1、第九章 点火系,一、概述 二、蓄电池点火系统的组成与工作原理 三、点火提前 四、蓄电池点火系主要元件 五、电子点火系统 六、微机控制点火系统,一、概述,汽油机在压缩接近上止点时，可燃混合气是由火花塞点燃的，从而燃烧对外作功，为此，汽油机的燃烧室中都装有火花塞。火花塞有一个中心电极和一个侧电极，两电极之间是绝缘的。当在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高到一定值时，火花塞两电极之间的间隙就会被击穿而产生电火花，能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压；能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系。汽车发动机的点火系同汽车上的其它电器设备一样采用单线制连接，即一端搭
2、铁单线制 正极搭铁旧车 负极搭铁新车无论是正极搭铁还是负极搭铁，均应保证点火瞬间火花塞中心电极为负，因为，热的金属表面比冷的金属表面容易发射电子，发动机工作时，火花塞的中心电极较侧电极温度高。,一、概述,功用： 能在规定的时刻，按发动机的点火顺序供给火花塞以足够能量的高压电，使其两电极间产生电火花，点燃混合气，使发动机做功。 点火过程在火花塞的两个电极之间加上直流电压时，电极之间的气体便发生电离现象。随着电极间的电压升高，气体电离的程度不断增强。当电压增长到一定值时，火花塞两电极间的间隙被击穿而产生电火花。击穿电压一般在1520 kV。,一、概述,类型 分类与组成 电源 产生高压的方法 1蓄电
3、池点火系 蓄电池或发电机 点火线圈和断电器 2半导体点火系 蓄电池或发电机 点火线圈和半导体元件 3微机控制点火系 蓄电池或发电机 点火线圈和微机装置 4磁电机点火系 无 永久磁铁和电磁线圈,组成：主要由电源、点火开关、点火线圈、断电器、配电器、电容器、火花塞、高压导线、阻尼电阻等组成。 工作原理电源是蓄电池，其电压为12 V 或24 V ，由点火线圈和断电器共同产生高压10000 V 以上。分初级回路和次极回路。点火线圈实际上是一个变压器，主要由初级绕组，次极绕组和铁芯组成。断电器是一个凸轮操纵的开关。断电器凸轮由发动机配气凸轮轴驱动，并以同样的转速旋转，即曲轴齿轮每转两圈，凸轮轴转一圈，为
4、了保证曲轴转两圈各缸轮流点火一次，断电器凸轮的凸棱数一般等于发动机的气缸数，断电器的触点与点火线圈的初级绕组串联，用来切断或接通初级绕组的电路。,二、蓄电池点火系的组成与工作原理,几个元件的作用 电容器与断电器触点并联当触点断开时，有两个作用保护触点，自感电流向电容器充电，减小触点间产生的电火花，防止触点烧损。加速断电，提高次极电压。 附加电阻与点火线圈初级绕组串联 附加电阻与点火线圈初级绕组串联其作用是调节初级电流大小，维持初级电流基本稳定。附加电阻的特点是温度愈高，电阻愈大，所以又叫热敏电阻。,三、点火提前,1. 点火时刻 点火时刻是用点火提前角来表示的。为了使发动机具有较好的性能，点火不
5、能在压缩终了时进行，而必须有一定的提前。 点火提前角是指从火花塞电极间跳火开始，到活塞运行至上止点时的一段时间内曲轴转过的角度。,三、点火提前,2. 点火提前角的影响因素 负荷：当发动机转速一定时，随着负荷的加大，节气门开度加大，进入气缸的可燃混合气量增多，压缩终了时的压力和温度增高，同时，残余废气在气缸内所占的比例减小，混合气燃烧速度加快，这时，点火提前角应适当减小。反之，发动机负荷减小时，点火提前角则应适当增大。 转速：当发动机节气门开度一定时，随着转速增高，燃烧过程所占曲轴转角增大，这时，应适当加大点火提前角。点火提前角应随转速增高适当加大。 辛烷值：点火提前角还和汽油的抗暴性能有关，使
6、用辛烷值高，抗暴性能好的汽油，点火提前角应较大。,三、点火提前,3. 点火提前角的调节装置 负荷：真空式点火提前调节装置（自动） 转速：离心式点火提前调节装置（自动） 辛烷值：辛烷值校正器（手动）,四、蓄电池点火系主要元件,分电器： 功用： （1）接通或断开初级电路 （2）将点火线圈产生的高压电按照发动机分配给各缸火花塞 （3）根据发动机转速和负荷自动调节点火时刻 组成： （1）断电器: 位于分电器中部，由固定触点、活动触点和分电器凸轮组成 （2）配电器：位于分电器上部，由分电器盖、分火头和高压线组成 （3）电容器：与分电器的白金触点并联 （4）点火提前调节装置：位于分电器下部，有离心调节装置
7、和真空调节装置,四、蓄电池点火系主要元件,2. 点火线圈： 功用：把电源的低压电转变成火花塞点火所需要的高压电。分类：按其铁芯结构型式有两种： 开磁路点火线圈：开磁路点火线圈采用柱形铁芯，其上下两端没有连接在一起，磁力线通过空气形成磁回路。磁阻大，泄漏的磁通量多，磁路损失大，转换效率低。 闭磁路点火线圈：闭磁路点火线圈的铁芯用“口”字形或“日”字形的铁片叠制而成。磁路闭合。泄漏的磁通量和磁路损失大大减小，点火线圈的转换效率高。,四、蓄电池点火系主要元件,3. 火花塞： 功用：将高压电引入燃烧室产生火花并点燃混合气。 组成：由中心电极、侧电极、外壳和瓷绝缘体等组成。火花塞跳火间隙0.60.8 m
8、m火花塞自洁温度（500 600）范围火花塞炽热温度（800 900）范围热型：绝缘体裙部较长，吸收热量多而散热慢。用于低压缩比且转速比较低的发动机。 冷型：绝缘体裙部较短，吸收热量少而散热快。用于高压缩比且转速比较高的发动机。 普通型：介于热型和冷型之间。,五、电子点火系统,点火系统最基本的原理是通过断电开关控制点火线圈一次电流的大小和断电时刻，从而控制点火的能量和时刻，保证发动机气缸内的混和气完全燃烧。由于点火能量的高低是由点火线圈一次线圈的大小决定的，而该电流是是按指数规律变化的，通电时间越长，其值越接近幅值，断电后的二次线圈产生的感应电动势就越高，点火能量就越大。所以总是希望点火线圈一
9、次电流通电时间长一些，但是，该电流过大会造成点火线圈发热乃至损坏以及电能消耗增大，因此，科学地控制点火线圈一次电流的通电时间，是点火控制的要素之一。使用半导体开关（通常用功率三极管）控制电流的通断，所以通电时间的控制是通过控制半导体开关的导通时间来控制的。,五、电子点火系统,传统点火系的缺点： （1）断电器触点分开时，在触点之间产生火花，使触点逐渐氧化、烧蚀； （2）火花塞积炭时，因火花塞漏电而二次电压升不上去，不能可靠地点火； （3）高速时容易出现缺火现象。 电子点火系统具有以下优点： （1) 可以减少触点火花，避免触点烧蚀，延长触点的使用寿命；有的还可以取消触点，因而克服了与触点相关的一切
10、缺点，改善了点火性能。 （2) 可以不受触点的限制，增大初级电流，提高次级电压，改善发动机高速时的点火性能。一般传统点火系统的低压电流不超过5A，而电子点火系统可提高到78A，次级电压可达30kV。 （3) 由于次级电压和点火能量的提高，使其对火花塞积炭不敏感，且可以加大火花塞电极间隙，点燃较稀的混合气，从而有利于改善发动机的动力性、经济性和排气净化性能。 （4) 大大减轻了对无线电的干扰。 （5) 结构简单，质量轻，体积小，使用和维修方便。分类： 触点式无触点式,五、电子点火系统,2. 触点式半导体点火系 优点：利用晶体三极管的开关作用，代替断电器的触点控制点火线圈一次电路的通、断。由于流过
11、触点的电流是三极管的基极电流，它只有一次电流的1/51/10，减少了触点电流，可以减小触点火花，延长触点寿命。 缺点：仍利用触点的开闭作用产生点火信号，控制点火系的工作，因此克服不了触点式点火装置的故有缺点。如，高速时触点臂振动，触点分开后不能及时闭合；凸轮或顶块磨损会改变点火时刻；触点污染不能可靠工作。,五、电子点火系统,（1）三极管基极电流蓄电池正极点火开关S点火线圈一次绕组N1 点火线圈的附加电阻Rf 三极管VT的发射极e、基极b 电阻R2 断电器触点K 蓄电池负极 （2）初次绕组电流蓄电池正极点火开关S点火线圈初级绕组N1 点火线圈的附加电阻Rf 三极管VT的发射极e、集电极c 蓄电池
12、负极,五、电子点火系统,（3）三极管截止当断电器触点K 分开时，三极管的基极电路被切断，三极管由导通变为截止，切断了点火线圈初级绕组的电路，初级电流迅速下降为零，在点火线圈次级绕组中产生高压电，击穿火花塞间隙，点燃混合气， （2）次极绕组电流蓄电池正极点火开关S点火线圈次极绕组火花塞 蓄电池负极,五、电子点火系统,3. 无触点半导体点火系 组成：传感器，点火控制器，点火线圈，配电器，火花塞 分类：磁脉冲式 霍尔效应式 光电式优点：利用各种类型的传感器代替断电器的触点，产生点火信 号，控制点火系的工作。因此，点火系工作时，与触点有关的故障都不可能发生。 缺点： （1）仍靠离心提前和真空提前两套机
13、械式点火提前装置对点火时间进行调节。机械的滞后、磨损以及装置本身的局限性不能保证最佳的点火时刻。 （2）点火线圈一次电路的导通时间受转子凸轮形状和发动机转速的影响。,五、电子点火系统,磁脉冲式点火信号发生器 磁脉冲式点火信号发生器是依靠电磁感应原理制成的。它一般安装在分电器的内部，由信号转子和感应器两部分组成。信号转子由分电器轴驱动，其转速与分电器轴相同；感应器固定在分电器底板上，由永久磁铁、铁心和绕在铁心上的传感线圈组成。信号转子的外缘有凸齿，凸齿数与发动机的气缸数相等。永久磁铁的磁力线从永久磁铁的N极出发，经空气隙穿过转子的凸齿，再经空气隙、传感线圈的铁心回到永久磁铁的S极，形成闭合磁路。
14、当发动机不工作时，信号转子不动，通过传感线圈的磁通量不变，不会产生感应电动势，传感线圈两引线输出的电压信号为零。,五、电子点火系统,霍尔效应式点火信号发生器（霍尔传感器）霍尔效应式点火信号发生器安装在分电器内。 由霍尔触发器3、永久磁铁1和由分电器轴驱动的带缺口的转子2组成。霍尔触发器（也称霍尔元件）是一个带集成电路的半导体基片。当直流电压作用于触发器的两端时，便有电流I在其中通过，如果在垂直于电流的方向还有外加磁场的作用，则在垂直于电流和磁场的方向上产生电压UH，该电压称为霍尔电压，这种现象称为霍尔效应。,五、电子点火系统,光电效应式点火信号发生器 光电效应式点火信号发生器是利用光电效应原理
15、，以红外线或可见光光束进行触发的，主要由遮光盘（信号转子）、遮光盘轴、光源、光接收器（光敏元件）等组成。光源可用白炽灯，也可用发光二极管。由于发光二极管比白炽灯耐振动、耐高温，能在150的环境温度下持续工作，而且工作寿命很长，所以现在绝大多数采用发光二极管作光源。发光二极管发出的红外线光束一般还要用一只近似半球形的透镜聚焦，以便缩小光束宽度，增大光束强度，有利于光接收器接收、提高点火信号发生器的工作可靠性。光接收器可以是光敏二极管，也可以是光敏三极管。光接收器与光源相对，并相隔一定的距离，以便使光源发出的红外线光束聚焦后照射到光接收器上。,五、电子点火系统,7. 点火控制器：点火控制器取代了传
16、统点火系统中断电器的触点，将点火信号发生器输出的点火信号整形、放大，转变为点火控制信号，控制点火线圈初级绕组中电流的通、断，以便在次级线圈的绕组中产生高压电，供火花塞点火。点火控制器的基本电路包括整形电路、开关信号放大电路、功率输出电路等。,五、电子点火系统,8.分电器： 取消了断电器（触点和凸轮）和电容器，增加了点火信号发生器（信号转子和传感部分）。有些点火控制器能够随着发动机转速变化自动调节点火提前角，所以这些分电器去掉了离心提前调节机构，只保留真空提前调节机构。9. 点火线圈：是用点火控制器控制其初级电路通断的，所以其初级电流可以增大，点火线圈的电感和电阻一般较小。不能和传统点火系统点火
17、线圈互换。电子点火系统多采用闭磁路点火线圈。10. 火花塞：由于普通电子点火系统的点火能量提高，火花塞电极间隙比传统点火系统的火花塞电极间隙增大，一般为0.81.0mm；为了适应稀薄混合气燃烧，有的甚至达到1.01.2mm，并且各种车型差异也较大，,六、微机控制点火系,特点：由微机控制系统根据各传感器提供的信号，随发动机工况的变化自动地调节点火提前角，使发动机在任何工况下，均能获得最佳的点火提前角，此外，还能自动地调节初级电路的导通时间，使发动机低速运行时，初级电路的导通时间缩短，防止点火线圈过热，高速运行时初级电路的导通时间适当延长，以提高次级电压和点火能量。 组成：由传感器、微机控制器、点
18、火控制器和点火线圈组成。,六、微机控制点火系,优点： （1）取消了机械式点火提前调节装置，微机控制点火系根据发动机的工况变化自动地调节点火提前角。 （2）自动地调节一次电路的导通时间，使高速时一次电路的导通时间延长，增大一次电流，提高二次电压；低速时一次电路导通时间适当缩短，限制一次电流的幅度，以防止点火线圈发热。 分类：有分电器无分电器,六、微机控制点火系,1. 有分电器微机控制点火系统 有分电器微机控制点火系统一般由传感器、微机控制器、点火执行器等组成。发动机点火系统的结构不尽相同，但其工作原理相似。 2. 无分电器微机控制点火系统无分电器微机控制点火系统由低压电源、点火开关、微机控制单元
19、(ECU)、点火控制器、点火线圈、火花塞、高压线和各种传感器等组成。有的无分电器点火系统还将点火线圈直接安装在火花塞上方，取消了高压线。,六、微机控制点火系,无分电器根据高压配电方式的不同分为独立点火方式同时点火方式 独立点火方式是一个缸的火花塞配一个点火线圈，各个独立的点火线圈直接安装在火花塞上，独立向火花塞提供高压电，各缸直接点火。,复习思考题,1. 发动机工作时，点火系的电路中形成几条支路？具体路径是什么？ 2. 按产生高压电方法的不同，点火系可以分为哪几种？ 3. 什么是点火提前角？影响点火提前角的主要因素有哪些？ 4. 试述蓄电池点火系的组成和工作原理。 5. 传统点火系低压电路中的并联电容和串联附加电阻各起什么作用？ 6.为什么点火系必须设置离心式点火提前和真空式点火提前调节装置？说明其调节原理。 7. 什么是火花塞的自洁温度？根据火花塞的裙部传热特性，可将其分为哪几种类型？各用在什么场合？ 8. 半导体点火系与蓄电池点火系比较有那些优点？ 无触点半导体点火系中传感器的作用是什么？常用有哪些类型的传感器？,
