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1汽车电器设备汽车电器设备第四章点火系2汽车电器设备点火系第一节概述第二节点火系的工作原理第三节点火系的构造第四节电磁感应式电子点火系第五节霍尔效应式电子点火系第六节光电式电子点火系第七节电容储能式电子点火系第八节点火系的故障诊断与维修第九节点火系的使用与维护第十节计算机控制点火系（本节留待电控课讲）3汽车电器设备第四章点火系点火系是汽油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火系的工作过程。4汽车电器设备第一节概述一、点火系的作用二、发动机对点火系的要求三、点火系的分类5汽车电器设备一、点火系的作用在汽油发动机中，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来完成的。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点火时刻。第一节概述6汽车电器设备二、发动机对点火系的要求1.点火装置应能产生足以击穿火花塞间隙的高压电（正常工作时一般为10KV，低温起动时一般需要19KV以上），一般最高电压达20—30KV。2.电火花应具有足够的点火能量，一般发动机正常工作时需0.01—0.05J，低温起动时需0.10J。3.能根据发动机工况的变化提供最佳的点火时刻，以使发动机产生最大的功率（包括点火顺序和点火时机）。※为了保证在上止点后6-10°曲轴转角时气缸中出现最高压力，点火提前角应能随曲轴转速和发动机负荷变化。4.在特殊使用条件下(热带、寒带、潮湿及空气稀薄地区)行驶时，点火系统必须可靠地工作。第一节概述7汽车电器设备第一节概述三、点火系的分类1.按点火系储存能量的方式分（1）电感储能式（点火能量以磁场能形式储存在点火线圈中）。（2）电容储能式（点火能量以电场能的形式储存在储能电容中）。2.按点火信号发生器的原理分（1）磁感应式（如日本丰田车系）（2）霍尔效应式（如德国大众车系）（3）光电式（如日本日产车系）。8汽车电器设备第一节概述三、点火系的分类3.按初级电路控制方式分（1）传统点火系—蓄电池点火系。（2）电子点火系—应用于化油器式发动机。（3）计算机控制点火系—广泛应用于电控发动机的点火系。4.按高压电的配电方式分（1）机械配电点火系（有分电器）。（2）计算机配电点火系（无分电器）。说明：电感储能式中电磁感应式和霍尔效应式应用广泛。有分电器点火系在中低档车中应用广泛，无分电器点火系在中高档车中应用广泛。9汽车电器设备1.组成：汽车用汽油发动机中，点火系一般是由电源(蓄电池或发电机)、点火开关、点火线圈、分电器、点火控制器、火花塞、高压线等部件组成。第二节点火系的工作原理一、点火系的组成及功用10汽车电器设备2.功用(1)电源(2)点火开关(3)点火线圈(4)分电器(5)点火控制器(6)火花塞(7)高压线第二节点火系的工作原理一、点火系的组成及功用11汽车电器设备1.结构图第二节点火系的工作原理12汽车电器设备2.工作原理第二节点火系的工作原理初级电流一般为7-8A，初级电压为12V，点火时，初级自感电动势为200-300V，次级电压一般为30KV。13汽车电器设备第三节点火系的构造主要总成(1)分电器(2)点火控制器(3)点火线圈(4)火花塞14汽车电器设备第三节点火系的构造一、分电器分电器是由配电器、信号发生器和机械式点火提前角调整机构组成。15汽车电器设备第三节点火系的构造一、分电器1.配电器（1）组成：配电器盖和分火头（2）作用：按发动机的点火顺序，将高压电分配到各缸火花塞上。（3）结构：1）分电器盖：由耐高温、高压的胶木制成，上有中央高压线插孔、分缸高压线插孔、炭柱、弹簧等。2）分火头：绝缘体和导电片。导电片距旁电极间有0.2-0.8mm间隙分电器盖分火头电容器真空提前角调节装置断电器16汽车电器设备第三节点火系的构造分电器盖分火头电容器真空提前角调节装置断电器一、分电器2.信号发生器（1）类型：电磁感应式、霍尔式及光电式（2）作用：以电磁感应式为例。当分电器轴转动时，带动转子旋转，这样在信号发生器的感应线圈中便产生电磁脉冲信号，此信号传送给点火控制器。（3）说明：关于三种信号发生器结构、原理等内容将在后面的几节中详细介绍。17汽车电器设备第三节点火系的构造分电器盖分火头电容器真空提前角调节装置断电器3.机械式点火提前角调节机构（1）点火提前角：从开始点火到活塞到达上止点这段时间，用曲轴转角来表示，这个曲轴转角称为点火提前角。或者说，在活塞到达上止点前，提前点火的时间用曲轴转角来表示，这个曲轴转角称为点火提前角。（2）对点火时刻要求：实践证明，气缸内气体最高压力出现在活塞到达上止点后10°-15°时，发动机的功率最大，热能利用率最高。所以，最佳点火时刻是在活塞到达上止点前的某一时刻。18汽车电器设备第三节点火系的构造3.机械式点火提前角调节机构（3）影响可燃混合气燃烧速度的因素1）当气缸内的温度、压力高时，混合气燃烧速度就快，点火提前角就应该小。2）当转速一定时，随着负荷的增大，进入气缸的可燃混合气的增多，压缩终止时的压力和温度增高，燃烧速度加快，点火提前角应适当减小；反之，发动机负荷减少时，点火提前角应当增大。3）当负荷一定，发动机转速升高时，相同时间内曲轴将转过较大的转角，应适当增大点火提前角。否则，点火过晚，燃烧会延续到做功过程的后期，燃烧热能利用率低，使发动机功率下降。因此点火提前角应随发动机转速的提高而增大。19汽车电器设备第三节点火系的构造（4）离心式调节器1)作用：随转速变化改变提前角大小。转速高，点火应早，但此时混合气压力和温度高，扰流能力增强，燃烧速度快。故低速时提前角增量应大，高速时增量应小。2)结构：两块离心块，两只弹簧，与凸轮相连的拨板，托板等。3)工作过程：4)特点：低速时只细簧工作，调整量大，高速时粗簧也工作，刚度大，调整量小。3.机械式点火提前角调节机构20汽车电器设备第三节点火系的构造（5）真空式调节器1)作用：随发动机负荷变化改变点火提前角。负荷增大时，减小提前角；反之增加提前角。2)结构：外壳、膜片、弹簧、拉杆和真空管等。3.机械式点火提前角调节机构3)工作过程：发动机负荷小时，节气门开度也小，节气门下方及管道的真空度增大，真空吸力吸引膜片向右弯曲，通过拉杆拉动活动板(信号发生器的信号线圈位于活动板上)逆着分电器轴旋转的方向相对转子转动一个角度，实现提前点火，即点火提前角增大。反之，当负荷增大时，点火提前角减小。21汽车电器设备第三节点火系的构造4)特殊工况控制：发动机起动或怠速时，虽燃烧速度慢，但因转速低，燃烧时间只占很小的曲轴转角，若过早点火，可能会造成曲轴反转现象，此时点火提前角应很小或为零。为此，真空管接自节气门的上方，起动时此处真空度几乎为零。真空孔开在节气门轴的上方22汽车电器设备第三节点火系的构造作用：是控制点火系初级电路的导通与截止，内部为集成电路，全密封结构，其外形如图所示。二、点火控制器23汽车电器设备第三节点火系的构造三、点火线圈的构造分类1)按有无附加电阻分：带附加电阻型和不带附加电阻型2)按接线柱数量不同分：两柱式和三柱式3)按性能分：普通点火线圈和高能点火线圈4)按磁路结构分：开磁路和闭磁路点火线圈24汽车电器设备第三节点火系的构造三、点火线圈的构造1.开磁路点火线圈（1）构造：初级绕组(0.5-1.0高强度漆包线200匝）、次级绕组（0.06-0.10mm漆包线2万匝）、铁芯接线柱、附加电阻、中央高压线插孔、导磁钢套、胶木盖等25汽车电器设备(2)作用：将电源电压变为15-20KV高电压(3)原理：与自耦变压器类似第三节点火系的构造26汽车电器设备（4）附加电阻的作用1)材料：用低碳钢制成(热敏电阻)2)特点：阻值随温度上升而增加。20℃时电阻为1.27-1.7Ω3)位置：点火开关与点火线圈之间4)作用：改善点火性能。①低速时通电时间长，阻值增大，限制电流，防止线圈过热②高速时通电时间短，阻值减小，保证电流，防止缺火5)两柱式点火线圈一般用附加电阻线，直接连接点火开关和点火线圈第三节点火系的构造27汽车电器设备2.闭磁路点火线圈(1)结构：用带气隙的“日”形或“口”形铁芯。初级绕组230-370匝，0.5-1.0mm漆包线绕制，次级绕组11000-26000匝，0.06-0.10mm漆包线绕制。(2)特点：漏磁小，转换效率高(从60%提到70%)，无外壳，无绝缘盖，故易散热、结构简单、体积小、质量轻。第三节点火系的构造28汽车电器设备四、火花塞作用：将点火线圈产生的高压电引入燃烧室，并在其电极间产生电火花，点燃混合气第三节点火系的构造29汽车电器设备第三节点火系的构造1.火花塞的结构：(1)组成：壳体、金属杆、绝缘体、中央电极、侧电极和垫片。(2)电极间隙：指的是中心电极与侧电极之间的间隙。电极间隙过小：火花微弱，并且容易因产生积炭而漏电；电极间隙过大：所需的击穿电压增高，发动机不易起动，且在高速时易发生“缺火。一般的电极间隙为：0.6～0.8,现代的汽车甚至采用1.0～1.2，可以改善排气净化。中心电极侧电极电极间隙30汽车电器设备2.火花塞的热特性：(1)热特性概念：火花塞瓷绝缘体裙部的炽热端的热量向发动机冷却系散发的性能。(2)自洁温度：500-600℃过低—易产生积炭而造成火花塞漏电；过高—会引起可燃混合气自燃、爆震燃烧，甚至点燃进气冲程的可燃混合气而产生回火现象，造成发动机输出功率下降，甚至造成活塞顶烧熔。第三节点火系的构造31汽车电器设备(3)分类：A.热型火花塞—绝缘体裙部长(16-20mm)，适于低速、低压缩比的小功率发动机B.标准型火花塞—绝缘体裙部长度为11-14mmC.冷型火花塞—绝缘体裙部短(8mm)，适于高速高压大功率发动机第三节点火系的构造32汽车电器设备3.火花塞的类型(1)标准型火花塞其绝缘体裙部略缩人壳体端面，侧电极在壳体端面以外，使用最广泛的一种。(2)绝缘体突出型火花塞其绝缘体裙部较长，突出于壳体端面以外。它具有吸收热量大，抗污能力好的优点，且能直接受到进气的冷却而降低温度，因而也不易引起炽热点火，故热适应范围宽。(3)细电极型火花塞其电极很细，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起动。热适应范围较宽，能满足多种用途。(4)锥座型火花塞其壳体和旋人螺纹制成锥形，因此不用垫圈也可保证良好密封，从而缩小了火花塞体积，对发动机的设计更为有利。第三节点火系的构造33汽车电器设备3.火花塞的类型(5)多电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整的一些汽油机上常常被利用到。(6)沿面跳火型火花塞即沿面间隙型火花塞，是一种最冷型火花塞，其中心电极与壳体端面之间的间隙是同心的。它必须与点火能量大、电压上升率快的电容储能式电子点火系统配合使用，可避免火花塞“炽热点火”和电极“跨连”现象，在油污情况下也能正常点火。缺点是可燃气体不易接近电极，故在稀混合气情况下，不能充分发挥汽油机的功能。另外由于点火能量增大，中心电极容易烧蚀。第三节点火系的构造34汽车电器设备3.火花塞的类型(7)电阻型火花塞电阻型火花塞是在火花塞内装有5—10kΩ的电阻，可抑制点火系的电磁干扰。(8)屏蔽型火花塞屏蔽型火花塞是利用金属壳体把整个火花塞屏蔽密封起来，不仅可抑制电磁干扰，还可用于防水、防爆的场合。第三节点火系的构造35汽车电器设备第三节点火系的构造火花塞36汽车电器设备4.火花塞的规格型号：1)汉语拼音字母表示结构类型和主要尺寸(见P75表4-1)2)阿拉伯数字表示热值，自热至冷：1，2，3，4……表示3)汉语拼音字母表示的火花塞派生产品、结构特性、发火端特性、材料特性、技术需求。无字母者为普通型火花塞。第三节点火系的构造3