第第6 6章章 汽油发动机点火系统汽油发动机点火系统 主要内容主要内容 概概 述述 6 16 1 传统点火系统传统点火系统 6 6 2 2 微型计算机控制点火系统微型计算机控制点火系统 6 6 3 3 6 1 6 1 概概 述述 点火系统的功用 在发动机各种工况和使用条件下 在汽缸内适时 准确 可靠地产生电火花 以点燃可燃混合气 使汽油发动机实现作 功 点火系统的类型 传统点火系统 电子点火系统 微型计算机控制的点火系 统以及磁电机点火系统等 6 1 1 6 1 1 点火系统的功用与类型点火系统的功用与类型 6 1 2 6 1 2 点火系统的基本要求点火系统的基本要求 1 能产产生足以击击穿火花塞两电电极间间隙的电压电压 点火能量不足时 会使发动机起动困难 发动机 的动力性下降 油耗和排污增加 甚至于发动机不能 工作 2 电电火花应应具有足够够的点火能量 3 点火时时刻应应与发动发动 机的工作状况相适应应 点火时刻由点火提前角表示 发动机转速 发动机转速与点火提前角成正比 转速越快点火提前角越小 发动机负荷 发动机负荷与点火提前角成反比 负荷越大点火提前角越小 火花塞两电极之间的距离 气缸压力 气缸中空气的温度 击穿电压 影响火花塞 击穿电压的 因素 6 1 3 6 1 3 点火系统的特点点火系统的特点 汽车发动机的点火系统与汽车上其他电器设备一样 采用单线制连接 无论整车电气系统采用正极搭铁还是负极搭铁 点火 线圈的内部连接或外部接线均应保证点火瞬间火花塞中心 电极为负极 6 2 传统点火系统 6 2 1 传统点火系统的组成 1 电容器 2 火花塞 3 高压阻尼电阻 4 高压导线 5 起动机 6 电流表 7 蓄电池 8 点火开关 9 附加电阻 10 点火线圈 11 配电器 12 断电器 6 2 2 传统点火系统的工作过程 触点闭闭合时时 初级电级电 路通电电 电电流从蓄电电池的正极经经点火开关 点火线线圈 的初级绕组级绕组 断电电器活动动触点臂 触点 分电电器壳体搭铁铁 流回蓄电电池的负负极 为为低压电压电 路 触点断开时时 初级绕组通电时 在其周围产生磁场 并由于铁芯的作用 而加强 当断电器凸轮顶开触点时 初级电路被切断 初级电路迅速下降到零 铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失 因而在匝数多 导线细的次极绕组中 感应出很高的电压 使火花塞两极之间的间隙被击穿 产生火花 6 2 3 传统点火系统主要零部件 1 点火线圈 开磁路式点火线圈 闭磁路式点火线圈 2 分电器 断电器 配电器 电容器 点火提前调节装置 离心式点火提前调节装置 真空点火提前调节装置 3 火花塞 热特性 冷型 普通型 热型 4 点火开关 转速 负荷 1 点火线圈 按铁芯结构型式有两种 开磁路式点火线圈 开磁路式点火线圈采用柱形铁芯 其上下两端没有连 接在一起 磁力线通过空气形成磁回路 闭磁路式点火线圈 闭磁路式点火线圈的铁芯用 口 字形或 曰 字形 的铁片叠制而成 磁路闭合 1 开磁路式点火线圈 特点 结构简单 成本低且加工方便 产生高压电稳定 但由于其磁通量损失较大 故转换效率较低 在现代汽油 机点火系统中通常已不再采用 1 高压接线头 2 起动机接线柱 3 正极接线柱 4 附加电阻 5 绝缘座 6 铁芯 7 初级绕组 8 次级绕组 9 导磁硅钢片 10 外壳 11 负极接线柱 12 胶木盖 开磁路式点火线圈 产生高压电的原理 初级绕组 240 370匝 次级绕组 11000 23000匝 开磁路点火线圈 柱形铁芯 次级绕组在 内侧 初级绕组电流大 在 外侧 以利于散热 初级绕组在铁心中产生 的磁通 通过导磁钢套形成 磁回路 磁力线经过空气穿 过 磁路的磁阻大 泄漏的 磁通量多 即磁路损失大 转换效率低 开磁路点火线圈实物 2 闭磁路点火线圈 特点 形成闭合的磁路 减少磁通损失 在相同初级能量情况下 次级获取的能量大 能量转换效率高 1 铁芯 2 初级绕组接线柱 3 高压接线柱 4 初级绕组 5 次级绕组 1 空气隙 2 铁芯 3 次级绕组 4 初级绕组 2 分电器 解放 CA1091型 汽车所用的 FD642型分 电器 分电器的功用 1 接通或断开初级电路 2 将点火线圈产生的高 压电按照发动机分配给各 缸火花塞 3 根据发动机转速和负 荷自动调节点火时刻 分电器的组成 断电器 配电器 电容器 点火提前调节装置 1 断电器 1 接线柱 2 活动触点臂与活动触点 3 固定触点及支架 4 固定螺钉 5 偏心调整螺钉 6 断电器活动底板 7 分电器壳 8 断电器凸轮 9 分电器轴 10 油毡 11 胶木顶块 12 触点臂弹簧片 13 托板 作用 周期性地接通或切断点火线圈的初级回路 使初级电流发 生变化 从而在次级绕组中感应出高电压 2 配电器 作用 将点火线 圈中产生的高压电 按照发动机的工作次 序轮流分配到各气缸 的火花塞上 组成 主要由胶 木制成的分电器盖和 分火头组成 分火头 套在断电器凸轮的延 伸端 此延伸端侧面 有一平面 借此保证 分火头与凸轮同步旋 转 3 电容器 1 绝缘纸 2 金属带 3 软导线 4 金属外壳 5 引线 作用 利用电容器的充放电消弱一次绕组中的自感电动 势对产生高压电的影响 连接 与绕组并联 点火提前角 把火花塞点火时 曲轴曲拐位置与活塞位于 压缩上止点时曲轴曲拐位置之间的夹角称为点火提前角 点火提前的影响因素 发动机转速 混合气的燃烧速度 燃烧室结构 发动机负荷 汽油的抗暴性能 油料 4 点火提前调节装置 点火提前调节装置 作用 实现点火提前 必须在压缩行程未到达上止点位 置时 使触点分开 方法 1 触点不动 使凸轮相对相对轴向转一个角度 2 凸轮不动 使触点相对凸轮转一个角度 类型 1 离心式点火提前调节装置 2 真空式点火提前调节在装置 1 离心式点火提前调节装置 1 凸轮固定螺钉 2 断电器凸轮 3 拨板 4 分电器轴 5 重块 6 弹簧 7 托板 8 销钉 9 销轴 当发动机转速达一定值 时 重块所受的离心力克服 弹簧拉力使重块向外飞开 通过销钉带动断电器凸轮顺 着旋转方向转过一定角度 从而使点火时刻随发动机转 速升高而提前 2 真空式点火提前调节装置 a 节气门部分开启 b 节气门全开 c 节气门全闭 l 分电器外壳 2 断电器底板 3 真空点火提前调节装置外壳 4 弹簧 5 真空连接管 6 节气门 7 膜片 8 拉杆 9 断电器触点 10一断电器凸轮 3 火花塞 功用 将高压电引入燃烧室产生电火花并点燃混合气 热特性 工作温度 500 600 以上 800 900 以下 热型火花塞 裙部长 散热慢 冷型火花塞 裙部短 散热快 电极材料 镍锰硅铬合金 普通型火花塞如图所示 在钢质火花 塞壳体5的内部固定有高氧化铝陶瓷绝缘体 2 在绝缘体中心孔的上部有接线螺杆3 杆的上端有接线螺母1 用来接高压导线 下部装有中心电极11 金属杆与中心电极 之间用导体玻璃密封 纯铜垫圈4起密封和 导热作用 壳体的上部有便于拆装的六角 平面 下部有螺纹 用于把火花塞安装到 发动机汽缸盖内 壳体下端焊接有弯曲的 侧电极9 4 点火开关 点火开关又称为钥匙式开关 它控制着全车电路的工作 通常按接线柱的数目可分为两接线柱式 三接线柱式和四接线 柱式等 目前 国产汽车使用较多的是三接线柱式点火开关和四接 线柱式开关 6 3 微型计算机控制点火系统 有分电器微机控制 的点火系统的组成 微机控制器 根据发动机各传感器输入 的信息及内存的数据进行运算 处理及 判断 然后输出指令 信号 控制有关 执行器 如点火器 动作 达到快速 准确控制发动机工作的目的 传感器 在发动机工作时不断地检测反 映发动机工作状况的信息并传递给微机 控制器 作为控制系统进行运算和控制 的依据或基准 点火执行器 微机控制的电子点火系统 的功率输出级 它接受微机控制器输出 的点火控制信号并进行功率放大 以便 驱动点火线圈工作 1 有分电器微机控制的点火系统的组成 2 有分电器微机控制点火系统的工作原理 发动机工作期间 各传感器分别将每一瞬间的发动机 转速 负荷 冷却水的温度 节气门的状态以及是否发生 爆燃等与发动机工况有关的信号经接口电路输入控制器 控制器根据发动机转速和负荷信号 按存储器中存放的程 序以及与点火提前角和一次电路导通时间等有关的数据 计算出与该工况对应的最佳点火提前角和初级电路导通时 间 并根据冷却水的温度加以修正 最后根据计算结果和 点火基准信号 在最佳的时刻向点火控制电路和点火线圈 发出控制信号 接通点火线圈的初级电路 经过最佳的初 级电路导通时间后 再发出控制信号切断点火线圈的初级 电路 使初级电流迅速减小至零 在点火线圈的次级绕组 中产生高压电 并经配电器送往火花塞 点燃混合气 有分电器微机控制点火系统 丰田4A GE发动机TCCS点火系统 为了产生稳定的二次测电压和保证系统的可靠工作 在点火器中设有闭合角控制电路和点火确认信号 IGf 安 全保护电路 当ECU向点火器发出8 11个点火正时信号 IGt 后 ECU还没有接收到IGf信号 则ECU将会进入失 效 安全模式 切断喷油 防止催化转换器过热