《汽车构造》教案 单元一 项目七 任务二 点火系统部件的构造与拆装

《汽车发动机构造与维修》教案课题序号17实施课时2使用教具整车或电喷系统台架课题名称项目七点火系统认知任务二点火系统部件的构造与拆装教学目标（知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观）【知识目标】了解点火系统主要部件的功用、类型和结构；了解点火系统主要部件的工作原理。【能力目标】能识别火花塞型号；2.会更换火花塞。【育人目标】培养学生分析问题的能力，会科学分解任务；引导学生养成遵守国家法律法规、顺应社会道德规范的良好品质。教学重点点火系统的主要部件作用、类型、结构和工作原理。教学难点点火系统的主要部件的更换方法。教学内容教师活动学生活动【复习回顾】无分电器微机控制点火系统的工作原理。【导入新课】汽油机在压缩终了时，由于汽油的燃点较高，汽缸内的可燃混合气无法自燃，需要电火花才能点燃，因此，汽油机设有专门的点火系统。点火系应该在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而准确的点火。点火系统类型多样，点火系统部件形状各异，但工作原理类似。本任务主要介绍各种点火系统主要部件的构造和原理。项目七点火系统认知任务二点火系统部件的构造与拆装【基本知识】一、点火线圈点火线圈按其磁路结构形式的不同，一般可分为开磁路式和闭磁路式两种。1．开磁路点火线圈开磁路路线圈的基本结构如图7-2-1所示，主要由铁芯、胶木盖、瓷座、接线柱和外壳等组成。一般传统点火线圈都带有附加电阻，用于电子点火系的点火线圈不带附加电阻。图7-2-1开磁路点火线圈图7-2-2开磁路点火线圈的磁路铁芯由若干层涂有绝缘漆的硅钢片叠成，外面套有绝缘套管。套管外面先分层绕制一定匝数的次级绕组，每层绕组之间都用绝缘纸隔开，最外层的绝缘纸层较多。再用同样方法将初级绕组绕在次级绕组外面，以利于散热。绕好后的绕组在真空中填入绝缘物，以增强绝缘。点火线圈外壳与绕组之间装的导磁用的钢片，由四片呈圆弧形的硅钢片组成部分。当低压电流过初级绕组时，铁芯被磁化。由于磁路上、下部分都是在空气中通过的，铁芯并未构成闭合磁路，所以称之为开磁路点火线圈，如图7-2-2所示。点火线圈上部装有胶木盖，底部装瓷座，用来防止高压电击穿次级绕组的绝缘层，向铁芯或外壳放电。为加强绝缘，防止潮气浸入，利于散热，外壳内填满沥青或变压器油、六氟化硫等绝缘材料。2．闭磁路点火线圈闭磁路点火线圈和传统的开磁路点火线圈相比，其铁芯不是条形而是“日”字形或“口”字形。铁芯磁化后，其磁力线经铁芯构成闭合磁路，如图7-2-3所示。由于闭磁路点火线圈漏磁场小，磁阻小，能量损失小，所以能量转换率高可达75%，而开磁路点火线圈的能量转换率只有60%。另外由于闭磁路铁芯导磁能力强，可在较小的磁动势（安匝数）下产生较强的磁场，因而可有效地减小线圈匝数，使点火线圈小型化。图7-2-3闭磁路点火线圈的磁路图7-2-4各种闭磁路点火线圈闭磁路点火线圈，一般采用环氧树脂或耐高压塑料封装，带有支架，如图7-2-4所示，有的带附加电阻（1.2～2.6Ω），有的内部接有高压二极管。点火线圈与电路连接采用插接件，次级电压输出端用高压线接分电器盖中央插孔。在现代汽车的高速\t"/item/%E7%82%B9%E7%81%AB%E7%BA%BF%E5%9C%88/_blank"汽油发动机上，已经采用由微处理机控制的\t"/item/%E7%82%B9%E7%81%AB%E7%BA%BF%E5%9C%88/_blank"点火系统，也称数字式电控点火系统。这种点火系统由微电脑（计算机）、各种传感器和点火执行器三部分组成。实际上在现代发动机中，汽油喷射与点火这两个子系统都受同一个ECU控制，合用一组传感器。传感器基本上与\t"/item/%E7%82%B9%E7%81%AB%E7%BA%BF%E5%9C%88/_blank"电控汽油喷射系统中的传感器相同，例如有曲轴位置传感器、\t"/item/%E7%82%B9%E7%81%AB%E7%BA%BF%E5%9C%88/_blank"凸轮轴位置传感器、\t"/item/%E7%82%B9%E7%81%AB%E7%BA%BF%E5%9C%88/_blank"节气门位置传感器、进气歧管压力传感器、爆燃传感器等。其中爆燃传感器是电控点火专用的一个很重要的传感器（尤其是采用了废气涡轮增压装置的发动机），它能够监测发动机是否爆燃及爆燃的程度，作为反馈信号使ECU指令实现点火提前，使发动机不会爆燃又能获得较高的燃烧效率。图7-2-5电子点火线圈构造数字式电控点火系统(ESA)按照结构分为\t"/item/%E7%82%B9%E7%81%AB%E7%BA%BF%E5%9C%88/_blank"分电器式与无分电器式(DLI)两种类型。分电器式电控点火系统只用一个点火线圈产生高压电，然后由分电器按照点火顺序依次在各缸\t"/item/%E7%82%B9%E7%81%AB%E7%BA%BF%E5%9C%88/_blank"火花塞点火。由于点火线圈初级线圈的通断工作由电子点火电路承担，因此分电器已取消断电器装置，仅起到高压电分配职能。单独点火方式是每一个汽缸分配一个点火线圈，点火线圈直接安装在火花塞上的顶上，这样还取消了高压线。这种点火方式通过凸轮轴传感器或通过监测汽缸压缩来实现精确点火，它适用于任何缸数的发动机，特别适合每缸4气门的发动机使用。因为火花塞点火线圈组合可安装在\t"/item/%E7%82%B9%E7%81%AB%E7%BA%BF%E5%9C%88/_blank"双顶置凸轮轴（DOHC）的中间，充分利用了间隙空间。由于取消分电器和高压线，能量传导损失及漏电损失极小，没有机械磨损，而且各缸的点火线圈和火花塞装配在一起，外用金属包裹，大幅减少了电磁干扰，可以保障发动机电控系统的正常工作。如图7-2-5所示。3．点火线圈的型号根据QC/F73-93《汽车电气设备产品型号编制方法》的规定，国产点火线圈的型号组成如下：=1\*GB3①产品代号：D表示点火Q表示线圈如果DQ后面还有字母，G表示干式点火线圈，D表示电子点火系统用。=2\*GB3②电压等级代号：用数字表示点火线圈的额定电压，即1-12V；2-24V；6-6V。=3\*GB3③用途代号：用数字表示点火线圈的用途，含义如下：1—单、双缸发动机；2—四、六缸发动机；3—四、六缸发动机（带附加电阻）；4—六、八缸发动机（带附加电阻）；5—四、六缸发动机；6—八缸以上的发动机；7—无触点分电器；8—高能；9—其他（包括三、五、七缸发动机）。=4\*GB3④设计序号：以数字表示。=5\*GB3⑤变形代号：以A、B、C、D······字母顺序表示例如：DQ1244表示电压为12V，用于4---6缸发动机，设计序号为4的点火线圈，点火次序为1-3-4-2。二、点火控制器点火控制器也称为点火模块，是发动机点火控制系统的执行器，其基本电路包括整形电路、开关信号放大电路、功率输出电路等。点火控制器的作用是根据微机发出的指令信号，通过内部大功率三极管的导通与截止来控制点火线圈初级绕组电路的通断，使点火线圈产生高压电。三、高压线高压线用来传送高电压，其工作电压一般在15kV以上，但通过电流强度较小，因此高压导线的绝缘包层很厚，耐压性能好，但线芯截面积很小。高压线有铜芯线和阻尼线两种，为了衰减火花塞产生的电磁波干扰，目前广泛使用高压阻尼点火线。高压阻尼点火线常用的有金属阻丝式和塑料芯导线式。金属阻丝式又分为金属阻丝线芯式和金属阻丝线绕电阻式两种。不同车型采用的阻尼高压线的阻值不相同，在检修或更换高压线时要注意测量。四、火花塞1．火花塞的结构图7-2-6火花塞的结构火花塞的结构如图7-2-6所示，在钢质壳体内部固定着高氧化铝陶瓷绝缘体，绝缘体中心孔内装有中心电极，中心电极上端有接线螺母，用来连接高压导线。壳体的下端面固定有弯曲的侧电极。壳体的上端有便于拆装的六角柱面，它与绝缘体之间装有紫铜垫片，主要起导热和密封作用。火花塞的电极间隙一般为0.7mm～0.9mm，近年来为适应发动机排气净化的要求，采用稀混合气燃烧，火花塞电极间隙有增大的趋势，有的已增大至1.0mm～1.2mm。2．火花塞的热特性为保证火花塞的正常工作，其下部绝缘体一裙部工作时的温度维持在500～700℃，这样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉，不致形成积炭，通常称这个温度为火花塞的“自净温度”。如果温度过低，火花塞会形成积炭；温度过高，又易导致炽热点火，使发动机遭到损坏。火花塞裙部绝缘体的工作温度，取决于其受热情况和散热条件。影响火花塞裙部温度的主要因素是裙部的长度，裙部较长的火花塞，在燃烧室内吸热面积大，传热距离长，散热困难，因而裙部温度高，称为“热型”火花塞，如图7-2-7（a）；而裙部较短的火花塞，吸热面积小，传热距离短，散热容易，因而裙部温度较低，称为“冷型”火花塞，如图7-2-7（c）；各项条件居中的称为“中型”火花塞，如图7-2-7（b）。发动机技术性能不同，汽缸内工作温度也不相同。大功率，高转速，高压缩比的发动机汽缸温度高。为使火花塞不致产生炽热点火，应选用“冷型”火花塞；相反，对功率小，转速和压缩比低的发动机来说，为了不致形成积炭，应采用“热型”火花塞。图7-2-7火花塞的热特性目前各国对火花塞热特性的表示方法不完全相同，一般常用“热值”表示。所谓“热值”，是指火花塞散掉所吸热量的程度。它是一个相对概念，国产火花塞分别用1、2、3、4、5、6、7、8、9、10……等阿拉伯数字表示。热值数越高，表示散热性能越好，因而小数字为热型火花塞，大数字为冷型火花塞。热值数字越大，越趋向于冷型火花塞。3.常用火花塞的类型常用火花塞的结构类型如图7-2-8所示。图7-2-8常用火花塞的结构类型（1）标准型火花塞。其绝缘体裙部略缩入壳体端面，侧电极在壳体端面以外。（2）突出型火花塞。绝缘体裙部较长，突出于壳体端面之外。它吸热量大，抗污能力好，且能直接受到进气的冷却而降低温度，不易引起炽热点火，热适应范围宽，是使用最广泛的火花塞。（3）细电极型火花塞。其电极很细，特点是火花强烈，点火能力好，在严寒季节也能保证发动机迅速可靠地启动，热范围较宽，能满足多种用途。（4）多极型火花塞。侧电极一般为两个或两个以上。优点是点火可靠，间隙不需经常调整。故在电极容易烧蚀和火花间隙不能经常调节的一些汽油机上被采用。神龙富康轿车采用了两极型火花塞，上海桑塔纳轿车采用了四电极火花塞。4．火花塞的型号规格根据ZBT37003—89标准规定，火花塞产品型号由以下三部分组成。（1）第一部分为汉语拼音字母，表示火花塞结构类型及主要型式尺寸，各字母含义可以查看有关标准。（2）第二部分为阿拉伯数字，表示火花塞热值。（3）第三部分为汉语拼音字母，表示火花塞派生产品结构特征，发火端特征，材料特性及特殊技术要求，无字母者为普通型火花塞，该部分如需用两个以上汉语拼音字母时，则应按表中所示的先后顺序排列。例F5RTC型火花塞即为螺纹旋合长度为19mm，壳体六角对边为20．8mm，热值为5的M14×1．25带电阻及镍铜复合电极的绝缘体突出型平座火花塞。【能力训练】【操作示范及注意事项】按小组为单位，更换火花塞。实训车辆准备：打开发动机舱盖；安装车轮挡块；装好车内外防护设备；取下DIS点火模块盖；取下点火模块插接器；取下点火模块；取下火花塞；安装新火花塞；安装点火控制模块等；清洁复位。【学生练习及分配任务】实践教学（小组成员分工协作，按照老师的具体要求进行操作。要求每一位学生做好自己相关岗位的任务，培养分工协作的团队意识及爱岗精神）【巡回重点及注意事项】指导学生认知、理解，并维持好课堂纪律。【结束指导】总结在认知理解中做的好的同学，对学生中出现的问题进行纠正。【布置作业】完成书后配套练习。【整理现场及设备保养】参照整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISO）、清洁（SEIKETSU）、素养（SHITSUKE）、安全（SECURITY）的6S要求，做到工具清洁、依次摆放整齐，打扫一体化教室、门、窗、电等关闭。根据人培方案中课程的次序，有选择的提问、导入。理论讲解、多媒体辅助理论讲解多媒体演示多媒体演示实物展示多媒体演示实