花塞不能产生使汽缸点火的粗火花,易于造成火花塞失效和高速时熄火的故障。

由于初级电流很大,自感应电压又很高,所以在接点两端常产生大功率的电弧,烧坏接点。一般每行驶5000哩就需更换一次接点。此外,冷天起动时,接点易出毛病。这是因为在起动时接点接通和断开的速度较低,接点接通的时间就较长,使得接点因高温而氧化。接点上的氧化物是不良导体,所以接点氧化后初级线圈获得的功率越来越小,火花塞上的高压降低,在冷天更难起动。
晶体管点火电路
晶体管是一个没有活动部件的电子开关,它必然能理想地解决点火系统的上述问题。晶体管基极电路中很小的偏流或触发电流(图2),就能使大得多的电流流过晶体管的发射极——集电极结。配电器的接点可以装在晶体管的基极电路中,以便在正确的瞬间使晶体管导电。配电器的所有其它功用保持不变。接点控制的基极电流只有350毫安左右。此外,点火初级线圈现在是接在晶体管的发射极—集电极电路中,所以这个线圈产生的自感应高压不会加在接点上。接点上所加的是350毫安的电流和12伏的蓄电池电压。将这一电流和电压与5到8安的电流和200—300伏的电压相比较,你就会同意接点的寿命等于汽车的寿命这一结论了。

点火线圈也可以重新设计,使电流上升所需时间很短,也就是说减小初级线圈的电感。由于初级线圈电感减小了,它的圈数也就较少,因此要使用较大的圈数比,以产生所需的升压。这种点火线圈的初级电感为1毫亨。圈数比为1:250,而标准点火线圈的初级电感为2.5到3毫亨,圈数比为1:100。这样设计的优点,在高速行驶时是很明显的。用安培表串联在初级线圈中测试,空转时电流约为7安,而每分钟的转数为4500时电流是6安。从空转到每分钟4500转,电流仅减小1安。因此可以看出,从空转到发动机的最高速度,晶体管点火系统的火花塞上都有很高的电压。
晶体管点火系统的优点可以归纳如下:接点仅承担晶体管的触发功率,因此不会发生烧蚀和氧化现象,冷天起动就很容易。接点不受氧化,表示在任何发动机转速下都能匀称地加速。由于火花塞失效和高速熄火的情形较少,每升汽油的行驶哩数就较大。接点两端不必并联一个电容器,所以便没有电容器击穿的毛病。
晶体管也有一些缺点。首先是怕热,其次是当加在发射极——集电极结之间的电压高于容许值时,即使为时仅若干分之一秒,也会损坏晶体管。
制作说明
具体电路见图3。由于汽缸盖下面的温度很高,所以将晶体管及其电路装在档泥板下面,用导线接至点火线圈和配电器的接点。另一个最好的安装位置。是散热器与汽车头部的金属栅架之间的空间。这时电阻和齐纳二极管应装在铝质小盒中。最好找一个水溅不到的安装位置。不要把晶体管的散热器和零件装在发动机上面或排气系统附近。

至于晶体管击穿电压低的问题,是用下述办法解决的。从图3的电路图中可以看到,在晶体管的发射极—集电极结之间有一个100微微法的云母电容器C\(_{1}\)和60伏、1瓦的齐纳二极管CR1。这个电容器应该是无电感式的,直接焊在晶体管的引线上,接线应尽可能短。它的作用是旁路初级线圈电流中断时产生的高频脉冲。齐纳二极管的作用是将晶体管的最大端电压限制在60伏。
电路中的二极管SR\(_{1}\)有两个作用。第一个作用是防止输入电压的极性误接时损坏晶体管。第二个作用使晶体管在配电器接点断开时易于截止。从电路中可以看出,在二极管的负极和地之间接有500欧、5瓦的电阻(R3),这样就有约30毫安的小电流不断流过二极管SR\(_{1}\),在它两端产生0.5到0.8伏的电压降,因此,当接点断开时,基极将比发射极正0.5到0.8伏,能保征晶体管在运用温度较高时也能截止。
二极管SR\(_{1}\)的散热器和晶体管的散热器,应该相互绝缘,并且应跟汽车车架绝缘,注意勿使散热器与仪表板下面的车身接触,可以用油纸或一块硬纸架隔开。将晶体管和二极管装在散热器上时,一定要用硅有机树脂油。在晶体管和二极管下面的散热器表面上涂一薄层硅有机树脂油,能保证更好的热传导。
点火线圈装在发动机上。可将原来的线圈拆去,新的点火线圈就装在原来的线圈的位置上。配电器原来的电容器,可把它拆除不用。从仪表板下面的电路到点火线圈的布线,至少用14号的,以减小其中的电压降。在电路和点火线圈之间使用阴阳插塞,就更为灵活,以便必要时可将电路取出。标准点火系统中所用的镇流电阻,应加以短路。有的汽车利用从点火开关到点火线圈初级的一段电阻线作为镇流电阻。这段电阻线应并联一根14号的导线(从点火开关S\(_{1}\)一直到R1)。R\(_{1}\)为新的镇流电阻,可用两个1欧50瓦的电阻并联组成。镇流电阻与点火线圈的初级串联,当点火开关接通而发动机尚未起动时这个电阻将电流限制在7.5安到8安。基极偏流电阻R4应用实验的方法选定,它的阻值可在3到10欧之间改变,视所用的晶体管而定。R\(_{4}\)可以采用一个可调节的电阻,阻值选得正确时,点火开关一接通,发动机就能立即起动。基极偏流电阻在工作时会发热,应该尽可能远离晶体管。功率二极管SR1能耐受的反电动势至少应为150伏。(朱邦俊译自英“电子世界”1962年第8期)