汽車構(gòu)造第十章發(fā)動機點火系.ppt

第十章 發(fā)動機點火系 教學(xué)要求：了解汽油機點火系的組成、工作過程，掌握汽油機傳統(tǒng)點火系的工作原理，了解電子點火系的組成、工作過程。 汽油發(fā)動機工作時，吸入氣缸中的可燃混合氣在壓縮行程終了時靠電火花點燃，使混合氣產(chǎn)生強大的動力，推動活塞向下運動使發(fā)動機作功。為此，在汽油發(fā)動機的燃燒室裝有火花塞。火花塞有一個中心電極和一個側(cè)電極，兩電極之間是絕緣的。當(dāng)在火花塞兩電極間加上直流電壓并且電壓升高到一定值時，火花塞兩電極之間的間隙就會被擊穿而產(chǎn)生電火花，能夠在火花塞兩電極間產(chǎn)生電火花所需要的最低電壓稱為擊穿電壓；能夠按時在火花塞兩電極間產(chǎn)生電火花的全部裝置稱為發(fā)動機點火系。,能夠按時在火花塞兩電極間產(chǎn)生電火花的全部裝置稱為發(fā)動機點火系。點火系組成示意圖（注意“搭鐵”點）：,蓄電池,點火開關(guān),點火線圈,斷電器,配電器,電容器,火花塞,高壓導(dǎo)線,阻尼電阻(缺),汽車發(fā)動機的點火系同汽車上的其它電器設(shè)備一樣采用單線制連接，即一端搭鐵 。 單線制：正極搭鐵舊車 負(fù)極搭鐵新車 無論是正極搭鐵還是負(fù)極搭鐵，均應(yīng)保證點火瞬間火花塞中心電極為負(fù)，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(cè)電極溫度高。 點火系按照組成和產(chǎn)生高壓電方法不同，可以分為 ： 分類與組成 電源 產(chǎn)生高壓的方法 1蓄電池點火系 蓄電池或發(fā)電機 點火線圈和斷電器 2半導(dǎo)體點火系 蓄電池或發(fā)電機 點火線圈和半導(dǎo)體元件 3磁電機點火系 無,第一節(jié) 傳統(tǒng)點火系的組成； 蓄電池點火系主要由電源、點火開關(guān)、點火線圈、斷電器、配電器、電容器、火花塞、高壓導(dǎo)線、阻尼電阻等組成。,蓄電池,點火開關(guān),點火線圈,斷電器,配電器,火花塞,高壓導(dǎo)線,高壓阻尼電阻,起動機,傳統(tǒng)點火系的一次電路（低壓電路），二次電路（高壓電路）。 理解要點提示：1）蓄電池負(fù)極搭鐵（即負(fù)極接金屬部件，如：變速器或車架等）、斷電器搭鐵；2）火花塞旁電極搭鐵；3）當(dāng)點火線圈初級（一次）電路由接通到短開時，鐵心中磁場有某一數(shù)值變到零，因此， 在二次繞組中感 應(yīng)出很高的電壓 （20000伏左右）， 擊穿火花塞間隙。 4）以理解單缸 發(fā)動機點火系 為基礎(chǔ)。,第二節(jié) 點火系的工作過程 1、主要電路：電源是蓄電池，其電壓為12 V 或24 V ，由點火線圈和斷電器共同產(chǎn)生高壓1520kV。分初級回路和次級回路。點火線圈實際上是一個自耦變壓器，主要由初級繞組，次極繞組和鐵芯組成。斷電器是一個凸輪操縱的開關(guān)。斷電器凸輪由發(fā)動機配氣凸輪驅(qū)動，并以同樣的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，即曲軸齒輪每轉(zhuǎn)兩圈，凸輪軸轉(zhuǎn)一圈，為了保證曲軸轉(zhuǎn)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。,第二節(jié) 點火系的工作過程 2、工作過程：觸點閉合時，初級電路通電，電流從蓄電池的正極經(jīng)點火開關(guān)，點火線圈的初級繞組，斷電器觸點，接地流回蓄電池的負(fù)極，為低壓電路。 觸點斷開時，在初級繞組通電時，其周圍產(chǎn)生磁場，并由于鐵芯的作用而加強。當(dāng)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(dǎo)線細(xì)的次極繞組中感應(yīng)出很高的電壓，使火花塞兩極之間的間隙被擊穿，產(chǎn)生火花。,一次（初級）電路（低壓電路），二次（次級）電路（高壓電路） 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， 次級繞組中的感應(yīng)電 壓也就愈高。 初級電路為低壓電路， 次級電路為高壓電路。 在斷電器觸點分開瞬間，次級電路中分火頭恰好與側(cè)電極（配電器）對準(zhǔn)，次級電路電流從點火線圈的次級繞組，經(jīng)高壓導(dǎo)線，配電器，火花塞側(cè)電極，蓄電池流回次極繞組。,3、幾個元件的作用 電容器與斷電器觸點并聯(lián)， 當(dāng)觸點斷 開時，有兩個作用：（1） 保護觸點， 自感電流向電容器充電，防止觸點燒 損。（2） 加速斷電，提高次級電壓。 當(dāng)點火線圈鐵芯中的磁通發(fā)生變化時， 不僅在次級繞組中產(chǎn)生高壓電（互感電壓），同時也在初級繞組中產(chǎn)生自感電壓和電流，在觸點分開，初級電流下降瞬間，自感電流與原初級電流方向相同，其感應(yīng)電壓高達300V左右，在觸點間產(chǎn)生強烈火花，使觸點迅速燒損。影響斷電器正常工作。同時使初級電流的變化率下降，次級繞組中感應(yīng)的電壓下降?；鸹ㄈg隙中的火花變?nèi)酰y以點燃混合氣。在觸點閉合時，初級電流增長的過程中，初級繞組中也有自感電流產(chǎn)生，其方向與初級電流方向相反，使初級電流的增長速度減慢，次級繞組產(chǎn)生的電壓下降。,附加電阻與點火線圈初級繞組串聯(lián)其作用是調(diào)節(jié)初級電流大小，維持初級電流基本穩(wěn)定。 附加電阻的特點是溫度愈 高，電阻愈大，所以又叫 熱敏電阻。 次級電壓的大小與初級電 流的大小有關(guān)，初級電流 愈大，鐵芯中的磁場愈強， 當(dāng)觸點分開時磁通的變化 率就愈大，感應(yīng)的次級電壓也愈高。因此，應(yīng)盡可能增大流過初級繞組中的電流。但是，在斷電器觸點閉合以后，初級電流是按指數(shù)規(guī)律由零開始逐漸增大的，需要經(jīng)過一定時間以后，才能達到歐姆定律得出的穩(wěn)定值。,發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時，觸點閉合時間短，初級電路斷開時電流小，感應(yīng)的次級電壓低；反之發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時，觸點閉合時間長，初級斷開時電流大，感應(yīng)的次級電壓高。如果點火線圈按照發(fā)動機高速時設(shè)計時，則低速時初級電流過大，容易使點火線圈過熱；如果點火線圈按照發(fā)動機低速時設(shè)計時，則高速時初級電流過小，而次級電壓過低，不能保證可靠點火。 附加電阻就是解決這一矛盾的。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低時，初級電流加大，附加電阻的電阻值隨其溫度升高而增大，使初級電流減小，點火線圈不致過熱。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高時，初級電流減小，附加電阻的電阻值隨其溫度降低而減小（妙！）。 起動中，將附加電阻短路，以保證初級電流的必要強度。,第三節(jié) 點火時刻 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)生很高的爆發(fā)力需要一定的時間，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)過的角度還是很大的。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(dǎo)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的夾角稱為點火提前角。,2點火提前的影響因素 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(zhuǎn)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(guān)。 當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速一定時，隨著負(fù)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(nèi)所占的比例減小，混合氣燃燒速度加快，這時，點火提前角應(yīng)適當(dāng)減小。反之，發(fā)動機負(fù)荷減小時，點火提前角則應(yīng)適當(dāng)增大。 當(dāng)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(yīng)適當(dāng)加大點火提前角。點火提前角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速增高適當(dāng)加大。 另外，點火提前角還和汽油的抗爆性能有關(guān)，使用辛烷值高，抗爆性能好的汽油，點火提前角應(yīng)較大。,3 點火提前角調(diào)節(jié)裝置 自動調(diào)節(jié)裝置：（1）離心式點火提前調(diào)節(jié)裝置（集成在斷電器中，機械離心原理，與發(fā)動機轉(zhuǎn)速有關(guān)） （2） 真空式點火提前調(diào)節(jié)裝置（集成在斷電器中，有接口通節(jié)氣門下方，以引入負(fù)壓，與發(fā)動機負(fù)荷即節(jié)氣門開度有關(guān)） 手動調(diào)節(jié)裝置： 為了適應(yīng)燃油品質(zhì)變化或發(fā)動機技術(shù)狀況變化時，改變點火提前角的要求，可以旋松分電器總成的固定螺釘，將分電器的外殼相對于分電器軸，順著凸輪旋轉(zhuǎn)方向（減小點火提前角）或逆著凸輪旋轉(zhuǎn)方向（增大點火提前角）旋轉(zhuǎn)，以改變點火提前角。,第四節(jié) 傳統(tǒng)點火系的主要元件的結(jié)構(gòu) 1分電器 功用（1）接通或斷開初級 電路。 （2）將點火線圈產(chǎn) 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(zhuǎn)速和負(fù)荷自動調(diào)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(diào)節(jié)裝置組成。,斷電器,配電器,分火頭,電容器,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,斷電器的功用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(yīng)生成次級電壓。斷電器的觸點間隙一般為0.350.45 mm，可以通過調(diào)整固定觸點的位置來改變觸點間隙。,配電器的功用是將點火線圈中產(chǎn)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。,中央高壓線插孔（接點火線圈）,分火頭,分高壓線插孔（接火花塞）,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(chǎn)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。 點火提前調(diào)節(jié)裝置位于分電器下部，由離心式點火提前調(diào)節(jié)裝置（圖1012，原理見P291）和真空式點火提前調(diào)節(jié)裝置（圖1013，原理見P292）組成。,2點火線圈 點火線圈把電源的低壓電轉(zhuǎn)變 成火花塞點火所需要的高壓電。按 其鐵芯結(jié)構(gòu)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。,3火花塞 功用：將高壓電引入燃燒室產(chǎn)生火花并點 燃混合氣。 自凈溫度500600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800900,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(chǎn)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）,第五節(jié) 半導(dǎo)體點火系 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(dāng)火花塞積炭時，易漏電，次級電壓上不去，不能可靠地點火，產(chǎn)生高速缺火現(xiàn)象。半導(dǎo)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(dǎo)體點火系分為半導(dǎo)體輔助點火系，無觸點半導(dǎo)體點火系和計算機控制的半導(dǎo)體點火系三大類。,半導(dǎo)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(dǎo)體點火系與蓄電池點火系產(chǎn)生高壓的方法不同，它利用了一些半導(dǎo)體元件替代了蓄電池點火系中的斷電器，產(chǎn)生脈沖信號點火（圖1019，或下左）。例如，在無觸點半導(dǎo)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（圖1025或下中）、磁電式（下右）和光電式（無圖）。,第七節(jié) 汽車電源 汽車上的點火系及全車電器設(shè)備的電源由蓄電池、發(fā)電機及其調(diào)節(jié)器組成。詳見汽車電器。 此處作為常識性介紹，簡講汽車電氣系統(tǒng)的特點： 1）、單線制 2）、負(fù)極搭鐵 3）、兩個電源 4）、用電設(shè)備并聯(lián) 5）、低壓直流供電 1） 所謂單線制，就是利用汽車發(fā)動機和底盤、車身等金屬機件作為各種用電設(shè)備的共用連線（俗稱搭鐵），而用電設(shè)備到電源只需另設(shè)一根導(dǎo)線。任何一個電路中的電流都是從電源的正極出發(fā)，經(jīng)導(dǎo)線流入到用電設(shè)備后，通過金屬車架流回電源負(fù)極而形成回路。 采用單線制不僅可以節(jié)省材料（銅導(dǎo)線），使電路簡化，而且便于安裝和檢修，降低故障率。但在一些不能形成可靠的電氣回路或需要精確電子信號的回路，采用雙線。,第七節(jié) 汽車電源 2）、負(fù)極搭鐵 所謂搭鐵，就是采用單線制時，將蓄電池的一個電極用導(dǎo)線連接到發(fā)動機或底盤等金屬車體上。若蓄電池的負(fù)極連接到金屬車體上，稱為負(fù)極搭鐵；反之，若蓄電池的正極連接到金屬車體上，稱為正極搭鐵。我國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定汽車電器必須采用負(fù)極搭鐵。目前世界各國生產(chǎn)的汽車也大多采用負(fù)極搭鐵方式。 3）、兩個電源 所謂兩個電源，就是指蓄電池和發(fā)電機兩個供電電源。蓄電池是輔助電源，在汽車未運轉(zhuǎn)時向有關(guān)用電設(shè)備供電；發(fā)電機是主電源，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)到一定轉(zhuǎn)速后，發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到規(guī)定的發(fā)電轉(zhuǎn)速，開始向有關(guān)用電設(shè)備供電，同時