第十章點火系

1、第十章第十章 發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng) 概述 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成與工作原理 點火時刻 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)主要元件的結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體點火系統(tǒng) 微機(jī)控制點火系統(tǒng)概述 功用：按時在火花塞兩電極之間產(chǎn)生電火花。 分類：1）傳統(tǒng)點火系統(tǒng)2）半導(dǎo)體點火系統(tǒng)3）微機(jī)控制點火系統(tǒng)4）磁電機(jī)點火系統(tǒng) 火花塞擊穿電壓：使火花塞兩極擊穿并產(chǎn)生火花所需的電壓。1 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成與工作原理一、組成蓄電池點火開關(guān)點火線圈分電器火花塞二、工作原理二、工作原理返回2 點火時刻 點火時刻對發(fā)動機(jī)的工作和性能影響很大。 應(yīng)在活塞到達(dá)壓縮行程上止點之前火花塞間隙跳火，使燃燒室內(nèi)的氣體壓力在活塞到達(dá)壓縮行程上止點后1012 時達(dá)到最大

2、值。 點火提前角：火花塞開始點火到活塞運動到上止點時曲軸的轉(zhuǎn)角。 最佳點火提前角：不是固定值，而是隨很多因素變化。 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越高，最佳點火提前角越大負(fù)荷越大，最佳點火提前角越小。 汽油抗爆性好，提前角增大。 點火提前角越大，發(fā)動機(jī)易爆燃。 點火提前角越小，發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性下降，水溫、排溫升高。3傳統(tǒng)點火系統(tǒng)主要元件的結(jié)構(gòu)3傳統(tǒng)點火系統(tǒng)主要元件的結(jié)構(gòu)一、分電器由斷電器、配電器、電容器以及點火提前調(diào)節(jié)裝置組成。1、斷電器、斷電器功用：周期地切斷或接通點火線圈初級繞組的電路，使初級電流和點火線圈鐵心中的磁通發(fā)生變化，以便在次級繞組中感應(yīng)出高壓電。組成：由一對鎢質(zhì)觸點和斷電器凸輪組成。凸輪：凸角

3、數(shù)與發(fā)動機(jī)氣缸數(shù)相等；觸點間隙：0.350.45mm2、配電器 功用：將點火線圈中產(chǎn)生的高壓電，按發(fā)動機(jī)的工作次序輪流分配給各氣缸的火花塞。 組成：由分電器蓋和分火頭組成。 接線方法：高壓線插在中央插孔中；使第一缸活塞處于壓縮行程終了時的上止點位置，使斷電器觸點張開，此時分火頭與分電器蓋的某一旁電極接通，將該插孔引出的高壓線接第一缸火花塞，其他高壓線順分火頭旋轉(zhuǎn)方向，根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作次序分別接剩余的各缸火花塞。3、電容電容器通常是紙制的，有兩條極片，一條與金屬外殼在內(nèi)部接觸，一片與引出外殼的導(dǎo)線接觸。4、點火提前調(diào)節(jié)裝置二、點火線圈 分類：開磁路點火線圈和閉磁路點火線圈1、開磁路點火線圈特點：

4、次級繞組和初級繞組都套裝在由硅鋼片疊成的柱形鐵心上。2、閉磁路點火線圈特點：初級繞組和次級繞組都繞在口字形或日字型的鐵心上。三、火花塞 功用：將點火線圈產(chǎn)生的脈沖高壓電引入燃燒室，并在其兩個電極間產(chǎn)生電火花，以點燃可燃混合氣。 熱特性：發(fā)動機(jī)工作時，火花塞發(fā)火部位吸收熱量并向冷卻系散發(fā)的性能。 火花塞的熱特性常用“熱值”表示或直接用裙部長度加以區(qū)分。我國規(guī)定熱值代號為1、2、311，代表火花塞熱特性為熱型 冷型。 火花塞間隙：火花塞中心電極和側(cè)電極之間的間隙。傳統(tǒng)點火系中，火花塞間隙一般為0.60.7mm。4 半導(dǎo)體點火系半導(dǎo)體點火系傳統(tǒng)點火系的缺點：1、斷點器觸點分開時，觸點間易產(chǎn)生電火花，

5、使觸點燒蝕；2、火花塞積碳時，火花塞容易漏電，使次級電壓下降，火花塞不能可靠點火；3、次級電壓隨發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速的增高和汽缸數(shù)的增多而下降，在高速時容易出現(xiàn)缺火的現(xiàn)象。 半導(dǎo)體點火系統(tǒng)避免了在高速時的缺火現(xiàn)象，避免了觸點易燒蝕的缺點，提高了火花能量等，采用半導(dǎo)體點火系統(tǒng)可以提高發(fā)動機(jī)的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 半導(dǎo)體點火系統(tǒng)目前常用的是無觸點晶體管點火系統(tǒng)。組成：工作原理： 信號發(fā)生器向點火器輸入發(fā)動機(jī)點火正時電信號，由點火器控制點火線圈初級繞組的通斷，點火線圈在初級繞組斷開時在次級繞組中產(chǎn)生跳火電壓供火花塞跳火，點燃可燃混合氣；仍由機(jī)械式點火提前角自動調(diào)節(jié)裝置自動調(diào)節(jié)點火提前角。信號發(fā)生器點火器點火

6、線圈火花塞配電器分類：按信號發(fā)生器的種類分為：1、磁感應(yīng)式：國內(nèi)外普遍應(yīng)用；2、霍爾效應(yīng)式：西歐和部分美國車用，性能優(yōu)于磁感應(yīng)式；3、光電效應(yīng)式，應(yīng)用較少；4、電磁振蕩式，應(yīng)用較少。一、磁感應(yīng)式（磁脈沖式）：1、點火信號發(fā)生器 由信號轉(zhuǎn)子（靠分電器軸帶動）、永久磁鐵（裝在分電器底板上）、傳感線圈組成。 作用是將活塞在汽缸中需要的位置轉(zhuǎn)變成電信號輸入點火控制器，代替有觸點點火系中的觸點，控制發(fā)動機(jī)點火正時。 信號轉(zhuǎn)子具有數(shù)目與發(fā)動機(jī)汽缸數(shù)相等的凸齒。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子凸齒與線圈鐵芯間的空氣間隙不斷變化，穿過線圈鐵芯中的磁通量不斷發(fā)生變化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其大小與磁通量的變化速率成正比，其

7、方向是阻礙磁通的變化。2、點火控制器 由點火信號檢出電路、開關(guān)放大電路和電源開關(guān)電路組成。 發(fā)動機(jī)起動后，信號發(fā)生器的傳感線圈開始輸出交變電動勢信號。當(dāng)C點電位高于P點電位時，T1截止，T2導(dǎo)通，T5也導(dǎo)通，這時點火線圈中有初級電流流過；當(dāng)C點電位低于P點電位時， T1導(dǎo)通，T2截止，T5也截止，使初級電流中斷。觸發(fā)器二、霍爾效應(yīng)式 由霍爾傳感器、點火控制器、點火線圈等組成1、霍爾傳感器 由霍爾觸發(fā)器（分電器內(nèi)）、永久磁鐵和帶缺口的轉(zhuǎn)子組成。 霍爾觸發(fā)器是一個帶集成電路的半導(dǎo)體基片。當(dāng)外加電壓作用在觸發(fā)器兩端時，便有電流在其中通過。如果在垂直于電流的方向上同時有外加磁場的作用，則在垂直于電流和

8、磁場的方向產(chǎn)生電壓，稱之為霍爾電壓。2、點火控制器 由專用的集成電路芯片、達(dá)林頓管及其他輔助電路組成。用來將霍爾傳感器產(chǎn)生的信號整形、放大，并轉(zhuǎn)變?yōu)辄c火控制信號，通過達(dá)林頓管控制點火線圈初級繞組的接通和斷開，在次級繞組中產(chǎn)生高電壓。5 微機(jī)控制點火系微機(jī)控制點火系無觸點電子點火系統(tǒng)的缺點：1、控制依據(jù)不全面；只根據(jù)發(fā)動機(jī)不同轉(zhuǎn)速、不同負(fù)荷調(diào)節(jié)不同的點火提前角；實際最佳點火提前角除與以上兩因素有關(guān)外，海域其他諸多因素有關(guān)，如發(fā)動機(jī)溫度、增壓強(qiáng)度、空燃比、爆震與否等；2、無觸點電子點火用的離心式點火提前角調(diào)節(jié)器和真空式點火提前角調(diào)節(jié)器本身的調(diào)節(jié)特性是線形的，即調(diào)節(jié)的提前角增減量與轉(zhuǎn)速、負(fù)荷的變化量

9、成定比變化，而實際發(fā)動機(jī)最佳點火提前角調(diào)節(jié)特性是要求非線形的。3、機(jī)械式點火提前角調(diào)節(jié)裝置，均有機(jī)械運動部件，可靠性差。 現(xiàn)在生產(chǎn)的大部分轎車都采用微機(jī)控制點火系統(tǒng)。該點火系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制器、點火控制器(點火器)、點火線圈和火花塞等組成。圖3是微機(jī)控制點火系統(tǒng)原理圖。 傳感器是監(jiān)測發(fā)動機(jī)工況信息的裝置。傳感器的結(jié)構(gòu)形式和裝配數(shù)量依車而異，主要有曲軸位置傳感器、空氣流量傳感器飛節(jié)氣門位置傳感器、爆震傳感器、冷卻水溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、氧傳感器、車速傳感器、空擋起動開關(guān)、點火開關(guān)、空調(diào)開關(guān)、蓄電池等。 電子控制器用ECU表示。ECU是發(fā)動機(jī)的控制核心。電子控制器的名稱并不統(tǒng)一，生產(chǎn)

10、廠家或公司不同，生產(chǎn)年代和控制內(nèi)容不同，采用的名稱也不盡相同。電子控制器主要包括輸入回路、輸出回路、模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器或模數(shù)D/A轉(zhuǎn)換器、單片微型計算機(jī)和電源電路等。由于電子控制器的核心部件是單片微型計算機(jī)，通常將電子控制器稱為微機(jī)或電腦。電子控制器的作用是根據(jù)發(fā)動機(jī)各傳感器輸入的信息和微機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)，通過運算處理和邏輯判斷，然后輸出指令信號，控制有關(guān)執(zhí)行器(如點火器)工作。 點火控制器是發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，其作用是根據(jù)微機(jī)發(fā)出的指令信號，通過內(nèi)部大功率三極管的導(dǎo)通與截止來控制點火線圈初級繞組電路的通斷，使點火線圈產(chǎn)生高壓電。各型發(fā)動機(jī)點火器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)各不相同，有的發(fā)動機(jī)并不配置點火器，大功率

11、三極管直接設(shè)在電子控制器ECU內(nèi)部；有的點火器只有一只達(dá)林頓三極管，僅起開關(guān)作用，其它電子控制元件則與電子控制器制成一體；有的點火器除開關(guān)作用外，還有恒流控制、閉合角控制、氣缸判別、點火監(jiān)視等功能。 分類：分類： 微機(jī)控制點火系統(tǒng)又分為分配式(有配電器)點火系統(tǒng)和直接式(無配電器)點火系統(tǒng)。分配式點火系統(tǒng)點火線圈產(chǎn)生的高壓電由配電器按發(fā)動機(jī)作功順序分配給各缸火花塞跳火，仍然要產(chǎn)生較多電火花，不僅浪費能量，而且還產(chǎn)生電磁干擾信號。而直接式點火系統(tǒng)沒有配電器，點火線圈次級繞組的兩端直接與火花塞相連，發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時，微機(jī)根據(jù)傳感器信號，直接控制各個點火線圈產(chǎn)生高壓電，使相應(yīng)火花塞跳火。到目前為止，無配

12、電器微機(jī)控制點火系統(tǒng)是技術(shù)最先進(jìn)的點火系統(tǒng)。一、有分電器微機(jī)控制電子點火系（以6缸發(fā)動機(jī)為例） 由各種傳感器、電腦以及電子點火控制器組成電控系統(tǒng)，控制點火線圈中初級電流的通斷。 仍保留機(jī)械式高壓分電器。它由分火頭、分火頭導(dǎo)電銅片、中央電極、側(cè)電極、分電器蓋組成。組成及工作原理： 分電器分為上中下三層，上層是高壓分電器（配電器）；中層和下層為兩個傳感器：中層為曲軸位置傳感器，下層為曲軸轉(zhuǎn)角傳感器。1、曲軸位置傳感器 曲軸位置傳感器是磁感應(yīng)式，由帶一個凸尖的信號轉(zhuǎn)子和兩個傳感線圈組成。分電器轉(zhuǎn)一圈，兩個傳感器分別輸出兩個信號脈沖G1和G2，分別表示第6缸和第1缸活塞處于壓縮行程終了的上止點前10，

13、輸入電腦作為電腦通過點火器控制點火時刻的點火基準(zhǔn)。2、曲軸轉(zhuǎn)角傳感器 也是磁感應(yīng)式，由帶24個齒的信號轉(zhuǎn)子和一個傳感線圈組成。分電器軸轉(zhuǎn)一圈，傳感線圈輸出24個曲軸轉(zhuǎn)角信號脈沖Ne，每兩個Ne信號脈沖之間的曲軸轉(zhuǎn)角為30，除第1缸和第6缸以外的其他各缸的點火基準(zhǔn)，由電腦通過對Ne信號脈沖計數(shù)確定，每4個Ne信號脈沖就有一個缸點火。二、無分電器微機(jī)控制電子點火系二、無分電器微機(jī)控制電子點火系 相比有分電器微機(jī)控制電子點火系統(tǒng)，有以下優(yōu)點：1、增大了點火能量。在有分電器點火系統(tǒng)中，機(jī)械分火頭與側(cè)電極間存在一定間隙，在該間隙處易產(chǎn)生附加電火花，造成能量損失，這部分損失的能量占點火線圈初級繞組總儲能的15%左右。2、提高工作可靠性。取消了機(jī)械分電器后，與其相關(guān)的一些機(jī)械故障都不復(fù)存在，使故障率進(jìn)一步降低。3、對無線電的干擾大幅度降低。機(jī)械分電器中的分火頭與側(cè)電極之間的附加電火花向周圍放射頻率帶較寬的