第10章 點火系統(tǒng)

1、第第1010章章 點火系統(tǒng)點火系統(tǒng) 主講教師：張主講教師：張 黎黎 驊驊 （一）、汽車電系特點 1、 低壓與直流： 汽車電壓有6V、12V、24V三種額定電壓，汽車 采用直流電是因為需要蓄電池作為發(fā)動機電力啟 動的電源。 2、 并聯(lián)與單線制： 3、 負極搭鐵： 蓄電池的負極與車體連接的為負 極搭鐵。 4、 電子控制系統(tǒng)： 汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，沒有線束也就 不存在汽車電路。在目前，不管是高級豪華汽車 還是經(jīng)濟型普通汽車，線束編成的形式基本上是 一樣的，都是由電線、聯(lián)插件和包裹膠帶組 成。 汽車電線又稱低壓電線，它與普通家用電 線是不一樣的。普通家用電線是銅質(zhì)單蕊電線， 有一定硬度。而汽

2、車電線都是銅質(zhì)多蕊軟線，有 些軟線細如毛發(fā)，幾條乃至幾十條軟銅線包裹在 塑料絕緣管（聚氯乙烯）內(nèi)，柔軟而不容易折斷。 在汽車電路圖上通常都標注出導(dǎo)線的顏色 代號（用一個或兩個字母表示），汽車上 導(dǎo)線的顏色一般都不一樣，常用的有單色 和雙色兩種選用原則。如：紅色（R），黑 色（B），白色（W），綠色（G），黃色 （Y），黑白色（BW），紅黃色（RY）。 其中雙色線中前一種為主色，后一種為輔 色。 （1）、汽車電系中所用導(dǎo)線的截面積不得 小于0.5mm2 。 （2）、標稱截面積大于1.5mm2 的導(dǎo)線只 用單色線（但電源線可增加使用主色為紅 色，輔色為白或黑色的兩種雙色線）。 （3）、高壓線的截面

3、積約為1.5mm2 。 EQ1090E汽車電路圖 點火系的組成 能夠在火花塞兩電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為發(fā) 動機點火系。 點火系組成 電源：蓄電池或發(fā)電機，其作用是供給點火系統(tǒng)低壓電能。 點火線圈：將12V的低壓電變成15-20KV的高壓電。 分電器：包括斷電器、配電器、電容器和點火提前調(diào)節(jié)裝置。 斷電器：接通與切斷初級電路，產(chǎn)生點火的信號。 配電器：將點火線圈產(chǎn)生的高壓電，按照發(fā)動機的工作順序送至各缸火花 塞。 電容器：減小斷電器觸點火花，延長觸點使用壽命和提高次級電壓。 點火提前調(diào)節(jié)裝置：隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷和汽油辛烷值變化改變點火提前 角。 火花塞：將高壓電引入氣缸燃燒室產(chǎn)生火花點燃混

4、合氣。 附加電阻：用來改善點火性能和起動性能。 點火開關(guān)：用來控制點火系統(tǒng)初級電路，控制儀表電路、起動繼電器電路 等。 點火系的組成 分類與組成電源 產(chǎn)生高壓的方法 蓄電池點火系 蓄電池或發(fā)電機 點火線圈和斷電器 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 磁電機點火系 無 蓄電池點火系 （1）低壓回路 當(dāng)觸點K閉合時，低壓電路（或初 級電路）為：蓄電池正極點火開 關(guān)附加電阻初級線圈斷電器 活動觸點臂觸點分電器殼體搭 鐵蓄電池負極 （2）高壓回路 觸點K斷開，高壓電路為：次級 線圈附加電阻蓄電池正極 蓄電池搭鐵火花塞側(cè)電極 火花塞中心電極高壓線配電 器次級線圈 點火系工作原理 1)觸點

5、閉合時，初級電流增長。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極，為低壓電路。 2)觸點斷開時，產(chǎn)生次級電壓。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。 分電器 (1)斷電器 (2)配電器 (3)電容器 (4)各種點火 提前調(diào)節(jié)裝置 斷電器 功用：功用： 周期地接通和斷開 初級電路，使初級 電路發(fā)生變化以便 在點火線圈中感應(yīng) 生成次級電壓。 斷電

6、器 主要部分是一對鎢質(zhì)的觸點。 凸輪的棱數(shù)等到于氣數(shù)。凸輪的軸由 發(fā)動機曲軸通過配氣機構(gòu)的凸輪軸上 的齒輪驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速與配氣凸輪軸相 等，而為曲軸轉(zhuǎn)速的一半。 活動觸點用導(dǎo)線與點線圈上的初級線 圈接線柱和電容器相連。固定觸點接 地。 斷電器凸輪在按圖中箭頭所示方向旋 轉(zhuǎn)的過程中，每當(dāng)一個凸棱頂起頂塊 使觸點分開的瞬間，次級電路中產(chǎn)生 的電壓最高。配電器即應(yīng)在此時將次 級電路接通，使相應(yīng)的氣缸立即點火。 配電器 功用：功用：將點火線圈中產(chǎn) 生的高壓電，按照發(fā)動機 工作次序輪流分配到各汽 缸的火花塞上。 組成：分電器蓋，分火 頭 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

7、 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。 點火提前角的變化 當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)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(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

8、機負荷減小時，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暴性能有關(guān)，使用辛烷值高，抗暴性 能好的汽油，點火提前角應(yīng)較大。 點火提前調(diào)節(jié)方法（原理） 點火提前調(diào)節(jié)裝置 調(diào)節(jié)方法：調(diào)節(jié)方法： 觸點不動使凸輪相對于其軸旋轉(zhuǎn)方向過一個角度 當(dāng)凸輪不動使觸點相對于凸輪逆旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一個 角度 分類分類 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 離心式點火提前調(diào)節(jié)裝置 組成：組成：重塊、帶孔撥板、銷釘 工作原理：工作原理： 發(fā)動機不工作時，彈簧將兩重 塊的小

9、端向內(nèi)拉攏到圖中虛線 所示位置。 當(dāng)曲軸的轉(zhuǎn)速達到來200- 400R/MIN后，重塊離心力克服 彈簧拉力向外甩出。轉(zhuǎn)速達 1500r/min時，此時兩個重塊 上的銷在長方孔的外緣上，重 塊便不能繼續(xù)向外甩，點火提 前角也就不再繼續(xù)增加。 真空式點火提前調(diào) 節(jié)裝置 小負荷工作時（a圖），節(jié)氣門開度 小，其后真空度大，將膜片和拉桿向 右吸一段距離。此時，底板和觸點在 頂桿帶動下相對凸輪逆時針旋轉(zhuǎn)一個 角度，實現(xiàn)點火提前。 全負荷工作時（b圖），真空度減小， 膜片向左拱曲，提前角自動減小。 零負荷工作時（c圖），節(jié)氣門近乎 全閉，真空度幾乎為零，彈力作用下 提前角減小或不提前。此時怠速，不 需要提

10、前。 點火線圈（變壓器） 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，導(dǎo)磁能力強，能量 損失小，主要用于電子點火系。 開磁路線圈（常用） 鐵芯最內(nèi)層 次級繞組中間層 初級繞組最外層 外殼 附加電阻 火花塞 功用：是將點火線圈式磁 電機所產(chǎn)生的脈沖高壓電 引進燃燒室，并在其兩個 電極間產(chǎn)生電火花以點燃 混合氣。 火花塞 彎曲的側(cè)電極9焊接在金屬殼體的 底端，借此直

11、接搭鐵。剛玉陶瓷 （氧化鋁含量90%以上）的絕緣體2 固定在殼體內(nèi)并加以密封（目前大 多數(shù)采用局部高頻加熱的辦法進行 機械鉚邊的密封工藝，而在絕緣體 下部與殼體間則采用紫銅墊圈7密 封）。中心電極6裝入絕緣體的中 心孔內(nèi)，其內(nèi)用密封劑密封。高壓 導(dǎo)線接頭套接在螺母1的上端。電 極材料一般都用鎳錳合金絲制成。 為提高火花塞的使用壽命與化學(xué)腐 蝕性能，目前多采用鎳錳硅鉻合金 作為電極材料。 火花塞 火花塞絕緣體裙部（指紫銅墊圈以下的絕緣體錐形部分）與燃燒的氣 體接觸而吸收大量的熱。吸入的熱量通過紫銅墊圈傳給殼體，然后散 入大氣和傳給氣缸蓋。 試驗表明，要使發(fā)動機正常工作，火花塞絕緣體裙部的溫度應(yīng)保

12、持在 500600攝氏度以上（該溫度稱為火花塞的“自凈溫度”）。若溫度 低度于此值，落在絕緣體裙體部的油粒便不能立即燃燒掉，形成積炭 而引起漏電，將導(dǎo)致火花塞兩電極間不能發(fā)生火花或火花微弱；但絕 緣體裙部溫度也不能超過800900攝氏度。溫度若超過此值時，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（熾熱點火），從而引起發(fā)動機早燃，發(fā)生化油器回火現(xiàn)象。 火花塞的分類 冷型：絕緣體裙部長度h=8mm； 熱型：h=11mm和h=14mm； 普通型：h=16mm和h=20mm 火花塞跳火間隙 火花塞電極間跳火間隙對火花塞的工作有很大影響。 間隙過小，則火花微弱，并且容易因

13、產(chǎn)生積炭而漏電： 間隙過大，所需擊穿電壓增高發(fā)動機不易起動，且在 高轉(zhuǎn)速時容易發(fā)生“缺火”現(xiàn)象。 故火花塞中心電極與側(cè)電極之間的間隙應(yīng)適當(dāng)。目前 我國蓄電池點火系使用的火花塞間隙一般為0.6- 0.8mm。高能電子點火系達到1.01.2mm。 傳統(tǒng)點火系的缺點 觸點易燒蝕，斷電器壽命短 火花塞易積炭，點火不可靠 高速易缺火 半導(dǎo)體點火系 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 霍爾傳感器 霍爾效應(yīng)：當(dāng)電流垂直于磁場方向 通過導(dǎo)體時，在垂直于磁場和電流 的導(dǎo)體的兩個端面之間出現(xiàn)電勢差 的現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。該電勢差 稱為霍爾電壓。 霍爾元件與磁場隔開時，不產(chǎn)生霍 爾

14、電壓，傳感器無信號輸出，此時 放大器接通，初級電路導(dǎo)通。 當(dāng)磁力線穿過霍爾元件時，產(chǎn)生霍 爾電壓，傳感器信號輸出，放大器 截止，初級電路斷開，次級繞組產(chǎn) 生高壓，火花塞點火。 由霍爾傳感器、點火控制器、點 火線圈、配電器、火花塞組成 磁電感應(yīng)式 發(fā)動機轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)信號 發(fā)生器發(fā)出交變電動勢， 通過晶體管使初級電路接 通。 電動勢交變時，通過晶體 管作用，初級電路斷開， 次級繞組產(chǎn)生高壓，使火 花塞跳火。 電動勢變化時，三極管兩 端電壓變化，三極管會導(dǎo) 通或截止。 由傳感器、點火控制器、點火線圈、 配電器、火花塞組成 感應(yīng)式點火系統(tǒng)工作原理 感應(yīng)式點火系統(tǒng)工作原理 （2）電控點火系統(tǒng)的主要優(yōu)點

15、在各種工況下，可自動獲得最佳的點火提前角，使發(fā)動 機的動力性、經(jīng)濟性、排放性及穩(wěn)定性均處于最佳。 在整個工作過程中，均可對點火線圈初級電路的通電時 間和電流進行控制，不僅提高了點火的可靠性，而且可有 效地減少電能消耗，防止點火線圈燒損。 采用爆燃控制功能后，可使點火提前角控制在爆燃的臨 界狀態(tài)，以此獲得最佳的燃燒過程。 （3）電控點火系統(tǒng)的類型1）有分電器電控點火系統(tǒng)由 分電器將點火線圈高壓電按發(fā)火順序依次傳給各缸火花塞， 只有一個點火線圈2）無分電器電控點火系統(tǒng)利用電子分 火控制技術(shù)將點火線圈高壓電直接傳給各缸火花塞，有多 個點火線圈 起動系工作過程 使發(fā)動機從靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)的全過程

16、，叫發(fā)動機 的起動。完成起動所需要的裝置叫起動系 第11章 起動系 起動條件 起動轉(zhuǎn)矩：能夠使曲轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩， 起動轉(zhuǎn)矩必須克服壓縮阻力和內(nèi)磨擦阻力矩。起動阻力 矩與發(fā)動機壓縮比、溫度、機油粘度等有關(guān)。 起動轉(zhuǎn)速：能使發(fā)動機起動的曲軸最低轉(zhuǎn)速稱為起動轉(zhuǎn) 速，在020時，汽油機的起動轉(zhuǎn)速為3040 r/min，柴油機的起動轉(zhuǎn)速為150300r/min。 起動方式 人力起動：起動最為簡單，只須將起動手搖柄端頭的 橫銷嵌入發(fā)動機曲軸前端的起動爪內(nèi)，以人力轉(zhuǎn)動曲 軸。 電動機起動：電動機起動是用電動機作為機械動力， 當(dāng)將電動機軸上的齒輪與發(fā)動機飛輪周緣的齒圈嚙合 時，動力就傳到飛輪和曲

17、軸，使之旋轉(zhuǎn)。電動機本身 又用蓄電池作為電源。 起動機 起動機一般由三部分組成： (1)直流串激式電動機，其作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 (2)傳動機構(gòu)(或稱嚙合機構(gòu))，其作用是：在發(fā)動機起動時，使 起動機驅(qū)動齒輪嚙入飛輪齒環(huán)，將起動機轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)動機曲軸； 而在發(fā)動機起動后使驅(qū)動齒輪打滑與飛輪齒環(huán)自動脫開。 (3)控制裝置(即開關(guān))用來接通和切斷起動機與蓄電池之間的 電路。在有些汽車上，還具有接入和隔除點火線圈附加電阻的作 用。 直流電動機常采用串激直流電動機，其特點是低速時轉(zhuǎn)矩很大， 隨轉(zhuǎn)速n，轉(zhuǎn)矩T，這一特征非常適合發(fā)動機起動的要求。 汽油機用起動機：功率為1.5kw ，電壓為12v ； 柴油機用起動

18、機：功率為5kw，電壓為24v 。 直流電動機 1電樞：電樞在磁力作用下旋轉(zhuǎn)，帶 動起動小齒輪旋轉(zhuǎn)。 2.磁極 磁極由鐵心和激磁繞組構(gòu)成， 其作用是在電動機中產(chǎn)生磁場，。 磁極一般是4個，由4個激磁繞組形 成兩對磁極，并兩兩相對，常見的 激磁繞組一般與電樞繞組串聯(lián)在電 路中，故被稱為串激式直流電動機。 3.電刷和電刷架 電刷與電刷架的作用是將電流 引入電樞，使電樞產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)動。 4.外殼 4.外殼由低碳鋼卷制而成，或由鑄 鐵鑄造而成。 電動機主要結(jié)構(gòu) 操縱機構(gòu) 起動機電磁操縱機 構(gòu)主要由吸引線圈、 保持線圈、驅(qū)動杠桿、 起動開關(guān)接觸片等組 成。 離合機構(gòu) 起動機中裝有離合機構(gòu)。 在起動時，它保證起動 機的動力能夠通過飛輪 傳遞給曲軸；起動完畢， 發(fā)動機開始工作時，立 即切斷動力傳遞路線， 使發(fā)動機不可能反過來 通過飛輪驅(qū)動起動機以 高速旋轉(zhuǎn)。 滾柱式離 合機構(gòu)是常用的離合機 構(gòu) 傳動機構(gòu) 工作示 意圖 傳動機構(gòu) 滾 柱 式 單 向 離合器結(jié)構(gòu) 傳動機構(gòu) 單向滾柱 式離合器 的工作原 理 起動原理 起動時，接通起動開關(guān)