第四章 汽油机点火系

1第四章汽油机点火系概述传统分电器式点火系半导体点火系2§4.1概述二、分类:传统点火系半导体点火系磁电机点火系微机控制点火系一、功用:将电源供给的低压电转变为高压电，并按发动机的作功顺序和点火时间要求，配送至各缸的火花塞，在其间隙处产生火花，点燃可燃混合气。31.电源；2.点火开关；3.点火线圈；①断电器4.分电器;②配电器③电容器④点火提前调节装置5.火花塞。一、组成§4.2传统分电器式点火系4二、工作原理点火系统将12v或24v的低压电转变为1000v以上的高压电是由点火线圈和断电器共同完成的，并由配电器分配到各缸火花塞。点火线圈配电器断电器火花塞5触点闭合时，初级电路通电，电流从蓄电池的正极经点火开关，点火线圈的初级绕组，断电器触点，接地流回蓄电池的负极，为低压电路。触点断开时，在初级绕组通电时，其周围产生磁场，并由于铁芯的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电路迅速下降到零，铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多，导线细的次极绕组中感应出很高的电压，使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生火花。断电器点火线圈配电器火花塞6四缸点火演示简图7三、点火提前1、点火提前的概念：火花塞点火时的曲轴位置与活塞位于压缩上止点时的曲轴位置之间的夹角称为点火提前角。2、影响因素：⑴当发动机转速一定时，随着负荷的加大，节气门开大，进入气缸的可燃混合气量增多，压缩终了时的压力和温度增高，同时，残余废气在气缸内所占的比例减小，混合气燃烧速度加快，这时，点火提前角应适当减小。反之，发动机负荷减小时，点火提前角则应适当增大。⑵当发动机节气门开度一定时，随着转速增高，燃烧过程所占曲轴转角增大，这时，应适当加大点火提前角。点火提前角应随转速增高适当加大。8离心式点火提前机构真空式点火提前机构辛烷值校正器4、自动调节装置分类3、后果：点火过迟：混合气开始燃烧时活塞已下行一段距离，则P↓、发动机N↓。点火过早：则气体压力作用的方向与活塞运动的方向相反，使P↓、发动机N↓。9四、主要部件1、分电器构造：功用：接通和切断初级线圈电路，并按各缸的工作顺序将高压电适时送至各缸火花塞。（1）配电器①作用：将点火线圈中产生的高压电，按发动机各缸的工作顺序轮流分送到各缸火花塞。分电器盖分火头电容器真空提前角调节装置断电器1011分电器构造图121314②构造：分火头(制有铜质导电片）分电器盖等(制有旁插孔)中心电极及带弹簧的炭精柱分火头旁电极分电器盖15功用：在点火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电火花，防止触点烧损，并可加速点火线圈中的磁通变化率，提高点火电压③电容器④点火提前调节装置离心式点火提前调节装置真空式点火提前调节装置16点火提前调节方法（原理）17点火提前调节装置•调节方法：•触点不动使凸轮相对于其轴旋转方向过一个角度θ•当凸轮不动使触点相对于凸轮逆旋转方向转过一个角度θ18离心式点火提前调节装置•组成：重块、带孔拨板、销钉•工作原理：•发动机不工作时，弹簧将两重块的小端向内拉拢到图中虚线所示位置。•当曲轴的转速达到来200--400R/MIN后，重块离心力克服弹簧拉力向外甩出。转速达1500r/min时，此时两个重块上的销在长方孔的外缘上，重块便不能继续向外甩，点火提前角也就不再继续增加。1920真空式点火提前调节装置•小负荷工作时（a图），节气门开度小，其后真空度大，将膜片和拉杆向右吸一段距离。此时，底板和触点在顶杆带动下相对凸轮逆时针旋转一个角度，实现点火提前。•全负荷工作时（b图），真空度减小，膜片向左拱曲，提前角自动减小。•零负荷工作时（c图），节气门近乎全闭，真空度几乎为零，弹力作用下提前角减小或不提前。此时怠速，不需要提前。21辛烷值校正器•人工手动调整。•辛烷值减小，提前角减小（原因：容易爆燃）。22（2）断电器①功用接通和切断初级绕组的电路，使其电流发生变化，以便在次级绕组中产生高压电。②构造固定底板壳体活动底板偏心螺钉固定触点接线柱活动触点凸轮弹簧片真空提前调节机构弹簧232、点火线圈功用：电源的低压电转变成火花塞点火所需要的高压电。①开磁路点火线圈分类：②闭磁路点火线圈24•按其铁芯结构型式有两种：•开磁路点火线圈：开磁路点火线圈采用柱形铁芯，其上下两端没有连接在一起，磁力线通过空气形成磁回路。•闭磁路点火线圈：闭磁路点火线圈的铁芯用“口”字形或“日”字形的铁片叠制而成。磁路闭合，导磁能力强，能量损失小，主要用于电子点火系。253、火花塞功用：将点火线圈所产生的脉冲高压电引进燃烧室，并在其两个电极间产生电火花以点燃混合气。主要由外壳、电极（中心电极和侧电极）、绝缘体、接线柱等组成。构造：26电极间隙：中心电极侧电极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，并且容易因产生积碳而漏电；电极间隙过大：所需的击穿电压增高，发动机不易启起动，且在高速时易发生“缺火。一般的电极间隙为：0.6～0.8mm,高能电子·点火系甚至采用1.0～1.2mm，可以改善排气净化。27弯曲的侧电极9焊接在金属壳体的底端，借此直接搭铁。刚玉陶瓷（氧化铝含量90%以上）的绝缘体2固定在壳体内并加以密封（目前大多数采用局部高频加热的办法进行机械铆边的密封工艺，而在绝缘体下部与壳体间则采用紫铜垫圈7密封）。中心电极6装入绝缘体的中心孔内，其内用密封剂密封。高压导线接头套接在螺母1的上端。电极材料一般都用镍锰合金丝制成。为提高火花塞的使用寿命与化学腐蚀性能，目前多采用镍锰硅铬合金作为电极材料。28火花塞的分类热型中型冷型29§4.3半导体点火系1.触点易烧蚀；2.随气缸数和转速的增加，次级电压下降；3.点火能量的提高受限；4.易产生积碳，使次极电压降低。2、类型1、传统点火系的不足半导体辅助点火系;无触点式半导体点火系。微机控制的半导体点火系30一、无触点式半导体点火系无触点式半导体点火系：它是利用一些半导体元件代替断电器触点来产生点火信号，以控制点火系工作的。从而避免了任何与触点有关的故障的发生。31按传感器的形式不同可分为：磁感应式霍尔效应式光电式等由霍尔传感器、点火控制器、点火线圈、配电器、火花塞组成321、霍尔效应式无触点点火装置组成：主要由霍尔分电器、点火控制器、点火线圈等。33霍尔传感器霍尔效应：当电流垂直于磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流的导体的两个端面之间出现电势差的现象就称为霍尔效应。该电势差称为霍尔电压。霍尔元件与磁场隔开时，不产生霍尔电压，传感器无信号输出，此时放大器接通，初级电路导通。当磁力线穿过霍尔元件时，产生霍尔电压，传感器信号输出，放大器截止，初级电路断开，次级绕组产生高压，火花塞点火。34主要由霍尔触发器、永久磁铁和带缺口的转子等组成。1、永久磁铁2、外加电流3、霍尔电压4、霍尔触发器5、接触面6、磁力线7、剩余电子。2134567UHI当电流I通过放在磁场中的半导体基片（霍尔元件）且电流方向和磁场方向垂直时，则在垂直于电流和磁场的方向上产生一电压UH,称为霍尔电压。IBdRUHH即：点火信号电压。霍尔效应原理35工作原理触发叶片进入空气隙中触发叶片离开空气隙中叶片集成块永久磁铁霍尔传感器导板36磁电感应式发动机转动，磁感应信号发生器发出交变电动势，通过晶体管使初级电路接通。电动势交变时，通过晶体管作用，初级电路断开，次级绕组产生高压，使火花塞跳火。电动势变化时，三极管两端电压变化，三极管会导通或截止。由传感器、点火控制器、点火线圈、配电器、火花塞组成37磁感应式传感器安装在分电器内，主要由分电器轴1、爪形转子2、传感线圈3、爪形定子4、塑性永磁片5、导磁板6和底板7等组成。1、磁感应式无触电点火装置1234567结构：38信号转子上制有与发动机气缸数相同的凸齿，当转子转动时，凸齿交替在铁心旁扫过，使二者的气隙不断变化，则穿过线圈铁心中的磁通也不断变化。从而在线圈中产生感应电动势。工作原理：39磁感应发生器产生的脉冲信号由②、③端输入，经内部电路，最后控制达林顿管Q的导通和截止。B+Q89S01工作:点火控制器作用：将从点火信号发生器得到的信号整形、放大以控制点火线圈初级电路的通和断。40电容放电式•特点：点火线圈初级电路导通的瞬间产生高压。•组成：直流升压器、可控硅及触发器、点火线圈、分电器、火花塞•工作过程：接通点火开关，低压直流电变为高压直流电，向电容器充电，初级电路不通。可控硅导通时，电容器向初级绕组放电，次级绕组中产生高压电，击穿火花塞点火。•优点：次级电压高•缺点：低速和冷起动时点火不可靠，结构复杂，成本高。41二、微机控制的半导体点火系1、组成传感器电控单元点火模块42电控单元火花塞双点火线圈终端能量输出极2、无分电器式点火系无分电器式点火系是采用微机技术，根据发动机转速和负荷传感器的信号控制点火提前角，精确地控制发动机在各种工况下的最佳点火时刻。无分电器式点火系分为二极管分配式和点火线圈分配式43小结汽油机点火系功用分类传统点火系半导体点火系磁电机点火系微机控制点火系传统分电器式点火系：组成及工作原理44点火提前的概念及其后果各组成的功用及构造连接关系；分电器的组成:配电器断电器电容器火提前角调节装置半导体点火系：无触点式半导体点火系微机控制的半导体点火系