第8章汽油机点火系统

1、第8章汽油机点火系统8.1对点火系统的要求对点火系统的要求 电火花点火是通过一整套电器设备的机件，在相匀电火花点火是通过一整套电器设备的机件，在相匀_配合下，配合下，将汽车的低压电变为高压电，利用装在汽缸燃烧室内的火花塞间将汽车的低压电变为高压电，利用装在汽缸燃烧室内的火花塞间隙放电，产生电火花，将可燃混合气点燃作功，并能按发动机工隙放电，产生电火花，将可燃混合气点燃作功，并能按发动机工作的要求而自动调节点火时间，使点火可靠、准确。作的要求而自动调节点火时间，使点火可靠、准确。 点火系统按结构类型分为触点式点火系统、电子点火系统和点火系统按结构类型分为触点式点火系统、电子点火系统和微机控制点火

2、系统三种类型。微机控制点火系统三种类型。 触点式点火系统是在触点式点火系统是在1908年由美国人凯特林年由美国人凯特林(Cartline)研制开研制开发，首先于发，首先于1910年用在凯迪拉克年用在凯迪拉克(Cadillac)汽车上。长期以来，汽汽车上。长期以来，汽车上一直采用触点式点火系统，因此又称为传统点火系统或蓄电车上一直采用触点式点火系统，因此又称为传统点火系统或蓄电池点火系统。池点火系统。1990年以前，我国生产的汽车上广泛应用的还是传年以前，我国生产的汽车上广泛应用的还是传统点火系统，日前传统点火系统己经淘汰，现代汽车普遍采用电统点火系统，日前传统点火系统己经淘汰，现代汽车普遍采用

3、电子点火系统和微机控制点火系统。子点火系统和微机控制点火系统。下一页返回8.1对点火系统的要求对点火系统的要求 点火系统应在发动机各种不同工况和使用条件下，均能保证点火系统应在发动机各种不同工况和使用条件下，均能保证可靠而准确地点燃混合气体。为此，点火装置必须满足以下三个可靠而准确地点燃混合气体。为此，点火装置必须满足以下三个要求。要求。(1)能产生足以击穿火花塞电极间隙的高电压能产生足以击穿火花塞电极间隙的高电压(2)电火花应具有足够的能量电火花应具有足够的能量(3)点火时间应与发动机的工作情况相适应点火时间应与发动机的工作情况相适应上一页返回8.2传统点火系统传统点火系统传统点火系统主要零

4、部件构造传统点火系统主要零部件构造 传统点火系统主要由电源、点火开关、点火线圈、分电器、火传统点火系统主要由电源、点火开关、点火线圈、分电器、火花塞等组成，如花塞等组成，如图图8-1所示。所示。 电源电源:电源为蓄电池和发电机，供给点火系统所需电能，标称电压电源为蓄电池和发电机，供给点火系统所需电能，标称电压一般是一般是12 V 点火开关点火开关:点火开关的作用是接通或断开点火系统初级电路。点火开关的作用是接通或断开点火系统初级电路。 点火线圈点火线圈:点火线圈即变压器，其功用是将蓄电池点火线圈即变压器，其功用是将蓄电池12 V的低压电变的低压电变为为15 20 kV的高压电。的高压电。 分电

5、器分电器:分电器的功用是接通和切断低压电路，使点火线圈及时产分电器的功用是接通和切断低压电路，使点火线圈及时产生高压电，按发动机各汽缸的点火顺序送至火花塞生高压电，按发动机各汽缸的点火顺序送至火花塞;同时可调整点同时可调整点火时间。火时间。下一页返回8.2传统点火系统传统点火系统 电容器电容器:减小断电器触点的火花，防止触点烧蚀，延长其使用寿命，减小断电器触点的火花，防止触点烧蚀，延长其使用寿命，同时加速点火线圈中磁通的变化速率，提高点火高电压。同时加速点火线圈中磁通的变化速率，提高点火高电压。 火花塞火花塞:其功用是将高压电引入燃烧室产生电火花，点燃混合气。其功用是将高压电引入燃烧室产生电火

6、花，点燃混合气。 高压导线高压导线:用以连接点火线圈至分电器中心电极和分电器旁电极至各用以连接点火线圈至分电器中心电极和分电器旁电极至各缸火花塞。缸火花塞。 1.点火线圈点火线圈 (1)传统点火线圈传统点火线圈 点火线圈是利用电磁匀互感原理制成的。其结构主要由硅钢点火线圈是利用电磁匀互感原理制成的。其结构主要由硅钢片叠成的铁芯及铁芯上的初级线圈和次级线圈、壳体及其外的附片叠成的铁芯及铁芯上的初级线圈和次级线圈、壳体及其外的附加电阻等组成。点火线圈有两接线柱式和三接线柱式之分，其内加电阻等组成。点火线圈有两接线柱式和三接线柱式之分，其内部结构分别如部结构分别如图图8-2所示。所示。上一页下一页返

7、回8.2传统点火系统传统点火系统 (2)闭磁路点火线圈闭磁路点火线圈 闭磁路点火线圈早在闭磁路点火线圈早在1973年就在国外投入试用，现正在推广年就在国外投入试用，现正在推广之中。它与开磁路点火线圈不同，其结构如之中。它与开磁路点火线圈不同，其结构如图图8-4所示。所示。 2.分电器分电器 分电器由断电器、配电器、电容器和点火提前机构等组成，分电器由断电器、配电器、电容器和点火提前机构等组成，如如图图8-7所示。分电器是点火系统中结构最复杂、功能最多的一个所示。分电器是点火系统中结构最复杂、功能最多的一个设备。它的壳体设备。它的壳体9由铸铁制成，下部压有石墨青铜衬套，分电器轴由铸铁制成，下部压

8、有石墨青铜衬套，分电器轴装在机油泵的顶端，利用速比为装在机油泵的顶端，利用速比为1:1的螺旋齿轮由凸轮轴经机油泵的螺旋齿轮由凸轮轴经机油泵轴驱动。轴在衬套内旋转，用油杯轴驱动。轴在衬套内旋转，用油杯7进行润滑。进行润滑。上一页下一页返回8.2传统点火系统传统点火系统 3.火花塞火花塞 火花塞的构造如火花塞的构造如图图8-13所示。中心电极用镍铬合金制成，具所示。中心电极用镍铬合金制成，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能。导体玻璃起密封作用。火花塞的有良好的耐高温、耐腐蚀性能。导体玻璃起密封作用。火花塞的间隙多为间隙多为0.60.8 mm，但当采用电子点火时，间隙可增大至，但当采用电子点火时，间隙可增

9、大至1.01.2 mm 火花塞的热特性是指火花塞瓷绝缘管的炽热端将热传导至发火花塞的热特性是指火花塞瓷绝缘管的炽热端将热传导至发动机冷却系统的能力。实践证明，火花塞绝缘体裙部保持在动机冷却系统的能力。实践证明，火花塞绝缘体裙部保持在500-600时，落在绝缘体上的油滴能立即烧去。这个不形成积炭的温时，落在绝缘体上的油滴能立即烧去。这个不形成积炭的温度，称为火花塞的自净温度。低于这个温度时，火花塞因积炭而度，称为火花塞的自净温度。低于这个温度时，火花塞因积炭而漏电，导致不点火漏电，导致不点火;高于这个温度时，又容易产生炽热点火引起爆高于这个温度时，又容易产生炽热点火引起爆燃，甚至在进气行程中燃烧

10、，产生化油器回火现象。因此火花塞燃，甚至在进气行程中燃烧，产生化油器回火现象。因此火花塞的热特性必须与发动机相适应。的热特性必须与发动机相适应。上一页下一页返回8.2传统点火系统传统点火系统 火花塞还可按结构特点分类，有标准型火花塞还可按结构特点分类，有标准型(即普通型即普通型)、短座型、短座型、半导体型、测温型、电阻型、防干扰型、多极型、空气滑动型、半导体型、测温型、电阻型、防干扰型、多极型、空气滑动型、屏蔽型、电极缩入型、防水型、绝缘体突出型、细电极型、锥座屏蔽型、电极缩入型、防水型、绝缘体突出型、细电极型、锥座型和沿面跳火型等。型和沿面跳火型等。图图8-17为其中的几种结构类型。为其中的

11、几种结构类型。传统点火系统工作原理传统点火系统工作原理 传统点火系统是利用电磁感应原理，把来自蓄电池或发电机传统点火系统是利用电磁感应原理，把来自蓄电池或发电机的的12 V低压电转变为低压电转变为15 20 kV的高压电，并按一不定期规律送入的高压电，并按一不定期规律送入各缸火花塞，击穿其电极间隙点燃混合气。其工作原理如各缸火花塞，击穿其电极间隙点燃混合气。其工作原理如图图8-18所示。所示。上一页下一页返回8.2传统点火系统传统点火系统 发动机工作时，断电器凸轮在配气凸轮轴的驱动下而旋转交发动机工作时，断电器凸轮在配气凸轮轴的驱动下而旋转交替将触点闭合或打开。接通点火开关后，在触点闭合时初级

12、线圈替将触点闭合或打开。接通点火开关后，在触点闭合时初级线圈内有电流流过，并在线圈铁芯中形成磁场。触点打开时，初极电内有电流流过，并在线圈铁芯中形成磁场。触点打开时，初极电流被切断，使磁场迅速消失。此时，在初级线圈和次级线圈中均流被切断，使磁场迅速消失。此时，在初级线圈和次级线圈中均产生感应电动热。由于次极圈匝数多，因而可感应出高达产生感应电动热。由于次极圈匝数多，因而可感应出高达1520 kV的高电压。该高电压击穿火花塞间隙，形成火花放电，点燃混的高电压。该高电压击穿火花塞间隙，形成火花放电，点燃混合气的工作过程可分为三个阶段。合气的工作过程可分为三个阶段。 1.断电器触点闭合，初级电流按指

13、数规律增长断电器触点闭合，初级电流按指数规律增长 2.断电器触点打开断电器触点打开 3.火花塞电极间隙被击穿，产生电火花，点燃混合气火花塞电极间隙被击穿，产生电火花，点燃混合气上一页下一页返回8.2传统点火系统传统点火系统传统点火系统的工作特性与影响次级电压的因素传统点火系统的工作特性与影响次级电压的因素1.传统点火系统的工作特性传统点火系统的工作特性 点火系统发生的最大电压随发动机转速变化的关系称为它的工点火系统发生的最大电压随发动机转速变化的关系称为它的工作特性。作特性。 根据推导可知，点火线圈次级电压的最大值可表示为根据推导可知，点火线圈次级电压的最大值可表示为上一页下一页返回8.2传统

14、点火系统传统点火系统 2.影响次级电压的因素影响次级电压的因素 (1)发动机转速与汽缸数的影响发动机转速与汽缸数的影响 次级电压的最大值将随发动机转速次级电压的最大值将随发动机转速n的升高、汽缸数的升高、汽缸数Z的增多的增多而降低。因发动机的汽缸数增多，凸轮每转一周触点闭合与打开而降低。因发动机的汽缸数增多，凸轮每转一周触点闭合与打开的次数越多，于是触点的闭合时间缩短，导致初级断电电流的次数越多，于是触点的闭合时间缩短，导致初级断电电流IP明显明显减小，如减小，如图图8-21所示。所示。 (2)火花塞积炭的影响火花塞积炭的影响 次级电压在火花塞积炭时将显著下降。积炭层的存在，相当次级电压在火花

15、塞积炭时将显著下降。积炭层的存在，相当于给火花塞电极间并联一个分路电阻于给火花塞电极间并联一个分路电阻;如如图图8-23所示，次级电路闭所示，次级电路闭合，在次级电压还未上升到火花塞击穿电压时，就通过积炭层漏合，在次级电压还未上升到火花塞击穿电压时，就通过积炭层漏电，使次级电压下降，造成点火困难。电，使次级电压下降，造成点火困难。上一页下一页返回8.2传统点火系统传统点火系统(3)电容器及线路分布电容的影响电容器及线路分布电容的影响 U2max随电容器的电容量随电容器的电容量C1和点火线路的分布电容量和点火线路的分布电容量C2的减小的减小而增高。实际上不可能减小很多。而增高。实际上不可能减小很

16、多。 (4)触点间隙的影响触点间隙的影响 触点间隙的大小是否合适，将影响次级电压，如触点间隙的大小是否合适，将影响次级电压，如图图8-26所示。所示。 断电器触点间隙过大，触点将被凸轮过早顶开，使闭合时间断电器触点间隙过大，触点将被凸轮过早顶开，使闭合时间明显缩短，即闭合角变小，触点闭合时间明显缩短，即闭合角变小，触点闭合时间b也减小，因此也减小，因此IP减小，减小，所以所以U2max降低。降低。 若断电器触点间隙过小，触点则会延迟顶开，使闭合时间长，若断电器触点间隙过小，触点则会延迟顶开，使闭合时间长，闭合角变大。虽说对增大断电电流有利，但由于触点不能明显分闭合角变大。虽说对增大断电电流有利

17、，但由于触点不能明显分离，容易产生火花，而目持续时间也长。这样既损耗了大部分的离，容易产生火花，而目持续时间也长。这样既损耗了大部分的电磁能，又造成磁通变化率减小，同样使次级电压降低。电磁能，又造成磁通变化率减小，同样使次级电压降低。上一页下一页返回8.2传统点火系统传统点火系统(5)其他因素的影响其他因素的影响 影响次级电压的因素还有影响次级电压的因素还有N1的电感、绕组的匝数比的电感、绕组的匝数比N2/N1次级次级电路搭铁极性、点火线圈工作时混合气的温度、混合气成分、汽电路搭铁极性、点火线圈工作时混合气的温度、混合气成分、汽缸进气压力以及空气温度、湿度等。缸进气压力以及空气温度、湿度等。点

18、火提前角及其影响因素点火提前角及其影响因素 1.最佳点火和点火提前角最佳点火和点火提前角 发动机汽缸内的混合气必须在最有利的时刻进行点火，才能使发动机汽缸内的混合气必须在最有利的时刻进行点火，才能使发动机输出最大的功率和获得最好的经济性。混合气在汽缸内燃发动机输出最大的功率和获得最好的经济性。混合气在汽缸内燃烧需要一定的时间，大约为几毫秒，要求在活塞未到上止点以前烧需要一定的时间，大约为几毫秒，要求在活塞未到上止点以前的某一有利时刻点火，待混合气充分燃烧产生出最大爆发压力时，的某一有利时刻点火，待混合气充分燃烧产生出最大爆发压力时，正好全力推动活塞下行做功，这个有利的提前点火时刻称为最佳正好全

19、力推动活塞下行做功，这个有利的提前点火时刻称为最佳点火。点火。上一页下一页返回8.2传统点火系统传统点火系统 通常把发动机发出功率最大和油耗最小时的点火提前角称为通常把发动机发出功率最大和油耗最小时的点火提前角称为最佳点火提前角，从最佳点火提前角，从图图8-28可知，偏离最佳点火提前角的任何一可知，偏离最佳点火提前角的任何一侧，都使发动机的动力性侧，都使发动机的动力性(Ne)和经济性和经济性(ge)下降。下降。2.影响最佳点火提前角的因素影响最佳点火提前角的因素(1)发动机转速对点火提前角的影响发动机转速对点火提前角的影响 发动机的转速越高，最佳点火提前角越大。这是因为转速越高，发动机的转速越

20、高，最佳点火提前角越大。这是因为转速越高，在同一时间内活塞移动的距离越大，曲轴转角也就加大。如果混在同一时间内活塞移动的距离越大，曲轴转角也就加大。如果混合气的燃烧速率不变，则最佳点火提前角应按线性增加。但当转合气的燃烧速率不变，则最佳点火提前角应按线性增加。但当转速升高时，混合气的压力温度增高，扰流也增强，使燃烧速度随速升高时，混合气的压力温度增高，扰流也增强，使燃烧速度随之加快，因此，最佳点火提前角应随发动机转速升高而增大，但之加快，因此，最佳点火提前角应随发动机转速升高而增大，但不是线性的。不是线性的。上一页下一页返回8.2传统点火系统传统点火系统 为使最佳点火提前角随发动机转速升高而增

21、大，由分电器中为使最佳点火提前角随发动机转速升高而增大，由分电器中的离心点火提前机构进行点火提前角的自动调节。的离心点火提前机构进行点火提前角的自动调节。 离心点火提前机构的自动调节工作如离心点火提前机构的自动调节工作如图图8-29所示。所示。 (2)发动机负荷变化对点火提前角的影响发动机负荷变化对点火提前角的影响 在同转速下，随着发动机负荷的增大，最佳点火提前角将随在同转速下，随着发动机负荷的增大，最佳点火提前角将随之减小。这是由于发动机负荷大即节气门开度大时，吸入汽缸的之减小。这是由于发动机负荷大即节气门开度大时，吸入汽缸的混合气量增多，压缩行程终了时的压力和温度增高，使燃烧速度混合气量增多，压缩行程终了时的压力和温度增高，使燃烧速度加快，这就必须相应减小点火提前角，发动机才不致产生爆震。加快，这就必须相应减小点火提前角，发动机才不致产生爆震。反之，当发动机负荷减小时，点火提前角就应适当增大。装在分反之，当发动机负荷减小时，点火提前角就应适当增大。装在分电器上的真空提前机构就是按此原理自动调节点火提前角的。真电器上的真空提前机构就是按此原理自动调节点火提前角的。真空提前机构工作原理