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第四章汽车点火系第四章汽车点火系点火系统的功能就是把汽车电源系统10～15V低压电转换成20～30kV高压电，并按发动机工作顺序适时地引入气缸形成电火花点着混合气，从而使发动机正常工作。第四章汽车点火系分类点火系统按结构类型分为触点点火系统、电子点火系统和微机控制点火系统三种类型1、传统点火系2、普通电子点火系3、微机控制点火系已淘汰正在淘汰正在广泛应用无论是哪一类的点火装置，均有共同的技术性能要求，即应在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而准确地点火，为此应满足以下三个方面的要求：第一节对点火系统的要求1．能产生足以击穿火花塞间隙的电压;2．火花应具有足够的能量;3．点火时刻应适应发动机的工作情况第一节对点火系统的要求任何气体中都有少量的气体分子游离成正离子和电子，该电子或独立存在、或与中性分子结合而形成负离子。当正负电极两端加有电压时，在电场力的作用下，电极间的正离子便会向负电极运动、负离子和电子便会向正电极运动，离子和电子在运动中都会撞击中性分子，从而形成电流。一、产生足以击穿火花塞间隙的高压电（一）电火花形成大量的离子、电子激烈地运动与碰撞就会发出大量的热，当温度达到一定值时，便会产生弧光放电，放电电流强度急剧增大，并产生清脆的响声，肉眼所见的电火花（即电弧）就是弧光放电的表现。电火花形成第一节对点火系统的要求一、产生足以击穿火花塞间隙的高压电击穿电压：使火花塞电极之间产生火花的电压。1、火花塞电极间隙的大小(间隙越大，所需高压电越高)2、气缸内混合气的压力和温度混合气密度越大，离子自由运动距离短，不容易发生碰撞电离，所需击穿电压高。混合气的压力和温度影响混合气密度。3、电极的温度和极性火花塞电极温度高于混合气温度时，击穿电压降低30%~50%，中心电极为负时，火花塞击穿电压降低20%4、发动机的工作情况(起动和加速时需要较高的击穿电压)影响因素：第一节对点火系统的要求二、火花应具有足够的能量当高压电在电极间隙之间跳火时，其电能将变成热能，从而点着可燃混合气。为使混合气能可靠点着，火花塞产生的电火花必须具有足够的能量。火花能量越大，则混合气越易点着，发动机的着火性能就越好；反之，火花能量越小，则着火性能就越差。第一节对点火系统的要求转速↑→最佳点火提前角↑负荷↑→最佳点火提前角↓起动或怠速时，最佳点火提前角↓或不提前辛烷值→最佳点火提前角↑压缩比↑→最佳点火提前角↓混合气浓度，在α=0.8~0.9时燃烧速率最大，最佳点火提前角最小，过稀或过浓的混合气，最佳点火提前角要增加。进气压力↓→最佳点火提前角↑三、点火时刻应适应发动机的工况变化第一节对点火系统的要求2、火花塞击穿视频第二节传统点火系传统点火系统也称蓄电池点火系统、触点式点火系统。这种点火系统具有最基本的结构，在该系统中，通过机械凸轮接通和断开触点，使点火线圈的初级电流间歇流动，从而在点火线圈次级产生点火高压，第二节传统点火系•点火开关：作用是控制电路通电。蓄电池：供给电能•点火线圈：将12V低压电变为15～25KV高压电。分电器：适时控制初级电路通断，按顺序分配火花到各缸•火花塞：将高压电引入气缸并产生火花点燃混合气。•附加电阻：改善点火性能和起动性能高压阻尼线：连接导线1.组成第二节传统点火系2、工作原理初级电路接通，点火线圈积蓄能量；初级电路切断，点火线圈产生次级高压；次级高压加到火花塞上，击穿火花塞间隙，点燃混合气。完成。第二节传统点火系3、主要部件点火线圈、点火提前装置、辛烷值选择器、火花塞3.1、点火线圈是产生点火所需高压电的一种变压器，由初级绕组、次级绕组和铁心等组成。依磁路区分，可分为开磁路式及闭磁路式两种开磁路式点火线圈开磁路式点火线圈主要用于传统点火系统和部分电子点火系统；闭磁路式点火线圈主要用于电子点火系统和微机控制点火系统。第二节传统点火系--点火线圈1-瓷杯；2-铁心；3-初级绕组；4-次级绕组；5-导磁钢套；6-外壳；7-低压接线柱负极；8-绝缘胶木盖；9-高压接线柱；10-低压接线柱正极或“开关”；11-低压接线柱“+开关”；12-附加电阻第二节传统点火系--点火线圈当一次电流流过一次绕组时，产生的磁通由铁芯经导磁钢片构成回路，如图所示。因为磁路上、下两部磁通是从空气中穿过，铁芯与导磁钢片未构成闭合磁路，所以称为开磁路式点火线圈。。图、开磁路点火线圈的磁路1-磁力线；2-铁心；3-初级绕组；4-次级绕组；5-导磁钢套第二节传统点火系--点火线圈2）闭磁路式点火线圈a）日字铁心的磁路分布b）口字铁心的磁路分布图5-11闭磁路点火线圈的磁路能量转换效率可达75%（开磁路式点火线圈只有60%)1-初级绕组；2-次级绕组；3-铁心第二节传统点火系--点火线圈图、常见的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、重量轻、铁心裸露易于散热等优点，故已在高能电子点火系中广泛应用。第二节传统点火系--火花塞火花塞的结构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、去干扰电阻第二节传统点火系--火花塞a）低热值火花塞b）中热值火花塞c）高值火花塞（热型火花塞）（中型火花塞）（冷型火花塞）图5-19不同热值和绝缘体裙部长度的火花塞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。第二节传统点火系--火花塞常见的火花塞图、常用火花塞的结构类型目前，顶置气门式发动机汽车上使用绝缘体突出型火花塞较多第二节传统点火系--火花塞1、电极形状与放电性能2、火花塞间隙与放电电压第二节传统点火系--火花塞第二节传统点火系--火花塞集炭烧蚀烧蚀点火提前机构第二节传统点火系--点火提前机构在分电器中一般设有两套自动调节点火提前角的装置。一套是能随发动机转速的变化自动调节点火提前角的离心式点火提前角调节装置，另一套是能按发动机负荷不同自动调节点火提前角的真空式点火提前角调节装置。图、离心点火提前调节器1-螺钉及垫片；2-点火信号发生器转子（凸轮）；3-拨板；4-分电器轴；5-离心重块；6-弹簧；7-托板；8-销钉；9-柱销（1）离心点火提前调节器。离心点火提前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，它使点火提前角随发动机转速的增大而适当地增大，其结构如图所示。第二节传统点火系--点火提前机构（2）真空点火提前调节器。真空点火提前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负荷的增大而减小。真空点火提前调节器装在分电器壳体的外侧，其结构原理如图5-16所示。a）小负荷（节气门1／4开度）b）大负荷c）起动和怠速图5-16真空点火提前调节器结构原理示意图1-分电器外壳；2-点火信号发生器转子（凸轮）；3-点火信号发生器（触点）；4-真空点火提前调节器外壳；5-弹簧；6-真空连接管；7-进气道；8-节气门；9-膜片；10-拉杆；11-固定销第三节电子点火系传统点火系统的缺点：火花能量受限触点故障多，寿命短触点电腐蚀顶块磨损触点在高速时“回跳”、“颤动”对火花塞积碳和污染敏感被新型点火系统取代在无触点电子点火系统在无触点电子点火系统中，用信号发生器取代凸轮触点机构，利用电子控制的方法使点火线圈的初级电流间歇流动，从而在点火线圈次级产生点火高压。第三节电子点火系第三节电子点火系1、电子点火系中由点火控制器初级电路通断、传统点火系没有点火器；2、电子点火系的分电器和传统点火系的分电器机构不同；3、电子点火系点火能量高，性能好传统点火系和电子点火系的比较第三节电子点火系---无触点电子点火系统•点火开关：作用是控制电路通电。点火线圈：将12V低压电变为15～25KV高压电。•点火器：作用是控制初级电路通断•分电器：提供点火信号；按顺序分配火花到各缸；按发动机工况改变点火时间•火花塞：作用是将高压电引入气缸并产生火花点燃混合气。第三节电子点火系--无触点电子点火系统1）信号发生器：①磁感应式；②霍尔式；③光电式；④电磁振荡式2）配电器3）点火提前机构①真空提前机构:作用是随发动机负荷的变化自动改变点火提前角；②离心提前机构:作用是根据转速的变化自动改变点火提前角。分电器结构分三部分：第三节电子点火系--无触点电子点火系统5.3.1点火信号发生器点火信号发生器的作用是产生与气缸数及曲轴位置相对应的电压信号，用以触发点火控制器按发动机各缸的点火需要，及时通断点火线圈初级回路，使次级产生高压。常见的点火信号发生器有电磁感应式、霍尔效应式、光电式等几种。1.电磁感应式点火信号发生器1）电磁感应式点火信号发生器基本结构与原理电磁感应式点火信号发生器由靠分电器轴带动且转速与之相等的信号转子、安装在分电器底板上的永久磁铁和绕在导磁铁心上的传感线圈等组成。信号转子有数目与发动机气缸数相等的凸齿。永久磁铁的磁通经转子的凸齿、传感线圈的铁心、永久磁铁构成回路。第三节电子点火系--无触点电子点火系统（a）结构图（b）工作原理图图5-28电磁感应式信号发生器1-传感线圈；2-永久磁铁；3-信号转子；4-导磁铁心根据电磁感应原理，当穿过线圈的磁通量发生变化时，线圈中将产生感应电动势，感应电动势的大小与磁通的变化率成正比。感应出脉冲信号电压，经过放大器放大，触发开关管，起到控制初级电路的接通和断开作用。第三节电子点火系--磁感应式信号发生器（a）靠近时（b）对正时（c）离开时图5-29电磁感应式信号发生器的磁路变化1—信号转子；2—传感线圈；3—铁心；4—永久磁铁图5-30穿过线圈的磁通及线圈中的感应电动势第三节电子点火系--光电式点火信号发生器组成：发光元件、光敏器件、遮光盘。优点：低速时火花持续时间长；光电触发器的信号及闭合角不受转速影响；点火正时长久不变且精确，结构简单寿命长。（a）结构（b）工作原理图、光电式点火信号发生器结构1-分火头；2-光源（发光元件）；3-光接收器（光电元件、光敏元件）；4-遮光盘（遮光转子）；5-输出信号；6-电源第三节电子点火系--光电式点火信号发生器3.光电式点火信号发生器1）光电式点火信号发生器的结构（a）结构（b）工作原理图5-38光电式点火信号发生器结构1-分火头；2-光源（发光元件）；3-光接收器（光电元件、光敏元件）；4-遮光盘（遮光转子）；5-输出信号；6-电源第三节电子点火系--光电式点火信号发生器图5-39光电式电子点火系统的工作原理GA—光源（发光二极管）；VTC—光接收器（硅光电晶体管）当转子的缺口通过光源时，VT4导通；当转子的实体部分遮住光源时，VT4截止。第三节电子点火系--霍尔效应式信号发生器4霍尔效应式霍尔效应原理：电流通过放在磁场中的半导体基片，且电流方向（X）与磁场方向（Y）垂直时，在Z方向上产生一个电压，称霍尔电压。(P96页图4-43)IBdRUHH利用这一信号来控制发动机点火时间,当通过的电流为一定值时，霍尔电压随磁感应强度的大小而变化；同时也可看出，霍尔电压的高低与磁通的变化速率无关。第三节电子点火系--霍尔效应式信号发生器13霍尔式1.MPG第三节电子点火系--霍尔效应式信号发生器14霍尔式2.MPG第三节电子点火系--霍尔效应式信号发生器2）原理：触发叶轮转动时，每当叶片进入空气隙，磁场被旁路，霍尔元件不产生霍尔电压，集成电路输出端三极管截止，信号发生器输出高电位；当触发叶轮离开空气隙，永久磁铁的磁通通过霍尔集成块，构成回路，这时，霍尔集成块产生霍尔电压，集成电路输出端三极管导通，信号发生器输出低电位。叶片不停的转动，信号发生器输出一个矩形波信号，作为控制信号给点火器。由点火器控制初级电路的通断。第三节电子点火系--霍尔效应式信号发生器霍尔信号发生器的优缺点：1）工作可靠，无磨损，不受灰尘油污影响，无调整部件，小型坚固，寿命长。2）发动机起动性能好，信号的强弱与发当即转速无关。3）价格较高2、工作原理在电控单元中，预先根据试验结果，储存了发动机在各