发动机工作原理和总体构造
发动机的组成及工作原理

发动机的组成及工作原理引言概述:发动机是现代交通工具中不可或者缺的关键部件,它负责将燃料转化为动力,驱动车辆运行。
本文将对发动机的组成及工作原理进行详细阐述,匡助读者更好地理解发动机的运行机制。
正文内容:1. 发动机的组成1.1 缸体和缸盖:发动机的基本结构,用于容纳活塞、气门和其他关键部件。
1.2 活塞和连杆:活塞在缸体内上下运动,通过连杆将运动转化为旋转运动。
1.3 曲轴和凸轮轴:曲轴将连杆的旋转运动转化为输出轴的旋转运动,凸轮轴控制气门的开闭。
1.4 气门温和门机构:气门控制进出气体的流动,气门机构负责使气门按照规定的时序工作。
1.5 燃油系统和点火系统:燃油系统负责将燃料输送到燃烧室,点火系统提供火花点燃混合气。
2. 发动机的工作原理2.1 进气冲程:活塞下行,气门开启,汽缸内产生负压,进气门打开,混合气进入燃烧室。
2.2 压缩冲程:活塞上行,气门关闭,混合气被压缩,增加燃烧效率。
2.3 燃烧冲程:活塞上行至顶点时,点火系统点燃混合气,产生爆炸,推动活塞下行。
2.4 排气冲程:活塞下行,气门开启,废气从排气门排出,为下一个工作循环做准备。
2.5 循环重复:上述四个冲程循环进行,驱动曲轴旋转,输出动力。
总结:从组成和工作原理来看,发动机是一个复杂的系统,由多个部件协同工作实现动力输出。
发动机的组成包括缸体、活塞、曲轴等关键部件,而工作原理则涉及进气、压缩、燃烧和排气四个冲程。
通过深入理解发动机的组成和工作原理,我们可以更好地理解其运行机制,为日常维护和故障排除提供指导。
同时,对于汽车创造商和工程师而言,深入研究发动机的组成和工作原理也是提升发动机性能和燃油效率的关键。
发动机的工作原理和总体构造

第一章发动机的工作原理和总体构造§1.1发动机的分类§1.2四冲程发动机工作原理§1.2.1四冲程汽油机工作原理一、现代汽车发动机的构造现代汽车发动机的构造如图1-1,气缸内装有活塞,活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。
活塞在气缸内做往复运动,通过连杆推动曲轴转动。
为了吸人新鲜气体和排除废气,设有进、排气系统等。
二、基本术语1、工作循环2、上、下止点3、活塞行程4、气缸工作容积5、内燃机排量6、燃烧室容积7、气缸总容积8、压缩比9、工况10、负荷率三、四冲程汽油发动机的工作循环图1-2 为发动机示意图。
四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程,即进气行程、压缩行程、膨胀行程(作功行程和排气行程。
通常利用发动机循环的示功图来分析工作循环中气体压力p 和相应于活塞不同位置的气缸容积V 之间的变化关系, 示功图表示了活塞在不同位置时气缸内压力的变化情况。
其中,曲线所围成的面积表示发动机整个工作循环中气体在单个气缸内所作的功。
四冲程汽油机的示功图如图1-3 所示。
(1 进气行程(图1-3a化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合,形成可燃混合气后吸人气缸。
进气过程中,进气门开启,排气门关闭。
随着活塞从上止点向下止点移动,活塞上方的气缸容积增大,从而气缸内的压力降低到大气压以下,即在气缸内造成真空吸力。
这样,可燃混合气使经进气管道和进气门被吸人气缸。
(2 压缩行程(图1-3b为使吸人气缸的可燃混合气能迅速燃烧,以产生较大的压力,从而使发动机发出较大功率,必须在燃烧前将可燃混合气压缩,使其容积缩小、密度加大、温度升高,故需要有压缩过程。
在这个过程中,进、排气门全部关闭,曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程,称为压缩行程。
在示功图上,压缩行程用曲线a c表示。
(3 作功行程(图1-3c在这个行程中,进、排气门仍旧关闭。
当活塞接近上止点时,装在气缸盖上的火花塞即发出电火花,点燃被压缩的可燃混合气。
发动机工作原理和总体构造

发动机工作原理和总体构造发动机是一种将化学能转化为机械能的装置,是现代机械设备和交通工具中最重要的部件之一、发动机的工作原理和总体构造是让发动机能够高效地完成能量转换的核心。
发动机的工作原理:发动机的工作原理是通过燃烧燃料产生高温和高压气体,利用气体的膨胀驱动活塞进行往复运动,最终将热能转化为机械能。
通常情况下,发动机的循环过程主要包括四个阶段:吸气、压缩、燃烧和排气。
1.吸气阶段:活塞下行时,气缸内的气门开启,通过缸内压力差将混合气吸入气缸内。
发动机中的一部分能量通过吸气泵提供,另一部分能量则来自高速气流的动能。
2.压缩阶段:活塞上行压缩混合气,将混合气紧密堆积在气缸顶部。
在此过程中,混合气的压力和温度逐渐增加,形成压缩空燃比。
3.燃烧阶段:在活塞上行到达顶点时,发动机的点火系统会引发火花,点燃空燃比。
燃烧的高温高压气体会迅速膨胀,推动活塞向下运动。
4.排气阶段:活塞再次上行,并将燃烧产生的废气从气缸中排出。
这一过程中,排气门会打开,让废气通过排气管排出。
发动机的总体构造:1.活塞与气缸:活塞是发动机中的关键部件,通过向上下运动从而改变气缸内的空间容积。
活塞与气缸之间的螺纹连接确保密封性能,并通过活塞环保持与气缸壁的接触。
2.曲轴与连杆:曲轴与连杆构成了发动机的运动机构。
曲轴负责将活塞的往复运动转化为旋转运动。
曲轴基座上通过轴承安装了连杆,连杆与活塞销通过销轴销连接。
3.气门与凸轮轴:气门与凸轮轴的设计决定了进气与排气过程。
凸轮轴通过传动装置与曲轴相连,从而通过凸轮的转动来控制气门的开关。
4.燃油系统与点火系统:燃油系统提供燃料供给,点火系统则引发火花点燃混合气。
燃油系统包括燃油泵、喷油嘴和油箱等组件,而点火系统则包括火花塞、点火线圈和点火开关等部分。
5.附件系统:附件系统包括发电机、空调压缩机、水泵和风扇等。
这些附件需要通过曲轴通过传动装置来提供动力,并为发动机提供电力和冷却。
总之,发动机的工作原理是通过燃料的燃烧将热能转化为机械能,从而驱动机械设备和交通工具的运行。
发动机的组成及工作原理

发动机是现代机械设备中至关重要的一部分,它用于转换化学能为机械能的设备。
发动机广泛应用于汽车、飞机、船舶等各个领域。
本文将介绍发动机的组成及其工作原理。
发动机的组成主要包括气缸、活塞、连杆、曲轴、气阀、进气道、排气道、喷油器等多个部件。
气缸是发动机的基本工作单元,一台发动机通常具有多个气缸。
活塞则是气缸内上下运动的零件,其运动由连杆与曲轴传递。
连杆连接着活塞和曲轴,它将活塞的线性运动转换为曲轴的旋转运动。
曲轴是发动机的核心部件,它通过转动使得发动机工作。
气阀控制着气缸内气体的进出,进气道负责将气体引入气缸,而排气道则将燃烧后的废气排出。
喷油器通过喷射燃油进入气缸内,以参与燃烧过程。
发动机的工作原理是通过内燃作用实现的。
工作循环通常包括四个基本阶段:进气、压缩、燃烧和排气。
在进气阶段,进气门打开,活塞向下移动,气缸内形成负压,将外部空气引入。
然后,在压缩阶段,气缸的上升活塞将进气气体压缩,使其温度和压力升高。
接下来,喷油器会喷射燃油到压缩气体中,引发燃烧反应。
燃烧产生的高温和高压气体推动活塞向下移动,从而完成了发动机的工作。
发动机的工作原理还与燃烧室类型有关。
常见的燃烧室类型包括汽油发动机的点火式燃烧室和柴油发动机的压燃式燃烧室。
点火式燃烧室中,燃料与空气混合后被火花塞点燃;而压燃式燃烧室中,燃油在高温和高压的条件下自燃。
不同类型的燃烧室对应着不同的燃烧方式和燃烧产物。
此外,发动机还有不同的循环类型,如四冲程发动机和两冲程发动机,它们的工作原理和循环过程有所区别。
发动机的性能取决于多个因素,如功率、扭矩、燃油效率等。
提高发动机效率的方法包括提高燃烧效率、减少热损失、优化供气系统和排气系统等。
通过改变压缩比、调整进气量和燃油喷射时机,可以实现发动机性能的调节。
总之,发动机的组成和工作原理是实现能量转换的关键。
了解发动机的组成及其工作原理对于对于日常使用和维护非常重要。
对于汽车、飞机等交通工具的使用者来说,了解发动机的工作原理能够更好地理解其性能和操作要点,提高行驶和驾驶的安全性和效率。
发动机总体结构与工作原理

五大系统之--点火系
作用:按规定时刻及时点燃气缸内的混合气。 组成:由蓄电池、分电器、点火线圈、火花塞等组成。
五大系统之--起动系
作用:使静止的发动机起动。 组成:由起动机及附属装置组成。
三、发动机基本术语
工作循环:每完成一次热功转换的工作过程。 上止点:活塞离曲轴回转中心最远处。 下止点:活塞离曲轴回转中心处。 曲柄半径R :连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心的距离。 活塞行程S:上、下两止点间的距离(mm),S=2R;
五大系统之--润滑系
作用:润滑、冷却、清洗、防腐、密封等。 组成:由机油泵、滤清器、限压阀、油道等组成。
五大系统之--燃料系(汽油车)
作用:按需要向气缸内供应已配制好的可燃混合气,燃烧后排出废气。 组成:化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、进排气管、滤清器等组成。
五大系统之--燃料系(柴油车)
作用:向气缸内供应纯空气并在规定时刻向 气缸内喷入柴油,燃烧后排出废气。
发动机总体结构与工作原理
一、发动机的分类
发动机是将其它形式的能量转变为机 械能的机器。
分类: 按使用燃料分:汽油机、柴油机等。
按工作循环分:四冲程发动机、二冲程发动机。
按冷却方式分:水冷式、风冷式
按气门装置位置分:侧置式、顶置式
按气缸排列分:直列式发动机、V型发动机。
按气缸数分:单缸发动机、多缸发动机。
柴油机 165F:表示单缸,四行程,缸径65mm,风冷通用型 495Q:表示四缸,四行程,缸径95mm,水冷车用 X4105: 表示四缸,四行程,缸径105mm,水冷通用型,X表示系列代号
结语
谢谢大家!
冲程:活塞由一个止点到另一个止点运动一次的过程; 气缸工作容积(Vh):活塞从上止点到下止点所让出的空间容积。 发动机工作容积(Vl):发动机所有气缸工作容积之和,也叫发动机的排量。
汽车发动机的工作原理及总体构造

汽车发动机的工作原理及总体构造
一、汽车发动机的工作原理
1.吸气:发动机的活塞下行时,活塞腔内的气门打开,通过气门进入
汽缸的混合气。
2.压缩:活塞上行时,活塞腔内的气门关闭,活塞将混合气压缩成高
压气体。
3.爆燃:在活塞接近顶死点时,火花塞产生火花,将混合气点燃爆炸,释放出能量。
4.排气:活塞下行时,废气通过排气门排出汽缸,为新的混合气提供
空间。
通过这四个基本过程循环运作,汽车发动机可以持续地产生动力,驱
动汽车运行。
二、汽车发动机的总体构造
1.气缸体系:汽缸是发动机燃烧的主要部分,通常由铁合金或铝合金
制成。
汽缸体内设置有活塞和气门,通过这些部件的运动来实现吸气、压缩、爆燃和排气的过程。
2.曲轴与连杆机构:曲轴是将活塞运动转化为有用功的装置,具有一
定的几何结构,可以将来自活塞的线性运动转化为旋转运动。
连杆连接活
塞与曲轴,将活塞的线性运动转化为曲轴的旋转运动。
3.气门机构:气门控制气缸内的进气和排气。
气门通过气门杆与凸轮
轴相连接,由凸轮轴的转动带动气门的开闭。
4.燃油供给系统:燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、喷油器等。
燃油从燃油箱经过燃油泵被送入汽缸,与空气混合后形成可燃气体。
此外,还有点火系统、冷却系统、润滑系统等辅助系统,保证发动机正常运行。
总之,汽车发动机通过吸气、压缩、爆燃和排气这四个基本过程,不断地将化学能转化为机械能,从而驱动汽车运行。
其总体构造包括气缸体系、曲轴与连杆机构、气门机构和燃油供给系统等。
这些构造相互配合,共同完成发动机的工作。
发动机工作原理和总体构造

(四)飞轮的作用: 四冲程发动机工作循环的四个活塞行程中,只有一个行程是作功的,其余三个行程是依靠飞轮的惯性
(b)表面点火: 在火花塞点火之前,由于燃烧室内灼热表面(如排气门头部、火花塞电极处、积碳处)点燃可燃混合气
而产生的另一种不正常燃烧现象,称为表面点火。 表面点火现象:
表面点火发生时,也伴有强烈的敲缸声(较沉闷),产生的高压会使发动机机件机械负荷增加,寿命降 低。
(c)汽油机压缩比的选择: 应在避免引起爆燃和表面点火的前提下尽可能提高压缩比,以提高发动机功率,改善燃油经济性。
冷却系—水泵9由曲轴14上的皮带轮带动,将来自散 热器冷却后的冷却水泵入气缸7燃烧室周围的冷却水 套,经过气缸盖6中的冷却水套,热水由气缸盖上部 的出水口流往散热器。
(三)发动机基本术语
上止点(T.D.C.):
活塞顶离曲轴中心最远处。
下止点(B.D.C.): 活塞行程 S :
活塞顶离曲轴中心最近处。
(b)压缩行程
(a)爆燃: 由于压缩比过高导致压缩终了时气体压力和温度过高,在火花塞点火之后燃烧室内离点燃中心较远处的
末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧现象,称为爆燃。 爆燃现象:
爆燃时,火焰以极高的速率传播,温度和压力急剧升高,形成压力波,以声速推进,当这种压力波撞击 燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。同时还会引起发动机过热、功率下降、燃油消耗率增加等一系列不良后果, 严重爆燃时甚至造成排气门烧废、轴瓦破裂、活塞顶熔穿、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。
发动机的工作原理和总体构造

三角活塞转子发动机
转子发动机又称为米勒循环发动机,采用三角转子旋转 运动来控制压缩和排放,由德国人菲加士·汪克尔发明。
60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑 车。
1964年,日内瓦的德法合资企业COMOBIL公司,首次 把转子发动机装在轿车上成为正式产品。
1967年,马自达公司投巨资从汪克尔公司买下了这项 技术。将转子发动机装在马自达轿车上开始成批生产。
进关 排关 活塞 上→下 压缩终了时 点火 压力 ↗ ↗ 3~5MPa 温度 ↗ ↗ 2200~2800K 体积 ↗ ↗ 曲轴 360°~540° 做功终了
压力↘ ↘ 0.3~0.5MPa
温度 ↘ 1300~1600K
进关 排开 活塞 下→上 压力 0.105~0.115MPa 温度 900~1200K 曲轴 540°~720° 残余废气:因燃烧室容 积,废气不能排尽。
第一节 发动机的分类
一、发动机的定义、分类及特点
发动机-将某种能量直接转换为机械能并拖动 某些机械进行工作的机器。
将热能转变为机械能的发动机,称为热力发动 机(热机)。
燃料和空气混合后在机器内部燃烧而产生热能, 然后再转变为机械能的,称为内燃机。
内燃机与外燃机相比,具有热效率高、体积小、 便于移动和起动性能好等优点。
第五节 发动机主要性能指标与特性
发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准
动力性能指标:有效转矩、有效功率、转速 经济性能指标:燃油消耗率 运转性能指标:排气品质、噪声、起动性能
一、动力性能指标
a. 有效转矩:指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩,通常用Ttq表示, 单位为N·m。有效转矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲 轴产生的扭矩,并克服了摩擦,驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的 净转矩。 b. 有效功率:指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率,通常用Pe表示 ,单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩 和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器 测定,测出有效扭矩和曲轴转速,然后计算出有效功率。
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汽油发动机外特性曲线
Te Pe be Te Pe
be
四、发动机的工况与负荷
1、工况(指发动机的工作状况):一般用它的功率 与曲轴转速来表征,有时也用负荷与曲轴转速来表明 。 2、发动机在某一转速下的负荷:是当时发动机发出 的功率与同一转速下所可能发出的最大功率之比,以百 分数表示。 分析 右图 发动 机的 负荷
Pe/kW 50 45 32 27 20
d c
e
Ⅰ Ⅱ
b
Ⅲ
n/r·min-1
0
a
2000 3500 4800
第五节 内燃机名称及型号编制规则
一、内燃机型号由以下四部分组成 首部:为产品系列符号和换代标志符号,由制造厂根据
需要自选相应字母表示,但需主管部门核准。
中部:由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸
(2) 柴油机
195: 165F: 6135Q: X4105: 表示单缸,四行程,缸径95mm,水冷通用型 表示单缸,四行程,缸径65mm,风冷通用型 表示六缸,四行程,缸径135mm,水冷车用 表示四缸,四行程,缸径105mm,水冷通用型,X表示系列代号
三、运转性能指标
1、排气品质 有害物质主要有氮氧化合物(NOx)、碳氢 化合物(HC)、一氧化碳(CO)等以及排 气颗粒。 2、噪声 3、起动性能
四、发动机的速度特性
指发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者 随曲轴转速变化的规律。用曲线表示,称为速 度特性曲线。 节气门(燃料供给调节机构)全开时的速 度特性叫发动机的外特性; 节气门不全开的任意位置所得到的速度特 性都称为部分特性。 发动机的外特性代表了发动机所具有的最 高动力性能。
4、排气行程
残余废气 下止点 上止点
P
进气门关闭
活 塞 上 行
排气门打开
Z
c
大气压力线
r
示功图
b V
a
排气终了时气缸内压强下降至0.102~ 0.120Mpa,温度下降至900~1200K
六、爆燃和表面点火
1、压缩比对发动机工作的影响:
⑴压缩比适当增加,可燃混合气温度增加,压力 增加,燃烧速度快,发动机功率增加,经济性 好; ⑵压缩比如果过大,反而会出现爆燃和表面点火 等不正常燃烧现象,发动机过热,功率下降。 ⑶压缩比过小,压缩终了时气体的压力和温度越 低,燃烧速度缓慢,发动机功率降低,燃油消耗 率增加。
a V
2、压缩行程
上止点 下止点
P
进气门关闭
活 塞 上 行
排气门关闭
c
大气压力线
r
示功图
a V
压缩终了时气缸内压强上升至0.6~ 1.5Mpa,温度继续上升至600~700K 。
3、作功行程
下止点 上止点
P
进气门关闭
活 塞 下 行
排气门关闭
Z
c
大气压力线
r
示功图
b a V
作功中气缸内最高压强可达3~5Mpa,最 高温度可达2200~2800K;作功终了时气 缸内压强下降至0.3~0.5Mpa,温度下降 至1300~1600K。
Va - 气缸总容积; Vh - 气缸工作容积; Vc - 燃烧室容积; 汽油机压缩比一般为8~11。柴油机压缩比一般 为16~22。
9、工作循环 对于往复活塞式发动机,每进行一 次能量转换,均要经过进气、压缩、作 功、排气四个过程。这种周而复始的连 续过程,称为发动机的一个工作循环。 (在气缸内进行的,每一次将热能转换 为机械能的一系列的连续过程 )
三、 四冲程汽油机工作原理
1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程
1、进气行程
示功图:表示活塞
在不同位置时气缸内 气体压力的变化情况。
下止点 上止点
进气门开启
活 塞 下 行
P
排气门关闭
大气压力线
r
示功图
进气终了时气缸内压强为0.074~ 0.093Mpa,温度上升至353~403K
3
2 n 10 二者关系 P e T e 60
Te n ( kW ) 9550
式中:Te - 有效转矩,单位为N·m; n - 曲轴转速,单位为r/min
3、转速:指发动机曲轴每分钟的转数,单位为r/min。
二、经济性指标
燃油消耗率:指发动机每发出1kw有效功率, 1小时内所消耗的燃油质量,称为为燃油消耗 率,用be表示,单位为 g/(kW·h) 。
发动机工作原理和总体构造
概述 四冲程发动机工作原理 发动机总体构造 发动机主要性能指标和特性 内燃机名称及型号编制规则
三、发动机的分类 (往复活塞式):
汽油机 1、按使用的燃料不同分 柴油机
四冲程发动机 2、按完成一个工作循环所需行程数 二冲程发动机
水冷发动机 3、按冷却方式不同 风冷发动机
4、按气缸数及排列方式
径符号等组成。
后部:结构特征和用途特征符号,以字母表示。 尾部:区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分
时,由制造厂选用适当符号表示。
二、内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义
三、型号编制举例
(1) 汽油机
1E65F: 表示单缸,二行程,缸径65mm,风冷通用型 4100Q-4: 表示四缸,四行程,缸径100mm,水冷车用,第四种变型产品 TJ376Q: CA488: 表示三缸,四行程,缸径76mm,水冷车用,TJ表示系列符号 表示四缸,四行程,缸径88mm,水冷通用型,CA表示系列符号
第三节
发动机总体构造
曲柄连杆机构 配气机构 燃料供给系统
五 大 系 统
两 以汽油机为例包括: 大 机 构
机体组
+
润滑系统 冷却系统 点火系统 起动系统
第四节
发动机的主要性能指标与特性
一、动力性指标
1、有效转矩:发动机通过飞轮对外输出的转矩称为发动 机的有效转矩,用Te表示 。 2、有效功率:发动机通过飞轮对外输出的功率称为发动机 的有效功率,用Pe表示。
2、活塞行程 上、下止点间的距离 S 称为活塞行程。
S
3、曲柄半径 曲柄与连杆下端的连接中心至曲轴中 心的距离R。其中S=2R。
R
4、气缸工作容积 活塞从一个止点运动到另一个止点所扫 过的容积。一般用Vh表示。
Vh
5、燃烧室容积 活塞位于上止点时,其顶部与气缸盖之 间的容积。一般用VC表示。
Vc
6、气缸总容积 活塞位于下止点时,其顶部与气缸盖之间的 容积。一般用Va表示。
Va
7、发动机排量 多缸发动机各气缸工作容积的总和。一般 用VL表示。 VL=Vh×i i为气缸数目
8、压缩比 气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩 比(压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后 的最小容积之比 ),用ε表示。
单缸发动机 单列式 多缸发动机 V型 对置式
单列式
V型
对置式
5、按进气状态分
自然吸气式发动机(非增压式发动机) 强制吸气式(增压式发动机)
第二节
一、基本结构
四行程发动机工作原理
1、上止点、下止点 活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点; 活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。 在上、下止点处,活塞的运动速度为零。
2、爆燃 由于压缩比过高导致压缩终了 时气体压力和温度过高,在火花塞 点火之后燃烧室内离点燃中心较远 处的末端可燃混合气自燃而造成的 一种不正常燃烧现象,称为爆燃。
3、表面点火 在火花塞点火之前,由于燃烧室 内灼热表面(如排气门头部、火花塞 电极处、积碳处)点燃可燃混合气而 产生的另一种不正常燃烧现象,称为 表面点火。