发动机点火系统

1、第八章第八章发动机点火系统发动机点火系统 目标目标：了解汽油机的点火机理、点火系类型及特点：了解汽油机的点火机理、点火系类型及特点；理解点火电路形理解点火电路形成和工作原理成和工作原理；掌握蓄电池、点火线圈、火花塞、电压调节器等主要；掌握蓄电池、点火线圈、火花塞、电压调节器等主要部件的结构与工作原理。部件的结构与工作原理。重点：重点： 发动机点火系的类型、组成、工作原理，蓄电池、点火线发动机点火系的类型、组成、工作原理，蓄电池、点火线圈、火花塞、电压调节器等主要部件结构与工作原理圈、火花塞、电压调节器等主要部件结构与工作原理。难点：难点： 点火电路及工作原理。点火电路及工作原理。教学要点：教学

2、要点：一、一、汽油机点火系统的基本要求汽油机点火系统的基本要求发动机点火系统的功用、类型。发动机点火系统的功用、类型。二、二、 传统点火系统传统点火系统传动点火系统组成；点火系统工作过程；点火时刻；传统点火系主传动点火系统组成；点火系统工作过程；点火时刻；传统点火系主要零部件结构及工作原理要零部件结构及工作原理三、三、 半导体点火系统半导体点火系统半导体点火系统优点；有触点半导体点火系统基本原理；无触点半半导体点火系统优点；有触点半导体点火系统基本原理；无触点半导体点火系统类型、基本组成及基本原理。导体点火系统类型、基本组成及基本原理。四、四、 微机控制的点火系统微机控制的点火系统微机控制点火

3、系统特点、类型、组成和工作原理。微机控制点火系统特点、类型、组成和工作原理。授课学时：授课学时：2 2一、点火系统功用：一、点火系统功用： 能产生足以击穿火花塞间隙的电压；能产生足以击穿火花塞间隙的电压； 有足够的点火能量；有足够的点火能量； 根据汽油机的工况自动调节点火提前角。根据汽油机的工况自动调节点火提前角。 将电源的低电压变成高电压（一般为将电源的低电压变成高电压（一般为1520KV1520KV），），再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混合气；合气； 适应发动机各种工况和使用条件的变化，自动调适应发动机各种工况和使用条件的变化，自

4、动调节点火时刻，实现可靠而准确的点火。节点火时刻，实现可靠而准确的点火。二、点火系统要求：二、点火系统要求：1 1、传统点火系统；、传统点火系统；2 2、半导体点火系统；、半导体点火系统；3 3、微机控制点火系统、微机控制点火系统三、点火系统类型三、点火系统类型三、传统点火系统三、传统点火系统1 1、组成：、组成：2 2工作原理工作原理（1 1）低压回路）低压回路 当触点当触点K K闭合时：蓄电池正极闭合时：蓄电池正极点火开关点火开关附加电阻附加电阻初初级线圈级线圈断电器活动触点臂断电器活动触点臂触点触点分电器壳体搭铁分电器壳体搭铁蓄电蓄电池负极。池负极。（2 2）高压回路）高压回路 触点触点

5、K K断开：次级线圈断开：次级线圈附加电阻附加电阻蓄电池正极蓄电池正极蓄电蓄电池池搭铁搭铁火花塞侧电极火花塞侧电极火花塞中心电极火花塞中心电极高压线高压线配电配电器器次级线圈次级线圈 点火提前角：点火提前角：发动机点火时，曲轴的曲柄所在的位置发动机点火时，曲轴的曲柄所在的位置与活塞在压缩冲程上止点时曲柄位置之间的夹角。与活塞在压缩冲程上止点时曲柄位置之间的夹角。 最佳点火提前角：最佳点火提前角：使发动机获得最佳动力性、经济性使发动机获得最佳动力性、经济性和最佳排放时的点火提前角。和最佳排放时的点火提前角。 工作过程中，发动机的最佳点火提前角随工况的变化工作过程中，发动机的最佳点火提前角随工况的

6、变化而变化，一般当发动机转速一定时，随着节气门开度加大，而变化，一般当发动机转速一定时，随着节气门开度加大，发动机负荷增大，点火提前角应适当减小；反之，发动机发动机负荷增大，点火提前角应适当减小；反之，发动机负荷减小时，点火提前角应加大。当节气门开度一定时，负荷减小时，点火提前角应加大。当节气门开度一定时，点火提前角应发动机转速升高而增大。点火提前角应发动机转速升高而增大。 在汽车发动机的点火系统中，一般设有在汽车发动机的点火系统中，一般设有自动点火提前自动点火提前调节装置调节装置。3 3、汽油机点火时刻、汽油机点火时刻4 4、点火系统主要零部件、点火系统主要零部件分电器形式很多，但结构和工作

7、原理基本相同，都分电器形式很多，但结构和工作原理基本相同，都由信号发生器、配电器、离心点火提前装置和真空点火由信号发生器、配电器、离心点火提前装置和真空点火提前装置组成。提前装置组成。 （1 1）分电器）分电器a a信号发生器信号发生器 信号发生器的作用是信号发生器的作用是产生信号电压，输出给点产生信号电压，输出给点火控制器，通过点火控制火控制器，通过点火控制器来控制点火系的工作。器来控制点火系的工作。信号发生器按其工作原理信号发生器按其工作原理不同可分为磁感应式、霍不同可分为磁感应式、霍尔式、光电式、电磁震荡尔式、光电式、电磁震荡式。常用的为前两种。式。常用的为前两种。 配电器装于信号配电器

8、装于信号发生器的上部，由分发生器的上部，由分电器盖、分火头组成。电器盖、分火头组成。其作用是将高压电按其作用是将高压电按点火顺序分配至火花点火顺序分配至火花塞。塞。b b配电器配电器分电器盖分电器盖分火头分火头 在转速变化时，利用离心力自动使在转速变化时，利用离心力自动使信号发生器提前产生点火信号来调节点信号发生器提前产生点火信号来调节点火提前角。在分电器轴上固定有托板，火提前角。在分电器轴上固定有托板，两个重块分别套在托板的柱销上，重块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。信号发生器的另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，拨的转子与拨板一起套在分

9、电器轴上，拨板的两端有长形孔，套于离心块的销钉板的两端有长形孔，套于离心块的销钉上。上。c c离心调节器离心调节器 发动机转速低时，两离心块在拉发动机转速低时，两离心块在拉簧作用下抱向轴心。当发动机转速升簧作用下抱向轴心。当发动机转速升高时，两离心块在离心力作用下向外高时，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。转速生点火信号，点火提前角增大。转速越高，离心块离心力越大，点火提前越高，离心块

10、离心力越大，点火提前角越大。反之，转速降低，点火提前角越大。反之，转速降低，点火提前角减小。角减小。 在发动机负荷变化时，自动调节点火在发动机负荷变化时，自动调节点火提前角。装于分电器壳体一侧。在外壳提前角。装于分电器壳体一侧。在外壳内固定有弹性金属片制成的膜片，膜片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。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，与底板相连，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拉动底板带着信号发生器的定子相对于轴产生角位移。轴产生角位移。d d真空调节器真空调节器 小负荷工作时，节气门开度小，其后小

11、负荷工作时，节气门开度小，其后真空度大，将膜片和拉杆向右吸一段距真空度大，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，实现点火对凸轮逆时针旋转一个角度，实现点火提前。提前。 全负荷工作时，真空度减小，膜片向全负荷工作时，真空度减小，膜片向左拱曲，提前角自动减小。左拱曲，提前角自动减小。 零负荷工作时，节气门近乎全闭，真零负荷工作时，节气门近乎全闭，真空度几乎为零，弹力作用下提前角减小空度几乎为零，弹力作用下提前角减小或不提前。此时怠速，不需要提前。或不提前。此时怠速，不需要提前。（2）点火线圈）点火线圈 点火线圈把电源的

12、低压电点火线圈把电源的低压电转变成火花塞点火所需要的高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压电。按其铁芯结构型式有两种：种： 开磁路点火线圈：开磁路开磁路点火线圈：开磁路点火线圈采用柱形铁芯，其上点火线圈采用柱形铁芯，其上下两端没有连接在一起，磁力下两端没有连接在一起，磁力线通过空气形成磁回路。线通过空气形成磁回路。 闭磁路点火线圈：闭磁路闭磁路点火线圈：闭磁路点火线圈的铁芯用点火线圈的铁芯用“口口”字形字形或或“日日”字形的铁片叠制而成。字形的铁片叠制而成。磁路闭合，导磁能力强，能量磁路闭合，导磁能力强，能量损失小，主要用于电子点火系损失小，主要用于电子点火系。高压线高压线接

13、头接头线圈线圈铁芯铁芯绝缘座绝缘座壳体壳体胶木盖胶木盖接线柱接线柱 附加电阻也称热敏电阻，它由低附加电阻也称热敏电阻，它由低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成，具有碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成，具有温度升高时电阻迅速增大、温度降低温度升高时电阻迅速增大、温度降低时电阻迅速减小的特点。发动机工作时电阻迅速减小的特点。发动机工作时，利用附加电阻这一特点自动调节时，利用附加电阻这一特点自动调节初级电流，可以改善点火系的工作特初级电流，可以改善点火系的工作特性。当发动机低速工作时，初级电流性。当发动机低速工作时，初级电流增长时间长，电流大，附加电阻受热增长时间长，电流大，附加电阻受热阻值增大，避免了初级电流过大

14、，防阻值增大，避免了初级电流过大，防止点火线圈过热；止点火线圈过热；（3 3）附加电阻）附加电阻 当发动机高速工作时，初级电流增长时间短，电流小，附当发动机高速工作时，初级电流增长时间短，电流小，附加电阻温度较低，可使初级电流下降的少些，保证了发动机在加电阻温度较低，可使初级电流下降的少些，保证了发动机在高速工作时点火系统能供给较强的高压电而不止断火。所以转高速工作时点火系统能供给较强的高压电而不止断火。所以转速变化时，附加电阻较好地解决了高速断火和低速点火线圈过速变化时，附加电阻较好地解决了高速断火和低速点火线圈过热的矛盾，改善了点火性能。热的矛盾，改善了点火性能。（4）火花塞）火花塞 火花

15、塞功用：是将火花塞功用：是将点火线圈式磁电机所点火线圈式磁电机所产生的脉冲高压电引产生的脉冲高压电引进燃烧室，并在其两进燃烧室，并在其两个电极间产生电以点个电极间产生电以点燃混合气。燃混合气。 弯曲的侧电极弯曲的侧电极9焊接在金属壳体的焊接在金属壳体的底端，借此直接搭铁。刚玉陶瓷（氧底端，借此直接搭铁。刚玉陶瓷（氧化铝含量化铝含量90%以上）的绝缘体以上）的绝缘体2固定固定在壳体内并加以密封（目前大多数采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的密封工艺，而在绝缘体下部与壳体间则采用紫铜垫圈间则采用紫铜垫圈

16、7密封）。中心电密封）。中心电极极6装入绝缘体的中心孔内，其内用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密封剂密封。高压导线接头套接在螺母母1的上端。电极材料一般都用镍锰的上端。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。硅铬合金作为电极材料。火花塞结构：火花塞结构： 火花塞绝缘体裙部（指紫铜垫圈以下的绝缘体锥形部分）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与燃烧的气体接触而吸收大量的热。

17、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。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持在温度应保持在500600摄氏度以上（该温度称为火花塞的摄氏度以上（该温度称为火花塞的“自净温度自净温度”）。若温度低度于此值，落在绝缘体裙体部的）。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；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但绝缘体裙

18、部温度也不能超过800900摄氏度。温度若摄氏度。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。动机早燃，发生化油器回火现象。火花塞使用：火花塞使用：火花塞跳火间隙：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火花塞电极间跳火间隙对火花塞的工作有很大影响。响。 间隙过小，则火花微弱，并且容易因产生积炭而间隙过小，则火花微弱，并且容易因产生积炭而漏电：漏电： 间隙过大，所需击穿电压增高

19、发动机不易起动，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且在高转速时容易发生“缺火缺火”现象。现象。 故火花塞中心电极与侧电极之间的间隙应适当。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。高能电子点火系达到1.01.2mm。火花塞的分类：火花塞的分类：绝缘体裙部长度：冷型：绝缘体裙部长度：冷型：h=8mmh=8mm；热型：热型：h=11mmh=11mm和和h=14mmh=14mm；普通型：普通型：h=16mmh=16mm和和h=20mmh=20mm （

20、1 1）断电器分开时，触点间易产生火花，触点）断电器分开时，触点间易产生火花，触点易氧化、烧蚀；易氧化、烧蚀； （2 2）火花塞处易积炭，造成直接经济损失成）火花塞处易积炭，造成直接经济损失成点火不可靠；点火不可靠； （3 3）点火线圈产生的高压电随发动机转速升高）点火线圈产生的高压电随发动机转速升高和气缸数的增加而下降，在高速时易出现缺火现象。和气缸数的增加而下降，在高速时易出现缺火现象。 为克服这些缺点，提高发动机的动力性经济性为克服这些缺点，提高发动机的动力性经济性并减少排气污染，在一些汽车上采用半导体点火系并减少排气污染，在一些汽车上采用半导体点火系统。目前使用的半导体点火系统主要有统

21、。目前使用的半导体点火系统主要有有触点半导有触点半导体点火系统体点火系统和和无触点半导体点火系统无触点半导体点火系统两类。两类。四、半导体点火系统四、半导体点火系统传统点火系统存在的主要问题：传统点火系统存在的主要问题： 有触点半导体点火装置的点火基本原理与传统有触点半导体点火装置的点火基本原理与传统点火系统相似。但它利用晶体管的开关作用，代替断点火系统相似。但它利用晶体管的开关作用，代替断电器的触点控制点火线圈的初线电路的通断，实现点电器的触点控制点火线圈的初线电路的通断，实现点火。因减小了触点电流，可以减小触点火花，延长触火。因减小了触点电流，可以减小触点火花，延长触点寿命。点寿命。很少用

22、很少用。1 1、有触点半导体点火系统、有触点半导体点火系统 无触点半导体点火系统各种类型的传感器代替无触点半导体点火系统各种类型的传感器代替断电器的触点，产生点火信号，控制点火系统工作。断电器的触点，产生点火信号，控制点火系统工作。因此工作时，与触点有关的故障不可能发生，目前因此工作时，与触点有关的故障不可能发生，目前应应用广泛用广泛。 无触点半导体点火系统按使用的传感器不同有无触点半导体点火系统按使用的传感器不同有磁脉冲式磁脉冲式、霍尔效应式霍尔效应式和和光电式光电式等类型。等类型。2 2、无触点半导体点火系统、无触点半导体点火系统1 1、磁脉冲式无触点点火装置、磁脉冲式无触点点火装置组成组

23、成(1)(1)低压回路低压回路 蓄电池正极蓄电池正极点火开关点火开关初级初级线圈线圈三极管三极管VT5VT5的集电极的集电极发射极发射极搭铁搭铁蓄电池负极。蓄电池负极。(2)(2)高压回路高压回路 次级线圈次级线圈电阻电阻R8R8蓄电池正极蓄电池正极蓄电池蓄电池搭铁搭铁火花火花塞侧电极塞侧电极火花塞中心电极火花塞中心电极高压线高压线配电器配电器次级线圈。次级线圈。工作原理工作原理2 2、霍尔效应式无触点点火装置、霍尔效应式无触点点火装置组组成成工作原理工作原理 当转子叶片处于磁铁和霍尔触发器之间：磁力线被当转子叶片处于磁铁和霍尔触发器之间：磁力线被隔磁，不能作用到霍尔触发器，不产生霍尔电压；隔

24、磁，不能作用到霍尔触发器，不产生霍尔电压； 当转子缺口处于磁铁和霍尔触发器之间：磁力线作当转子缺口处于磁铁和霍尔触发器之间：磁力线作用于霍尔触发器，产生霍尔电压。用于霍尔触发器，产生霍尔电压。五、微机控制点火系统五、微机控制点火系统1.1.电控点火系统的主要构成电控点火系统的主要构成2.2.电控点火系统主要优点电控点火系统主要优点在各种工况下，可自动获得最佳的点火提前角，使发在各种工况下，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。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在整个工作过程中，均可对点火线圈初

25、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。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。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电控点火系统的类型有分电器电控点火系统：有分电器电控点火系统：由分电器将点由分电器将点火线圈高压电按发火顺序依次传给各缸火火线圈高压电按发火顺序依次传给各缸火花塞，只有一个点火线圈花塞，只有一个点火线圈电控点电控点火系统火系统无分

26、电器电控点火系统：无分电器电控点火系统：利用电子分火利用电子分火控制技术将点火线圈高压电直接传给各缸控制技术将点火线圈高压电直接传给各缸火花塞，有多个点火线圈火花塞，有多个点火线圈（1）有分电器电控点火系统）有分电器电控点火系统（2）无分电器电控点火系统）无分电器电控点火系统4.电控点火系统工作原理电控点火系统工作原理ECU：确定最佳点：确定最佳点火提前角和点火线火提前角和点火线圈初级闭合角圈初级闭合角(通电通电时间时间)各传各传感器感器信号信号点点火火器器点点火火线线圈圈火火花花塞塞5 5、电控点火系统的功能、电控点火系统的功能 点火提前角控制、通电时间控制、点火提前角控制、通电时间控制、爆

27、燃控制爆燃控制（1 1）点火提前角控制）点火提前角控制a.a.最佳点火提前角最佳点火提前角最佳点火提前角：保证最佳点火提前角：保证动力性、经济性最佳，排动力性、经济性最佳，排放污染最小放污染最小最佳点火提前角：最高最佳点火提前角：最高压力在上止点后压力在上止点后1015，机械功机械功(阴影阴影)最多最多b.影响点火提前角的因素影响点火提前角的因素 发动机转速发动机转速: :发动机转速提高，燃烧所占曲轴转角增发动机转速提高，燃烧所占曲轴转角增大，点火提前角应增大大，点火提前角应增大 负荷负荷(进气歧管绝对压力进气歧管绝对压力):负荷小，歧管真空度大，进负荷小，歧管真空度大，进气量减少，气缸内温度

28、和压力降低，燃烧速度变慢。燃烧气量减少，气缸内温度和压力降低，燃烧速度变慢。燃烧所占曲轴转角增大，点火提前角增大。所占曲轴转角增大，点火提前角增大。 燃料的性质燃料的性质( (辛烷值辛烷值) )汽车的辛烷值越高，抗爆性越好，汽车的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可适当增大；汽车的辛烷值越低，抗爆性越差，点火提前角可适当增大；汽车的辛烷值越低，抗爆性越差，点火提前角应适当减小。点火提前角应适当减小。 (有些有些)ECU存储了两张点火正时图，在实际使用中可根存储了两张点火正时图，在实际使用中可根据不同的燃油品质进行选择，在出厂时，一般开关设定在无据不同的燃油品质进行选择，在出厂时，一般开关设定在

29、无铅优质汽油的位置上。铅优质汽油的位置上。 汽车点火提前角还与燃烧室形状、燃烧室内温度、空汽车点火提前角还与燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度等因素有关。燃比、大气压力、冷却水温度等因素有关。c.点火提前角的控制点火提前角的控制起动时点火提前角的控制起动时点火提前角的控制: : 起动过程中，转速变化大且低，进气管绝对压力传感器起动过程中，转速变化大且低，进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号不稳定，信号或空气流量计信号不稳定，ECUECU无法正确计算点火提前无法正确计算点火提前角角; ;一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角（随发动一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前

30、角（随发动机而异，丰田机而异，丰田TCCSTCCS系统为系统为1010 ，日产，日产ECCSECCS系统为系统为1616 ）; ; 控制信号主要是控制信号主要是NeNe信号和信号和STASTA信号信号. .起动后点火提前角的控制起动后点火提前角的控制: : 丰田丰田TCCSTCCS系统：实际点火提前角系统：实际点火提前角= =初始点火提前角初始点火提前角基本点火提前角基本点火提前角 修正点火提前角修正点火提前角 日产日产ECCSECCS系统：实际点火提前角系统：实际点火提前角= =基本点火提前角基本点火提前角点火提前角修正系数点火提前角修正系数注注: :对不同车型对不同车型, ,初始点火提前角和基本点火提前角不同初始点火提前角和基本点火提前角不同, ,可查表可查表点火提前角的修正点火提前角的修正n 水温修正水温修正暖机时暖机时主要控制信号主要控制信