汽車點火系統(tǒng)構(gòu)造與原理

汽車點火系統(tǒng)構(gòu)造與原理汽車點火系

主要內(nèi)容點火系統(tǒng)的作用發(fā)動機對點火系統(tǒng)的要求點火系統(tǒng)的組成和工作原理點火系統(tǒng)點火系統(tǒng)簡稱為點火系，汽油因自身燃點高，難以被壓燃，因此在汽油發(fā)動機中設置了點火系統(tǒng)。其作用是在發(fā)動機各種工況和使用條件下，適時、準確、可靠的產(chǎn)生足夠強的電火花，以點燃氣缸內(nèi)的可燃混合氣。點火系統(tǒng)的類型點火系統(tǒng)主要分為傳統(tǒng)點火系統(tǒng)、電子點火系統(tǒng)和微機控制點火系統(tǒng)三種，現(xiàn)代汽車大都是采用電子點火系統(tǒng)。1.傳統(tǒng)點火系統(tǒng)利用機械開關(guān)(即觸點的閉合和打開）來控制點火線圈初級電流的通斷，完成點火工作。2.電子點火系統(tǒng)利用半導體器件（如晶體三極管，晶閘關(guān)等）作為開關(guān)來控制點火線圈初級電流的通斷，完成點火工作。隨著對汽車發(fā)動機燃油經(jīng)濟性和排放指標的要求越來越高，傳統(tǒng)點火系統(tǒng)已無法適應現(xiàn)代發(fā)動機的點火要求，目前已逐漸被電子點火系統(tǒng)所取代。點火系統(tǒng)的作用點火系統(tǒng)對作用是將汽車電源供給的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘?，并按照發(fā)動機對做功順序與點火時刻的要求，適時準確地將高壓電送至各缸的火花塞，使火花塞跳火，點燃氣缸內(nèi)的混合氣。點火系統(tǒng)的要求能夠產(chǎn)生足以擊穿火花塞間隙的電壓（3萬伏以內(nèi)）電火花應具有足夠的能量（50-80毫焦耳）點火時刻應與發(fā)動機工況形適應

1.點火順序--即發(fā)動機的工作時間（例如1、3、4、2）

2.點火時刻--準時

點火提前角：從發(fā)出點火花開始到活塞上升到上止點為止，這一段時間曲軸所轉(zhuǎn)動的角度。最佳點火提前角：指使發(fā)動機發(fā)出最大功率，油耗最小的點火提前角。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成傳統(tǒng)點火系統(tǒng)主要由電源(蓄電池和發(fā)電機)、點火開關(guān)、點火線圈、電容器、斷電器、配電器、點火提前裝置、火花塞、和高壓導線等組成。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成電源給點火系統(tǒng)提供直流低壓電源點火線圈將12V直流電升壓為30KV的高壓脈沖直流電分電器按照發(fā)動機的工作順序?qū)⒏邏弘娝椭粮鞲椎幕?/p>

花塞火花塞將高壓點引入燃燒室，產(chǎn)生電火花點燃混合氣高壓線鏈接點火線圈、分電器以及火花塞點火開關(guān)控制點火系統(tǒng)的初級電路傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的電路可分為低壓電路和高壓電路低壓電路的作用是控制點火線圈初級線路的通斷，使點火線圈內(nèi)磁場產(chǎn)生突變，從而使點火線圈初級繞組產(chǎn)生高壓電。低壓電路主要包括蓄電池、點火開關(guān)、附加電阻、點火線圈初級然組、點火線圈、斷電器和電容器等。圖4-2低壓電路傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成高壓電路的作用是在點火線圈初級電路被切斷時感生出高電壓，擊穿火花塞，點燃可燃混合氣。高壓電路主要包括點火線圈次級繞組、中心高壓線、配電器、分缸高壓線和火花塞等。圖4-3高壓電路點火線圈作用：點火線圈的作用是將12V的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?5～20kV的高電壓。分類：點火線圈依照磁路分為開磁式及閉磁式兩種。傳統(tǒng)的點火線圈是用開磁式。通常的點火線圈里面有兩組線圈，初級線圈和次級線圈，而初級線圈的匝數(shù)與次級線圈的匝數(shù)比值大約是1:100，初級線圈一般為200～500匝，次級線圈為15000～25000匝。分電器分電器主要包括斷電器、配電器、電容器和點火提機構(gòu)等部分。斷電器的作用是用來接通和切斷點火線圈的初級電路。配電器的作用是將點火線圈產(chǎn)生的高壓電按照各缸的工作順序送往各缸的火花塞。電容器與斷電器的觸點并聯(lián)，其作用是減小斷電器觸點分開時的火花，延長觸點的使用壽命，提高次級電壓。點火提前機構(gòu)的作用是隨發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、負荷和辛烷值的變化而改變點火提前角。圖4-9分電器分解點火提前調(diào)節(jié)機構(gòu)根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷變化時，自動調(diào)節(jié)點火提前角（從點火時刻起到活塞到達上止點時曲軸轉(zhuǎn)過的角度），轉(zhuǎn)速提高則點火提前角增大，轉(zhuǎn)速降低點火提前角減小，使汽油在汽缸內(nèi)以最佳的定時點火燃燒。由于可燃混合氣從點燃到產(chǎn)生最高溫度與最大壓力需要一段時間,所以火花塞應當在活塞達到壓縮上止點前某一時刻點火,使氣缸內(nèi)的氣體壓力,在活塞運行到壓縮上止點時達到最高值,發(fā)動機才能發(fā)揮最大的熱效率。將從點火時刻到活塞到達壓縮上止點這段時間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過的角度稱為點火提前角。最佳點火提前角對發(fā)動機的功率、穩(wěn)定性及排放污染有較大的影響。最佳點火提前角應根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、混合氣的濃度及混合質(zhì)量與燃油品質(zhì)等諸多因素來確定。離心式點火提前機構(gòu)是在發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速下自動調(diào)節(jié)點火提前角的裝置。發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高,點火提前角增大;反之減小。火花塞作用：將點火線圈產(chǎn)生的高壓電引入發(fā)動機的燃燒室內(nèi)，

通過本身的間隙產(chǎn)生火花放電，點燃混合氣。結(jié)構(gòu)：接觸頭、瓷絕緣體、中心電極、側(cè)電極

和殼

體。圖4-12火花塞的結(jié)構(gòu)火花塞的熱特性：火花塞的發(fā)火部位吸熱并傳遞給發(fā)動機的性能，稱為火花塞的熱特性?；鸹ㄈ共繙囟缺３衷?00～750℃時，落在電極上的油滴會被立即燒掉，不會形成積炭，也不會產(chǎn)生是熾熱點火?；鸹ㄈ麥囟鹊陀?50℃時，則滴在電極的油滴會出現(xiàn)燃燒不完全的現(xiàn)象，則稱此溫度為火花塞的“自潔溫度”；火花塞的溫度超過950℃時，將會引起混合氣的“早燃”。因此，火花塞的工作溫度應在950℃以下?；鸹ㄈ墓ぷ鳒囟扰c發(fā)動機的功率、轉(zhuǎn)速、壓縮比有關(guān)，還與火花塞本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)。在相同的工作條件下，火花塞的裙部越長，內(nèi)徑大，受熱面積也越大，其吸收的熱量多，因此工作溫度高。反之，火花塞的裙部短，內(nèi)徑小，受熱面積小，因而工作溫度低。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的工作原理1、基本工作原理1)斷電器觸點閉合時，低壓電路接通，點火線圈中磁場形成。當斷電器觸點受分電器凸輪控制而處于閉合狀態(tài)時，點火系統(tǒng)低壓電路即被接通，點火線圈初級繞組就有電流流過，其路徑為：蓄電池“+”→點火開關(guān)→附加電阻R→點火線圈初級繞組→斷電器觸點(已閉合)→搭鐵(蓄電池“-”)。初級電流便在點火線圈鐵心中產(chǎn)生磁場。2)斷電器觸點斷開，初級(低壓)電路被切斷，次級繞組產(chǎn)生高壓電。當斷電器觸點被分電器凸輪頂開時，初級電路被切斷，初級電流迅速減小，其鐵心中的磁通迅速變化，產(chǎn)生200~300V的自感電動勢，根據(jù)電磁感應原理，這便使繞在鐵心上的次級繞組感應出15~20kV的高壓電。3)高壓電由配電器分配，并送至等待點火的那一缸火花塞，從而實現(xiàn)點火。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的工作原理：接通點火開關(guān)，發(fā)動機開始運轉(zhuǎn)。發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中，斷電器凸輪不斷旋轉(zhuǎn)，使斷電器觸點不斷地開、閉。當斷電器觸點閉合時，蓄電池的電流從蓄電池正極出發(fā)，經(jīng)點火開關(guān)、點火線圈的初級繞組、斷電器活動觸點臂、觸點、分電器殼體搭鐵，流回蓄電池的負極。當斷電器的觸點被凸輪頂開時，初級電路被切斷，點火線圈初級繞組中的電流迅速降到零，線圈周圍和鐵心中的磁場也迅速衰減以至消失，因此在點火線圈的次級繞組中產(chǎn)生感應電壓，稱為次級電壓，其中通過的電流稱為次級電流，次級電流流過的電路稱為次級電路。觸點斷開后，初級電流下降的速率越高，鐵心中的磁通變化率越大，次級繞組中產(chǎn)生的感應電壓越高，越容易擊穿火花塞間隙。當點火線圈鐵心中的磁通發(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、初級電流下降的瞬間，自感電流的方向與原初級電流的方向相同，其電壓高達300V。它將擊穿觸點間隙，在觸點間產(chǎn)生強烈的電火花，這不僅使觸點迅速氧化、燒蝕，影響斷電器正常工作，同時使初級電流的變化率下降，次級繞組中感應的電壓降低，火花塞間隙中的火花變?nèi)?，以致難以點燃混合氣。為了消除自感電壓和電流的不利影響，在斷電器觸點之間并聯(lián)有電容器C1。在觸點分開瞬間，自感電流向電容器充電，可以減小觸點之間的火花，加速初級電流和磁通的衰減，并提高了次級電壓。電子點火系統(tǒng)電子點火系統(tǒng)的分類:1.有觸點式：電感儲能式、電容儲能式2.無觸點式：磁感應式、霍爾效應式、光電式。1.基本組成點火信號發(fā)生器：分電器轉(zhuǎn)動時，將產(chǎn)生脈沖電壓信號。電子點火器：將信號整形，成立后控制一次側(cè)電路上三極管的

導通與截止。點火線圈：變壓（將低壓變?yōu)楦邏??；鸹ㄈ寒a(chǎn)生電火花。2.特點取消了觸點，用點火信號發(fā)生器產(chǎn)生點火信號，控制點火系統(tǒng)工作。分類按型號發(fā)生器的形式分為：磁脈沖式光電式霍爾效應式

圖4-23磁感應式分電器總成的結(jié)構(gòu)組成

圖4-25霍爾式點火信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)組成磁感應式信號發(fā)生器空氣間隙的變化使磁路的磁阻隨之改變，使通過傳感線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在傳感線圈內(nèi)感應出交變電動勢作用：將從點火信號發(fā)生器收到的信號進行整形、放大以控制點火線圈一次側(cè)電路的通斷。

電子點火器與點火信號發(fā)生器是配套使用的，常見車型的電子點火器的外形如圖4-26所示。圖4-26常見車型的電子點火器的外形電子點火器普通電子點火系統(tǒng)的基本工作原理電子點火系的工作原理是：當信號發(fā)生器產(chǎn)生的點