发动机点火系统

1、 点火系是发动机正常工作所必需的电器点火系是发动机正常工作所必需的电器系统之一，对本章内容来说，在学习了系统之一，对本章内容来说，在学习了解传统点火系的分电器、点火线圈、火解传统点火系的分电器、点火线圈、火花塞的等各组成部件的结构、原理基础花塞的等各组成部件的结构、原理基础上，整体把握普通电子点火系的工作原上，整体把握普通电子点火系的工作原理，掌握磁感应式和霍尔式普通电子点理，掌握磁感应式和霍尔式普通电子点火系的工作过程。火系的工作过程。4.1 4.1 概概 述述一、一、功用功用: : 将汽车电源供给的低压电转变为高压电，并按将汽车电源供给的低压电转变为高压电，并按发动机的作功顺序和点火时间要

2、求，配送至各缸发动机的作功顺序和点火时间要求，配送至各缸的火花塞，在其间隙处产生火的火花塞，在其间隙处产生火 花，点燃可燃混合花，点燃可燃混合气。气。 在汽油发动机中，气缸内的混合气是由高压电在汽油发动机中，气缸内的混合气是由高压电火花点燃的，而产生电火花的功能是由点火系火花点燃的，而产生电火花的功能是由点火系来完成的。来完成的。 点火系将电源的低电压变成高电压，再按照发点火系将电源的低电压变成高电压，再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混合动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混合气；并能适应发动机工况和使用条件的变化，气；并能适应发动机工况和使用条件的变化，自动调节点火时刻，实现可靠

3、而准确的点火；自动调节点火时刻，实现可靠而准确的点火；还能在更换燃油或安装分电器时进行人工校准还能在更换燃油或安装分电器时进行人工校准点火时刻。点火时刻。 点火系按采用的电源不同，可分为蓄电点火系按采用的电源不同，可分为蓄电池点火系和磁电机点火系两大类。池点火系和磁电机点火系两大类。 蓄电池点火系按是否采用电子元件控制蓄电池点火系按是否采用电子元件控制可分为可分为 传统点火系传统点火系 电子点火系电子点火系 微机控制点火系统微机控制点火系统 汽车上的蓄电池或发电机向点火系提供电能，汽车上的蓄电池或发电机向点火系提供电能，机械触点控制点火时刻，点火时刻的调节采用机械触点控制点火时刻，点火时刻的调

4、节采用机械式自动调节机构，储能方式为电感储能。机械式自动调节机构，储能方式为电感储能。 传统点火系结构简单，成本低，是一种应用较传统点火系结构简单，成本低，是一种应用较早、较普遍的点火系。早、较普遍的点火系。 但该点火系工作可靠性差，点火状况受转速、但该点火系工作可靠性差，点火状况受转速、触点技术状况影响较大，需要经常维修、调整。触点技术状况影响较大，需要经常维修、调整。随着汽车技术的发展，传统点火系越来越不适随着汽车技术的发展，传统点火系越来越不适应现代发动机对点火的要求，正日趋被新的电应现代发动机对点火的要求，正日趋被新的电子点火系所取代。子点火系所取代。 无论是哪一类的点火装置，均有共同

5、的无论是哪一类的点火装置，均有共同的技术性能要求，即应在发动机各种工况技术性能要求，即应在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而准确地点火，和使用条件下保证可靠而准确地点火，为此应满足以下三个方面的要求：为此应满足以下三个方面的要求： 1 1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 2 2火花应具有足够的能量火花应具有足够的能量 3 3点火时刻应适应发动机的工作情况点火时刻应适应发动机的工作情况 火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称为击穿电压。点火系产生的次级电压必须高于为击穿电压。点火系产生的次级电压必须高于击穿电压，才能使火花塞

6、跳火。击穿电压的大击穿电压，才能使火花塞跳火。击穿电压的大小受很多因素影响，其中主要有：小受很多因素影响，其中主要有： （1 1）火花塞电极间隙和形状）火花塞电极间隙和形状 （2 2）气缸内混合气体的压力和温度）气缸内混合气体的压力和温度 （3 3）电极的温度和极性）电极的温度和极性 （4 4）发动机的工作情况）发动机的工作情况 火花塞电极的火花塞电极的间隙越间隙越大大，气体中的电子和，气体中的电子和离子受电场力的作用离子受电场力的作用越小，不易发生碰撞越小，不易发生碰撞电离，击穿电压就电离，击穿电压就越越高高，见图，见图4-14-1；电极；电极的尖端棱角分明，所的尖端棱角分明，所需的击穿电压

7、低。需的击穿电压低。 混合气的混合气的压力压力越大，越大，温温度度越低，其越低，其密度密度就越大，就越大，离子自由运动距离就越离子自由运动距离就越短，不易发生碰撞电离，短，不易发生碰撞电离，击穿电压就击穿电压就越高越高，见图，见图4-24-2。 火花塞电极的火花塞电极的温度越温度越高，电极周围的气体密度越小，高，电极周围的气体密度越小，击穿击穿电压就越低电压就越低；针状的中心电极为负极且温度较；针状的中心电极为负极且温度较高时，击穿电压就较低。中心电极是负极时其击穿高时，击穿电压就较低。中心电极是负极时其击穿电压比中心电极是正极时约降低电压比中心电极是正极时约降低20%-40%20%-40%，

8、见图，见图4-34-3。 发动机转速发动机转速 击穿电压与发动机转击穿电压与发动机转速的关系见图速的关系见图4-44-4。发动机高速工作时，发动机高速工作时，气缸内的温度升高，气缸内的温度升高，使气缸的充气量减小，使气缸的充气量减小，致使气缸中压力减小，致使气缸中压力减小，因而火花塞的因而火花塞的击穿电击穿电压随转速的升高而降压随转速的升高而降低低。 特例：特例： 发动机在发动机在起动和急加速起动和急加速时击穿电压升高，而全时击穿电压升高，而全负荷且稳定工作状态时击穿电压较低。负荷且稳定工作状态时击穿电压较低。 混合气空燃比混合气空燃比 见图见图4-54-5，由图可见，由图可见，混合气混合气过

9、稀过稀和和过浓过浓时击时击穿电压都会穿电压都会升高升高。 此外，发动机的功率、此外，发动机的功率、压缩比以及点火时刻等压缩比以及点火时刻等因素也影响击穿电压的因素也影响击穿电压的高低。为了保证点火的高低。为了保证点火的可靠性，可靠性，点火系必须有点火系必须有一定的次级电压储备一定的次级电压储备。但过高的次级电压，将但过高的次级电压，将造成绝缘困难，使成本造成绝缘困难，使成本提高。提高。 发动机正常工作时，由于发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度接混合气压缩终了的温度接近其自燃温度，仅需要近其自燃温度，仅需要1 15mJ5mJ的火花能量。的火花能量。 但在混合气过浓或是过稀但在混合气过浓或

10、是过稀时，发动机起动、怠速或时，发动机起动、怠速或节气门急剧打开时，则需节气门急剧打开时，则需要较高的火花能量。要较高的火花能量。 经济性和排气净化要求提经济性和排气净化要求提高提高火花能量。高提高火花能量。 电子点火系一般应具有电子点火系一般应具有8080100mJ100mJ的火花能量，起的火花能量，起动时应产生高于动时应产生高于100mJ100mJ的能量。的能量。 实践证明，燃烧最大压力实践证明，燃烧最大压力出现在上止点后出现在上止点后10101515时，发动机的输出功时，发动机的输出功率最大，此时所对应的点率最大，此时所对应的点火提前角为最佳点火提前火提前角为最佳点火提前角。角。 影响最

11、佳点火提前角的因影响最佳点火提前角的因素很多，主要有（素很多，主要有（1 1）发）发动机转速：（动机转速：（2 2）发动机）发动机负荷（负荷（3 3）汽油辛烷值）汽油辛烷值 发动机转速越高，在发动机转速越高，在同一时间内活塞移动的同一时间内活塞移动的距离越大，曲轴转角也距离越大，曲轴转角也越大，如果混合气燃烧越大，如果混合气燃烧速度不变，则点火提前速度不变，则点火提前角应线性增加。但当转角应线性增加。但当转速升高时，混合气的温速升高时，混合气的温度和压力提高，扰流增度和压力提高，扰流增强，会使燃烧速度随之强，会使燃烧速度随之加快。因此，加快。因此，最佳点火最佳点火提前角应随转速升高而提前角应随

12、转速升高而增大，增大，但不是线性的。但不是线性的。负荷：负荷： 同一转速下，负荷增同一转速下，负荷增大，节气门开度增大，大，节气门开度增大，吸入汽缸的混合气量增吸入汽缸的混合气量增加，压缩终了时，缸内加，压缩终了时，缸内温度、压力增高，使燃温度、压力增高，使燃烧速度加快。因此，烧速度加快。因此，最最佳点火提前角随负荷增佳点火提前角随负荷增大而减小。大而减小。3 起动及怠速起动及怠速 发动机起动和怠速时，虽然混合气燃烧速度较慢，发动机起动和怠速时，虽然混合气燃烧速度较慢，但因发动机转速低，混合气全部燃烧时间却只占较小但因发动机转速低，混合气全部燃烧时间却只占较小的曲轴转角。如果点火过早，可能会使

13、曲轴反转，因的曲轴转角。如果点火过早，可能会使曲轴反转，因此点火提前角宜减小甚至不提前。此点火提前角宜减小甚至不提前。4 汽油的辛烷值汽油的辛烷值爆震燃烧是汽油机的一种不正常燃烧，爆震燃烧使发爆震燃烧是汽油机的一种不正常燃烧，爆震燃烧使发动机功率下降、油耗上升。点火提前角越大，越易发动机功率下降、油耗上升。点火提前角越大，越易发生爆震燃烧。爆震燃烧与汽油的抗爆性有关。汽油的生爆震燃烧。爆震燃烧与汽油的抗爆性有关。汽油的抗爆性用辛烷值表示，辛烷值越高，则其抗爆性越好。抗爆性用辛烷值表示，辛烷值越高，则其抗爆性越好。因此使用辛烷值低的汽油时，应适当减小点火提前角因此使用辛烷值低的汽油时，应适当减小

14、点火提前角 传统点火系统的组成传统点火系统的组成 （1 1） 电源电源 （2 2） 点火线圈点火线圈 （3 3） 分电器：断电器；配电器；电容分电器：断电器；配电器；电容器；点火提前角机构。器；点火提前角机构。 （4 4） 火花塞火花塞 （5 5） 点火开关点火开关2.2.点火开关；点火开关； 3.3.点火线圈；点火线圈；4.4.分电器分电器; ;1. 1. 电源；电源； 断电器断电器 配电器配电器 电容器电容器 点火提点火提 前调节装置前调节装置5.5.火花塞。火花塞。 一、组成一、组成4.2 4.2 传统分电器式点火系传统分电器式点火系附加电阻：附加电阻：附加电阻与点火线圈初级绕组串联其作

15、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。用是调节初级电流大小，维持初级电流基本稳定。其特点是温度愈高，电阻愈大，所以又叫热敏电阻。其特点是温度愈高，电阻愈大，所以又叫热敏电阻。电容器：电容器：电容器与断电器触点并联，其功用是在点电容器与断电器触点并联，其功用是在点火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电火花，火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电火花，防止触点烧损，并可加速点火线圈中的磁通变化率，防止触点烧损，并可加速点火线圈中的磁通变化率，提高点火电压。提高点火电压。（1）保护触点，自感电流向电容器充电，防止触）保护触点，自感电流向电容器充电，防止触点

16、烧损。点烧损。 （2）加速断电，提高次极电压。）加速断电，提高次极电压。二、工作原理二、工作原理 点火系统将点火系统将12v12v或或24v24v的低压电转变为的低压电转变为1000v1000v以上的高压电是由以上的高压电是由点火线圈和断电器共同完成的，并由配电器分配到各缸火花塞。点火线圈和断电器共同完成的，并由配电器分配到各缸火花塞。点火线圈点火线圈配电器配电器断电器断电器火花塞火花塞 四缸点火演示简图四缸点火演示简图一、点火线圈一、点火线圈功用：功用：变低压为高压变低压为高压 。开磁路点火线圈（传统）开磁路点火线圈（传统）分类：分类：闭磁路点火线圈闭磁路点火线圈 附加电阻也称热敏电阻，它由

17、低碳钢丝、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，具有温度升高时镍铬丝或纯镍丝制成，具有温度升高时电阻迅速增大、温度降低时电阻迅速减电阻迅速增大、温度降低时电阻迅速减小的特点。发动机工作时，利用附加电小的特点。发动机工作时，利用附加电阻这一特点自动调节初级电流，可以改阻这一特点自动调节初级电流，可以改善点火系的工作特性。善点火系的工作特性。 当发动机低速工作时，初级电流增长时间长，电流当发动机低速工作时，初级电流增长时间长，电流大，附加电阻受热阻值增大，避免了初级电流过大，大，附加电阻受热阻值增大，避免了初级电流过大，防止点火线圈过热；当发动机高速工作时，初级电防止点火线圈过热

18、；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，保证了发动机在高速工作时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。点火线圈过热的矛盾，改善了点火性能。 当发动机起动时，由于蓄电池的端电压会急剧下降，当发动机起动时，由于蓄电池的端电压会急剧下降，致使初级电流减小，点火线圈不能供给足够的高电致使初级电

19、流减小，点火线圈不能供给足够的高电压和点火能量。为了克服这一影响，在起动时将附压和点火能量。为了克服这一影响，在起动时将附加电阻短路，以增大初加电阻短路，以增大初 级电流，提高次级电压和火级电流，提高次级电压和火花能量，从而改善了发动机的起动性能。花能量，从而改善了发动机的起动性能。 附加电阻的作用附加电阻的作用 发动机在任何转发动机在任何转速下速下IpIp保持恒定保持恒定 存储能量恒定次存储能量恒定次级线圈级线圈U U2max2max恒定恒定 缺点电流上升速缺点电流上升速度慢度慢 点火电压低（满点火电压低（满足高速时）足高速时）电压等级代号：电压等级代号： 1 一一 12V , 2 一一 2

20、4V 。用途代号：见表用途代号：见表 41 。 功用：功用： 接通和切断初接通和切断初级线圈电路，并按各缸级线圈电路，并按各缸的工作顺序将高压电适的工作顺序将高压电适时送至各缸火花塞。时送至各缸火花塞。2 2、分电器、分电器 构造：构造：（1 1）配电器）配电器 作用：作用：将点火线圈将点火线圈中产生的高压电，按发中产生的高压电，按发动机各缸的工作顺序轮动机各缸的工作顺序轮流分送到各缸火花塞。流分送到各缸火花塞。分电器盖分电器盖分火头分火头电容器电容器真空提前角真空提前角调节装置调节装置断电器断电器 构造：构造：分火头分火头( ( 制有铜质导电片）制有铜质导电片）分电器盖等分电器盖等( ( 制

21、有旁插孔制有旁插孔) )中心电极及带弹簧的炭精柱中心电极及带弹簧的炭精柱分火头分火头旁电极旁电极分电器盖分电器盖 功用功用：在点火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电：在点火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电火花，防止触点烧损，并可加速点火线圈中的磁通变化率，火花，防止触点烧损，并可加速点火线圈中的磁通变化率，提高点火电压提高点火电压 电容器电容器 点火提前调节装置点火提前调节装置离心式离心式点火提前调节装置点火提前调节装置真空式真空式点火提前调节装置点火提前调节装置 作用：作用：随发动机的转速变化改变凸轮和轴的相位关系随发动机的转速变化改变凸轮和轴的相位关系组成：组成：工作原理工作原理

22、 作用：作用： 随发动机负随发动机负荷的变化（节气荷的变化（节气门开度变化自动门开度变化自动的调节点火提前的调节点火提前角）角）组成：组成：工作原理工作原理 （2 2）断电器）断电器 功用功用接通和切断初级绕组的电路，使其电流发接通和切断初级绕组的电路，使其电流发生变化，以便在次级绕组中产生高压电。生变化，以便在次级绕组中产生高压电。 构造构造固定底板固定底板壳体壳体活动底板活动底板偏心偏心螺钉螺钉固定固定触点触点接线柱接线柱活动触点活动触点凸轮凸轮弹簧片弹簧片真空提前真空提前调节机构调节机构弹簧弹簧3 3、火花塞、火花塞功用：功用： 产生电火花，点燃混合气产生电火花，点燃混合气 。 主要由外

23、壳、电极（中心电极和主要由外壳、电极（中心电极和侧电极）、绝缘体、接线柱等组成。侧电极）、绝缘体、接线柱等组成。构造：构造：分类：分类：热型热型中型中型冷型冷型 冷型： 裙部短裙部短 压缩压缩比高的发动机。比高的发动机。H=8mm 中型： 转速较低的发转速较低的发动机。动机。H=11或或14mm 热型： 群部长散热群部长散热慢慢 H=16或或20mm电极间隙电极间隙：中心电极中心电极侧电极侧电极电极间隙电极间隙指的是中心电极与侧电极之间的间隙。指的是中心电极与侧电极之间的间隙。电极间隙过小：电极间隙过小：火花微弱，并且火花微弱，并且容易因产生积碳而漏电；容易因产生积碳而漏电；电极间隙过大：电极

24、间隙过大：所需的击穿电压所需的击穿电压增高，发动机不易启起动，且在增高，发动机不易启起动，且在高速时易发生高速时易发生“缺火。缺火。 一般的电极间隙为：一般的电极间隙为：0.60.60.8,0.8,现代的汽车甚至现代的汽车甚至采用采用1.01.01.21.2，可以改善排，可以改善排气净化。气净化。三、点火提前三、点火提前1 1、点火提前的概念：、点火提前的概念： 火花塞点火时，曲轴位置与活塞位于压缩上止点时曲轴位火花塞点火时，曲轴位置与活塞位于压缩上止点时曲轴位置之间的夹角称为点火提前角。置之间的夹角称为点火提前角。 2 2、影响因素：、影响因素：当发动机转速一定时当发动机转速一定时，随着负荷

25、的加大，节气门开大，进入气，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，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，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。则应适当增大。 当发动机节气门开度一定时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，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。点火提前角应随转轴转

26、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。速增高适当加大。离心式点火提前机构离心式点火提前机构真空式点火提前机构真空式点火提前机构 辛烷值校正器辛烷值校正器4 4、自动调节装置、自动调节装置分类分类3 3、后果、后果： 点火过迟：点火过迟：混合气开始燃烧时活塞已下行一段距混合气开始燃烧时活塞已下行一段距离，离，则则PP、发动机、发动机NN。 点火过早：点火过早：则气体压力作用的方向与活塞运动的则气体压力作用的方向与活塞运动的方向方向相反，使相反，使PP、发动机、发动机NN。 传统的开磁路点火线圈的基传统的开磁路点火线圈的基本结构如图本结构如图4-154-15所示，主要

27、所示，主要由铁心、绕组、胶木盖、瓷由铁心、绕组、胶木盖、瓷杯等组成。开磁路点火线圈杯等组成。开磁路点火线圈 其铁心用其铁心用0.30.30.5mm0.5mm厚的硅厚的硅钢片叠成，铁心上绕有初级钢片叠成，铁心上绕有初级绕组和次级绕阻。次级绕阻绕组和次级绕阻。次级绕阻居内，通常用直径为居内，通常用直径为0.060.060.10mm0.10mm的漆包线绕的漆包线绕11000110002600026000匝；初级绕阻居外，通匝；初级绕阻居外，通常用常用0.50.51.0mm1.0mm的漆包线绕的漆包线绕230230370370匝。匝。 传统的开磁路点火线传统的开磁路点火线圈中，次级绕组在铁圈中，次级绕

28、组在铁心中的磁通通过导磁心中的磁通通过导磁钢套构成回路，磁力钢套构成回路，磁力线的上、下部分从空线的上、下部分从空气中通过，磁路的磁气中通过，磁路的磁阻大，磁通损失大，阻大，磁通损失大，转换效率低（约转换效率低（约60%60%）；）； 闭磁路点火线圈闭磁路点火线圈的铁心是的铁心是“曰曰”字形或字形或“口口”字字形，磁路中只设形，磁路中只设有一个微小的气有一个微小的气隙，其磁路图隙，其磁路图4-4-1717所示所示 。闭磁路。闭磁路点火线圈漏磁少，点火线圈漏磁少，磁阻小，变换效磁阻小，变换效率高，可使点火率高，可使点火线圈小型化。线圈小型化。 火花塞的作用是将高火花塞的作用是将高压电引进发动机燃

29、烧压电引进发动机燃烧室，在电极间形成火室，在电极间形成火花，以点燃可燃混合花，以点燃可燃混合气。火花塞拧装于气气。火花塞拧装于气缸盖的火花塞孔内，缸盖的火花塞孔内，下端电极伸入燃烧室。下端电极伸入燃烧室。上端连接分缸高压线。上端连接分缸高压线。火花塞是点火系中工火花塞是点火系中工作条件最恶劣、要求作条件最恶劣、要求高和易损坏部件。其高和易损坏部件。其外形图见图外形图见图4-184-18。1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。2火花塞承受着交变的高电压，要求它应有足够的绝缘强度

30、，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30kv高压。高压。3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15002200，进，进气时又突然冷却至气时又突然冷却至5060，因此要求火花塞不但耐高温，而且，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。能承受温度剧变，不出现局部过冷或过热。4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。5火花塞的电极间隙

31、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点。火花塞气密性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。应当好，以保证燃烧室不漏气。 要使火花塞能正常工作，其要使火花塞能正常工作，其下部绝缘体下部绝缘体裙部的温度裙部的温度应保持在应保持在500500700700C C，这，这样才能使落在绝缘体上的油样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉，不致形成积炭，滴立即烧掉，不致形成积炭，通常称这个温度为火花塞的通常称这个温度为火花塞的“自净温度自净温度”。如果温度低。如果温度低于自

32、净温度，就可能使油雾于自净温度，就可能使油雾聚积成油层，引起积炭而不聚积成油层，引起积炭而不能跳火；如果温度过高，例能跳火；如果温度过高，例如超过如超过850850，会形成炽热，会形成炽热点，发生表面点火，使发动点，发生表面点火，使发动机遭受损坏。机遭受损坏。 反之，当裙部较短时，吸热少，散热多，裙部反之，当裙部较短时，吸热少，散热多，裙部温度较低，把这种火花塞成为温度较低，把这种火花塞成为“冷型冷型”火花塞火花塞 火花塞裙部的工作温度取决火花塞裙部的工作温度取决于火花塞热特性和发动机气于火花塞热特性和发动机气缸的工作温度。火花塞热特缸的工作温度。火花塞热特性就是指火花塞发火部位的性就是指火花

33、塞发火部位的热量向发动机冷却系统散发热量向发动机冷却系统散发的性能。影响火花塞热特性的性能。影响火花塞热特性的主要因素是火花塞裙部的的主要因素是火花塞裙部的长度。裙部较长时，受热面长度。裙部较长时，受热面积大，吸收热量多，而散热积大，吸收热量多，而散热路径长，散热少，裙部温度路径长，散热少，裙部温度较高，把这种火花塞称为较高，把这种火花塞称为“热型热型”火花塞。火花塞。 基本工作过程如下：基本工作过程如下： （1 1） 触点闭合触点闭合 一 次 侧 电 流 增 长一 次 侧 电 流 增 长 初级线圈电流初级线圈电流 按指数规律增长按指数规律增长 （2 2） 触点分开触点分开 初级电流下降为初级

34、电流下降为0 0，一次绕阻产生自一次绕阻产生自感 电 动 势感 电 动 势 2 0 02 0 0 300V300V 二次绕阻产生更二次绕阻产生更高电动势，互感高电动势，互感作用，作用，151520Kv20Kv （3） 火花塞被击穿火花塞被击穿 放电：电容放电放电：电容放电 大大电流，短时间电流，短时间 电感放电电感放电 小电流，小电流，时间较长时间较长 (1)(1) 发动机缸数，缸数多触点闭合时间短。发动机缸数，缸数多触点闭合时间短。发动机转速和气缸数对发动机转速和气缸数对 U2max的影响的影响 理论理论上，发动机上，发动机转速越低，触点闭合转速越低，触点闭合时间越大，时间越大， Ip越大，

35、越大， U2max越大。越大。 但但实际实际上，由于转速上，由于转速很低时，触点打开缓很低时，触点打开缓慢，触点间形成火花，慢，触点间形成火花，损失了部分电磁能，损失了部分电磁能，故使故使 U2max 反而减小反而减小。 (2) (2) 火花塞积碳，形成并联电阻，短路，击穿。当火花塞积碳，形成并联电阻，短路，击穿。当火花塞积炭时，相当于火花塞电极间并联了一个分火花塞积炭时，相当于火花塞电极间并联了一个分路电阻路电阻R Rjtjt如图所示。分路电阻使次级电路在火花塞如图所示。分路电阻使次级电路在火花塞电极击穿前已构成闭合回路。由于积炭漏电，使电极击穿前已构成闭合回路。由于积炭漏电，使U U2ma

36、x2max 如二降低。当积炭严重时，使如二降低。当积炭严重时，使U U2max2max甚至会低于击穿电甚至会低于击穿电压，影响发动机正常工作。压，影响发动机正常工作。 C1影响影响 过大放电过大放电周期长，二次电周期长，二次电压低，不宜着车。压低，不宜着车。过小，火花过大，过小，火花过大，烧坏白金。烧坏白金。 C2 应尽量小应选配合适的高压线、火花塞应尽量小应选配合适的高压线、火花塞 触点间隙影响触点间隙影响 触点闭合角，触点间隙增大，触点提触点闭合角，触点间隙增大，触点提前开启点火提前角增大。点火电压降低。前开启点火提前角增大。点火电压降低。 触点火花触点火花 降低次级电压，烧坏触点降低次级

37、电压，烧坏触点 点火线圈温度影响点火线圈质量保证温度不可过高点火线圈温度影响点火线圈质量保证温度不可过高 一、增大初级断电电流的机械方法一、增大初级断电电流的机械方法1 改善凸轮外形改善凸轮外形要增加触点的闭合角，只有相应减小触点的打开角才要增加触点的闭合角，只有相应减小触点的打开角才行，这可用适当的凸轮外形来达到。但不能使触点的行，这可用适当的凸轮外形来达到。但不能使触点的相对闭合率超过相对闭合率超过 60%65 % 60%65 % ，凸轮的凸角将会太尖，凸轮的凸角将会太尖，使触点臂顶开得过于急骤，因而工作不可靠，且凸轮使触点臂顶开得过于急骤，因而工作不可靠，且凸轮凸角磨损速度也太大。故一对

38、触点断电器，通常只用凸角磨损速度也太大。故一对触点断电器，通常只用于四缸和六缸发动机。于四缸和六缸发动机。2 2 采用双触点断电器两对触点先后重叠开闭，闭合采用双触点断电器两对触点先后重叠开闭，闭合不完全重叠，以延长初级电路的闭合时间（其相对闭不完全重叠，以延长初级电路的闭合时间（其相对闭合率可达合率可达 80 %85 % ) 80 %85 % ) ，使初级断电电流增大。这，使初级断电电流增大。这种方法多用于八缸以上的发动机。种方法多用于八缸以上的发动机。二、增大初级断电电流的方法二、增大初级断电电流的方法 1 1 在初级电路中串联附加电阻在初级电路中串联附加电阻 串联在初级电路中的附加电阻为

39、一正温度系数的串联在初级电路中的附加电阻为一正温度系数的热敏电阻，其阻值随温度的升高而迅速增大。热敏电阻，其阻值随温度的升高而迅速增大。 当发动机低速运转时，触点每次闭合的时间长，当发动机低速运转时，触点每次闭合的时间长，初级断电电流大，平均初级电流大，附加电阻受热使初级断电电流大，平均初级电流大，附加电阻受热使电阻增大，使初级断电电流的增大变小，不使点火线电阻增大，使初级断电电流的增大变小，不使点火线圈过热。圈过热。 当发动机高速运转时，触点每次闭合的时间短，初当发动机高速运转时，触点每次闭合的时间短，初级断电电流小，平均初级电流小，附加电阻温度降低，级断电电流小，平均初级电流小，附加电阻温

40、度降低，电阻减小，使初级断电电流降低较小，使发动机在高电阻减小，使初级断电电流降低较小，使发动机在高速时仍能产生足够高的次级电压。速时仍能产生足够高的次级电压。 起动发动机时，将附加电阻短路，可保证在电源起动发动机时，将附加电阻短路，可保证在电源电压较低时的可靠点火。电压较低时的可靠点火。 2 2 应用延长闭合角的电路应用延长闭合角的电路 采用延时电路，在断电器触点断开的部分时间内，采用延时电路，在断电器触点断开的部分时间内，使初级电路继续接通，以提高相对闭合率，延长初级使初级电路继续接通，以提高相对闭合率，延长初级电路的闭合时间，增大初级断电电流，从而使次级电电路的闭合时间，增大初级断电电流

41、，从而使次级电压提高。压提高。第六节第六节 电子点火系统概述电子点火系统概述 1. 1. 触点易烧蚀；触点易烧蚀； 2. 2. 随气缸数和转速的增加，次级电压下降；随气缸数和转速的增加，次级电压下降； 3. 3. 点火能量的提高受限；点火能量的提高受限； 4. 4. 易产生积碳，使次极电压降低。易产生积碳，使次极电压降低。 5. 5. 燃烧不好，污染增大燃烧不好，污染增大1 1、传统点火系的不足、传统点火系的不足1一火花塞；一火花塞； 2 一分电器一分电器 3 一点火信号发生器一点火信号发生器4 一点火线圈一点火线圈 5 一点火开关；一点火开关； 6 一蓄电池；一蓄电池； 7 一点火电子组件一

42、点火电子组件8电子点火系统的基本组成电子点火系统的基本组成 蓄电池或发电机向点火系提供电能，晶体管控蓄电池或发电机向点火系提供电能，晶体管控制点火时刻，点火时刻的调节采用机械式调节制点火时刻，点火时刻的调节采用机械式调节机构或电子调节机构，储能方式有电感储能和机构或电子调节机构，储能方式有电感储能和电容储能两种。电容储能两种。 电子点火系的点火电压和点火能量高，受发动电子点火系的点火电压和点火能量高，受发动机工况和使用条件的影响小，结构简单，工作机工况和使用条件的影响小，结构简单，工作可靠，维护、调整工作量小，节约燃油，减小可靠，维护、调整工作量小，节约燃油，减小污染，应用日益广泛。污染，应用

43、日益广泛。 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）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，如蓄电池磁场形式储存在点火线圈中，如蓄电池点火系；点火系； （2 2）电容储能电子点火系统：火花能量）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以电场的形式储存在专门的储能电容器中。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；）霍尔式； （3 3）光电式；）光电式； （4 4）电磁震荡式。）电磁震荡式。 二、微机控制的半导体点火系二、微机控制的半导体点火系1 1、组成

44、、组成传感器传感器电控单元电控单元点火模块点火模块电控单元电控单元火花塞火花塞双点火双点火线圈线圈终端能量终端能量输出极输出极2 2、无分电器式点火系、无分电器式点火系 无分电器式点无分电器式点火系是采用微机技火系是采用微机技术，根据发动机转术，根据发动机转速和负荷传感器的速和负荷传感器的信号控制点火提前信号控制点火提前角，精确地控制发角，精确地控制发动机在各种工况下动机在各种工况下的最佳点火时刻。的最佳点火时刻。无分电器式点火系无分电器式点火系分为分为二极管分配式二极管分配式和和点火线圈分配式点火线圈分配式优点： 不受机械调节装置的限制，在发动机任何工况下保证最佳的点火控制。控制原理：组成：

45、 传感器、微机控制器、 磁感应式电子点火系组成磁感应式电子点火系组成 磁感应式电子点火系又称为磁脉冲式电磁感应式电子点火系又称为磁脉冲式电子点火系，由磁感应式分电器（内装磁子点火系，由磁感应式分电器（内装磁感应式点火信号发生器）、点火器、专感应式点火信号发生器）、点火器、专用点火线圈、火花塞等部件组成。用点火线圈、火花塞等部件组成。 一、丰田汽车磁感应式电子点火系一、丰田汽车磁感应式电子点火系 无触点式半导体点火系：无触点式半导体点火系：它是利用各种类型的传感器它是利用各种类型的传感器代替断电器触点来产生点火信号，以控制点火系工作的。代替断电器触点来产生点火信号，以控制点火系工作的。从而避免了

46、任何与触点有关的故障的发生。从而避免了任何与触点有关的故障的发生。按传感器的形式不同可分为：按传感器的形式不同可分为：磁感应式磁感应式霍尔效应式霍尔效应式光电式等光电式等一、无触点式半导体点火系一、无触点式半导体点火系 磁感应式传感器安装在分电器内，主要由分电器轴磁感应式传感器安装在分电器内，主要由分电器轴1 1、爪形转子爪形转子2 2、传感线圈、传感线圈3 3、爪形定子、爪形定子4 4、塑性永磁片、塑性永磁片5 5、导磁、导磁板板6 6和底板和底板7 7 等组成。等组成。1 1、磁感应式无触电点火装置、磁感应式无触电点火装置1234567结构：结构： 信号转子上制有与发动机气缸数相同的凸齿，

47、当转子信号转子上制有与发动机气缸数相同的凸齿，当转子转动时，凸齿交替在铁心旁扫过，使二者的气隙不断变化，转动时，凸齿交替在铁心旁扫过，使二者的气隙不断变化，则穿过线圈铁心中的磁通也不断变化。从而在线圈中产生则穿过线圈铁心中的磁通也不断变化。从而在线圈中产生感应电动势。感应电动势。工作原理：工作原理： （1 1）组成）组成 该信号发生器该信号发生器安装在分电器安装在分电器内的底板上，。内的底板上，。 由信号转子、由信号转子、永久磁铁、铁永久磁铁、铁心、传感线圈心、传感线圈组成。组成。 （2 2）工作原理）工作原理 利用电磁感应原理，信号转子转动时，信号转子的凸齿利用电磁感应原理，信号转子转动时，

48、信号转子的凸齿与铁心的空气隙发生变化，使通过传感线圈的磁通发生变化，与铁心的空气隙发生变化，使通过传感线圈的磁通发生变化，因此传感线圈中便产生感应的交变电动势，该交变电动势输因此传感线圈中便产生感应的交变电动势，该交变电动势输入到点火器，以控制点火系统工作。其工作过程（假设信号入到点火器，以控制点火系统工作。其工作过程（假设信号转子顺时针转动）见图转子顺时针转动）见图4-224-22： 当信号转子顺时针转当信号转子顺时针转动，信号转子的凸齿动，信号转子的凸齿逐渐接近铁心，凸齿逐渐接近铁心，凸齿与铁心间的空气隙越与铁心间的空气隙越来越小，通过传感线来越小，通过传感线圈的磁通逐渐增大，圈的磁通逐渐

49、增大，当信号转子凸齿的齿当信号转子凸齿的齿角与铁心边缘相对时，角与铁心边缘相对时，磁通急剧增加，磁通磁通急剧增加，磁通变化率最大变化率最大NNPBECBECIBIEICBECIBIEICPPNEEBRBRC VT1VT1发射极与集电发射极与集电极相连，相当于一个极相连，相当于一个二极管，见图二极管，见图4-264-26。起温度补偿作用；起温度补偿作用； VT2VT2触发管，起信触发管，起信号检测作用；号检测作用； VT3VT3、VT4VT4放大作放大作用，将用，将VT2VT2输出放大以输出放大以驱动驱动VT5VT5； VT5VT5大功率管，控大功率管，控制初级电流的通断。制初级电流的通断。 传

50、感线圈中产生正向信传感线圈中产生正向信号电压时，号电压时， VT1VT1截止，截止，VT2VT2导通，导通，VT3VT3截止，截止，VT4VT4、VT5VT5导通，初级电路仍然导通，初级电路仍然接通。接通。 传感线圈中产生负向信传感线圈中产生负向信号电压时，号电压时， VT1VT1导通，导通，VT2VT2截止，截止，VT3VT3导通，导通，VT4VT4、VT5VT5截止，初级电路切断，截止，初级电路切断，磁场迅速消失，次级绕磁场迅速消失，次级绕组产生高压组产生高压 信号发生器的输出电压与三极管信号发生器的输出电压与三极管VT2VT2、VT5VT5以及次级以及次级电压电压U2U2的关系见图。的关

51、系见图。 VS1VS1、VS2VS2反向串联后与点火信号发生器的传感线圈并反向串联后与点火信号发生器的传感线圈并联，在高转速时，使传感线圈输出的正向和负向电压稳定联，在高转速时，使传感线圈输出的正向和负向电压稳定在某一数值，保护在某一数值，保护VT2VT2不受损害；不受损害； VS3VS3与与R4R4组成稳压电路，保证组成稳压电路，保证VT1VT1、VT2VT2保证在稳定电压保证在稳定电压下工作；下工作； VS4VS4当当VT5VT5管截止时，将初级绕组的自感电动势限制在管截止时，将初级绕组的自感电动势限制在某一值内，保护某一值内，保护VT5VT5管；管； C1C1消除点火信号发生器传感线圈输

52、出电压波形上的毛消除点火信号发生器传感线圈输出电压波形上的毛刺，防止误点火；刺，防止误点火； C2C2与与R4R4组成组容吸收电路，吸收瞬时过电压，防止误点火；组成组容吸收电路，吸收瞬时过电压，防止误点火； R3R3的作用是加速的作用是加速VT2VT2级级VT5VT5的翻转。的翻转。1 一信号转子一信号转子 2 一定子；一定子； 3 一永磁磁环一永磁磁环4 一传感线圈一传感线圈 5 一导磁碗一导磁碗图图 412 JFD667 型点火信号发生器型点火信号发生器点火能力控制电路：点火能力控制电路：R7、VD8加速电路：加速电路：R2、C1闭合角控制电路：闭合角控制电路：三、解放三、解放CA1092

53、CA1092型汽车晶体管点火装置型汽车晶体管点火装置1 1、分电器、分电器1 一分电器盖一分电器盖2 一分火头一分火头 3 一防护罩一防护罩 4 一固定夹一固定夹5 一信号发生器一信号发生器 6 一空调节器真一空调节器真 7 一信号发生器端子一信号发生器端子 磁感应式传感器安装在分电器内，主要由分电器轴磁感应式传感器安装在分电器内，主要由分电器轴1 1、爪形转子爪形转子2 2、传感线圈、传感线圈3 3、爪形定子、爪形定子4 4、塑性永磁片、塑性永磁片5 5、导磁、导磁板板6 6和底板和底板7 7 等组成。等组成。1 1、磁感应式无触电点火装置、磁感应式无触电点火装置1234567结构：结构：2

54、 2、信号发生器、信号发生器3、点火控制器发动机转动，磁感应信号发发动机转动，磁感应信号发生器发出交变电动势，通过生器发出交变电动势，通过晶体管使初级电路接通。晶体管使初级电路接通。电动势交变时，通过晶体管电动势交变时，通过晶体管作用，初级电路断开，次级作用，初级电路断开，次级绕组产生高压，使火花塞跳绕组产生高压，使火花塞跳火。火。电动势变化时，三极管两端电动势变化时，三极管两端电压变化，三极管会导通或电压变化，三极管会导通或截止。截止。由传感器、点火控制器、点火由传感器、点火控制器、点火线圈、配电器、火花塞组成线圈、配电器、火花塞组成 磁感应发生磁感应发生器产生的脉冲信器产生的脉冲信号由号由

55、、端输端输入，经内部电路，入，经内部电路，最后控制达林顿最后控制达林顿管管Q Q 的导通和截的导通和截止。止。B+Q89S01工作工作: : 点火控制器点火控制器作用：作用：将从点火信号发生器得到的信号整形、放大以控制将从点火信号发生器得到的信号整形、放大以控制点火线圈初级电路的通和断。点火线圈初级电路的通和断。4 4、工作过程、工作过程 霍尔式电子点火系由内装霍尔信号发生器的分电器、点霍尔式电子点火系由内装霍尔信号发生器的分电器、点火器、火花塞、点火线圈等组成。下面一以桑塔纳轿车火器、火花塞、点火线圈等组成。下面一以桑塔纳轿车用霍尔式点子点火系统为例说明其工作过程。用霍尔式点子点火系统为例说

56、明其工作过程。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成：组成：主要由霍尔分电器、点火控制器、点火线圈等。主要由霍尔分电器、点火控制器、点火线圈等。 主要由霍尔触发器、永久磁主要由霍尔触发器、永久磁铁和带缺口的转子等组成。铁和带缺口的转子等组成。 1 1、永久磁铁、永久磁铁 2 2、外加电流、外加电流 3 3、霍尔电压、霍尔电压 4 4、霍尔触发器、霍尔触发器 5 5、接触面、接触面 6 6、磁力线、磁力线 7 7、剩余电子。、剩余电子。2134567UHI 当电流当电流I I 通过放在磁场中通过放在磁场中的半导体基片（霍尔元件）且的半导体基片（霍尔元件）且电流方向和磁场方

57、向垂直时，电流方向和磁场方向垂直时，则在垂直于电流和磁场的方向则在垂直于电流和磁场的方向上产生一电压上产生一电压U UH H , ,称为霍尔电称为霍尔电压。压。IBdRUHH即：点火信号电压。即：点火信号电压。霍尔效应原理霍尔效应原理 霍尔效应霍尔效应 原理图见图原理图见图4-294-29。 当电流通过放在磁场中当电流通过放在磁场中的半导体基片，且电流的半导体基片，且电流方向和磁场方向垂直时，方向和磁场方向垂直时，在垂直于电流和磁场的在垂直于电流和磁场的半导体基片的横向侧面半导体基片的横向侧面上产生一个与电流和磁上产生一个与电流和磁场强度成正比的电压，场强度成正比的电压，这个电压称为霍尔电压。

58、这个电压称为霍尔电压。工作原理工作原理触发叶片进入空气隙中触发叶片进入空气隙中触发叶片离开空气隙中触发叶片离开空气隙中叶叶 片片集成块集成块永久磁铁永久磁铁霍尔霍尔传感传感器器导板导板霍尔效应：当电流垂直于磁场方向通霍尔效应：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。该电势差称为霍尔就称为霍尔效应。该电势差称为霍尔电压。电压。霍尔元件与磁场隔开时，不产生霍尔霍尔元件与磁场隔开时，不产生霍尔电压，传感器无信号输出，此时放大电压，传感器无信号输出，此时放大器接通，初级电路导通

59、。器接通，初级电路导通。当磁力线穿过霍尔元件时，产生霍尔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，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，初级电路断开，次级绕组产生高压，火花塞点火。火花塞点火。由霍尔传感器、由霍尔传感器、点火控制器、点火控制器、点火线圈、点火线圈、配电器、配电器、火花塞组成火花塞组成 2 2组成组成 霍尔信号发生器位于分电器内，其结构见图主要由霍尔信号发生器位于分电器内，其结构见图主要由分电器轴带动的触发叶轮、永久磁铁、霍尔元件等分电器轴带动的触发叶轮、永久磁铁、霍尔元件等组成。组成。 霍尔元件实际霍尔元件实际上是一个霍尔上是

60、一个霍尔集成块电路，集成块电路，内部原理图见内部原理图见图图4-314-31所示。所示。因为在霍尔元因为在霍尔元件上得到的霍件上得到的霍尔电压一般为尔电压一般为20mV20mV，因此必，因此必须将其放大整须将其放大整形后再输出给形后再输出给点火控制器。点火控制器。 3 3工作原理工作原理 霍尔信号发生器工作霍尔信号发生器工作原理图见图原理图见图4-324-32。 分电器轴带动触发叶分电器轴带动触发叶轮转动，当轮转动，当叶片进入叶片进入磁铁与霍尔元件之间磁铁与霍尔元件之间的空气隙时的空气隙时，磁场被，磁场被旁路，霍尔元件不旁路，霍尔元件不产产生霍尔电压生霍尔电压 ，霍尔集成电路末级三极管截止，信