任务4点火系统.

第4章汽车点火系第一节概述1、点火系的功用点火系的作用是将汽车的低压电变为高压电，并适时送到点火缸火花塞，击穿火花塞间隙，点燃混合气，使发动机做功。第4章汽车点火系1、传统点火系2、电子点火系2：点火系的分类3、微机控制点火系概况第4章汽车点火系3、发动机对点火系的要求1、能产生足以击穿火花塞间隙的电压（8～10kV）2、火花应具有一定的能量（50～80mJ）且持续时间不少于500微秒3、点火时间应适应发动机的工况（最佳点火时间）1-3-4-2、1-2-4-3、1-5-3-6-2-4第4章汽车点火系4.1.1影响击穿电压的因素•火化塞电极间隙的大小•气缸内混合气的压力和温度•电极的温度和极性•发动机的工作情况第4章汽车点火系4.1.3点火时刻适应发动机工况变化•影响最佳点火提前的因素有：1.转速2.负荷3.起动和怠速4.汽油的辛烷值5.压缩比6.混合气成分7.进气压力第4章汽车点火系•最佳点火时刻•从火花塞点火到气缸内大部分混合气燃烧，并产生很高的爆发力需要一定的时间，虽然这段时间很短，但由于曲轴转速很高，在这段时间内，曲轴转过的角度还是很大的。•若在压缩上止点点火，则混合气一面燃烧，活塞一面下移而使气缸容积增大，这将导致燃烧压力低，发动机功率也随之减小。因此最佳点火时刻应在活塞接近压缩行程上止点前。点火时刻对发动机性能的影响第4章汽车点火系4.1.2传统点火系统•1.传统点火系统组成与工作原理•1）传统点火系统的组成•传统点火系统主要由电源（蓄电池和发电机）、点火开关、点火线圈、分电器、火花塞、附加电阻和高低压导线等组成。如下图：第4章汽车点火系第4章汽车点火系•1）电源：提供点火系统工作时所需的能量，由蓄电池和发电机构成•2）点火开关：用来控制点火系统初级电路、仪表电路以及启动机继电器电路的开与闭•3）点火线圈：相当于自耦变压器，用来将电源供给的12V、24V或6V的低压直流电转变为15-20KV的高压直流电。第4章汽车点火系•4）分电器：由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置等组成。它用来在发动机工作时接通与切断点火系统的初级电路，使点火线圈的次级绕组中产生高压电，并按发动机要求的点火时刻与点火顺序，将点火线圈产生的高压电分配到相应气缸的火花塞上。•5）火花塞：由中心电极和侧电极组成，安装在发动机的燃烧室中，用来将点火线圈产生的高压电引入燃烧室，点燃燃烧室内的可燃混合气体。•6）附加电阻：改善点火性能和启动性能。第4章汽车点火系4.2传统点火系的组成和工作原理4.2.1组成蓄电池点火开关点火线圈断电配电器电容器高压阻尼线火化塞第4章汽车点火系4.2.2传统点火系的工作原理利用电磁感应原理，把来自蓄电池或发电机的12V低压电转变为15-20KV的高压电，并按顺序送入各缸火花塞，击穿其电极间隙点燃混合气。第4章汽车点火系4.2.2传统点火系的工作原理第4章汽车点火系•1）断电器触点闭合、初级电流增长的过程•点火系统的初级电路包括蓄电池、点火线圈初级绕组、附加电阻、分电器的断电触点及电容器。当触点闭合时，点火线圈初级绕组中有电流通过，流过初级绕组的电流称为初级电流。如果触点不分开，经过约20ms，初级电流将达到最大稳定值。其电路是低压电路，其电路是蓄电池正极—电流表—点火开关S—附加电阻—点火线圈初级绕组N1—断电器触点K—搭铁—蓄电池负极。第4章汽车点火系初级电流增长时，不仅在初级绕组N1中产生自感电动势，而且同时在次级绕组N2中产生互感电动势，为1.5-2KV，不能击穿火花塞间隙。第4章汽车点火系•2）断电器触点断开、次级绕组产生高压电的过程•当断电器凸轮顶开触点K时，初级电路被切断，初级电流迅速下降到零，铁芯中磁通随之迅速衰减至消失，因而在匝数多（15000-23000）导线细的次级绕组N2中感应很高的电压，使火花塞电极之间的间隙被击穿，产生火花。初级绕组中电流下降的速率越大，铁芯中磁通的变化越大，从而次级绕组中的感应电压也越高。第4章汽车点火系•发动机工作时，在断电器触点分开瞬间，次级电路中分火头恰好与侧电极对准。高压电路在触点打开瞬间以点火线圈次级绕组为高压电源，以火花塞电极间隙为负载，其回路为：点火线圈次级绕组+接线柱—附加电阻—点火开关—电流表—蓄电池—搭铁—火花塞旁电极、中心电极—配电器旁电极—分火头—点火线圈次级绕组-接线柱（断电器凸轮转一周，曲轴转两周）各缸按点火顺序轮流点火一次。第4章汽车点火系•2.传统点火系统主要元件的结构•1）点火线圈•按磁路结构形式的不同，分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈。•（1）开磁路点火线圈•开磁路点火线圈主要由铁芯、初级绕组、次级绕组、胶木盖、绝缘座等组成。第4章汽车点火系4.2.4构造－点火线圈第4章汽车点火系•胶木盖中央突出部分为高压插孔，其余的接线柱为低压接线柱。为了减少涡流和磁滞损失，点火线圈的铁芯用0.3-0.5mm厚的硅钢片叠成，外面套有绝缘套管。铁芯上绕有初级绕组和次级绕组。初级绕组通常用直径为0.5mm-1.0mm的漆包线240-370匝；次级绕组通常用直径0.06-0.1mm的漆包线绕11000-30000匝。由于初级绕组中流过的电流较大，发热量大，所以绕在次级绕组绝缘层外面，有利于散热。当低压电流过初级绕组时，铁芯被磁化，其磁路如图4-3所示。由于磁路上下都暴露在空气中并未构成闭合磁路，所以称为开磁路点火线圈。第4章汽车点火系•根据低压接线柱的数目不同，点火线圈有两接线柱式和三接线柱之分。•三接线柱的点火线圈有附加电阻，这个电阻是具有正温度系数的热敏电阻，它与点火线圈的初级绕组串联，当其温度升高时电阻值迅速增大、温度降低时电阻值迅速减小。发动机工作时，利用附加电阻这一特点自动调节初级电流的大小，可以改善高速时的点火性能。第4章汽车点火系•当发动机低速工作时，初级电流大（？？？），附加电阻受热量大，其阻值增大，避免了初级电流过大，防止了初级绕组过热；反之，当发动机高速工作时，初级电流小，附加电阻受热小，阻值减小，使初级电流增大，保证能产生足够的次级电压。•当发动机启动时，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压和点火能量。为了克服这一影响，在启动时将附加电阻短路，使初级电流最大，提高次级电压和点火能量，改善发动机的启动性能。第4章汽车点火系•两接线柱式点火线圈无附加电阻，而用一根导线接至点火开关。这根导线是一根热敏电阻线，被称为附加电阻线，阻值为•1.7欧姆，起附加电阻的作用。第4章汽车点火系开磁路点火线圈第4章汽车点火系•2）闭磁路点火线圈•传统的开磁路点火线圈中，次级绕组在铁芯中的磁通通过导磁钢套构成回路，磁力线的上、下部分从空气中通过，磁路的磁阻大，磁通损失大，转换率低（60%）；闭磁路点火线圈“日”或“口”字形，铁芯内绕有初级绕组，在初级绕组外面绕有次级绕组，其铁芯构成闭合磁路，磁路中只设有一个微小的气隙。闭磁路点火线圈漏磁少，磁阻小，能量损失小，变换效率高。第4章汽车点火系闭磁路点火线圈及其磁路第4章汽车点火系分电器的组成和工作原理第4章汽车点火系•2）分电器•分电器由断电器、配电器、点火提前调节装置和电容器等组成，分电器由凸轮直接或间接控制。断电器控制点火线圈产生高压电，配电器将高压电分配到各缸缸线，点火提前调节装置随发动机转速、负荷等变化调节点火提前角。第4章汽车点火系•1）断电器•断电器由活动触点、固定触点及凸轮等组成，其作用是周期性的接通和切断点火线圈低压电路。断电器触点由钨合金制成，固定触点经底板直接搭铁。活动触点与壳体之间是绝缘的，它通过触点臂，经触点弹簧片与分电器低压接线柱相通。活动触点臂有孔一端松套在活动底板的销轴上，通过触点臂弹簧片的弹力紧压在凸轮上。凸轮具有与发动机气缸数相通的凸角，凸轮与拨板制成一体，装在分电器轴上，经离心重块由分电器轴驱动。旋动偏心螺钉即可改变固定触点的位置，从而可以调整断电器触点的间隙。触点之间的间隙一般为0.35-0.45mm。第4章汽车点火系第五节：分电器的组成和工作原理一、分电器的主要组成：1、断电器2、配电器3、电容器4、点火提前机构第4章汽车点火系第4章汽车点火系•2）配电器•配电器安装在断电器上方，由胶木质的分电器盖和分火头组成。配电器的作用是按发动机点火顺序，将高压电分配到各缸火花塞上。分火头插装在凸轮的顶端，和凸轮一起旋转，其上有金属导电片。分电器盖的中央有高压线插孔，其内装有带弹簧的炭柱，压在分火头导电片上。分电器盖的外围有与发动机气缸数相同的旁电极插孔，以安装分缸高压线。分火头上的导电片离旁电极有0.2-0.8mm的间隙，当分火头旋转时，断电器触点打开，而此时分火头正好对准某一旁电极，于是高压电自导电片跳至其相对的旁电极，在按点火顺序将高压电经高压线送至各缸相应的火花塞。第4章汽车点火系第4章汽车点火系第4章汽车点火系分电器的离心提前装置第4章汽车点火系火花塞的结构1、接线螺母2、高氧化铝陶瓷绝缘体3、商标4、钢质壳体（六角形）5、内垫圈（密封导热）6、密封垫圈7、中心电极导电杆8、火花塞裙部螺纹9、电极间隙10、中心电极和侧电极11、型号12、去干扰电阻提高对点火系电磁干扰的抑制能力第4章汽车点火系其他一些型式的火花塞多极火花塞改善点火性能“V”型电极火花塞第4章汽车点火系火花塞的热特性火花塞裙部的温度：1、500~700℃为自净温度，适当。2、温度过高，形成炽热点火，损坏发动机。决定受热情况和散热条件热型：裙部较长，吸热多，散热难，温度高冷型：裙部较短，吸热少，散热易，温度低适用于大功率高压缩比高转速的发动机功率转速和压缩比较低的发动机第4章汽车点火系火花塞的型号E4T1989年标准：1、表示火花塞结构类型和主要型式尺寸。2、表示火花塞热值。3、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。123第4章汽车点火系第4章汽车点火系第4章汽车点火系火花塞使用中常见的故障集炭烧蚀烧蚀第4章汽车点火系4.3电子点火系概述•1、传统点火系的优点：结构简单，成本低廉，工作比较可靠，发生故障易排除。•2、随着汽车技术的发展，汽油发动机有了新的发展趋势：高转速，高压缩比，高性能，大功率方向发展，对排气净化，降低油耗也有新要求。•3、由于传统点火系固有的不可克服的缺点，不能适应新要求。•所以传统点火系已经被淘汰。第4章汽车点火系4.3.1传统点火系存在的问题•触点有机械惯性，高速易断火，不适合高速发动机。•断电器触点易烧蚀，可靠性差。•运动接触部分的机械磨损•次级电压的最大值随发动机转速的升高和气缸数的增加而下降，火花能量不易提高。•火花塞的积炭对次级电压最大值的影响大，影响点火可靠性。第4章汽车点火系4.3.3电感式无触点普通电子点火系统•基本特点：采用各种形式的点火信号发生器来代替断电器触点，信号发生器产生的触发或者控制点火信号经过点火器内的电路，最后控制大功率三极管的导通或者截止，来达到控制点火线圈初级电路通断的目的。•按信号发生器的不同类型分类：磁感应式、霍尔式、光电式、电磁振荡式第4章汽车点火系磁感应式电子点火系统•磁感应式电子点火系统的组成：1、分电器：内装磁感应信号发生器、配电器、离心和真空提前机构。2、点火器3、点火线圈4、火花塞第4章汽车点火系磁感应式电子点火系统第4章汽车点火系磁感应式电子点火系统工作原理（以丰田汽车磁感应式电子点火系统为例）•磁感应信号发生器的组成•磁感应信号发生器的工作原理•磁感应式电子点火系统的基本电路及工作原理第4章汽车点火系磁感应信号发生器的工作原理第4章汽车点火系磁感应信号发生器的组成第4章汽车点火系磁感应信号发生器的工作原理第4章汽车点火系传感线圈内的磁通及感应电动势第4章汽车点火系传感线圈内的磁通及感应电动势第4章汽车点火系第七节霍尔式无触点电子点火系•1、霍尔效应原理：如图4－10所示，当电流I通过放在磁场中的半导体基片（称为霍尔元件）且电流方向和磁场方向垂直时，在垂直与电流和半导体基片的横向侧面上即产生一个电压，这个电压称为霍尔电压UH霍尔电压UH的大小：UIBdRUHH