發(fā)動機點火系統(tǒng)

1、發(fā)動機點火系統(tǒng)一、 概述發(fā)動機點火方式有熾熱點火、 壓縮著火與電火花點火三種, 柴油機用壓縮著火， 汽油機一般采用電火花點火。1、對點火系統(tǒng)得要求點火系統(tǒng)應在發(fā)動機各種工況與使用條件下，保證可靠而準確得點火. 為此 , 點火裝置應滿足下列三個基本要求1。能產(chǎn)生足以擊穿火花塞電極間隙得高壓電實踐證明,汽車發(fā)動機在滿負荷低速時需81 0k V得高壓,啟動時則常需917k V得高壓，正常點火一般在1 5 kV以上，為了保證點火可靠，考慮各種不同因素得影響，點火高電壓必須有 一定得儲量，所以點火裝置產(chǎn)生得電壓一般在1520kV之間，而且高電壓得升值要快。2。火花塞應具有足夠得能量要使混合氣可靠點燃,

2、火花塞產(chǎn)生得火花應具有一定得能量，發(fā)動機正常工作時, 由于混合氣壓縮終了得溫度已接近其自燃溫度，因此所需得火花能量很小(15MJ。蓄電池點火系統(tǒng)能發(fā)出155 0 MJ得火花能量，足以點燃混合氣。但在發(fā)動機啟動、怠速運轉(zhuǎn)以及節(jié)氣門急劇打 開時 , 則需較高得火花能量。啟動時 , 由于混合氣霧化不良, 廢氣稀釋嚴重, 電極溫度低，故所需得點火能量最高。另外,為了提高發(fā)動機得經(jīng)濟性，當采用空燃比 ”=1、21、25得稀混合氣時，由于稀混合氣難于點 燃，也需增加火花能量?？紤]上述情況，為了保證可靠點火，火花塞一般應保證有5 08 0 MJ得點火能量，啟動時應產(chǎn)生大于100MJ得火花能量.3。點火時刻應

3、適應發(fā)動機得工作情況因為混得氣在發(fā)動機得氣缸內(nèi)從開始點火到完全燃燒需要一定得時間 ( 千分之幾秒) ， 所以 要使發(fā)動機產(chǎn)生最大得功率, 就不能在壓縮行程終了活塞行至上止點才點火, 而就是需要適當提前一些。因為發(fā)動機氣缸得多少， 負荷得大小 , 轉(zhuǎn)速得變化， 燃油品質(zhì)得不同， 即就是同一發(fā)動機由于工況與使用條件得不同等等, 都直接影響氣缸內(nèi)混得氣得點火時間 , 為了使發(fā)動機能發(fā)出最大工功率 , 點火裝置必需適應上述情況得變化實現(xiàn)最佳點火。2、點火系統(tǒng)得分類按照點火系統(tǒng)得組成與產(chǎn)生高壓得方式不同 , 發(fā)動機得點火系統(tǒng)分為 : 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)、半導 體點火系統(tǒng)、微機控制點火系統(tǒng)以及磁電機點火系統(tǒng)。1

4、) 。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)2 ).半導體點火系統(tǒng)3)。微機控制點火系統(tǒng)4)磁電機點火系統(tǒng)二、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成與工作原理1、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)得組成傳統(tǒng)點火系統(tǒng)主要由電源、點火開關、點火線圈、配電器、火花塞等組成, 如圖93 所示(1 )電源 電源為蓄電池與發(fā)電機, 供給點火系統(tǒng)所需電能, 標稱電壓一般就是12V。(2) 點火開關 點火開關得作用就是接通或斷開點火系統(tǒng)初級電路。(3)點火線圈點火線圈即變壓器，其功用就是將蓄電池12V得低壓電變?yōu)?520k V得高壓電。(4) 配電器 配電器得功用就是接通與切斷低壓電路 , 使點火線圈及時產(chǎn)生高壓電 , 按發(fā)動機各氣缸得點火順序送至火花塞；同時可調(diào)整點火時間。（

5、5）電容器減小斷電器得火花， 防止觸點燒蝕，延長其使用壽命，同時加速點火線圈中磁通得變化速率，提高點火高電壓。（6）火花塞其功用就是將高壓電引入燃燒室產(chǎn)生電火花，點燃混合氣。（7）高壓導線用以連接點火線圈至配電器中心電極與配電器旁電極至各缸火花塞。圖93傳統(tǒng)點火系統(tǒng)得組成1一點火開關2-電流表 3 -蓄電池 4 啟動機 5 高壓導線 6-阻尼電阻 7-火花塞 8 斷電器 9 電容器10-點火線圈 1 1附加電阻1 2配電器2、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)得工作原理在傳統(tǒng)點火系統(tǒng)中，由蓄電池或發(fā)電機供給12V得低壓電，就是借點火線圈與斷電器將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠妷?，再通過配電器分配到各缸火花塞 ，使其電極之間產(chǎn)生電火花

6、。 其工作原理如圖9-4 所示。發(fā)動機工作時，斷電器凸輪在配氣凸輪軸得驅(qū)動下也隨之旋轉(zhuǎn)。凸輪旋轉(zhuǎn)時，交替地將觸 點閉合與打開。在點火開關（s W接通得情況下，當觸點閉合時，初級繞組中有電流流過（初級電流I1用實線表示），電流從蓄電池正極一點火開關s點火線圈“ +開關”接線柱一附加電阻一 “開關”接線柱一點火線圈得初級繞組一 “”接線柱一斷電器觸點一搭鐵一蓄電池負極。初級電流在線圈得鐵芯中形成磁場，經(jīng)過一定時間后，當凸輪將觸點打開時，初級電路被切斷，初級電流消失，它所形成得磁場也隨之迅速變化 ，在兩個繞組中都感應出電動勢。由于次級繞組得匝數(shù)多，因而在次級繞組內(nèi)就感應出 1520kV得電動勢，它足

7、以擊穿火花塞得電極間隙， 產(chǎn)生火花點燃混合氣。高壓電流（I2用虛線箭頭表示）得回路為：次級繞組一 “開關”接線柱一附加電阻一 “ +開 關"接線柱一點火開關一電流表一蓄電池一搭鐵一火花塞旁電極、中心電極一配電器（旁電極、 分火頭）一次級繞組.配電器軸每轉(zhuǎn)一圈，各缸按點火順序輪流點火一次。由上述可知，在點火系統(tǒng)中有兩個電路：初級電流I1流經(jīng)得電流為低壓電路，而高壓電流 I2流經(jīng)得電路為高壓電路.發(fā)動機工作時，上述過程周而復始得重復著，若要停止發(fā)動機得工作，只要斷開點火開關，切斷初級電路即可。圖9 -4傳統(tǒng)點火系統(tǒng)得工作示意圖3、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)各組件得構(gòu)造1) .點火線圈點火線圈就是將電源

8、得低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘姷没驹?。常用得點火線圈分為開磁路點火 線圈與閉磁路點火圈兩種形式。(1)開磁路點火線圈開磁路點火線圈就是利用電磁互感原理制成得.其結(jié)構(gòu)主要由硅鋼片疊成得鐵芯上得初級 線圈與次級線圈、殼體及其外得附加電阻等組成。開磁路點火線圈有兩接線柱式與三接線柱式 之分(圖9 6)。(a )兩接線柱(b)三接線柱式圖9 6 開磁路點火線圈1瓷杯2-鐵芯3初級繞組4-次級繞組5鋼片 6外殼 7- “一”接線柱 8 膠木蓋 9高壓線接柱1 0 “+”或開關接線柱 1 1 - “針關”接線柱12-附加電阻圖9-7開磁路點火線圈得磁路1磁力線2鐵芯3初級繞組4-次級繞組5-導磁鋼片(2)閉磁路

9、點火線圈閉磁路點火線圈，將初級繞阻與次級繞組都繞在口字形或日字形得鐵芯上。初級繞組在鐵芯中產(chǎn)生得磁通，通過鐵芯構(gòu)成閉合磁路。圖98就是閉合磁路點火線圈及磁路示意圖(a)(b) (c)圖98閉磁路點火線圈及磁路示意圖(a)日字形鐵芯得點火線圈(b)日字形鐵芯得磁路(c ) 口字形鐵芯得磁路1-鐵芯 2 低壓接線柱 3 高壓插孔4 初級繞組 5 -次級繞組閉磁路點火線圈得優(yōu)點就是漏磁少，磁路得磁阻小，因而能量損失小，能量變換率高，可達75%(開磁路式點火線圈只有6 0%。并且閉磁路式點火線圈采用熱固性樹脂作為絕緣填充物，外殼以熱熔性塑料注塑成型，其絕緣性、密封性均優(yōu)于開磁式點火線圈.體積小，可直接

10、裝在配電器蓋上，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，又省去了點火線圈與配電器之間得高壓導線，并可使次級電容減小，故已在電子點火系統(tǒng)中廣泛采用.2)。配電器配電器由斷電器、 配電器、電容器與點火提前機構(gòu)等組成， 如圖9 9所示.配電器得殼體 由鑄鐵制成，下部壓有石墨青銅襯套，配電器軸裝在機油泵得頂端，利用速比1：1得斜齒輪由凸 輪軸經(jīng)機油泵驅(qū)動。軸在襯套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，用油杯進行潤滑。圖9 9配電器原結(jié)構(gòu)（a）整體構(gòu)造（b ）內(nèi)部構(gòu)造1配電器蓋2一分火頭3-凸輪 4-觸點及斷電器底板總成5電容器6軸節(jié) 7-油杯 8一真空提前機構(gòu) 9配電器殼體 10活動底板 11 一偏心螺 釘 12固定觸點與支架 13-活動觸點臂14-接線柱

11、 1 5拉桿 1 6膜片 1 7 - 真空提前機構(gòu)外殼1 8 -彈簧 19 螺母2 0-觸點臂彈簧片2 1一油氈及夾圈（1）斷電器（2）配電器3）、電容器4）、點火提前機構(gòu)配電器上裝得隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速與負荷得變化而自動改變提前角得離心提前機構(gòu)與真空提前 機構(gòu)。1）離心提前機構(gòu)2）真空提前機構(gòu)5）、火花塞火花塞得功用就是將點火線圈產(chǎn)生得脈沖高壓電引入燃燒室，并在其兩個電極之間產(chǎn)生電火花，以點燃可燃混合氣?；鸹ㄈ媒Y(jié)構(gòu)如圖9-1 5所示，在鋼質(zhì)體殼得內(nèi)部固定有高氧化鋁陶瓷絕緣體，在絕緣體中心孔得上部有金屬桿，桿得上端有接線螺母，用來接高壓導線，下部裝有中心電極。金屬桿與中心電極之間用導體玻璃密封，銅制

12、內(nèi)墊圈起密封與導熱作用。體殼得上 部有便于拆裝得六角平面，下部有螺紋以便旋裝在發(fā)動機氣缸蓋內(nèi)，體殼下端固定有彎曲得側(cè)電極.三、 點火提前1為什么要點火提前點火時刻對發(fā)動機性能影響很大，從火花塞點火到氣缸內(nèi)大部分混合氣燃燒, 并產(chǎn)生很高得爆發(fā)力需要一定得時間 , 雖然這段時間很短, 但由于曲軸轉(zhuǎn)速很高, 在這段時間內(nèi) , 曲軸轉(zhuǎn)過得角度還就是很大得。 若在壓縮上止點點火， 則混合氣一面燃燒, 活塞一面下移而使氣缸容積增大,這將導致燃燒壓力低, 發(fā)動機功率也隨之減小。因此要在壓縮接近上止點點火，即點火提前 把火花塞點火時，曲軸曲拐位置與活塞位于壓縮上止點時曲軸曲拐位置之間得夾角稱為點火提前角(sp

13、ark a d v a n c e angle )。2. 點火提前得影響因素最佳得點火提前角隨許多因素變化，最主要得因素就是發(fā)動機轉(zhuǎn)速與混合氣得燃燒速度 ,混合氣得燃燒速度又與混合氣得成分、燃燒室形狀、壓縮比等因素有關。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速一定時, 隨著負荷得加大, 節(jié)氣門開大, 進入氣缸得可燃混合氣量增多 , 壓縮終了時得壓力與溫度增高， 同時 , 殘余廢氣在氣缸內(nèi)所占得比例減小， 混合氣燃燒速度加快, 這時 ,點火提前角應適當減小 . 反之，發(fā)動機負荷減小時點火提前角則應適當增大.當發(fā)動機節(jié)氣門開度一定時, 隨著轉(zhuǎn)速增高，燃燒過程所占曲軸轉(zhuǎn)角增大，這時, 應適當加大點火提前角 . 點火提前角應隨轉(zhuǎn)

14、速增高適當加大.另外 , 點火提前角還與汽油得抗暴性能有關, 使用辛烷值高, 抗爆性能好得汽油 , 點火提前角應較大。 ,. 點火提前角調(diào)節(jié)裝置自動調(diào)節(jié)裝置 : 離心式點火提前調(diào)節(jié)裝置真空式點火提前調(diào)節(jié)裝置手動調(diào)節(jié)裝置 : 辛烷值校正器四、電子點火系1、半導體點火系概述蓄電池點火系工作時, 斷電器觸點分開瞬間， 會在觸點處產(chǎn)生火花， 燒損觸點 . 當火花塞積炭時，易漏電，次極電壓上不去, 不能可靠地點火，產(chǎn)生高速缺火現(xiàn)象。半導體點火系克服了這些缺點 , 具有較強地跳火能力，使點火可靠。半導體點火系統(tǒng)大體分為以下3 類 :1、由電磁、紅外或霍爾元器件構(gòu)成得非接觸式斷電器組成得點火系統(tǒng)稱為無觸點點

15、火器, 其放大電路又分晶體管電路與電容放電電路兩種2、ECU (Elect r o nic Control Uni t)控制得點火系由ECU中得微處理 器根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器得信號確定點火時刻，因而它沒有斷電器，只有分電器，根據(jù)e CU送來得信號直接控制點火線圈初級電路得通斷。3、無分電器點火系統(tǒng)(Di s tribu tor-Les s Ignition) 就是當前最先進得點火系統(tǒng)，曲軸傳感器送來得不僅有點火時刻信號, 而且還有氣缸識別信號， 從而使點火系統(tǒng)能向指定得汽缸在指定得時刻送去點火信號， 這就要求每缸配有獨立得 點火線圈，但如果就是六缸機則1,6缸、2 , 5缸與3,4缸分別共用一個

16、點火線圈，即共有三個點火線圈 , 顯然每一個點火線圈點火時, 總有一個缸就是空點火，檢測時應注意到這一點。無觸點點火系統(tǒng)能使用低阻抗電感線圈 , 從而大幅度提高初級電流, 使次級電壓高達30kV 以上，增強點火能量以提高點燃稀混合氣得能力，在改善燃料經(jīng)濟性得同時也降低排氣污染。無分電器點火系統(tǒng)完全就是電子器件而無機械運動部件, 徹底解決了凸輪與軸承磨損以及觸點燒蝕間隙失調(diào)而引起得一系列故障.2、信號發(fā)生器(傳感器)半導體點火系得工作原理與蓄電池點火系工作原理基本相同 , 只就是半導體點火系與蓄電池點火系產(chǎn)生高壓得方法不同，它利用了一些半導體元件替代了蓄電池點火系中得斷電器， 產(chǎn)生脈沖信號點火。

17、 例如 , 在無觸點半導體點火系中使用了點火發(fā)生器 (傳感器 )代替了斷電器 , 常用得傳感器有霍爾式、電磁式與光電式.1、 霍爾式傳感器: 由信號盤葉片、永久磁鐵、霍爾芯片及霍爾傳感器槽等構(gòu)成。當葉片從槽中移出時, 點火線圈初級線圈由導通狀態(tài)變?yōu)閿嗦窢顟B(tài), 使次級線圈產(chǎn)生高電壓。2、電磁式傳感器: 由轉(zhuǎn)子與線圈組成. 轉(zhuǎn)子固定在分電器軸上, 線圈固定在分電器殼體上 永久磁鐵得磁力線經(jīng)轉(zhuǎn)子、 線圈、 托架構(gòu)成封閉回路 , 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時, 由于轉(zhuǎn)子凸起與托架間得磁隙不斷變化 , 通過線圈得磁通也不斷變化，線圈中便產(chǎn)生感應電壓, 并以交流形式輸出。在實用結(jié)構(gòu)中，常將發(fā)動機轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器一同裝于

18、分電器上, 使用復合轉(zhuǎn)子與耦合線圈。3. 光電式傳感器: 主要由發(fā)光二級管、 光敏二級管、 遮光盤與控制電路組成。 發(fā)光二級管與光敏二級管位置相對，分別位于遮光盤兩側(cè)。遮光盤固定在凸輪軸上, 與凸輪軸一同旋轉(zhuǎn) 當遮光盤擋住發(fā)光二級管得光線時, 光敏二級管截止, 控制電路輸出低電平。 當縫隙對準發(fā)光二級管與光敏二級管時，光線照射到光敏二極管上, 控制電路輸出高電平。凸輪軸轉(zhuǎn)一周，由3 6 0條縫隙所控制得電路將輸出360個脈沖信號，此信號作為向電腦輸入得轉(zhuǎn)速信號。3、電子點火器電子點火器就是電子點火系得核心，其基本作用就是將點火脈沖發(fā)生器得信號放大 ，以 控制初級回路得通斷狀態(tài).此外,有些系統(tǒng)還對初級回路得閉與角與初級電流進行控制，并設有初級回路自動切斷功能，以防止點火線圈在停車時長期通電而損壞。 圖8 2 2就是一個簡 化得電子點火器得內(nèi)部原理圖。此電路與電磁式傳感器配合使用。主要包括四個部分：穩(wěn)壓部分A脈沖整形部分 日通電角控制部分C、復合管輸出級 D。A ；B： C ：D電子點火器原理圖To Cad圖 8-2 2現(xiàn)在