汽車(chē)構(gòu)造(本科教育)第9章 點(diǎn)火系課件

汽車(chē)拖拉機(jī)學(xué)2009年8月第九章汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)張黎驊AUTOMOBILEANDTRACTOR§9.1汽車(chē)電器系統(tǒng)的特點(diǎn)§9.2蓄電池點(diǎn)火系§9.3半導(dǎo)體點(diǎn)火系§9.4小結(jié)主要內(nèi)容9.1汽車(chē)電器系統(tǒng)的特點(diǎn)低壓與直流：

汽車(chē)電壓有6V、12V、24V三種額定電壓，汽車(chē)采用直流電是因?yàn)樾枰铍姵刈鳛榘l(fā)動(dòng)機(jī)電力啟動(dòng)的電源。并聯(lián)與單線制

蓄電池的負(fù)極與車(chē)體連接的為負(fù)極搭鐵。電子控制系統(tǒng)負(fù)極搭鐵：汽車(chē)線束是汽車(chē)電路的網(wǎng)絡(luò)主體，沒(méi)有線束也就不存在汽車(chē)電路。在目前，不管是汽車(chē)還是拖拉機(jī)，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(chē)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。而汽車(chē)電線都是銅質(zhì)多蕊軟線，有些軟線細(xì)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。導(dǎo)線顏色與代號(hào)

在汽車(chē)電路圖上通常都標(biāo)注出導(dǎo)線的顏色代號(hào)（用一個(gè)或兩個(gè)字母表示），汽車(chē)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。導(dǎo)線的截面積（1）汽車(chē)電系中所用導(dǎo)線的截面積不得小于0.5mm2。（2）標(biāo)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）高壓線的截面積約為1.5mm2

。EQ1090E汽車(chē)電路圖9.2蓄電池點(diǎn)火系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(dòng)機(jī)點(diǎn)火系。按照點(diǎn)火系統(tǒng)的組成和產(chǎn)生高壓的方式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)分為：傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)、半導(dǎo)體點(diǎn)火系統(tǒng)、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)和磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)（蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)）組成電源：蓄電池或發(fā)電機(jī)，其作用是供給點(diǎn)火系統(tǒng)低壓電能。

點(diǎn)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(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置。

斷電器：接通與切斷初級(jí)電路，產(chǎn)生點(diǎn)火的信號(hào)。

配電器：將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電，按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序送至各缸火花塞。

電容器：減小斷電器觸點(diǎn)火花，延長(zhǎng)觸點(diǎn)使用壽命和提高次級(jí)電壓。

點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置：隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和汽油辛烷值變化改變點(diǎn)火提前角。

火花塞：將高壓電引入氣缸燃燒室產(chǎn)生火花點(diǎn)燃混合氣。

附加電阻：用來(lái)改善點(diǎn)火性能和起動(dòng)性能。

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)：用來(lái)控制點(diǎn)火系統(tǒng)初級(jí)電路，控制儀表電路、起動(dòng)繼電器電路等。蓄電池點(diǎn)火系（1）低壓回路當(dāng)觸點(diǎn)K閉合時(shí)，低壓電路（或初級(jí)電路）為：蓄電池正極→點(diǎn)火開(kāi)關(guān)→附加電阻→初級(jí)線圈→斷電器活動(dòng)觸點(diǎn)臂→觸點(diǎn)→分電器殼體搭鐵→蓄電池負(fù)極（2）高壓回路觸點(diǎn)K斷開(kāi)，高壓電路為：次級(jí)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(jí)線圈點(diǎn)火系工作原理（1）觸點(diǎn)閉合時(shí)，初級(jí)電流增長(zhǎng)。電流從蓄電池的正極經(jīng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組，斷電器觸點(diǎn)，接地流回蓄電池的負(fù)極，為低壓電路。（2）觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生次級(jí)電壓。(3)電容放電和電感放電，使火花塞兩極之間的間隙被擊穿，產(chǎn)生火花。分電器斷電器配電器電容器各種點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置斷電器周期地接通和斷開(kāi)初級(jí)電路，使初級(jí)電路發(fā)生變化以便在點(diǎn)火線圈中感應(yīng)生成次級(jí)電壓。配電器功用：將點(diǎn)火線圈中產(chǎn)生的高壓電，按照發(fā)動(dòng)機(jī)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(diǎn)火提前角把火花塞點(diǎn)火時(shí)，曲軸曲拐位置與活塞位于壓縮上止點(diǎn)時(shí)曲軸曲拐位置之間的夾角稱為點(diǎn)火提前角。點(diǎn)火提前角的變化（1）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著負(fù)荷的加大，節(jié)氣門(mén)開(kāi)大，進(jìn)入氣缸的可燃混合氣量增多，壓縮終了時(shí)的壓力和溫度增高，同時(shí)，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(shí)，點(diǎn)火提前角應(yīng)適當(dāng)減小。反之，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷減小時(shí)，點(diǎn)火提前角則應(yīng)適當(dāng)增大。（2）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度一定時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速增高，燃燒過(guò)程所占曲軸轉(zhuǎn)角增大，這時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大點(diǎn)火提前角。點(diǎn)火提前角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速增高適當(dāng)加大。（3）另外，點(diǎn)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(diǎn)火提前角應(yīng)較大。點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)方法（原理）點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)方法：觸點(diǎn)不動(dòng)使凸輪相對(duì)于其軸旋轉(zhuǎn)方向過(guò)一個(gè)角度θ

當(dāng)凸輪不動(dòng)使觸點(diǎn)相對(duì)于凸輪逆旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度θ分類(lèi)：離心式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置真空式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置離心式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置組成：重塊、帶孔撥板、銷(xiāo)釘發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，彈簧將兩重塊的小端向內(nèi)拉攏到圖中虛線所示位置。當(dāng)曲軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到來(lái)200—400r/min后，重塊離心力克服彈簧拉力向外甩出。轉(zhuǎn)速達(dá)1500r/min時(shí)，此時(shí)兩個(gè)重塊上的銷(xiāo)在長(zhǎng)方孔的外緣上，重塊便不能繼續(xù)向外甩，點(diǎn)火提前角也就不再繼續(xù)增加。真空式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置小負(fù)荷工作時(shí)（a圖），節(jié)氣門(mén)開(kāi)度小，其后真空度大，將膜片和拉桿向右吸一段距離。此時(shí)，底板和觸點(diǎn)在頂桿帶動(dòng)下相對(duì)凸輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火提前。全負(fù)荷工作時(shí)（b圖），真空度減小，膜片向左拱曲，提前角自動(dòng)減小。零負(fù)荷工作時(shí)（c圖），節(jié)氣門(mén)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(shí)怠速，不需要提前。點(diǎn)火線圈（變壓器）點(diǎn)火線圈把電源的低壓電轉(zhuǎn)變成火花塞點(diǎn)火所需要的高壓電。按其鐵芯結(jié)構(gòu)型式有兩種：開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈：開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈采用柱形鐵芯，其上下兩端沒(méi)有連接在一起，磁力線通過(guò)空氣形成磁回路。閉磁路點(diǎn)火線圈：閉磁路點(diǎn)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(qiáng)，能量損失小，主要用于電子點(diǎn)火系?；鸹ㄈ?/p>

功用：是將點(diǎn)火線圈式磁電機(jī)所產(chǎn)生的脈沖高壓電引進(jìn)燃燒室，并在其兩個(gè)電極間產(chǎn)生電火花以點(diǎn)燃混合氣。SparkPlugs火花塞彎曲的側(cè)電極9焊接在金屬殼體的底端，借此直接搭鐵。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(jìn)行機(jī)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?；鸹ㄈ鸹ㄈ^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(guò)紫銅墊圈傳給殼體，然后散入大氣和傳給氣缸蓋。（1）（2）試驗(yàn)表明，要使發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，火花塞絕緣體裙部的溫度應(yīng)保持在500~600℃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(guò)800~900℃。溫度若超過(guò)此值時(shí)，則混合氣與這樣熾熱的絕緣體接觸時(shí)，可能在火花塞產(chǎn)生火花之前就自行著火（熾熱點(diǎn)火），從而引起發(fā)動(dòng)機(jī)早燃，發(fā)生進(jìn)氣管回火現(xiàn)象。火花塞的分類(lèi)

冷型：絕緣體裙部長(zhǎng)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(duì)火花塞的工作有很大影響。間隙過(guò)小，則火花微弱，并且容易因產(chǎn)生積炭而漏電。間隙過(guò)大，所需擊穿電壓增高發(fā)動(dòng)機(jī)不易起動(dòng)，且在高轉(zhuǎn)速時(shí)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(guó)蓄電池點(diǎn)火系使用的火花塞間隙一般為0.6-0.8mm。高能電子點(diǎn)火系達(dá)到1.0-1.2mm。傳統(tǒng)點(diǎn)火系的缺點(diǎn)觸點(diǎn)易燒蝕，斷電器壽命短火花塞易積炭，點(diǎn)火不可靠高速易缺火9.3半導(dǎo)體點(diǎn)火系利用了一些半導(dǎo)體元件替代了蓄電池點(diǎn)火系中的斷電器，產(chǎn)生脈沖信號(hào)點(diǎn)火霍爾傳感器霍爾效應(yīng)：當(dāng)電流垂直于磁場(chǎng)方向通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)和電流的導(dǎo)體的兩個(gè)端面之間出現(xiàn)電勢(shì)差的現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。該電勢(shì)差稱為霍爾電壓?；魻栐c磁場(chǎng)隔開(kāi)時(shí)，不產(chǎn)生霍爾電壓，傳感器無(wú)信號(hào)輸出，此時(shí)放大器接通，初級(jí)電路導(dǎo)通。當(dāng)磁力線穿過(guò)霍爾元件時(shí)，產(chǎn)生霍爾電壓，傳感器信號(hào)輸出，放大器截止，初級(jí)電路斷開(kāi)，次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓，火花塞點(diǎn)火。由霍爾傳感器、點(diǎn)火控制器、點(diǎn)火線圈、配電器、火花塞組成磁電感應(yīng)式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)信號(hào)發(fā)生器發(fā)出交變電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)晶體管使初級(jí)電路接通。電動(dòng)勢(shì)交變時(shí)，通過(guò)晶體管作用，初級(jí)電路斷開(kāi)，次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓，使火花塞跳火。電動(dòng)勢(shì)變化時(shí)，三極管兩端電壓變化，三極管會(huì)導(dǎo)通或截止。由傳感器、點(diǎn)火控制器、點(diǎn)火線圈、配電器、火花塞組成感應(yīng)式點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理感應(yīng)式點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理低壓回路傳感器輸出信號(hào)高于一定值時(shí)（C點(diǎn)電位>P點(diǎn)電位）：三極管VT1截止，VT2導(dǎo)通，VT3截止，VT4導(dǎo)通，VT5導(dǎo)通，接通點(diǎn)火線圈初級(jí)電路

低壓回路：蓄電池正極→點(diǎn)火開(kāi)關(guān)→初級(jí)線圈→三極管VT5的集電極→發(fā)射極→搭鐵→蓄電池負(fù)極高壓回路傳感器輸出信號(hào)低于一定值時(shí)（C點(diǎn)電位<P點(diǎn)電位）：三極管VT1導(dǎo)通，VT2截止，VT3導(dǎo)通，VT4截止，VT5截止，切斷點(diǎn)火線圈初級(jí)電路，次級(jí)線圈感應(yīng)高壓，擊穿火花塞間隙，點(diǎn)燃混和氣

高壓回路：次級(jí)線圈→電阻R8→蓄電池正極→蓄電池負(fù)極→搭鐵→火花塞側(cè)電極→火花塞中心電極→高壓線→配電器→次級(jí)線圈電控點(diǎn)火系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)·在各種工況下，可自動(dòng)獲得最佳的點(diǎn)火提前角，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性及穩(wěn)定性均處于最佳。

·在整個(gè)工作過(guò)程中，均可對(duì)點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通電時(shí)間和電流進(jìn)行控制，不僅提高了點(diǎn)火的可靠性，而且可有效地減少電能消耗，防止點(diǎn)火線圈燒損。

·采用爆燃控制功能后，可使點(diǎn)火提前角控制在爆燃的臨界狀態(tài)，以此獲得最佳的