发动机点火系统

第八章 发动机点火系统一、点火系统 (ignition system)功用：能产生足以击穿火花塞间隙的电压；有足够的点火能量；根据汽油机的工况自动调节点火提前角。将电源的低电压变成高电压（一般为 1520KV），再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混合气；适应发动机各种工况和使用条件的变化，自动调节点火时刻，实现可靠而准确的点火。二、点火系统要求：三、传统点火系统1、组成：2工作原理（ 1）低压回路当触点 K闭合时：蓄电池正极 点火开关 附加电阻 初级线圈 断电器活动触点臂 触点 分电器壳体搭铁 蓄电池负极。（ 2）高压回路触点 K断开：次级线圈 附加电阻 蓄电池正极 蓄电池 搭铁 火花塞侧电极 火花塞中心电极 高压线 配电器 次级线圈四、磁脉冲式无触点点火装置1.组成(1)低压回路蓄电池正极 点火开关 初级线圈 三极管VT5的集电极 发射极 搭铁 蓄电池负极。(2)高压回路次级线圈 电阻 R8 蓄电池正极 蓄电池 搭铁 火花塞侧电极 火花塞中心电极 高压线 配电器 次级线圈。2、工作原理五、 霍尔效应式无触点点火装置1.组成2、工作原理当转子叶片处于磁铁和霍尔触发器之间：磁力线被隔磁，不能作用到霍尔触发器，不产生霍尔电压；当转子缺口处于磁铁和霍尔触发器之间：磁力线作用于霍尔触发器，产生霍尔电压。六、点火系统主要零部件分电器形式很多，但结构和工作原理基本相同，都由信号发生器、配电器、离心点火提前装置和真空点火提前装置组成。 （ 1）分电器a信号发生器信号发生器的作用是产生信号电压，输出给点火控制器，通过点火控制器来控制点火系的工作。信号发生器按其工作原理不同可分为磁感应式、霍尔式、光电式、电磁震荡式。常用的为前两种。配电器装于信号发生器的上部，由分电器盖、分火头组成。其作用是将高压电按点火顺序分配至火花塞。b配电器分电器盖分火头在转速变化时，利用离心力自动使信号发生器提前产生点火信号来调节点火提前角。在分电器轴上固定有托板，两个重块分别套在托板的柱销上，重块的另一端由弹簧拉向轴心。信号发生器的转子与拨板一起套在分电器轴上，拨板的两端有长形孔，套于离心块的销钉上。c离心调节器发动机转速低时，两离心块在拉簧作用下抱向轴心。当发动机转速升高时，两离心块在离心力作用下向外甩开，离心块上的销钉拨动拨板和信号发生器转子，顺着分电器轴的旋转方向相对于轴转动一个角度，提前产生点火信号，点火提前角增大。转速越高，离心块离心力越大，点火提前角越大。反之，转速降低，点火提前角减小。在发动机负荷变化时，自动调节点火提前角。装于分电器壳体一侧。在外壳内固定有弹性金属片制成的膜片，膜片中心一侧与拉杆固连，另一侧压有弹簧。拉杆由壳底座孔中伸出，与底板相连，拉动底板带着信号发生器的定子相对于轴产生角位移。d真空调节器小负荷工作时，节气门开度小，其后真空度大，将膜片和拉杆向右吸一段距离。此时，底板和触点在顶杆带动下相对凸轮逆时针旋转一个角度，实现点火提前。全负荷工作时，真空度减小，膜片向左拱曲，提前角自动减小。零负荷工作时，节气门近乎全闭，真空度几乎为零，弹力作用下提前角减小或不提前。此时怠速，不需要提前。（ 2）点火线圈 (ignition coil)点火线圈把电源的低压电转变成火花塞点火所需要的高压电。按其铁芯结构型式有两种： 开磁路点火线圈：开磁路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。闭磁路点火线圈：闭磁路点火线圈的铁芯用 “口 ”字形或“日 ”字形的铁片叠制而成。磁路闭合，导磁能力强，能量损失小，主要用于电子点火系 。高压线接头线圈铁芯绝缘座壳体胶木盖接线柱附加电阻也称热敏电阻，它由低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成，具有温度升高时电阻迅速增大、温度降低时电阻迅速减小的特点。发动机工作时，利用附加电阻这一特点自动调节初级电流，可以改善点火系的工作特性。当发动机 低速工作时 ，初级电流增长时间长，电流大，附加电阻受热阻值增大，避免了初级电流过大，防止点火线圈过热；（ 3）附加电阻当发动机 高速工作时 ，初级电流增长时间短，电流小，附加电阻温度较低，可使初级电流下降的少些，保证了发动机在高速工作时点火系统能供给较强的高压电而不止断火。所以转速变化时，附加电阻较好地解决了高速断火和低速点火线圈过热的矛盾，改善了点火性能。（ 4）火花塞 (spark plug)火花塞功用：是将点火线圈式磁电机所产生的脉冲高压电引进燃烧室，并在其两个电极间产生电以点燃混合气。弯曲的侧电极 9焊接在金属壳体的底端，借此直接搭铁。刚玉陶瓷（氧化铝含量 90% 以上）的绝缘体 2固定在壳体内并加以密封（目前大多数采用局部高频加热的办法进行机械铆边的密封工艺，而在绝缘体下部与壳体间则采用紫铜垫圈 7密封）。中心电极 6装入绝缘体的中心孔内，其内用密封剂密封。高压导线接头套接在螺母 1的上端。电极材料一般都用镍锰合金丝制成。为提高火花塞的使用寿命与化学腐蚀性能，目前多采用镍锰硅铬合金作为电极材料。火花塞结构：火花塞绝缘体裙部（指紫铜垫圈以下的绝缘体锥形部分）与燃烧的气体接触而吸收大量的热。吸入的热量通过紫铜垫圈传给壳体，然后散入大气和传给气缸盖。试验表明，要使发动机正常工作，火花塞绝缘体裙部的温度应保持在 500600摄氏度以上（该温度称为火花塞的 “自净温度 ”）。若温度低度于此值，落在绝缘体裙体部的油粒便不能立即燃烧掉，形成积炭而引起漏电，将导致火花塞两电极间不能发生火花或火花微弱；但绝缘体裙部温度也不能超过 800900摄氏度。温度若超过此值时，则混合气与这样炽热的绝缘体接触时，可能在火花塞产生火花之前就自行着火（炽热点火），从而引起发动机早燃，发生化油器回火现象。火花塞使用：火花塞跳火间隙：火花塞电极间跳火间隙对火花塞的工作有很大影响。间隙过小，则火花微弱，并且容易因产生积炭而漏电：间隙过大，所需击穿电压增高发动机不易起动，且在高转速时容易发生 “缺火 ”现象。故火花塞中心电极与侧电极之间的间隙应适当。目前我国蓄电池点火系使用的火花塞间隙一般为 0.6-0.8mm。 高能电子点火系达到 1.01.2mm 。火花塞的分类：绝缘体裙部长度：冷型： h=8mm；热型： h=11mm和 h=14mm；普通型： h=16mm和 h=20mm七、电控点火系统1.电控点火系统的主要构成2.电控点火系统主要优点在各种工况下，可自动获得最佳的点火提前角，使发动机的动力性、经济性、排放性及稳定性均处于最佳。在整个工作过程中，均可对点火线圈初级电路的通电时间和电流进行控制，不仅提高了点火的可靠性，而且可有效地减少电能消耗，防止点火线圈烧损。采用爆燃控制功能后，可使点火提前角控制在爆燃的临界状态，以此获得最佳的燃烧过程。3.电控点火系统的类型有分电器电控点火系统： 由分电器将点火线圈高压电按发火顺序依次传给各缸火花塞，只有一个点火线圈电控点火系统无分电器电控点火系统： 利用电子分火控制技术将点火线圈高压电直接传给各缸火花塞，有多个点火线圈（ 1）有分电器电控点火系统（ 2）无分电器电控点火系统4.电控点火系统工作原理ECU： 确定最佳点火提前角和点火线圈初级闭合角 (通电时间 )各 传感器信号点火器点火线圈火花塞5、电控点火系统的功能 点火提前角控制、通电时间控制、 爆燃控制（ 1）点火提前角控制a.最佳点火提前角最佳点火提前角：保证动力性、经济性最佳，排放污染最小最佳点火提前角：最高压力在上止点后 1015，机械功 (阴影 )最多b.影响点火提前角的因素发动机转速 :发动机转速提高，燃烧所占曲轴转角增大，点火提前角应增大负荷 (进气歧管绝对压力 ):负荷小，歧管真空度大，进气量减少，气缸内温度和压力降低，燃烧速度变慢。燃烧所占曲轴转角增大，点火提前角增大。燃料的性质 (辛烷值 )汽车的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可适当增大；汽车的辛烷值越低，抗爆性越差，点火提前角应适当减小。(有些 )ECU存储了两张点火正时图，在实际使用中可根据不同的燃油品质进行选择，在出厂时，一般开关设定在无铅优质汽油的位置上。汽车点火提前角还与燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度等因素有关。c.点火提前角的控制起动时点火提前角的控制 :起动过程中，转速变化大且低，进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号不稳定， ECU无法正确计算点火提前角 ;一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角（随发动机而异，丰田 TCCS系统为 10，日产 ECCS系统为 16） ;控制信号主要是 Ne信号和 STA信号 .起动后点火提前角的控制 :丰田 TCCS系统：实际点火提前角 =初始点火提前角 基本点火提