第3章_点火系统

1、第第3 3章章 点火系统点火系统 n点火系组成与工作原理点火系组成与工作原理 n点火系主要部件点火系主要部件 n磁感应式普通电子点火系统磁感应式普通电子点火系统 n霍尔式普通电子点火系统霍尔式普通电子点火系统 n典型举例典型举例 本章主要本章主要内容内容 点火系的作用点火系的作用 在汽油发动机中，气缸内的混合气在汽油发动机中，气缸内的混合气 是由高压电火花点燃的，而产生电火花是由高压电火花点燃的，而产生电火花 的功能是由点火系来完成的。的功能是由点火系来完成的。 3.1 3.1 概概 述述 汽油发动机压缩终了的可燃混合气是由汽油发动机压缩终了的可燃混合气是由 点火系统产生电火花点燃的，为保证在

2、发动点火系统产生电火花点燃的，为保证在发动 机各种工况和使用条件下都能适时、可靠地机各种工况和使用条件下都能适时、可靠地 点火，点火系统应能满足如下三个基本要求。点火，点火系统应能满足如下三个基本要求。 能产生足够高的次级电压能产生足够高的次级电压 有足够的点火能量有足够的点火能量 点火时间要适当点火时间要适当 3.1.1 3.1.1 对点火系统的要求 1 1能产生足够高的次级电压能产生足够高的次级电压 用于点燃混合气的火花塞电极伸入发动机气缸用于点燃混合气的火花塞电极伸入发动机气缸 燃烧室内，通过电极之间气体的电离作用产生电弧燃烧室内，通过电极之间气体的电离作用产生电弧 放电放电( (跳火跳

3、火) )。要使电极之间的气体电离而产生电火。要使电极之间的气体电离而产生电火 花，就必须有足够高的电压。使火花塞电极跳火所花，就必须有足够高的电压。使火花塞电极跳火所 需的电压称之为需的电压称之为击穿电压击穿电压( (U Uj j) )或或点火电压点火电压。 U Uj j的高低与发动机工况及火花塞的状况等许多的高低与发动机工况及火花塞的状况等许多 因素有关。因素有关。 (1) (1) 发动机工况发动机工况 (2) (2) 火花塞电极的温度和极性火花塞电极的温度和极性 (3) (3) 火花塞的间隙和形式火花塞的间隙和形式 3.1.1 3.1.1 对点火系统的要求 (1) (1) 发动机工况发动机

4、工况 气缸内的混合气压力高、温度低时，气体的密度相对较大，气缸内的混合气压力高、温度低时，气体的密度相对较大， 气体电离所需的电场力大，所需的击穿电压也就高。在不同工气体电离所需的电场力大，所需的击穿电压也就高。在不同工 况下其压缩终了的混合气压力和温度是不同的，因此发动机的况下其压缩终了的混合气压力和温度是不同的，因此发动机的 转速和负荷改变时，火花塞的击穿电压是变化的。转速和负荷改变时，火花塞的击穿电压是变化的。 (2) (2) 火花塞电极的温度和极性火花塞电极的温度和极性 当火花塞电极的温度超过混合气温度时，击穿电压可降低当火花塞电极的温度超过混合气温度时，击穿电压可降低 30%30%5

5、050。这是因为在电极温度高时，包围在电极周围的气。这是因为在电极温度高时，包围在电极周围的气 体密度相对较小的缘故。由于火花塞中心电极的温度相对较高，体密度相对较小的缘故。由于火花塞中心电极的温度相对较高， 因此火花塞的中心电极为负极时，火花塞电极的击穿电压可降因此火花塞的中心电极为负极时，火花塞电极的击穿电压可降 低低2020左右。左右。 (3) (3) 火花塞的间隙和形式火花塞的间隙和形式 火花塞电极的间隙增大，在同样电压下的电场就减弱，要火花塞电极的间隙增大，在同样电压下的电场就减弱，要 使电极间隙间的气体电离所需的电压就得增大。火花塞电极较使电极间隙间的气体电离所需的电压就得增大。火

6、花塞电极较 细或电极表面有沟棱时，在同样的电压下其电场的最强处要大细或电极表面有沟棱时，在同样的电压下其电场的最强处要大 于较粗、表面平的电极，因此所需的击穿电压可降低。于较粗、表面平的电极，因此所需的击穿电压可降低。 3.1.1 3.1.1 对点火系统的要求 2 2有足够的点火能量有足够的点火能量 足够高的次级电压只是保证火花塞可靠跳火，足够高的次级电压只是保证火花塞可靠跳火， 但要使混合气可靠点燃，还必须具有足够的点火能但要使混合气可靠点燃，还必须具有足够的点火能 量。发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温量。发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温 度已接近自然温度，因此所需的火花能量

7、很小，但度已接近自然温度，因此所需的火花能量很小，但 是在发动机起动、怠速及急加速时，由于混合气的是在发动机起动、怠速及急加速时，由于混合气的 温度较低或混合气过浓、过稀等原因，需要有较高温度较低或混合气过浓、过稀等原因，需要有较高 的点火能量才能保证混合气可靠燃烧。的点火能量才能保证混合气可靠燃烧。 点火能量不足时，会使发动机起动困难、点燃点火能量不足时，会使发动机起动困难、点燃 率下降，发动机的动力性下降、油耗和排污增加，率下降，发动机的动力性下降、油耗和排污增加， 甚至于发动机不能工作。甚至于发动机不能工作。 3.1.1 3.1.1 对点火系统的要求 3 3点火时间要适当点火时间要适当

8、最适当的点火时间应能使混合气的燃烧最高压最适当的点火时间应能使混合气的燃烧最高压 力出现在上止点后力出现在上止点后1010 1515 ，使发动机的燃烧功率，使发动机的燃烧功率 达到最大。达到最大。 发动机转速和负荷不同时，点火提前角度应是发动机转速和负荷不同时，点火提前角度应是 不同的。点火系统应能根据发动机的转速和负荷变不同的。点火系统应能根据发动机的转速和负荷变 化情况，及时调整点火时间，以使混合气的燃烧及化情况，及时调整点火时间，以使混合气的燃烧及 时、完全。时、完全。 除了发动机的转速与负荷变化时点火提前角应除了发动机的转速与负荷变化时点火提前角应 及时调整以外，还有好些因素会影响混合

9、气的燃烧及时调整以外，还有好些因素会影响混合气的燃烧 速度，当这些因素有变化时，相应的点火提前角需速度，当这些因素有变化时，相应的点火提前角需 作适当的调整。作适当的调整。 3.1.1 3.1.1 对点火系统的要求 影响点火提前角的二个主要因素：影响点火提前角的二个主要因素： 发动机的转速发动机的转速 负荷负荷 影响点火提前角的其他因素：影响点火提前角的其他因素： 混合气的浓度混合气的浓度 进气压力进气压力 发动机的温度发动机的温度 压缩比压缩比 汽油辛烷值汽油辛烷值 火花塞的数量火花塞的数量 3.1.1 3.1.1 对点火系统的要求 18861886年，第一辆以四冲程内燃机为动力的汽车使用的

10、是磁电机点年，第一辆以四冲程内燃机为动力的汽车使用的是磁电机点 火系统。火系统。 19071907年，美国人首先在汽车上使用蓄电池点火装置，这种用蓄电年，美国人首先在汽车上使用蓄电池点火装置，这种用蓄电 池和发电机来提供电能的点火系统采用了点火线圈，由断电器触点池和发电机来提供电能的点火系统采用了点火线圈，由断电器触点 的闭合和断开来控制点火线圈初级电流的通断，使次级产生高压的闭合和断开来控制点火线圈初级电流的通断，使次级产生高压 ( (图图3-1a)3-1a)。 19311931年，美国人才首先使用了能自动根据发动机负荷和转速来调年，美国人才首先使用了能自动根据发动机负荷和转速来调 节点火提

11、前角的真空、离心点火提前调节装置。节点火提前角的真空、离心点火提前调节装置。 2020世纪世纪6060年代初年代初 期，出现了晶体管辅助点火系统。期，出现了晶体管辅助点火系统。 无触点电子点火系统在无触点电子点火系统在2020世纪世纪6060年代末期开始推广应用，如今已年代末期开始推广应用，如今已 基本上普及。基本上普及。 19761976年，美国通用公司首次将微处理器应用于点火时刻控制，此年，美国通用公司首次将微处理器应用于点火时刻控制，此 后微机控制的电子点火系统的应用日渐增多，并与汽油喷射、怠速后微机控制的电子点火系统的应用日渐增多，并与汽油喷射、怠速 等发动机其它电子控制系统一起，进行

12、综合控制。随着汽油发动机等发动机其它电子控制系统一起，进行综合控制。随着汽油发动机 汽油喷射系统全面取代化油器这一趋势的发展，电子控制点火系统汽油喷射系统全面取代化油器这一趋势的发展，电子控制点火系统 在汽车上的使用也必将普及在汽车上的使用也必将普及 3.1.2 3.1.2 点火系统的发展概况 l按点火系统的电源不同分按点火系统的电源不同分 磁电机点火系统磁电机点火系统 蓄电池点火系统蓄电池点火系统 l按点火系统储存的点火能量的方式不同分按点火系统储存的点火能量的方式不同分 电感储能式电感储能式 电容储能式电容储能式 l按点火系统结构和发展过程分按点火系统结构和发展过程分 触点式点火系统触点式

13、点火系统 晶体管辅助点火系统晶体管辅助点火系统 无触点电子点火系统无触点电子点火系统 微机控制电子点火系统微机控制电子点火系统 3.1.3 3.1.3 点火系统分类 已淘汰 . .传统触点式点火系统传统触点式点火系统 传统触点式点火系统的工作原理传统触点式点火系统的工作原理 传统触点式点火系统的结构传统触点式点火系统的结构 传统触点式点火系统的工作特性传统触点式点火系统的工作特性 3.2.1传统触点式点火系统的工作原理 1 1基本工作原理基本工作原理 传统触点式点火系统的工作原理如图传统触点式点火系统的工作原理如图3-33-3所示。所示。 点火线圈点火线圈5 5是一个带有附加电阻的自耦变压器，

14、其初是一个带有附加电阻的自耦变压器，其初 级绕组通过断电器级绕组通过断电器7 7的触点搭铁。由发动机凸轮轴驱动的的触点搭铁。由发动机凸轮轴驱动的 分电器轴转动时，带动断电器凸轮一起旋转，使断电器分电器轴转动时，带动断电器凸轮一起旋转，使断电器 触点不断地闭合和张开。触点不断地闭合和张开。 （1 1）触点闭合时，点火线圈初级绕组通路，其初级）触点闭合时，点火线圈初级绕组通路，其初级 电流的回路是：电流的回路是： 蓄电池正极蓄电池正极电流表电流表( (有的汽车上没有电流表有的汽车上没有电流表) ) 点点 火开关火开关点火线圈附加电阻点火线圈附加电阻点火线圈初级绕组点火线圈初级绕组断电断电 器触点器

15、触点搭铁搭铁蓄电池负极。蓄电池负极。 3.2.1传统触点式点火系统的工作原理 3.2.1传统触点式点火系统的工作原理 在触点闭合瞬间，在触点闭合瞬间， 点火线圈初级绕组点火线圈初级绕组 产生一个阻碍初级产生一个阻碍初级 电流增长的自感电电流增长的自感电 动势，使得初级电动势，使得初级电 流增长比较缓慢流增长比较缓慢 （如图（如图3-4a3-4a）。）。 3.2.1传统触点式点火系统的工作原理 点火线圈铁心中磁通量的变化速率也较低，因此次级绕组产生点火线圈铁心中磁通量的变化速率也较低，因此次级绕组产生 的互感电动势也不大，约的互感电动势也不大，约1500 V1500 V左右左右( (图图3-4b

16、)3-4b)，此电动势不能用于，此电动势不能用于 点火，但点火线圈的磁场能量则随初级电流的上升而逐渐增加，因点火，但点火线圈的磁场能量则随初级电流的上升而逐渐增加，因 此触点闭合的这段时间实际上是点火系统的贮能过程。此触点闭合的这段时间实际上是点火系统的贮能过程。 （2 2）触点张开时，点火线圈初级断路，点火线圈初级电流突然）触点张开时，点火线圈初级断路，点火线圈初级电流突然 减小，引起点火线圈铁心中的磁通量的迅速减小，点火线圈次级绕减小，引起点火线圈铁心中的磁通量的迅速减小，点火线圈次级绕 组产生一个很高的互感电动势。此时，与断电器凸轮同步旋转的分组产生一个很高的互感电动势。此时，与断电器凸

17、轮同步旋转的分 火头正好转到对着分电器盖某一旁电极，使次级绕组与需要点火缸火头正好转到对着分电器盖某一旁电极，使次级绕组与需要点火缸 的火花塞电极接通。的火花塞电极接通。 （3 3）次级绕组的互感电动势对火花塞电极充电，其电流通路为：）次级绕组的互感电动势对火花塞电极充电，其电流通路为： 次级绕组正极次级绕组正极点火线圈附加电阻点火线圈附加电阻点火开关点火开关电流表电流表蓄电蓄电 池池搭铁搭铁火花塞电极火花塞电极高压分线高压分线分电器盖旁电极分电器盖旁电极分火头分火头中中 央高压线央高压线次级绕组负极，火花塞电极两端的电压迅速升高。当电次级绕组负极，火花塞电极两端的电压迅速升高。当电 压上升到

18、火花塞的击穿电压时，火花塞电极间隙就被击穿而产生放压上升到火花塞的击穿电压时，火花塞电极间隙就被击穿而产生放 电火花，点燃混合气。电火花，点燃混合气。 3.2.1传统触点式点火系统的工作原理 3.2.1传统触点式点火系统的工作原理 传统点火系统的传统点火系统的3 3步工作：步工作： （1 1）触点闭合，初级电流增加）触点闭合，初级电流增加 i i1 1=U=UB B (1 (1e e R/LtR/Lt) /R ) /R （2 2）触点打开，次级产生高电压）触点打开，次级产生高电压 U U2max 2max= I = IP P(L/(C(L/(C1 1(N(N1 1/N/N2 2)2+C)2+C

19、2 2)1/2 1/2 （3 3）火花塞电极间隙火花放电）火花塞电极间隙火花放电 电感放电（时间短（电感放电（时间短（1 1 s s） 、电流大（几十、电流大（几十A A）、）、 电压高）电压高） 电容放电（时间长电容放电（时间长( (几几ms)ms)、电流小（几十、电流小（几十mAmA）、）、 电压低（电压低（600V600V） 3.2.1传统触点式点火系统的工作原理 2 2几点说明几点说明 (1) (1) 电容器的作用电容器的作用 减小触点火花；减小触点火花； 提高次级电压提高次级电压 。 (2) (2) 放电情况放电情况 电容放电，其主要作用是使火花塞电极间气体电容放电，其主要作用是使火

20、花塞电极间气体 电离，形成一个火焰核心；电离，形成一个火焰核心； 电感放电，可加热混合气，使其迅速燃烧。电感放电，可加热混合气，使其迅速燃烧。 (3) (3) 附加电阻的作用附加电阻的作用 自动调节初级电流，改善点火特性自动调节初级电流，改善点火特性 3.2.2 传统触点式点火系统的工作特性 1 1工作特性工作特性 点火系统工作特性是指点火系统所能产生的最高次点火系统工作特性是指点火系统所能产生的最高次 级电压级电压U U2max 2max动机转速变化的规律 动机转速变化的规律( (U U2max 2max = = f f( (n n)。不考虑。不考虑 点火线圈初级、次级能量转换损失，理论上传

21、统触点式点火线圈初级、次级能量转换损失，理论上传统触点式 点火系统的工作特性如下式表示：点火系统的工作特性如下式表示： 3.2.2 传统触点式点火系统的工作特性 传统触点式点火系统的理论特性曲线如图传统触点式点火系统的理论特性曲线如图3-53-5中的虚中的虚 线所示，但实际特性有别于理论特性线所示，但实际特性有别于理论特性( (图图3-53-5实线实线) )。 3.2.2 传统触点式点火系统的工作特性 在发动机低转速范围，触点闭合的时间长，初级电在发动机低转速范围，触点闭合的时间长，初级电 流较大，触点开启的速率低，触点间容易形成较强的触流较大，触点开启的速率低，触点间容易形成较强的触 点火花

22、，造成点火能量损失和初级电流的下降速率减小，点火花，造成点火能量损失和初级电流的下降速率减小， 因而使因而使U U2max 2max下降。转速越低，触点的火花就越强， 下降。转速越低，触点的火花就越强，U U2max 2max也 也 越多。越多。 在发动机高转速范围，触点开闭的运动速率很高，在发动机高转速范围，触点开闭的运动速率很高， 触点容易形成颤动，造成触点的实际闭合时间比理论上触点容易形成颤动，造成触点的实际闭合时间比理论上 更短，因而使点火线圈初级电流及最高次级电压比理论更短，因而使点火线圈初级电流及最高次级电压比理论 上的更低。上的更低。 从图从图3-53-5传统触点式点火系统工作特

23、性曲线可知，发传统触点式点火系统工作特性曲线可知，发 动机转速对点火系统最高次级电压的影响很大。如果发动机转速对点火系统最高次级电压的影响很大。如果发 动机的转速超过动机的转速超过n nmax max点火系统的最高次级电压 点火系统的最高次级电压U U2max 2max会低于 会低于 U Ujm jm，点火系统就易出现断火现象。 ，点火系统就易出现断火现象。 3.2.2 传统触点式点火系统的工作特性 2 2影响点火系统次级电压的其它因素影响点火系统次级电压的其它因素 发动机气缸数发动机气缸数 火花塞积炭火花塞积炭 电容值的大小电容值的大小 断电器触点的间隙断电器触点的间隙 触点接触电阻触点接触

24、电阻 点火线圈的温度点火线圈的温度 3.2.3 传统触点式点火系统的结构 1 1电源：蓄电池或者是发电机，供给点火系统的低压电电源：蓄电池或者是发电机，供给点火系统的低压电 能，标准电压一般是能，标准电压一般是12V12V。 2 2点火线圈：将点火线圈：将12V12V的低压电变成的低压电变成1515 20KV20KV的高压电。的高压电。 3 3分电器分电器 （1 1）凸轮：产生点火的信号。）凸轮：产生点火的信号。 （2 2）配电器：将点火线圈产生的高压电，按照发动机）配电器：将点火线圈产生的高压电，按照发动机 的工作顺序送至各缸的火花塞。的工作顺序送至各缸的火花塞。 （3 3）点火提前机构：随

25、发电机转速、负荷和汽油辛烷）点火提前机构：随发电机转速、负荷和汽油辛烷 值的变化改变点火提前角。值的变化改变点火提前角。 （4 4）断电器：控制点火线圈初级电流通断。）断电器：控制点火线圈初级电流通断。 4 4火花塞：将高压电引入燃烧室产生电火花点燃混合气。火花塞：将高压电引入燃烧室产生电火花点燃混合气。 5 5点火开关：控制点火系统初级电路，还可以控制仪表点火开关：控制点火系统初级电路，还可以控制仪表 电路和起动继电器电路等。电路和起动继电器电路等。 6 6附加电阻：改善点火性能和起动性能。附加电阻：改善点火性能和起动性能。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 3.2.3传统触点式点火系统的

26、结构 1.1.点火线圈点火线圈 点火线圈的作用是将电源的低压转变为高压，以使点火线圈的作用是将电源的低压转变为高压，以使 火花塞电极产生点燃混合气的电火花。点火线圈按磁路火花塞电极产生点燃混合气的电火花。点火线圈按磁路 的结构形式不同，分为开磁路和闭磁路两种。传统触点的结构形式不同，分为开磁路和闭磁路两种。传统触点 式点火系统基本上都使用开磁路的点火线圈，闭磁路点式点火系统基本上都使用开磁路的点火线圈，闭磁路点 火线圈多应用于电子点火系统。火线圈多应用于电子点火系统。 （1 1）点火线圈的结构）点火线圈的结构 开磁路点火线圈开磁路点火线圈 闭磁路点火线圈闭磁路点火线圈 3.2.3传统触点式点火

27、系统的结构 开磁路点火线圈开磁路点火线圈 图图3-83-8是开磁路点火线圈的结构示意图。是开磁路点火线圈的结构示意图。 结构：铁心、次级绕组、初级绕组结构：铁心、次级绕组、初级绕组 特点：漏磁损失较多，因此这种开磁路的点特点：漏磁损失较多，因此这种开磁路的点 火线圈初、次级能量转换效率不高火线圈初、次级能量转换效率不高( (约为约为60%60%左左 右右) )。 型式：二低压接线柱、三低压接线柱点火线型式：二低压接线柱、三低压接线柱点火线 圈（三低压接线柱式点火线圈的三个低压接线柱圈（三低压接线柱式点火线圈的三个低压接线柱 中，有两个低压接线柱之间跨接了一个附加电阻。中，有两个低压接线柱之间跨

28、接了一个附加电阻。 附加电阻被安放在点火线圈外壳的瓷板中。二低附加电阻被安放在点火线圈外壳的瓷板中。二低 压接线柱式点火线圈则本身不带附加电阻。）压接线柱式点火线圈则本身不带附加电阻。） 铁心铁心用用0.30.30.5mm0.5mm厚的硅钢片叠成，铁心上绕有初级厚的硅钢片叠成，铁心上绕有初级 绕组和次级绕阻。绕组和次级绕阻。次级绕阻次级绕阻居内，通常用直径为居内，通常用直径为0.060.06 0.10mm0.10mm的漆包线绕的漆包线绕11000110002600026000匝；匝；初级绕阻初级绕阻居外，通常居外，通常 用用0.50.51.0mm1.0mm的漆包线绕的漆包线绕230230370

29、370匝。次级绕阻的一端连匝。次级绕阻的一端连 接在接在盖子盖子上高压插孔中的弹簧片上，另一端与初级绕阻的上高压插孔中的弹簧片上，另一端与初级绕阻的 一端相连；初级绕阻的两端则分别连接在盖子上的低压接一端相连；初级绕阻的两端则分别连接在盖子上的低压接 线柱上。绕阻与外壳之间装有导磁钢套并填线柱上。绕阻与外壳之间装有导磁钢套并填满沥青或变压满沥青或变压 器油器油，以减少漏磁、加强绝缘性并防止潮气侵入。，以减少漏磁、加强绝缘性并防止潮气侵入。 三接柱点火线圈壳体外部装有一三接柱点火线圈壳体外部装有一附加电阻附加电阻，附加电阻，附加电阻 两端连至胶木盖的两端连至胶木盖的“+ +开关开关”和和“开关开

30、关”接柱。其作用是改接柱。其作用是改 善点火性能。两接柱点火线圈无附加电阻在点火开关与点善点火性能。两接柱点火线圈无附加电阻在点火开关与点 火线圈火线圈“+”+”接柱间，连入一根附加电阻线。接柱间，连入一根附加电阻线。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 3.2.2传统触点式点火系统的结构 3.2.3传统触点式点火系统的结构 闭磁路点火线圈闭磁路点火线圈 闭磁路点火线圈闭磁路点火线圈( (也称干也称干 式点火线圈式点火线圈) )的结构和磁路的的结构和磁路的 形成如图形成如图3-103-10所示。所示。 特点：铁心采用日字形特点：铁心采用日字形 结构，磁路均由导磁率极高结构，磁路均由导磁率极高

31、的铁心构成，因而漏磁少，的铁心构成，因而漏磁少， 点火线圈的能量转换效率高。点火线圈的能量转换效率高。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 开磁路点火线圈与闭磁路点火线圈外形开磁路点火线圈与闭磁路点火线圈外形 （2 2）点火线圈的型号）点火线圈的型号 1 1产品代号：产品代号：DQDQ表示点火线圈，表示点火线圈，DQGDQG表示干式点火表示干式点火 线圈，线圈，DQDDQD表示电子点火系用点火线圈。表示电子点火系用点火线圈。 2 2电压等级：电压等级：1 112V12V，2 224V24V，6 66V6V。 3 3用途代号：用途代号：1 1单、双缸发动机；单、双缸发动机；2 2四、六缸发四、六

32、缸发 动机；动机；3 3四、六缸发动机（带附加电阻）；四、六缸发动机（带附加电阻）； 4 4六、八六、八 缸发动机（带附加电阻）；缸发动机（带附加电阻）； 5 5六、八缸发动机六、八缸发动机 6 6八八 缸以上的发动机；缸以上的发动机；7 7无触点分电器；无触点分电器； 8 8高能；高能；9 9其其 他（包括三、五、七缸）他（包括三、五、七缸） 4 4设计序号设计序号 5 5变形代号：大写汉语拼音字母变形代号：大写汉语拼音字母 3.2.3传统触点式点火系统的结构 12345 3.2.3传统触点式点火系统的结构 2.2.分电器总成分电器总成 分电器总成由配电器、断电器、点火提前角调节器以分电器总

33、成由配电器、断电器、点火提前角调节器以 及电容器等组成，其结构如图及电容器等组成，其结构如图3-113-11所示。所示。 分电器总成分电器总成 电容器电容器 点火提前角调节器点火提前角调节器 配电器配电器 断电器断电器 3.2.3传统触点式点火系统的结构 （1 1）配电器）配电器 作用：将高压电按点火作用：将高压电按点火 顺序分配至火花塞。顺序分配至火花塞。 安装位置：装于信号发安装位置：装于信号发 生器的上部，由分电器盖、生器的上部，由分电器盖、 分火头组成，见图。分火头组成，见图。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 分电器盖：分电器盖：由胶木粉在钢模中热压而成，装于分电由胶木粉在钢模中热

34、压而成，装于分电 器顶端，用两弹性夹卡固。分电器盖的中间有高压线器顶端，用两弹性夹卡固。分电器盖的中间有高压线 座孔，其内装有带弹簧的碳柱，压在分火头的导电片座孔，其内装有带弹簧的碳柱，压在分火头的导电片 上。分电器盖的四周有与发动机气缸数相等的旁电极上。分电器盖的四周有与发动机气缸数相等的旁电极 通至盖上的金属套座孔，以安插分缸高压线。通至盖上的金属套座孔，以安插分缸高压线。 分火头：套装在分电器轴的顶端随轴一起旋转，其分火头：套装在分电器轴的顶端随轴一起旋转，其 上有金属导电片。分火头旋转时，导电片在距离旁电上有金属导电片。分火头旋转时，导电片在距离旁电 极极0.20.2 0.8mm0.8

35、mm间隙处越过，当信号发生器产生点火信间隙处越过，当信号发生器产生点火信 号时，高电压自导电片跳至与其相对的旁电极，在经号时，高电压自导电片跳至与其相对的旁电极，在经 分缸高压线送至火花塞。分缸高压线送至火花塞。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 （2 2）点火提前机构）点火提前机构 离心调节器：离心调节器：在发动机转速变化时，利用离心力自动使在发动机转速变化时，利用离心力自动使 信号发生器提前产生点火信号来调节点火信号发生器提前产生点火信号来调节点火 提前角。提前角。 真空调节器：真空调节器：发动机负荷变化时，自动调节点火提前角。发动机负荷变化时，自动调节点火提前角。 3.2.3传统触点式

36、点火系统的结构 高压线：中央高压线、分缸高压线。高压线：中央高压线、分缸高压线。 一般为耐压绝缘包层的铜芯线或全塑高压阻尼一般为耐压绝缘包层的铜芯线或全塑高压阻尼 线。常为竖直排列，也有水平布置，可避免折损，线。常为竖直排列，也有水平布置，可避免折损， 缩短长度，抗高电压，延长寿命。缩短长度，抗高电压，延长寿命。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 离心调节器离心调节器 作用：是在转速变化时，利用离心力作用：是在转速变化时，利用离心力 自动使信号发生器提前产生点火信号来调节自动使信号发生器提前产生点火信号来调节 点火提前角。点火提前角。 安装位置：在分电器轴上固定有托板，安装位置：在分电器轴上

37、固定有托板， 两个重块分别套在托板的柱销上，重块的另两个重块分别套在托板的柱销上，重块的另 一端由弹簧拉向轴心。信号发生器的转子与一端由弹簧拉向轴心。信号发生器的转子与 拨板一起套在分电器轴上，拨板的两端有长拨板一起套在分电器轴上，拨板的两端有长 形孔，套于离心块的销钉上。其结构如图所形孔，套于离心块的销钉上。其结构如图所 示。示。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 工作原理：工作原理： 点火提前角无需调整时，离心调节器处于不工作位置，点火提前角无需调整时，离心调节器处于不工作位置， 两离心块在拉簧作用下抱向轴心。当发动机转速升高时，两离心块在拉簧作用下抱向轴心。当发动机转速升高时， 两离心

38、块在离心力作用下向外甩开，离心块上的销钉拨动两离心块在离心力作用下向外甩开，离心块上的销钉拨动 拨板和信号发生器转子，顺着分电器轴的旋转方向相对于拨板和信号发生器转子，顺着分电器轴的旋转方向相对于 轴转动一个角度，提前产生点火信号，点火提前角增大。轴转动一个角度，提前产生点火信号，点火提前角增大。 转速越高，离心块离心力越大，点火提前角越大。反之，转速越高，离心块离心力越大，点火提前角越大。反之， 转速降低，点火提前角减小。转速降低，点火提前角减小。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 真空调节器真空调节器 作用：在发动机负荷变化时，自动调节点火提前角。作用：在发动机负荷变化时，自动调节点火提

39、前角。 安装位置：分电器壳体一侧。安装位置：分电器壳体一侧。 结构：在外壳内固定有弹性金属片制成的膜片，膜片中心一侧结构：在外壳内固定有弹性金属片制成的膜片，膜片中心一侧 与拉杆固连，另一侧压有弹簧。拉杆由壳底座孔中伸出，与底板相与拉杆固连，另一侧压有弹簧。拉杆由壳底座孔中伸出，与底板相 连，拉动底板带着信号发生器的定子相对于轴产生角位移。连，拉动底板带着信号发生器的定子相对于轴产生角位移。 工作原理：当发动机负荷较小时，节气门开度也小，节气门工作原理：当发动机负荷较小时，节气门开度也小，节气门 下方及管道的真空度增大，真空吸力吸引膜片压缩弹簧而拱曲，通下方及管道的真空度增大，真空吸力吸引膜片

40、压缩弹簧而拱曲，通 过拉杆拉动底板带着信号发生器的定子逆着分电器轴旋转方向转动过拉杆拉动底板带着信号发生器的定子逆着分电器轴旋转方向转动 一定角度，提前产生点火信号，于是点火提前角增大。负荷越小，一定角度，提前产生点火信号，于是点火提前角增大。负荷越小， 节气门开度也越小，真空度越高，点火提前角越大，反之，负荷变节气门开度也越小，真空度越高，点火提前角越大，反之，负荷变 大则点火提前角减小。其结构见下图所示。大则点火提前角减小。其结构见下图所示。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 3.2.3传统触点式点火系统的结构 （3 3）分电器的型号分电器的型号 根据根据汽车电气产品型号编制方法汽车电气

41、产品型号编制方法（QC/T73QC/T7319931993）规定，）规定， 分电器型号为：分电器型号为： 1 1产品代号：产品代号：FDFD代表有触点分电器，代表有触点分电器，FDWFDW代表无触点分电器代表无触点分电器 2 2缸数代号缸数代号 （见表）（见表） 12345 缸数代号缸数代号2 24 46 68 89 9 缸数缸数2 24 46 69 9其它其它 3.2.3传统触点式点火系统的结构 3 3结构代号结构代号 表表4-2 4-2 结构代号结构代号 4 4设计序号设计序号 5 5变形代号变形代号 代号代号1 12 23 34 45 56 67 7 结构结构 形式形式 无离心提无离心提

42、 前调节机前调节机 构构 无真空提无真空提 前调节机前调节机 构构 拉偏拉偏 心心 拉同拉同 心心 拉外拉外 壳壳 无触无触 点点 特特 殊殊 结结 构构 3.2.3传统触点式点火系统的结构 火花塞火花塞 作用：将高压电作用：将高压电(1(1万伏以万伏以 上上) )引进发动机燃烧室，在引进发动机燃烧室，在 电极间形成火花，以点燃可电极间形成火花，以点燃可 燃混合气。燃混合气。 安装位置：火花塞拧装于安装位置：火花塞拧装于 气缸盖的火花塞孔内，下端气缸盖的火花塞孔内，下端 电极伸入燃烧室。上端连接电极伸入燃烧室。上端连接 分缸高压线。火花塞是点火分缸高压线。火花塞是点火 系中工作条件最恶劣、要求

43、系中工作条件最恶劣、要求 高和易损坏部件。其外形图高和易损坏部件。其外形图 见图。见图。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 火花塞的工作环境极为恶劣，以一台普通四冲火花塞的工作环境极为恶劣，以一台普通四冲 程汽油机的火花塞为例，在进气冲程时温度只有程汽油机的火花塞为例，在进气冲程时温度只有 6060，压力，压力90KPa90KPa；而在点火燃烧时，温度会瞬间上；而在点火燃烧时，温度会瞬间上 升至升至30003000，压力达到，压力达到4000KPa4000KPa；这种急冷急热的交；这种急冷急热的交 替频率很高，不是一般材料所能应付得了，还要保替频率很高，不是一般材料所能应付得了，还要保 证绝

44、缘性能，因此对火花塞的材料要求也就很苛刻证绝缘性能，因此对火花塞的材料要求也就很苛刻 了。了。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 1 1）对火花塞的要求：）对火花塞的要求： a.a.混合气燃烧时，火花塞下部将承受高压燃气的冲击，要求火混合气燃烧时，火花塞下部将承受高压燃气的冲击，要求火 花塞必须有足够的机械强度。花塞必须有足够的机械强度。 b.b.火花塞承受着交变的高电压，要求它应有足够的绝缘强度，火花塞承受着交变的高电压，要求它应有足够的绝缘强度， 能承受能承受30kv30kv高压。高压。 c.c.混合气燃烧时，燃烧室内温度很高，可达混合气燃烧时，燃烧室内温度很高，可达1500150022

45、002200，进，进 气时又突然冷却至气时又突然冷却至50506060，因此要求火花塞不但耐高温，而且能，因此要求火花塞不但耐高温，而且能 承受温度剧变，不出现局部过冷或过热。承受温度剧变，不出现局部过冷或过热。 d.d.混合气的燃烧产物很复杂，含有多种活性物质，如臭氧、一混合气的燃烧产物很复杂，含有多种活性物质，如臭氧、一 氧化碳和氧化硫等，易使电极腐蚀。因此要求火花塞要耐腐蚀。氧化碳和氧化硫等，易使电极腐蚀。因此要求火花塞要耐腐蚀。 e.e.火花塞的电极间隙影响击穿电压，所以要有合适的电极间隙。火花塞的电极间隙影响击穿电压，所以要有合适的电极间隙。 火花塞安装位置要合适，以保证有合理的着火

46、点。火花塞气密性应火花塞安装位置要合适，以保证有合理的着火点。火花塞气密性应 当好，以保证燃烧室不漏气。当好，以保证燃烧室不漏气。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 2)2)火花塞的结构火花塞的结构 接触头接触头 瓷绝缘体瓷绝缘体 中心电极中心电极 侧电极侧电极 壳体壳体 3.2.3传统触点式点火系统的结构 在钢质外壳的内部固定由高氧化铝陶瓷绝缘体，在绝缘体中心在钢质外壳的内部固定由高氧化铝陶瓷绝缘体，在绝缘体中心 孔的上部有金属杆，杆的上端有接线螺母，用来接高压导线，下部孔的上部有金属杆，杆的上端有接线螺母，用来接高压导线，下部 装有中心电极。金属杆与中心电极之间用导体玻璃密封，铜质内垫装

47、有中心电极。金属杆与中心电极之间用导体玻璃密封，铜质内垫 圈起密封和导热作用。钢质外壳的上部有便于拆装的六角平面，下圈起密封和导热作用。钢质外壳的上部有便于拆装的六角平面，下 部有螺纹以便旋装在发动机气缸盖内，外壳下端固定有弯曲的侧电部有螺纹以便旋装在发动机气缸盖内，外壳下端固定有弯曲的侧电 极。极。 电极一般采用耐高温、耐腐蚀的镍锰合金钢或铬锰氮、钨、镍电极一般采用耐高温、耐腐蚀的镍锰合金钢或铬锰氮、钨、镍 锰硅等合金制成，也有采用镍包铜材料制成，以提高散热性能。火锰硅等合金制成，也有采用镍包铜材料制成，以提高散热性能。火 花塞电极间隙多为花塞电极间隙多为0.60.60.7mm0.7mm，电

48、子点火其间隙可增大至，电子点火其间隙可增大至1.01.0 1.2mm1.2mm。 火花塞与气缸盖座孔之间应保证密封，密封方式有平面密封和火花塞与气缸盖座孔之间应保证密封，密封方式有平面密封和 锥面密封两种。平面密封时，在火花塞与座孔之间应加装铜包石棉锥面密封两种。平面密封时，在火花塞与座孔之间应加装铜包石棉 垫圈；锥面密封是靠火花塞壳体的锥形面与气缸盖之间相应的锥形垫圈；锥面密封是靠火花塞壳体的锥形面与气缸盖之间相应的锥形 面进行密封。面进行密封。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 3)3)火花塞的热特性火花塞的热特性 要使火花塞能正常工作，其下部绝缘体要使火花塞能正常工作，其下部绝缘体裙部

49、的温度应保裙部的温度应保 持在持在500500700700C C，这样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉，这样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉， 不致形成积炭，通常称这个温度为火花塞的不致形成积炭，通常称这个温度为火花塞的“自净温度自净温度”。如果。如果 温度低于自净温度，就可能使油雾聚积成油层，引起积炭而不能温度低于自净温度，就可能使油雾聚积成油层，引起积炭而不能 跳火；如果温度过高，例如超过跳火；如果温度过高，例如超过850850，会形成炽热点，发生表，会形成炽热点，发生表 面点火，使发动机遭受损坏。面点火，使发动机遭受损坏。 火花塞裙部的工作温度取决于火花塞热特性和发动机气缸的火花塞裙部的

50、工作温度取决于火花塞热特性和发动机气缸的 工作温度。火花塞热特性就是指火花塞发火部位的热量向发动机工作温度。火花塞热特性就是指火花塞发火部位的热量向发动机 冷却系统散发的性能。影响火花塞热特性的主要因素是火花塞裙冷却系统散发的性能。影响火花塞热特性的主要因素是火花塞裙 部的长度。裙部较长时，受热面积大，吸收热量多，而散热路径部的长度。裙部较长时，受热面积大，吸收热量多，而散热路径 长，散热少，裙部温度较高，把这种火花塞称为长，散热少，裙部温度较高，把这种火花塞称为“热型热型”火花塞。火花塞。 反之，当裙部较短时，吸热少，散热多，裙部温度较低，把这种反之，当裙部较短时，吸热少，散热多，裙部温度较

51、低，把这种 火花塞成为火花塞成为“冷型冷型”火花塞。如下图所示。火花塞。如下图所示。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 3.2.3传统触点式点火系统的结构 火花塞热特性常用热值表示。国产火花塞热值火花塞热特性常用热值表示。国产火花塞热值 分别用分别用1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9、1010、1111、阿阿 拉伯数字表示。拉伯数字表示。1 1、2 2、3 3为低热值火花塞；为低热值火花塞；4 4、5 5、6 6 为中热值火花塞；为中热值火花塞；7 7、8 8、9 9及以上为高热值火花塞。及以上为高热值火花塞。 热值数越高，表示散热性越好。因而，小数字为热

52、热值数越高，表示散热性越好。因而，小数字为热 型火花塞，大数字为冷型火花塞。型火花塞，大数字为冷型火花塞。 火花塞裙部温度还与发动机气缸内的工作温度火花塞裙部温度还与发动机气缸内的工作温度 有关。有关。 对于大功率、高压缩比和高转速的发动机来说，对于大功率、高压缩比和高转速的发动机来说， 燃烧室内温度高，火花塞裙部温度就高。反之，小燃烧室内温度高，火花塞裙部温度就高。反之，小 功率、小压缩比、低转速发动机的燃烧室内温度低，功率、小压缩比、低转速发动机的燃烧室内温度低， 火花塞裙部温度就低。火花塞裙部温度就低。 因此不同类型的发动机应选用不同热特性的火因此不同类型的发动机应选用不同热特性的火 花

53、塞。花塞。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 4)4)火花塞型号火花塞型号 根据根据19891989年年ZBT37003ZBT3700319891989标准规定，火花塞的型号由以下三部分标准规定，火花塞的型号由以下三部分 组成：组成： 1 1用汉语拼音字母表示火花塞结构类型及主要尺寸。见表。用汉语拼音字母表示火花塞结构类型及主要尺寸。见表。 123 3.2.3传统触点式点火系统的结构 2 2用阿拉伯数字表示火花塞热值。用阿拉伯数字表示火花塞热值。 3 3用汉语拼音字母或通用符号字母表示火花塞产品结构特征、发火用汉语拼音字母或通用符号字母表示火花塞产品结构特征、发火 端特征、材料特性及特殊技术

54、要求，无字母者为普通型火花塞。若端特征、材料特性及特殊技术要求，无字母者为普通型火花塞。若 用两个以上字母表示火花塞特征及特殊技术要求时，按下列先后次用两个以上字母表示火花塞特征及特殊技术要求时，按下列先后次 序排列：序排列： P P屏蔽型火花塞；屏蔽型火花塞； R R电阻型火花塞；电阻型火花塞； B B半导体型火花塞；半导体型火花塞； T T绝缘体突出型火花塞；绝缘体突出型火花塞； Y Y沿面跳火型火花塞；沿面跳火型火花塞； J J多电极型火花塞；多电极型火花塞； H H环状电极火花塞；环状电极火花塞； U U电极缩入型火花塞；电极缩入型火花塞； V V“V”“V”型电极火花塞；型电极火花塞

55、； C C镍镍铜复合电极火花塞；铜复合电极火花塞； G G贵金属电极火花塞；贵金属电极火花塞； F F非标准火花塞，列在型号最末位。非标准火花塞，列在型号最末位。 3.2.3传统触点式点火系统的结构 火花塞电极间隙：火花塞电极间隙： 0.60.6 0.7mm0.7mm 断电器触点间隙：断电器触点间隙： 0.35 0.35 0.45mm0.45mm 触点间隙过大触点间隙过大 触点间隙过小触点间隙过小 3.2.3传统触点式点火系统的结构 触点间隙过大过小对次级电压的影响：次级电压下降触点间隙过大过小对次级电压的影响：次级电压下降 触点间隙过大触点间隙过大 触点间隙过小触点间隙过小 传统的点火系统，

56、其点火时刻的调整是依靠机械传统的点火系统，其点火时刻的调整是依靠机械 离心式调节装置和真空式调节装置完成的，由于机械离心式调节装置和真空式调节装置完成的，由于机械 的滞后、磨损及装置本身的局限性，故不能保证点火的滞后、磨损及装置本身的局限性，故不能保证点火 时刻在最佳值。而用时刻在最佳值。而用ECUECU控制的点火系统，则可方便地控制的点火系统，则可方便地 解决以上问题。因为用微机可考虑更多的对点火提前解决以上问题。因为用微机可考虑更多的对点火提前 角影响的因素，使发动机在各种工况下均能达到最佳角影响的因素，使发动机在各种工况下均能达到最佳 点火时刻，从而提高发动机的动力性、经济性、改善点火时

57、刻，从而提高发动机的动力性、经济性、改善 排放指标。排放指标。 3.3 3.3 电子点火系统电子点火系统 3.3 3.3 电子点火系统电子点火系统 1 1按储能方式分类按储能方式分类 （1 1）电感储能电子点火系：火花能量以磁场形式储存在点火）电感储能电子点火系：火花能量以磁场形式储存在点火 线圈中，如蓄电池点火系；线圈中，如蓄电池点火系； （2 2）电容储能电子点火系统：火花能量以电场的形式储存在）电容储能电子点火系统：火花能量以电场的形式储存在 专门的储能电容器中。专门的储能电容器中。 2 2按信号发生器型式分类按信号发生器型式分类 （1 1）磁感应式；）磁感应式； （2 2）霍尔式；）霍

58、尔式； （3 3）光电式；）光电式； （4 4）电磁震荡式。）电磁震荡式。 3 3按初级电路的控制方式分类按初级电路的控制方式分类 （1 1）普通电子点火系统；）普通电子点火系统； （2 2）微机控制点火系统。）微机控制点火系统。 4 4按高压电的配电方式分类按高压电的配电方式分类 （1 1）机械配电点火系（有分电器点火系）；）机械配电点火系（有分电器点火系）； （2 2）计算机配电点火系（无分电器点火系）。）计算机配电点火系（无分电器点火系）。 3.3 3.3 电子点火系统电子点火系统 普通电子点火系的组成普通电子点火系的组成 1 1电源：蓄电池或者是发电机，供给点火系统的低压电能，标准电源

59、：蓄电池或者是发电机，供给点火系统的低压电能，标准 电压一般是电压一般是12V12V。 2 2点火线圈：将点火线圈：将12V12V的低压电变成的低压电变成1515 20KV20KV的高压电。的高压电。 3 3分电器分电器 （1 1）信号发生器：产生点火的信号。）信号发生器：产生点火的信号。 （2 2）配电器：将点火线圈产生的高压电，按照发动机的工作顺序）配电器：将点火线圈产生的高压电，按照发动机的工作顺序 送至各缸的火花塞。送至各缸的火花塞。 （3 3）点火提前机构：随发电机转速、负荷和汽油辛烷值的变化改）点火提前机构：随发电机转速、负荷和汽油辛烷值的变化改 变点火提前角。变点火提前角。 4

60、4点火器：将信号发生器产生的信号放大，最后控制大功率三极点火器：将信号发生器产生的信号放大，最后控制大功率三极 管的导通与截止，达到控制点火线圈初级电流通断的目的。管的导通与截止，达到控制点火线圈初级电流通断的目的。 5 5火花塞：将高压电引入燃烧室产生电火花点燃混合气。火花塞：将高压电引入燃烧室产生电火花点燃混合气。 6 6点火开关：控制点火系统初级电路，还可以控制仪表电路和起点火开关：控制点火系统初级电路，还可以控制仪表电路和起 动继电器电路等。动继电器电路等。 7 7附加电阻：改善点火性能和起动性能。附加电阻：改善点火性能和起动性能。 3.3 3.3 电子点火系统电子点火系统 工作原理工