第9章汽油机点火系

第9章汽油机点火系第1节点火系的功用与种类第2节点火系的组成与工作原理小结第1节点火系的功用与种类能够按时在火花塞两电极之间产生电火花的全部装置，称为汽油机点火系。点火系的作用是适时地为汽油发动机气缸内已压缩的可燃混合气提供足够能量的电火花，使发动机能及时、迅速地做功。点火系性能好坏对发动机的工作有十分重要的影响。目前，在国内外汽车上使用的点火系种类较多，主要有传统点火系、无触点电子点火系和微机控制点火系等。返回第2节点火系的组成与工作原理一、点火系的组成传统点火系的组成如图9一1所示，主要包括如下机件。(1)电源:供给点火系所需的电能，由蓄电池和发电机提供(2)点火线圈:将电源12V的低压电变成15~20kV的高压电(3)分电器:包括断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分。各部分作用如下：①断电器:接通与切断点火线圈初级电路②配电器:将点火线圈产生的高压电按气缸的工作顺序送至各缸火花塞③电容器:减小断电器触点火花，延长触点使用寿命并提高次级电压。④点火提前机构:随发动机转速、负荷和汽油辛烷值变化改变点火提前角。下一页返回第2节点火系的组成与工作原理(4)火花塞:将高压电引人气缸燃烧室产生电火花点燃混合气。(5)点火开关:控制点火系统的初级电路(6)附加电阻:改善点火性能和启动性能。二、点火系的工作原理1.传统点火系的工作原理在传统点火系中，蓄电池或发电机供给的12V低压电，经点火线圈和断电器转变为高压电，再经配电器分送到各缸火花塞，使其电极间产生电火花。其工作原理如图9-2所示。下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理发动机工作时，断电器轴连同凸轮一起在发动机凸轮轴的驱动下旋转。凸轮转动时，断电器触点交替地闭合和打开。当触点闭合时，接通点火线圈初级绕组的电路;当触点分开时，切断初级绕组的电路，使点火线圈的次级绕组中产生高压电;当火花塞的电极间隙被击穿时，产生电火花，点燃混合气。发动机工作期间，断电器凸轮每转一转各缸按点火顺序轮流点火一次。若要停止发动机的工作，只要断开点火开关，切断初级电路即可。下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理2.无触点电子点火系的工作原理无触点电子点火系一般由点火信号发生器、电子点火器、点火线圈、火花塞等组成，如图9一3所示。其基本工作原理为:转动分电器使点火信号发生器产生脉冲电压信号，此脉冲电压信号经电子点火器大功率晶体管前置电路的放大、整形等处理后，控制串联于点火线圈初级回路的大功率晶体管的导通和截止。大功率晶体管导通时，点火线圈初级通路，点火系统储能;当输人电子点火器的点火信号脉冲使大功率晶体管截止时，点火线圈初级断路，次级绕组便产生高压电。无触点电子点火系按信号发生器的形式不同可分为磁脉冲式、霍尔效应式和光电式等。下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理3.微机控制点火系微机控制点火系主要由传感器、电子控制器、点火器、点火线圈等组成，如图9一4所示。(1)传感器(包括各种开关)主要有曲轴位置传感器、空气流量计(或绝对压力传感器)、水温传感器、进气温度传感器、氧(O2)传感器、节气门位置传感器、车速传感器、爆震传感器、空调开关信号等。(2)电子控制器的作用是根据发动机各传感器输入的信息及内存的数据，进行运算、处理、判断，然后输出指令(信号)控制有关执行器(如点火器)动作，达到快速、准确控制发动机工作的目的。(3)点火器的作用是根据电子控制器输出的指令，通过内部的大功率三极管的导通和截止，控制初级电流的通断，完成点火工作。下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理三、点火系的主要部件(一)传统分电器传统分电器由断电器、配电器、电容器和点火提前机构等组成，如图9-7所示。1.断电器断电器由固定在断电器底板上的断电器触点和断电器凸轮组成。断电器的触点是由钨制成的，一触点固定，另一触点活动。固定触点搭铁，它固定在活动底板上，可借助转动偏心螺钉调整触点间隙。下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理2.配电器配电器安装在断电器的上方，它由胶木制的分电器盖和分火头组成。分电器盖的中央有一高压线座孔(中央电极)，其内装有带弹簧的炭柱，压在分火头的导电片上。分电器盖的四周均布有与发动机气缸数相等的旁电极，可通过高压分线与各缸火花塞相连。分火头装在分电器凸轮的顶端，随凸轮一起旋转，当断电器触点分开时，分火头上的导电片总是正对某一旁电极。发动机工作时，断电器触点分开瞬间，来自点火线圈的高压电经中央电极的炭柱、分火头上导电片，以火花形式跳到旁电极上，再经高压导线送往火花塞。下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理3.点火提前调节机构点火时刻对发动机的工作影响很大，应当在活塞达到上止点前点火，使气体压力在活塞位置相当于曲轴转到上止点后10°~15°时达到最高值。点火时，曲轴的曲拐位置与压缩行程结束，活塞在上止点时曲拐位置之间的夹角为点火提前角。最佳点火提前角最主要的影响因素是发动机转速和混合气的燃烧速度。当转速一定时，随着负荷的加大，点火提前角应适当减少;发动机负荷减少时，点火提前角应当加大。当负荷一定时，点火提前角应随转速提高适当增大。下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理在分电器中一般设有两套自动调节点火提前角的装置:一套能随发动机转速的变化而自动调节点火提前角的离心式点火提前角调节器;另一套是按发动机负荷不同而自动调节点火提前角的真空式点火提前角调节器。(1)离心式点火提前角调节器离心式点火提前角调节器是在发动机不同转速下自动调节点火提前角的装置。其结构如图9一8所示。(2)真空式点火提前角调节器真空式点火提前角调节器能根据发动机负荷的变化自动调节点火提前角，使点火提前角随发动机的负荷增大而减小。真空式点火提前角调节器装在分电器壳体的外侧。其结构原理如图9一9所示。下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理(二)无触点分电器无触点分电器主要由点火信号发生器、配电器和点火提前调节装置组成。配电器和离心式点火提前调节装置与传统分电器相类似。霍尔效应式分电器的真空点火提前调节装置拉杆拉动的是装有霍尔传感器的托盘，如图9一10所示。磁脉冲式分电器的点火提前调节装置拉杆拉动的是与固定极爪相连的托板，如图9一11所示(三)点火线圈点火线圈由初级绕组、次级绕组和铁芯等组成，按磁路的结构形式不同，可分为开磁路式点火线圈和闭磁路式点火线圈。下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理1.开磁路式点火线圈开磁路式点火线圈的结构如图9一12所示。点火线圈的中心是用硅钢片叠成的铁芯，在铁芯外面套上绝缘的纸板套管，套管上绕有次级绕组，它用直径为0.06~0.10mm的漆包线绕11000~23000匝。初级绕组用直径为0.5~1.0mm的高强漆包线，绕在次级绕组的外面，以利于散热，一般绕230~370匝。绕组绕好后在真空中浸以石蜡和松香的混合物，以增强绝缘。绕组和外壳之间装有导磁钢套，底部有瓷质绝缘支座，上部有绝缘盖，外壳内允满沥青或变压器油等绝缘物，加强绝缘并防止潮气侵入。下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理三接线柱式点火线圈的绝缘盖上有接线柱“一”、“开关”、“+开关”和高压插孔，它们分别接断电器、起动机附加电阻短路接线柱、点火开关和配电器。它与两接线柱式点火线圈的主要区别是外壳上装有一个附加电阻。附加电阻接在标有“开关”和“+开关”的两接线柱上，与点火线圈的初级绕组串联。附加电阻可用低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成，具有受热时电阻迅速增大，而冷却时电阻迅速降低的特性，因此在发动机工作时，可自动调节初级电流，改善高速时的点火特性下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理2.闭磁路式点火线圈闭磁路式点火线圈的结构如图9一13所示。在“口”字形或‘旧”字形铁芯内绕有初级绕组，在初级绕组外面绕有次级绕组，初级绕组在铁芯中的磁通，通过铁芯形成闭合磁路，故称其为闭磁路式点火线圈。与开磁路点火线圈相比，闭磁路点火线圈具有漏磁少、转换效率高、体积小、质量轻、铁芯裸露易于散热等优点，故已在电子点火系中广泛采用。(四)火花塞火花塞的工作条件极其恶劣。它要受到高压、高温以及燃烧产物的强烈腐蚀，因此，必须具有足够的机械强度，能够承受冲击性高压电的作用，能承受剧烈的温度变化，并且具有良好的热特性，且要求火花塞的材料能抵抗燃气的腐蚀。下一页上一页返回第2节点火系的组成与工作原理火花塞的结构如图9一14所示。在钢制壳体5的内部固定有高氧化铝陶瓷绝缘体2，使中心电极与侧电极之间保持足够的绝缘强度。绝缘体孔的上部装有金属杆3，通过接线螺母与高压导线相连，下部装有中心电极10。金属杆与中心电极之间用导电玻璃6密封。中心电极用镍锰合金制成，具有良好的耐高温、耐腐蚀和导电性能。火花塞借壳体下部的螺纹旋入气缸盖中，旋紧时密封垫圈受压变形保证壳体与缸盖之间密封良好。为了适应不同发动机的需要，火花塞因下部的形状和绝缘体裙部长度的不同有多种形式。上一页返回小结1.点火系的作用是适时地为汽油发动机气缸内已压缩的可燃混合气提供足够能量的电火花，使发动机能及时、迅速地做功。2.点火系的种类主要有传统点火系、无触点电子点火系和微机控制点火系等。3.传统点火系主要由电源、点火线圈、分电器、火花塞、点火开关和附加电阻等组成，其中分电器包括断电器、配电器、电容器、离心式点火提前角调节器和真空式点火提前角调节器4.无触点电子点火系一般由点火信号发生器、电子点火器、点火线圈、火花塞等组成。点火信号发生器产生脉冲电压信号，经电子点火器大功率晶体管前置电路的放大、整形等处理后，控制串联于点火线圈初级回路的大功率晶体管的导通和截止，控制点火线圈初级电路的通与断。下一页返回小结5.微机控制点火系统主要由传感器、电子控制器、点火器、点火线圈等组成。电子控制器根据发动机各传感器输入的信息及内存的数据，进行运算、处理、判断，然后输出指令(信号)控制点火器动作，由点火器控制初级电流的通断，达到快速、准确控制发动机工作的目的。上一页返回图9一1传统点火系的组成返回图9一2传统点火系的工作原理返回图9一3无触点电子点火系的基本组成返回图9一4微机控制点火系统原理图返回图9一7分电器结构示意图下一页返回图9一7分电器结构示意图上一页返回图9一8离心式点火提前角调节器返回图9一9真空式点火提前角调节器结构原理示意图返回图9一10装有霍尔发生器的分电器结构返回图9一11磁脉冲式分电器结构返回图9一12开磁路式点火线圈下一页返回图9一12开磁路式点火线圈上一页返回图9一13闭磁路点火线圈返回图9一14火花塞的结构返回