10发动机点火系-汽车构造的课件

第10章发动机点火系统在压缩行程上止点时，汽油机缸内的可燃混合气由火花塞点燃，因此，在汽油机的燃烧室中都装有火花塞。火花塞有一个中心电极和一个侧电极，两电极之间是绝缘的。当在火花塞两电极间加上直流电压并且当电压升高到一定值时，火花塞两电极之间的间隙就会被击穿而产生电火花，能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压；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。10.1概述1、点火系统的功用在发动机各种工况和使用条件下，在燃烧室内都能适时、准确、可靠地产生电火花，点燃可燃混合气，使汽油机实现做功。2、点火系统的类型按其组成以及产生高压电方法的不同分为：

传统蓄电池点火系统（掌握）半导体点火系统微机控制点火系统磁电机点火系统（1）传统蓄电池点火系统它由蓄电池或发电机提供6V、12V或24V的低压直流电，通过点火线圈和断电器将低压电变成高压电，再通过配电器按发动机的工作顺序将高压电送至各缸的火花塞，产生电火花，点燃可燃混合气。（2）半导体点火系统它由蓄电池或发电机提供低压直流电，由点火线圈和点火控制器将低压电变成高压电。再通过分电器按发动机的工作顺序将高压电送至各缸的火花塞，产生电火花点燃可燃混合气。（3）微机控制的点火系统它由蓄电池或发电机提供低压直流电，由点火线圈将低压电变成高压电。再通过分电器按发动机的工作顺序将高压电送至各缸的火花塞，产生电火花，点燃可燃混合气。它还可以进一步取消分电器，由微机系统直接进行高压电的分配。（4）磁电机点火系统它由磁电机本身直接产生高压电，而无需另设低压电源。发动机中、高速时，产生的高压电较高，点火可靠，发动机低转速时，产生的高压电较低，不利于发动机的起动，所以多用于赛车发动机及某些不带蓄电池的摩托车和拖拉机发动机上。3、点火系统的基本要求（1）能产生足以击穿火花塞两电极间隙的电压两电极的间隙越大，火花塞的击穿电压就越高。缸内压力越大或温度越低，火花塞的击穿电压越高。两电极的温度越高，火花塞击穿电压越低。汽车起动时的击穿电压最高。汽车加速时的击穿电压也较高。

发动机正常运行时，火花塞的击穿电压为7～8kV，发动机冷起动时达19kV。因此，为了使发动机在各种不同工况下均能可靠地点火，要求火花塞击穿电压应在15～20kV。（2）电火花应具有足够的点火能量

混合气压缩时的温度接近自燃温度，因此所需的火花能量较小(1～5mJ)，传统点火系统的火花能量(15～50mJ)，足以点燃混合气。但在起动、怠速以及突然加速时需要较高的点火能量。为保证可靠点火，一般应保证50～80mJ的点火能量，起动时的点火能量应大于100mJ。（3）点火时刻应与发动机的工况相适应

负荷减小时，点火提前角增加；转速增加时，点火提前角增加；4、点火系统的特点（1）采用单线制连接。电源的一个电极用导线与各用电设备相连，而电源的另一个电极则通过发动机机体、汽车车架和车身等金属构件与各用电设备相连，称为搭铁。其性质相当于一般电路中的接地。搭铁的可以是正极，也可以是负极。（2）火花塞电流应从侧电极流向中心电极。10.2传统点火系统组成与工作原理一、传统点火系统的组成传统点火系统由电源（蓄电池和发电机）、点火开关、点火线圈、附加电阻、分电器、火花塞及高压导线等组成。传统点火系统的组成

（1）电源：蓄电池或发电机，作用是给点火系统提供低压电能，一般为：

6V、12V或24V（2）点火开关：控制点火系统是否进入工作状态。（3）点火线圈：将电源提供的低压直流电变成15～20KV的高压直流电。点火线圈实质就是个变压器。（4）附加电阻：与点火线圈串联，用来改善点火系统的高速性能。（5）分电器：接通和切断一次电路，并按发动机的工作顺序将高压电送至各缸的火花塞。（6）火花塞：产生电火花点燃可燃混合气。分电器：包括断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置、分电器轴。断电器：接通与切断一次电路。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：减小断电器触点断开时所产生的电火花，避免断电器被烧蚀；加速一次电流的衰减，提高二次电压。点火提前调节装置：随发动机工况的变化自动调节点火提前角。分电器轴：驱动分火头和断电器凸轮旋转的。二、传统点火系统的工作原理1、低压电路（一次电路）：产生的电流称为一次电流蓄电池的正极——点火开关——一次绕组——断电器的活动触点——固定触点——分电器的壳体搭铁——蓄电池的负极。即图中的红色部分。2、高压电路（二次电路）：产生的电流称为二次电流当断电器的活动触点被断电器的凸轮顶开时，一次电路被切断，一次绕组中的电流迅速下降为0，电流的变化引起点火线圈中磁通量的变化，磁通量的变化将产生感应电流，该电流称为二次电流。它从二次绕组出发，经蓄电池正极→蓄电池→机体（搭铁）→火花塞侧电极→火花塞中心电极→高压导线→配电器→二级绕组。3、传统点火系统的工作原理接通点火开关，发动机开始运转，断电器的凸轮不断的旋转，使断电器的触点不断的开、闭。当断电器触点闭合时，一次绕组接通，在其周围产生磁场，当断电器的触点被断电器的凸轮顶开时，一次电路被切断，一次绕组中的电流迅速下降为0，电流的变化引起点火线圈中磁通量的变化，磁通量的变化产生感应电流，由于二次绕组的砸数多，电阻大，感应电流通过二次绕组时产生很高的电压。在断电器触点分开的瞬间，配电器的分火头恰好转到正对着分电器盖上的与发火缸相对应的旁电极的位置。高电压经旁电极送至各缸的火花塞，当该电压达到火花塞间隙的击穿电压时，火花塞间隙被击穿，产生电火花，将可燃混合气点燃。4、电容器的作用当断电器的活动触点被断电器的凸轮顶开时，一次电路被切断，一次绕组中的电流迅速下降为0，引起其自身的磁通量的变化，产生自感电流，该电流与原一次电流的方向相同，其电压高达300V左右，它将击穿断电器触点之间的间隙，使触点烧蚀，同时使一次电流的变化率下降，导致二次绕组中的电压下降，火花塞的点火能量减小。因此：给断电器并联一个电容器，有两个作用：（1）利用自感电流给电容器充电，减小断电器触点之间的火花，避免断电器被烧蚀；（2）加速一次电流的衰减，提高二次电压。附加电阻有何作用？当发动转速升高时，点火周期缩短，断电器触点闭合的时间缩短，由于一次绕组自感的阻碍作用，使一次断开电流减小，使得感应的二次电压下降。当发动机的转速降低时，断电器触点闭合的时间延长，一次断开电流增大，使得感应二次电压升高。为了改善点火系统的高速性能，在点火线圈一次绕组的电路中串联一个附加电阻。该附加电阻为热敏电阻，其电阻值随温度的升高而增大。发动机低速运转时，由于触点闭合时间长，一次电流大，附加电阻温度高，电阻值增大，一次电流适当减小，防止点火线圈过热；发动机高速运转时，由于触点闭合时间短，一次电流小，附加电阻温度低，电阻值较小，一次电流适当增大，改善点火系统的高速性能。10.3点火时刻（1）点火时刻对发动机功率的影响点火过迟、过早均会使发动机功率下降，油耗上升。点火过迟，使得大部分燃料在上止点以后燃烧，此时，活塞开始下行，缸内的容积增大，使得缸内的压力下降很快，发动机的功率下降。点火过早，最高爆发压力出现在上止点以前，使得缸内的压力在活塞还在继续上行时已经开始下降，导致发动机的作功能力下降。（2）点火提前角从火花塞跳火至活塞到达压缩上止点，曲轴所转过的角度。（3）最佳点火提前角能使发动机获得最佳动力性、经济性和排放性时的点火提前角。（4）运行工况对点火提前角的影响点火提前角应随发动机转速升高而增大。点火提前角应随发动机负荷的增大而减小。（5）汽油的辛烷值对点火提前角的影响使用辛烷值高的汽油应适当增大点火提前角。10.4传统点火系统主要元器件的结构

点火线圈分电器火花塞点火线圈作用将低压电转变为高压电分类开磁路点火线圈：铁心采用柱形闭磁路点火线圈：铁心采用“口”形或“曰”形。

开磁路点火线圈

特点：产生的高压电稳定，但是磁路损失较大闭磁路点火线圈特点：

形成闭合的磁路，减少磁通损失，提高二次电压。分电器

分电器的组成：

分电器轴

断电器配电器电容器点火提前调节装置分电器实物图

断电器

作用：

周期性的接通和断开一次电路，使一次电流发生变化，在二次绕组中生成二次电压触点间隙：0.35—0.45mm配电器功用：

将点火线圈产生的高压电按点火顺序分配给各缸火花塞组成：

分火头分电器盖电容器作用:避免断电器被烧蚀；加速一次电流的衰减，提高二次电压。连接：

与断电器并联点火提前调节装置作用：

自动调节点火提前角。调节点火提前角的方法：为了实现点火提前，必须在压缩行程未到达上止点之前，使断电器的触点分开。有两种方法：

1.保持断电器的触点不动，将断电器的凸轮相对于分电器轴顺着旋转方向转一个角度。2.断电器凸轮不动，将断电器的触点相对于断电器的凸轮逆着旋转方向转过一个角度。调节点火提前角的装置

1.离心点火提前调节装置

根据转速的变化来调整点火提前角。2.真空点火提前调节在装置根据负荷的变化来调整点火提前角。3.辛烷值校正器离心点火提前调节装置

作用：

根据发动机转速的变化改变断电器凸轮与分电器轴之间的相位关系组成：托板固定在分电器轴上，两个重块的大端松套在托板的两个轴销上，小端与托板之间用弹簧相连。与断电器凸轮制成一体的轴套松套在分电器轴的上部，轴套的下端固定有带孔的拨板，两个长方孔分别套在两个重块的销钉上。

工作原理：分电器的轴转动时，托板随之转动，重块的离心力使重块小端向外甩开一定距离，同时两重块上的销钉推动拨板连同凸轮顺着旋转方向相对于分电器轴转过一个角度，将触点提前顶开，点火提前角加大。随着发动机转速的升高点火提前角不断加大，当分电器的转速超过某一值时，销钉顶靠在长方孔的外缘上，重块不能继续向外甩开，点火提前角达到最大。发动机转速继续升高，点火提前角也不再增大。真空点火提前调节装置作用：

根据发动机负荷的变化（节气门开度变化）自动的调节点火提前角组成：

工作原理：发动机小负荷运行时，节气门开度小，节气门后方真空度大，膜片向右拱曲，并带动拉杆向右移动。与此同时断电器的底板连同断电器，相对于凸轮逆着旋转方向转过一个角度，使点火提前角增大。节气门开度越小，节气门后方的真空度越大，点火提前角也越大。发动机全负荷工作时，节气门全开，节气门后方的真空度不大，真空点火提前调节装置不起作用。发动机怠速运转时，节气门几乎关闭，此时真空连接管位于节气门的上方，真空度几乎为0，真空点火提前调节装置不起作用。思考题1.什么是点火提前角？2.影响点火提前角的因素有哪些？3.怠速和全负荷时真空调