点火系统__汽车电气设备-第一讲

1、第第5章章 点火系统点火系统5.1 点火系统概述点火系统概述5.1.1点火系统基本组成点火系统基本组成 汽油发动机汽油发动机点火系统的作点火系统的作用是适时地为用是适时地为发动机气缸内发动机气缸内已压缩的可燃已压缩的可燃混合气提供足混合气提供足够能量的电火够能量的电火花，使发动机花，使发动机能及时、迅速能及时、迅速地起动并连续地起动并连续运转。运转。图图5-1 点火系统基本结构点火系统基本结构5.1.2汽油发动机连续运转（正常着车）的必备条件汽油发动机连续运转（正常着车）的必备条件 为使汽油发动机连续运转（正常着车），必须具备为使汽油发动机连续运转（正常着车），必须具备“有油、有油、有电、有压

2、缩有电、有压缩”这三个基本条件。这三个基本条件。（1）进入气缸的可燃混合气浓度必须适宜，既不能太浓，也）进入气缸的可燃混合气浓度必须适宜，既不能太浓，也不能太稀。不能太稀。（2）点火系统必须在正确的点火时刻进行点火，且电火花要）点火系统必须在正确的点火时刻进行点火，且电火花要足够强烈。足够强烈。（3）在压缩行程接近终了时，燃烧室内要有较高的压缩压力。）在压缩行程接近终了时，燃烧室内要有较高的压缩压力。5.1.3对点火系统的基本要求对点火系统的基本要求 点火系统性能好坏对发动机的工作有十分重要的影响。点火系统性能好坏对发动机的工作有十分重要的影响。点火系统应在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而

3、准确点火系统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。地点火。 为此，对点火系统有下列要求：为此，对点火系统有下列要求：（1）点火系统应能产生足以击穿火花塞电极间隙的高电压。）点火系统应能产生足以击穿火花塞电极间隙的高电压。 能够击穿火花塞电极间隙，在火花塞电极间产生电火花的能够击穿火花塞电极间隙，在火花塞电极间产生电火花的最低电压，称为火花塞击穿电压。汽车在行驶中，发动机在满最低电压，称为火花塞击穿电压。汽车在行驶中，发动机在满载低速时需载低速时需810kV的高压电，正常点火一般均在的高压电，正常点火一般均在15kV以上，以上，起动时可达起动时可达19kV。 为保证点火可靠，点火系

4、统所能产生的最高电压必须总是为保证点火可靠，点火系统所能产生的最高电压必须总是高于火花塞的击穿电压。考虑各种不利因素的影响，通常将点高于火花塞的击穿电压。考虑各种不利因素的影响，通常将点火装置的设计能力控制在火装置的设计能力控制在30kV以内。以内。（2）电火花应具有足够的点火能量。）电火花应具有足够的点火能量。 发动机正常工作时，因混合气压缩终了的温度已接近其自发动机正常工作时，因混合气压缩终了的温度已接近其自燃温度，这时所需电火花能量为燃温度，这时所需电火花能量为15mJ即可点火。但在发动即可点火。但在发动机起动、怠速运转以及节气门急剧打开时，则需较高的电火花机起动、怠速运转以及节气门急剧

5、打开时，则需较高的电火花能量。能量。 为保证发动机能在较高经济性和污染物排放指标的基础上为保证发动机能在较高经济性和污染物排放指标的基础上正常工作，其可靠的点火能量应达到正常工作，其可靠的点火能量应达到5080mJ，起动时应产，起动时应产生大于生大于100mJ的电火花能量。的电火花能量。（3）点火系统应按照发动机的工作顺序进行点火。）点火系统应按照发动机的工作顺序进行点火。 一般直列四缸发动机的点火顺序为一般直列四缸发动机的点火顺序为1342，直列六，直列六缸发动机的点火顺序为缸发动机的点火顺序为153624。但也有采用其他。但也有采用其他点火顺序的，应以制造厂商提供的技术数据为准。点火顺序的

6、，应以制造厂商提供的技术数据为准。（4）点火时刻应适应发动机各种工况的变化。）点火时刻应适应发动机各种工况的变化。 发动机的负荷、转速和燃油品质等，都直接影响到气缸内发动机的负荷、转速和燃油品质等，都直接影响到气缸内混合气的燃烧速度。为使发动机输出功率最大、油耗最小、排混合气的燃烧速度。为使发动机输出功率最大、油耗最小、排放污染物最少，点火系统必须能适应各种工况的变化，在最有放污染物最少，点火系统必须能适应各种工况的变化，在最有利的时刻点火（实现最佳点火）。利的时刻点火（实现最佳点火）。 点火时刻一般用点火提前角来表示，压缩行程中，从点火点火时刻一般用点火提前角来表示，压缩行程中，从点火开始到

7、活塞运行到上止点时曲轴所转过的角度，称为点火提前开始到活塞运行到上止点时曲轴所转过的角度，称为点火提前角。角。 如果点火提前角过大（即点火过早），混合气的燃烧主要如果点火提前角过大（即点火过早），混合气的燃烧主要在压缩过程中进行，气缸压力急剧上升，在活塞到达上止点之在压缩过程中进行，气缸压力急剧上升，在活塞到达上止点之前即达到较大压力，给正在上升的活塞一个很大的阻力，会阻前即达到较大压力，给正在上升的活塞一个很大的阻力，会阻止活塞向上运动。这样不仅使发动机功率下降，油耗增加，还止活塞向上运动。这样不仅使发动机功率下降，油耗增加，还会引起爆燃，加速机件损坏。会引起爆燃，加速机件损坏。 如果点火提

8、前角过小（即点火过迟），则混合气边燃烧，如果点火提前角过小（即点火过迟），则混合气边燃烧，活塞边下行，即燃烧过程是在容积增大的情况下进行的，不仅活塞边下行，即燃烧过程是在容积增大的情况下进行的，不仅导致发动机功率下降，还会引起发动机过热，油耗增加。导致发动机功率下降，还会引起发动机过热，油耗增加。 一般把发动机发出最大功率或油耗最小时的点火提前角，一般把发动机发出最大功率或油耗最小时的点火提前角，称为最佳点火提前角。发动机在不同工况和不同使用条件下最称为最佳点火提前角。发动机在不同工况和不同使用条件下最佳点火提前角也不相同，影响最佳点火提前角的主要因素有：佳点火提前角也不相同，影响最佳点火提前

9、角的主要因素有：发动机转速。点火提前角应随转速的升高而增大，但不是线发动机转速。点火提前角应随转速的升高而增大，但不是线性关系。性关系。发动机负荷。在发动机转速不变的情况下，发动机的点火提发动机负荷。在发动机转速不变的情况下，发动机的点火提前角应随发动机负荷的增加而减小。前角应随发动机负荷的增加而减小。起动及怠速。发动机起动和怠速时，要求点火提前角减小甚起动及怠速。发动机起动和怠速时，要求点火提前角减小甚至不提前点火。至不提前点火。汽油的辛烷值。随着汽油辛烷值的增大，点火提前角可适当汽油的辛烷值。随着汽油辛烷值的增大，点火提前角可适当增加。增加。发动机压缩比。随着发动机压缩比的增高，点火提前角

10、可相发动机压缩比。随着发动机压缩比的增高，点火提前角可相应减小。应减小。混合气的浓度。混合气的浓度直接影响燃烧速率，当过量空混合气的浓度。混合气的浓度直接影响燃烧速率，当过量空气系数气系数 时，燃烧速度最快，最佳点火提前角最小。时，燃烧速度最快，最佳点火提前角最小。过稀或过浓的混合气，由于燃烧速率降低，故必须相应增加点过稀或过浓的混合气，由于燃烧速率降低，故必须相应增加点火提前角。火提前角。9 . 08 . 05.1.4点火系统的发展历程点火系统的发展历程1. 传统点火系统传统点火系统 传统点火系统也称蓄电池点火系统、触点式点火系统。传统点火系统也称蓄电池点火系统、触点式点火系统。这种点火系统

11、具有最基本的结构，在该系统中，通过机械凸这种点火系统具有最基本的结构，在该系统中，通过机械凸轮接通和断开触点，使点火线圈的初级电流间歇流动，从而轮接通和断开触点，使点火线圈的初级电流间歇流动，从而在点火线圈次级产生点火高压，如图在点火线圈次级产生点火高压，如图5-2所示。所示。图图5-2 传统点火系统结构传统点火系统结构 传统点火系统的断电器触点因为使用中会发生氧化、烧传统点火系统的断电器触点因为使用中会发生氧化、烧蚀，需要定期保养，且触点的机械惯性大，响应速度慢，因蚀，需要定期保养，且触点的机械惯性大，响应速度慢，因而性能不佳，已经被新型点火系统取代。而性能不佳，已经被新型点火系统取代。2.

12、无触点电子点火系统无触点电子点火系统 在无触点电子点火系统中，用信号发生器取代凸轮触点机在无触点电子点火系统中，用信号发生器取代凸轮触点机构，利用电子控制的方法使点火线圈的初级电流间歇流动，从构，利用电子控制的方法使点火线圈的初级电流间歇流动，从而在点火线圈次级产生点火高压。而在点火线圈次级产生点火高压。 图图5-3 无触点电子点火系统结构无触点电子点火系统结构3.电控电子点火系统电控电子点火系统 在电控电子点火系统中，电控点火提前装置取代了传统在电控电子点火系统中，电控点火提前装置取代了传统的点火提前机构（真空及离心提前机构），并开始利用发动的点火提前机构（真空及离心提前机构），并开始利用发

13、动机电子控制单元控制点火提前角。机电子控制单元控制点火提前角。图图5-4 电控电子点火系统结构电控电子点火系统结构4.无分电器点火系统无分电器点火系统 无分电器点火系统简称无分电器点火系统简称DLI（Distributor-less Ignition）系）系统。该系统使用多个点火线圈，直接向火花塞输送高电压，统。该系统使用多个点火线圈，直接向火花塞输送高电压，取消了机械式分电器结构，沿用了发动机电子控制单元控制取消了机械式分电器结构，沿用了发动机电子控制单元控制点火提前角的方法。点火提前角的方法。图图5-5 无分电器点火系统结构无分电器点火系统结构5.1.5点火系统的分类点火系统的分类1.按照

14、点火能量的储存方式分类按照点火能量的储存方式分类电感储能式电子点火系统（亦称电感放电式电子点火系）。电感储能式电子点火系统（亦称电感放电式电子点火系）。在这类点火系统中，电火花的点火能量以磁场的形式储存在在这类点火系统中，电火花的点火能量以磁场的形式储存在点火线圈中。点火线圈中。电容储能式电子点火系统（亦称电容放电式电子点火系）。电容储能式电子点火系统（亦称电容放电式电子点火系）。在这类点火系统中，电火花的点火能量以电场的形式储存在在这类点火系统中，电火花的点火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.按照点火信号发生原理分类按照点火信号发生原理分类电磁感应式电子点火系

15、统（如一汽解放车系、丰田车系）。电磁感应式电子点火系统（如一汽解放车系、丰田车系）。霍尔效应式电子点火系统（如德国大众车系）。霍尔效应式电子点火系统（如德国大众车系）。光电式电子点火系统（如日本日产车系）。光电式电子点火系统（如日本日产车系）。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传统点火系统。传统点火系统只在早期生产的汽车上使用，传统点火系统。传统点火系统只在早期生产的汽车上使用，现已淘汰。现已淘汰。电子点火系统。电子点火系统多应用于采用化油器供油的电子点火系统。电子点火系统多应用于采用化油器供油的发动机上，如解放发动机上，如解放CA1092、东风、东风EQ1091以及早期生产

16、的普以及早期生产的普通桑塔纳、捷达、奥迪通桑塔纳、捷达、奥迪100、红旗等车型。、红旗等车型。电控电子点火系统。目前，电控电子点火系统广泛应用于电电控电子点火系统。目前，电控电子点火系统广泛应用于电控发动机上。控发动机上。4.按照高压电的配电方式分类按照高压电的配电方式分类机械配电式点火系统（有分电器点火系统）。机械配电式点火系统（有分电器点火系统）。计算机配电式点火系统（无分电器点火系统）。计算机配电式点火系统（无分电器点火系统）。 在以上各种点火装置中，相对于电容储能式点火系统而在以上各种点火装置中，相对于电容储能式点火系统而言，电感储能式点火系统应用广泛；而在电感储能式点火系言，电感储能式点火系统应用广泛；而在电感储能式点火系统中，以电磁感应式和霍尔效应式点火系统的应用最为广泛；统中，以电磁感应式和霍尔效应式点火系统的应用最为广泛；对于高压电的配电方式而言，有分电器点火系统在中低档车对于高压电的配电方式而言，有分电器点火系统在中低档车型中应用较多，无分电器点火系统在中高档车型中应用较多。型中应用较多，无分电器点火系统在中高档车型中应用较