第10章 点火系统

1、第第1010章章 点火系统点火系统 主讲教师：张主讲教师：张 黎黎 骅骅 （一）、汽车电系特点 1、 低压与直流： 汽车电压有6V、12V、24V三种额定电压，汽车 采用直流电是因为需要蓄电池作为发动机电力启 动的电源。 2、 并联与单线制： 3、 负极搭铁： 蓄电池的负极与车体连接的为负 极搭铁。 4、 电子控制系统： 汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线束也就 不存在汽车电路。在目前，不管是高级豪华汽车 还是经济型普通汽车，线束编成的形式基本上是 一样的，都是由电线、联插件和包裹胶带组 成。 汽车电线又称低压电线，它与普通家用电 线是不一样的。普通家用电线是铜质单蕊电线， 有一定硬度。而汽

2、车电线都是铜质多蕊软线，有 些软线细如毛发，几条乃至几十条软铜线包裹在 塑料绝缘管（聚氯乙烯）内，柔软而不容易折断。 在汽车电路图上通常都标注出导线的颜色 代号（用一个或两个字母表示），汽车上 导线的颜色一般都不一样，常用的有单色 和双色两种选用原则。如：红色（R），黑 色（B），白色（W），绿色（G），黄色 （Y），黑白色（BW），红黄色（RY）。 其中双色线中前一种为主色，后一种为辅 色。 （1）、汽车电系中所用导线的截面积不得 小于0.5mm2 。 （2）、标称截面积大于1.5mm2 的导线只 用单色线（但电源线可增加使用主色为红 色，辅色为白或黑色的两种双色线）。 （3）、高压线的截面

3、积约为1.5mm2 。 EQ1090E汽车电路图 点火系的组成 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。 点火系组成 电源：蓄电池或发电机，其作用是供给点火系统低压电能。 点火线圈：将12V的低压电变成15-20KV的高压电。 分电器：包括断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置。 断电器：接通与切断初级电路，产生点火的信号。 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火花 塞。 电容器：减小断电器触点火花，延长触点使用寿命和提高次级电压。 点火提前调节装置：随发动机转速、负荷和汽油辛烷值变化改变点火提前 角。 火花塞：将高压电引入气缸燃烧室产生火花点燃混

4、合气。 附加电阻：用来改善点火性能和起动性能。 点火开关：用来控制点火系统初级电路，控制仪表电路、起动继电器电路 等。 点火系的组成 分类与组成电源 产生高压的方法 蓄电池点火系 蓄电池或发电机 点火线圈和断电器 半导体点火系 蓄电池或发电机 点火线圈和半导体元件 磁电机点火系 无 蓄电池点火系 （1）低压回路 当触点K闭合时，低压电路（或初 级电路）为：蓄电池正极点火开 关附加电阻初级线圈断电器 活动触点臂触点分电器壳体搭 铁蓄电池负极 （2）高压回路 触点K断开，高压电路为：次级 线圈附加电阻蓄电池正极 蓄电池搭铁火花塞侧电极 火花塞中心电极高压线配电 器次级线圈 点火系工作原理 1)触点

5、闭合时，初级电流增长。电流从蓄电池的正极经点火开关，点火线 圈的初级绕组，断电器触点，接地流回蓄电池的负极，为低压电路。 2)触点断开时，产生次级电压。在初级绕组通电时，其周围产生磁场，并 由于铁芯的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初 级电路迅速下降到零，铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数 多，导线细的次极绕组中感应出很高的电压，使火花塞两极之间的间隙被 击穿，产生火花。 分电器 (1)断电器 (2)配电器 (3)电容器 (4)各种点火 提前调节装置 断电器 功用：功用： 周期地接通和断开 初级电路，使初级 电路发生变化以便 在点火线圈中感应 生成次级电压。 断电

6、器 主要部分是一对钨质的触点。 凸轮的棱数等到于气数。凸轮的轴由 发动机曲轴通过配气机构的凸轮轴上 的齿轮驱动，其转速与配气凸轮轴相 等，而为曲轴转速的一半。 活动触点用导线与点线圈上的初级线 圈接线柱和电容器相连。固定触点接 地。 断电器凸轮在按图中箭头所示方向旋 转的过程中，每当一个凸棱顶起顶块 使触点分开的瞬间，次级电路中产生 的电压最高。配电器即应在此时将次 级电路接通，使相应的气缸立即点火。 配电器 功用：功用：将点火线圈中产 生的高压电，按照发动机 工作次序轮流分配到各汽 缸的火花塞上。 组成：分电器盖，分火 头 点火提前 点火时刻对发动机性能影响很大，从火花塞点火到气缸内大部分混

7、 合气燃烧，并产生很高的爆发力需要一定的时间，虽然这段时间很 短，但由于曲轴转速很高，在这段时间内，曲轴转过的角度还是很 大的。若在压缩上止点点火，则混合气一面燃烧，活塞一面下移而 使气缸容积增大，这将导致燃烧压力低，发动机功率也随之减小。 因此要在压缩接近上止点点火，即点火提前。把火花塞点火时，曲 轴曲拐位置与活塞位于压缩上止点时曲轴曲拐位置之间的夹角称为 点火提前角。 点火提前角的变化 当发动机转速一定时，随着负荷的加大，节气门开大，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

8、机负荷减小时，点火提前角则应适当增大。 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。 另外，点火提前角还和汽油的抗暴性能有关，使用辛烷值高，抗暴性 能好的汽油，点火提前角应较大。 点火提前调节方法（原理） 点火提前调节装置 调节方法：调节方法： 触点不动使凸轮相对于其轴旋转方向过一个角度 当凸轮不动使触点相对于凸轮逆旋转方向转过一个 角度 分类分类 离心式点火提前调节装置 真空式点火提前调节装置 离心式点火提前调节装置 组成：组成：重块、带孔拨板、销钉 工作原理：工作原理： 发动机不工作时，弹簧将两重 块的小

9、端向内拉拢到图中虚线 所示位置。 当曲轴的转速达到来200- 400R/MIN后，重块离心力克服 弹簧拉力向外甩出。转速达 1500r/min时，此时两个重块 上的销在长方孔的外缘上，重 块便不能继续向外甩，点火提 前角也就不再继续增加。 真空式点火提前调 节装置 小负荷工作时（a图），节气门开度 小，其后真空度大，将膜片和拉杆向 右吸一段距离。此时，底板和触点在 顶杆带动下相对凸轮逆时针旋转一个 角度，实现点火提前。 全负荷工作时（b图），真空度减小， 膜片向左拱曲，提前角自动减小。 零负荷工作时（c图），节气门近乎 全闭，真空度几乎为零，弹力作用下 提前角减小或不提前。此时怠速，不 需要提

10、前。 点火线圈（变压器） 点火线圈把电源的低压电转变 成火花塞点火所需要的高压电。 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。 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，导磁能力强，能量 损失小，主要用于电子点火系。 开磁路线圈（常用） 铁芯最内层 次级绕组中间层 初级绕组最外层 外壳 附加电阻 火花塞 功用：是将点火线圈式磁 电机所产生的脉冲高压电 引进燃烧室，并在其两个 电极间产生电火花以点燃 混合气。 火花塞 弯曲的侧电极9焊接在金属壳体的 底端，借此直

11、接搭铁。刚玉陶瓷 （氧化铝含量90%以上）的绝缘体2 固定在壳体内并加以密封（目前大 多数采用局部高频加热的办法进行 机械铆边的密封工艺，而在绝缘体 下部与壳体间则采用紫铜垫圈7密 封）。中心电极6装入绝缘体的中 心孔内，其内用密封剂密封。高压 导线接头套接在螺母1的上端。电 极材料一般都用镍锰合金丝制成。 为提高火花塞的使用寿命与化学腐 蚀性能，目前多采用镍锰硅铬合金 作为电极材料。 火花塞 火花塞绝缘体裙部（指紫铜垫圈以下的绝缘体锥形部分）与燃烧的气 体接触而吸收大量的热。吸入的热量通过紫铜垫圈传给壳体，然后散 入大气和传给气缸盖。 试验表明，要使发动机正常工作，火花塞绝缘体裙部的温度应保

12、持在 500600摄氏度以上（该温度称为火花塞的“自净温度”）。若温度 低度于此值，落在绝缘体裙体部的油粒便不能立即燃烧掉，形成积炭 而引起漏电，将导致火花塞两电极间不能发生火花或火花微弱；但绝 缘体裙部温度也不能超过800900摄氏度。温度若超过此值时，则混 合气与这样炽热的绝缘体接触时，可能在火花塞产生火花之前就自行 着火（炽热点火），从而引起发动机早燃，发生化油器回火现象。 火花塞的分类 冷型：绝缘体裙部长度h=8mm； 热型：h=11mm和h=14mm； 普通型：h=16mm和h=20mm 火花塞跳火间隙 火花塞电极间跳火间隙对火花塞的工作有很大影响。 间隙过小，则火花微弱，并且容易因

13、产生积炭而漏电： 间隙过大，所需击穿电压增高发动机不易起动，且在 高转速时容易发生“缺火”现象。 故火花塞中心电极与侧电极之间的间隙应适当。目前 我国蓄电池点火系使用的火花塞间隙一般为0.6- 0.8mm。高能电子点火系达到1.01.2mm。 传统点火系的缺点 触点易烧蚀，断电器寿命短 火花塞易积炭，点火不可靠 高速易缺火 半导体点火系 利用了一些半导体元件替代了蓄电池点火系中的 断电器，产生脉冲信号点火 霍尔传感器 霍尔效应：当电流垂直于磁场方向 通过导体时，在垂直于磁场和电流 的导体的两个端面之间出现电势差 的现象就称为霍尔效应。该电势差 称为霍尔电压。 霍尔元件与磁场隔开时，不产生霍 尔

14、电压，传感器无信号输出，此时 放大器接通，初级电路导通。 当磁力线穿过霍尔元件时，产生霍 尔电压，传感器信号输出，放大器 截止，初级电路断开，次级绕组产 生高压，火花塞点火。 由霍尔传感器、点火控制器、点 火线圈、配电器、火花塞组成 磁电感应式 发动机转动，磁感应信号 发生器发出交变电动势， 通过晶体管使初级电路接 通。 电动势交变时，通过晶体 管作用，初级电路断开， 次级绕组产生高压，使火 花塞跳火。 电动势变化时，三极管两 端电压变化，三极管会导 通或截止。 由传感器、点火控制器、点火线圈、 配电器、火花塞组成 感应式点火系统工作原理 感应式点火系统工作原理 （2）电控点火系统的主要优点

15、在各种工况下，可自动获得最佳的点火提前角，使发动 机的动力性、经济性、排放性及稳定性均处于最佳。 在整个工作过程中，均可对点火线圈初级电路的通电时 间和电流进行控制，不仅提高了点火的可靠性，而且可有 效地减少电能消耗，防止点火线圈烧损。 采用爆燃控制功能后，可使点火提前角控制在爆燃的临 界状态，以此获得最佳的燃烧过程。 （3）电控点火系统的类型1）有分电器电控点火系统由 分电器将点火线圈高压电按发火顺序依次传给各缸火花塞， 只有一个点火线圈2）无分电器电控点火系统利用电子分 火控制技术将点火线圈高压电直接传给各缸火花塞，有多 个点火线圈 起动系工作过程 使发动机从静止状态过渡到工作状态的全过程

16、，叫发动机 的起动。完成起动所需要的装置叫起动系 第11章 起动系 起动条件 起动转矩：能够使曲转旋转的最低转矩称为起动转矩， 起动转矩必须克服压缩阻力和内磨擦阻力矩。起动阻力 矩与发动机压缩比、温度、机油粘度等有关。 起动转速：能使发动机起动的曲轴最低转速称为起动转 速，在020时，汽油机的起动转速为3040 r/min，柴油机的起动转速为150300r/min。 起动方式 人力起动：起动最为简单，只须将起动手摇柄端头的 横销嵌入发动机曲轴前端的起动爪内，以人力转动曲 轴。 电动机起动：电动机起动是用电动机作为机械动力， 当将电动机轴上的齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮合 时，动力就传到飞轮和曲

17、轴，使之旋转。电动机本身 又用蓄电池作为电源。 起动机 起动机一般由三部分组成： (1)直流串激式电动机，其作用是产生转矩。 (2)传动机构(或称啮合机构)，其作用是：在发动机起动时，使 起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环，将起动机转矩传给发动机曲轴； 而在发动机起动后使驱动齿轮打滑与飞轮齿环自动脱开。 (3)控制装置(即开关)用来接通和切断起动机与蓄电池之间的 电路。在有些汽车上，还具有接入和隔除点火线圈附加电阻的作 用。 直流电动机常采用串激直流电动机，其特点是低速时转矩很大， 随转速n，转矩T，这一特征非常适合发动机起动的要求。 汽油机用起动机：功率为1.5kw ，电压为12v ； 柴油机用起动

18、机：功率为5kw，电压为24v 。 直流电动机 1电枢：电枢在磁力作用下旋转，带 动起动小齿轮旋转。 2.磁极 磁极由铁心和激磁绕组构成， 其作用是在电动机中产生磁场，。 磁极一般是4个，由4个激磁绕组形 成两对磁极，并两两相对，常见的 激磁绕组一般与电枢绕组串联在电 路中，故被称为串激式直流电动机。 3.电刷和电刷架 电刷与电刷架的作用是将电流 引入电枢，使电枢产生连续转动。 4.外壳 4.外壳由低碳钢卷制而成，或由铸 铁铸造而成。 电动机主要结构 操纵机构 起动机电磁操纵机 构主要由吸引线圈、 保持线圈、驱动杠杆、 起动开关接触片等组 成。 离合机构 起动机中装有离合机构。 在起动时，它保证起动 机的动力能够通过飞轮 传递给曲轴；起动完毕， 发动机开始工作时，立 即切断动力传递路线， 使发动机不可能反过来 通过飞轮驱动起动机以 高速旋转。 滚柱式离 合机构是常用的离合机 构 传动机构 工作示 意图 传动机构 滚 柱 式 单 向 离合器结构 传动机构 单向滚柱 式离合器 的工作原 理 起动原理 起动时，接通起动开关