第九章汽油機點火系統(tǒng)

第九章汽油機點火系統(tǒng)

汽油機在壓縮接近上止點時，可燃混合氣是由火花塞點燃的，從而燃燒對外作功，為此，汽油機的燃燒室中都裝有火花塞。能夠在火花塞兩電極間產生電火花的全部設備稱為發(fā)動機點火系(ignitingsystem)。點火系的功用就是按照氣缸的工作順序定時地在火花塞兩電極間產生足夠能量的電火花。第一節(jié)點火系統(tǒng)功用與分類一、功用按照內燃機的工作順序，定時的供給各缸的火花塞以足夠能量的高壓電，使火花塞產生足夠強的電火花，以點燃混合氣。要求能在發(fā)動機各種工況和使用條件下，都能保證火花塞產生電火花所需的高電壓（一般為1.5~2.0萬伏），同時還應具有足夠的點火能量和合適的點火時刻。二、分類

點火系按照組成和產生高壓電方法不同，可以分為1.蓄電池點火系（傳統(tǒng)點火系）2.半導體點火系3.微機控制的點火系4.磁電機點火系三、點火質量要求與影響因素1.在火花塞兩電極間產生足夠高的次級電壓。2.火花具有一定的能量。3.在任何工況下，均獲得最佳點火提前角。4.汽車發(fā)動機的點火系同汽車上的其它電器設備一樣采用單線制連接，即一端搭鐵。無論是正極搭鐵還是負極搭鐵，均應保證點火瞬間火花塞中心電極為負，因為，熱的金屬表面比冷的金屬表面容易發(fā)射電子。發(fā)動機工作時，火花塞的中心電極較側電極溫度高?！罴腰c火提前角的影響因素

1、最佳的點火提前角隨許多因素變化，最主要的因素是發(fā)動機轉速和混合氣的燃燒速度，混合氣的燃燒速度又和混合氣的成分、燃燒室形狀、壓縮比等因素有關。2、當發(fā)動機轉速一定時，隨著負荷的加大，節(jié)氣門開大，進入氣缸的可燃混合氣量增多，壓縮終了時的壓力和溫度增高，同時，殘余廢氣在氣缸內所占的比例減小，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。3、當發(fā)動機節(jié)氣門開度一定時，隨著轉速增高，燃燒過程所占曲軸轉角增大，這時，應適當加大點火提前角。點火提前角應隨轉速增高適當加大。4、另外，點火提前角還和汽油的抗暴性能有關，使用辛烷值高，抗爆性能好的汽油，點火提前角應較大。第二節(jié)傳統(tǒng)點火系統(tǒng)一、組成

1.蓄電池(storagebattery)2.發(fā)電機(generator)3.點火開關（ignitingswitch）4.點火線圈(ignitioncoil)5.斷電器(contactbreaker)6.配電器(distributor)7.電容器(capacitor)８.火花塞（sparkplug）9.高壓導線（hightensioncable）10.阻尼電阻(suppressorresistor)等組成。二、工作原理

電源是蓄電池，其電壓為12V或24V，由點火線圈和斷電器共同產生高壓10000V以上。分初級回路和次極回路。點火線圈實際上是一個變壓器，主要由初級繞組(primarywinding)、次極繞組(secondarywinding)和鐵芯組成。斷電器是一個凸輪操縱的開關。斷電器凸輪由發(fā)動機配氣凸輪驅動，并以同樣的轉速旋轉，即曲軸齒輪每轉兩圈，凸輪軸轉一圈，為了保證曲軸轉兩圈各缸輪流點火一次，斷電器凸輪的凸棱數(shù)一般等于發(fā)動機的氣缸數(shù)，斷電器的觸點與點火線圈的初級繞組串聯(lián)，用來切斷或接通初級繞組的電路。觸點閉合時，初級電路通電，初級電流從蓄電池的正極經(jīng)點火開關、點火線圈的初級繞組、斷電器觸點臂、觸點，搭鐵流回蓄電池的負極，為低壓電路。觸點斷開時，在初級繞組通電時，其周圍產生磁場，并由于鐵芯的作用而加強。當斷電器凸輪頂開觸點時，初級電路被切斷，初級電路迅速下降到零，鐵芯中的磁通隨之迅速衰減以至消失，因而在匝數(shù)多，導線細的次極繞組中感應出很高的電壓，使火花塞兩極之間的間隙被擊穿，產生火花。初級繞組中電流下降的速度愈大，鐵芯中磁通的變化就愈大，次極繞組中的感應電壓也就愈高。初級電路為低壓電路，次極電路為高壓電路。在斷電器觸點分開瞬間，次極電路中分火頭恰好與側電極對準，次極電流從點火線圈的次極繞組，經(jīng)蓄電池正極、蓄電池，搭鐵、火花塞側電極、火花塞中心電極、高壓導線，配電器流回次極繞組。三、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)主要部件

（一）點火線圈點火線圈把電源的低壓電轉變成火花塞點火所需要的高壓電。按其鐵芯結構型式有兩種：開磁路點火線圈：開磁路點火線圈采用柱形鐵芯，其上下兩端沒有連接在一起，磁力線通過空氣形成磁回路。閉磁路點火線圈：閉磁路點火線圈的鐵芯用"口"字形或"日"字形的鐵片疊制而成。磁路閉合。

（二）分電器

功用：(1)接通或斷開初級電路(2)將點火線圈產生的高壓電按照發(fā)動機分配給各缸火花塞(3)根據(jù)發(fā)動機轉速和負荷自動調節(jié)點火時刻組成：

分電器是由斷電器、配電器、電容器和

點火提前調節(jié)裝置組成。1、斷電器是周期地接通和斷開初級電路，使初級電流發(fā)生變化，以便在點火線圈中感應生成次極電壓。斷電器的觸點間隙一般為0.35～0.45mm，可以通過調整固定觸點的位置來改變觸點間隙。2、配電器是將點火線圈中產生的高壓電，按照發(fā)動機的工作順序輪流分配到各氣缸的火花塞上。3、電容器與斷電器觸點并聯(lián)，其功用是在點火線圈初級電路斷開時，減小觸點間產生的電火花，防止觸點燒損，并可加速點火線圈中的磁通變化率，提高點火電壓。4、點火提前調節(jié)裝置

位于分電器下部，由離心式點火提前調節(jié)裝置和真空式點火提前調節(jié)裝置組成。（三）火花塞

功用：將高壓電引入燃燒室產生火花并點燃混合氣。自凈溫度>500～600℃以上，裙部溫度，若低于此溫度，落在絕緣體裙部的油粒便不能立即燃燒掉，形成積炭而引起漏電。熾熱點<800～900℃,溫度若太高，則混合氣與這樣熾熱的絕緣體接觸時，可能在火花塞產生火花之前就自行著火，從而引起發(fā)動機早燃，發(fā)生化油器回火現(xiàn)象。不同發(fā)動機使用的火花塞裙部受熱是不一樣的，就要求絕緣體裙部長度不同，根據(jù)裙部長度不同，又把火花塞分成冷型（裙部長度等于8mm）；中型（裙部長度等于11mm和14mm）；熱型（裙部長度等于16mm和20mm）（圖8-14）第三節(jié)半導體（晶體管）點火系統(tǒng)一、半導體點火系統(tǒng)的特點與分類

蓄電池點火系工作時，斷電器觸點分開瞬間，會在觸點處產生火花，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。2、半導體點火系的分類

■按信號發(fā)生器的原理分類（1）電磁感應式晶體管點火系（2）霍爾效應式晶體管點火系（3）光電式晶體管點火系（4）電磁振蕩式晶體管點火系

■按照初級電路的控制方式分類（1）晶體管點火系(有觸點、無觸點）（2）計算機控制點火系

■按點火系的特點分類(1)由電磁、紅外或霍爾元器件構成的非接觸式斷電器組成的點火系統(tǒng)稱為無觸點點火器，其放大電路又分晶體管電路和電容放電電路兩種。(2)ECU(ElectronicControlUnit)控制的點火系由ECU中的微處理器根據(jù)曲軸轉角傳感器的信號確定點火時刻，因而它沒有斷電器，只有分電器，根據(jù)ECU送來的信號直接控制點火線圈初級電路的通斷。

二、磁脈沖式無觸點點火系統(tǒng)半導體點火系的工作原理與蓄電池點火系工作原理基本相同，只是半導體點火系與蓄電池點火系產生高壓的方法不同，它利用了一些半導體元件替代了蓄電池點火系中的斷電器，產生脈沖信號點火。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，常用的傳感器有霍爾式、電磁式和光電式。1、磁脈沖式無觸點半導體點火系統(tǒng)構成2、磁脈沖式信號發(fā)生器

由轉子和線圈組成。轉子固定在分電器軸上，線圈固定在分電器殼體上。永久磁鐵的磁力線經(jīng)轉子、線圈、托架構成封閉回路，轉子旋轉時，由于轉子凸起與托架間的磁隙不斷變化，通過線圈的磁通也不斷變化，線圈中便產生感應電壓，并以交流形式輸出。在實用結構中，常將發(fā)動機轉速和曲軸位置傳感器一同裝于分電器上，使用復合轉子和耦合線圈。實例：解放CA1092型汽車晶體管點火裝置第四節(jié)微機控制點火系統(tǒng)一、微機控制點火系統(tǒng)的組成與原理（239-241）二、高壓配電方式（241-242）三、微機控制點火系統(tǒng)的控制（242-243）第五節(jié)磁電機點火系磁電機點火系由磁電機、火花塞和高壓導線組成。磁電機是一個簡單的交流發(fā)電機，先產生低壓交流電，后經(jīng)電磁感應作用，產生高壓電流，供火花塞產生電火花。下面以C210型磁電機為例，說明其結構及工作原理。1．C210型磁電機組成：

由永久磁鐵、鐵芯磁鐵、感應線圈、斷電器、電容、熄火按鈕、安全火花間隙等組成。

磁回路部分：永久磁鐵、鐵芯磁鐵、鐵芯。低壓回路：初級線圈、斷電器、電容、熄火按鈕。高壓回路：次級線圈、安全火花間隙、高壓導線、火花塞。

（1）永磁轉子：是雙極磁鐵，是磁電機的轉子部分，轉子軸后端固定斷電器凸輪，前端固定連軸節(jié)從動盤，它在鐵芯磁極間旋轉，間隙很小，與鐵芯共同構成磁回路。（2）感應線圈：由初、次級線圈和鐵芯組成，初級線圈繞在內層，線徑粗、匝數(shù)少，一端接地，另一端與斷電器的觸點相連。次級線圈繞在外層，線徑細、匝數(shù)多，一端與初級線圈相連，另一端與通向火花塞的高壓導線相連。二者繞向相同。

（3）斷電器：由固定觸點、活動觸點和斷電臂及凸輪等組成。凸輪固定在轉子軸后端，隨轉子轉動，頂開或閉合斷電器觸點。斷電器固定觸點和活動觸點間的最大張開距離叫觸點間隙，應為0.25~0.35mm，不合適時應進行調整。（4）電容器：并聯(lián)于斷電器觸點兩端，當斷電器觸點打開時避免點燒蝕，同時當觸點繼續(xù)保持斷開位置時，電容器反過來向初級線圈放電，使鐵芯中磁通變化更為迅速，促進了磁場變化速度，有利于使次級線圈感應出更高的電動勢。

（5）安全火花間隙：用來防止次級線圈擊穿短路，在使用中，當高壓導線從磁電機或火花塞上脫落，或火花塞間隙過大時，次級線圈可能因電壓過高而擊穿其絕緣，結果使線圈短路。安全火花間隙是為了避免這種情況發(fā)生，當遇到上述情況時，使高壓電在此間隙跳火。（6）熄火按鈕：是汽油機停機熄火的裝置，它并聯(lián)在斷電器觸點兩端，按下此按鈕，觸點被短路，斷電器失去作用，磁電機無法產生高壓電，火花塞無火花，使汽油機熄火。（7）火花塞：同蓄電池點火系火花塞。

2．

磁電機工作原理當永磁轉子轉動時，其磁極不斷對正和離開鐵芯磁極，當轉子兩極處于水平位置時，磁力線由N極通過鐵芯磁極和鐵芯，再經(jīng)過另一側的鐵芯磁極回到轉子的S極，此時鐵芯中的磁通量最大。當轉子兩極轉到垂直位置時，磁力線由兩側鐵芯磁極內部通過，直接短路，不經(jīng)過鐵芯，此時鐵芯中的磁通為零。當轉子再次轉到水平位置時，鐵芯中的磁通再次達到最大值，但磁力線方向與前次相反。所以，轉子轉一圈，鐵芯中磁力線的方向變化兩次。磁電機工作時，轉子不斷旋轉，鐵芯中的磁通周期地變化著。由于鐵芯中磁通的大小方向不斷變化，在初級線圈中，產生了大小和方向都不斷變化的感應電動勢，當?shù)蛪弘娐烽]合時，便有交流電通過，其回路是：初級線