《发动机点火系》课件.ppt

第9章发动机点火系统,学习目标：1.掌握蓄电池点火系和半导体点火系的组成、结构、工作原理；2.理解各种点火提前调节装置的工作原理；3.了解微机控制点火系的结构、工作原理。本章主要内容：9.1概述9.2蓄电池点火系9.3半导体点火系9.4微机控制点火系,9.1概述,点火系功用：按发动机点火次序在规定时刻供给火花塞足够能量的直流高压电，使其两电极间产生电火花点燃混合气，使发动机做功。击穿电压应能达到1520kV。相关名词：击穿电压：使火花塞两电极间产生电火花所需的电压。发动机点火系：能够按发动机工作要求在火花塞电极间产生电火花的全部设备。搭铁：电源的一个电极用导线与用电设备相连，而电源的另一个电极则通过发动机机体、汽车车架和车身等金属构件与各用电设备相连的方式。,点火系的分类,按能源不同可分为:蓄电池点系和磁电机点火系.按储存点火能量方式不同分为:电感储能式和电容储能式点火系.按配电和控制方式不同可分为:触点式无触点式和计算机控制电子点火系.按点火信号发生器分为：霍尔效应式、磁感应式、光电式。,9.2蓄电池点火系,9.2.1蓄电池点火系的组成,1点火开关；2点火线圈；3配电器；4断电器；5电容器；6火花塞；7高压导线；8阻尼电阻；9起动机；10电源总开关；11蓄电池；12附加电阻；,点火系电路简图,注意初级线圈与次级线圈接头方法与前面不同，导致火花塞中心电极为负极，有利于降低穿透电压。,工作原理,（一）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,（二）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,触电闭合，一次电流形成并增长阶段；触电打开，产生二次侧高压阶段；火花放电阶段。,9.2.2点火提前,点火时刻对发动机功率的影响,为使发动机在各种工况下都能适时地点火，在汽车发动机点火系中，一般设有两套自动调节点火提前角的装置。随发动机转速变化的离心式点火提前调节装置；随发动机负荷变化的真空式点火提前调节装置。,最佳点火提前角的影响因素：发动机转速、混合气燃烧速度、汽油的抗爆性,点火提前调节方法,9.2.3蓄电池点火系主要元件,1.分电器,组成：（1）断电器（2）配电器（3）电容器（4）点火提前调节装置,分电器实物图,（1）断电器断电器的作用是周期性地接通和断开初级电路，使初级电流发生变化，以便在点火线圈中感应产生较高的次极电压。一对钨质的触点，固定触点固定于托板3上，活动触点固定在触点臂4的一端。触点臂的另一端有孔，套在销钉5上，触点臂可绕销钉5自由转动。在触点臂中部固定有夹布胶木的顶块，片簧6的弹力使活动触点臂4上的夹布胶木顶块压紧在断电器凸轮上。凸轮棱数等于气缸数，凸轮轴转速与配气凸轮轴转速相等。,两触点分开时的最大间隙称为触点间隙，一般规定为0.350.45mm。触点间隙过小，触点间易出现火花而使初级电路断电不良，甚至触点烧蚀；触点间隙过大，则触点闭合时间缩短，使初级电流减小，次级电压降低，高速时容易缺火。可旋转偏心调节螺钉1来调整触点间隙，首先，要松开固定托板3的螺钉2。,断电器,作用：周期性的接通断开一次绕组，使初级电流发生变化，在点火线圈中生成次级电压结构：片簧活动触点胶木凸轮触点间隙：0.350.45mm,（2）配电器配电器的作用是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给各气缸的火花塞上。主要由胶木制成的分电器盖1和分火头2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。,分电器盖中央插孔装有炭精制成的中心触头，弹簧始终使其与分火头顶部的铜片接触。分电器盖外围有与气缸数目相等的侧插孔，各嵌有铜套作为侧电极，在分火头旋转时导电片依次与个侧电极接通。分电器盖中心插孔与点火线圈次级电路接通，分电器侧插孔按发动机各缸发火次序依次与各缸火花塞中心电极接通。,配电器,（3）电容器,与断电器并联，其作用是：当触点断开时，减小触点间的电火花，防止触点烧蚀。同时吸引初级绕组的自感电动势，使初级电流迅速切断，提高次级电压。汽车发动机点火系用的电容器通常是纸质电容器。其结构参看教材p182页图98所示。,（4）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质点位置时，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装置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3.辛烷值校正器,作用：随发动机的转速变化改变凸轮和轴的相位关系。组成：工作原理：,1）离心式点火提前调节装置,当托板随分电器轴旋转时，重块的离心力使小头端克服弹簧3和9的拉力而绕大头端的轴销6转过一个角度，通过销钉5带动轴套11，使断电器凸轮1顺旋转方向转过这个角度，点火提前。,它是随着发动机转速的变化改变凸轮和轴的相位关系而调节点火提前角的。托板7固定在分电器轴8上，重块4和10的大头端分别套在托板的两个轴销6上，两个重块的小头端与托板之间弹簧连接。,与断电器凸轮1制成一体的轴套11空套在分电器轴8的上部，轴套的下端面有带腰形孔的拨板2，套在重块4和10上的销钉5上。,离心式点火提前点火机构,2）真空提前调节装置,作用：随发动机负荷的变化（节气门开度变化自动的调节点火提前角）组成：工作原理：,它是随着发动机负荷（节气门开度）的变化改变触点与凸轮的相位关系而调节点火提前角的。真空式点火提前装置3固定在分电器外壳1的侧面，其内腔被膜片7分割成两个腔，左室通大气，右室为真空室，借真空软管5接到节气门旁的专用通气孔上。膜片与拉杆8连接成一体，拉杆与断电器底板连接；右室中安装弹簧4。当节气门开度增大时，膜片右室感受到的进气管真空度减小，弹簧力迫使膜片左移，推动断电器底板顺转动方向转动，点火推迟。反之，当节气门开度减小时，膜片右移，点火提前。但当节气门开度处于怠速位置时，通气孔在节气门前方，膜片右室真空度为零，点火提前角减至最小或为零。,真空式点火提前调节装置,3）辛烷值校正器,改变触电和凸轮轴的位置,2.点火线圈点火线圈是用来将电源的低电压转变为高压电的基本元件。常用的点火线圈分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈。,（1）开磁路点火线圈：柱形铁心，次级绕组在内侧，初级绕组电流大，在外侧，以利于散热。一次绕组在铁心中产生的磁通，通过导磁钢套3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。,（2）闭磁路点火线圈：将一次绕组和二次绕组都绕在口子形或日子形铁心上，初级绕组在铁心中产生的磁通，通过铁心形成闭合磁路，因而泄漏的磁通量即磁路损失大大减小，点火线圈的转换效率高。,3.火花塞分类：冷型、热型、普通型,冷型：裙部短压缩比高的发动机。H=8mm中型：转速较低的发动机。H=11或14mm热型：群部长散热慢H=16或20mm,9.3半导体点火系统,传统点火系存在如下缺点：断电器触点分开时，在触点之间产生火花，使触点逐渐氧化、烧蚀，因而断电器触点的使用寿命短；在火花塞积炭时，因火花塞漏电而二次电压升不上去，不能可靠地点火；点火线圈产生的高压电随发动机转速的升高和气缸数的增多而下降，因此在高速时容易出现缺火等现象。采用半导体点火系统可以改善发动机的高速性能；在火花塞积炭时仍有较强的跳火能力；可以减小触点火花，延长触点的使用寿命，还可以取消触点进一步改善点火性能。因此，采用半导体点火系可以提高发动机的动力性、经济性，并减少排气污染。初期的半导体点火系，分为有触点式半导体点火系和无触点半导体点火系两种类型。目前使用的半导体点火系，分为无触点半导体点火系、电容放电式半导体点火系和微型计算机控制的半导体点火系。,9.3.1无触点点火系,一般由传感器（点火信号发生器）、点火控制器（点火器）、点火线圈、配电器、火花塞等组成。,1.磁脉冲式无触点点火装置,由安装在分电器内的传感器、点火电控器、点火线圈、点火开关和蓄电池5等组成。,（1）传感器,传感器是一个磁脉冲式点火信号发生器，用来在发动机工作时产生点火信号。它由安装在分电器轴上的信号转子1、安装在分电器底板上的永久磁铁4和绕在铁心3上的传感线圈2等组成。磁通量与电压信号的关系。,a）转子凸齿转向线圈铁心b）转子凸齿与线圈铁心中心线对齐c）转子凸齿离开线圈铁心1-信号转子2-传感线圈3-铁心4-永久磁铁,（2）点火控制器,点火控制器用来将传感器输入的脉冲信号整形、放大，转变为点火控制信号，经开关型大功率晶体三极管，控制点火线圈一次电路的通、断和点火系的工作。,2.霍尔效应式无触点点火装置,霍尔效应式无触点点火装置由内装霍尔发生器的分电器、放大器、点火线圈和火花塞等组成。利用霍尔元件的霍尔效应制成传感器，产生点火信号，控制点火系的工作。装有霍尔发生器的分电器结构如图所示。,（1）霍尔触发器,是一个带有集成电路的半导体基片。,当外加电压作用在触发器两端时，便有电流I通过。如果在垂直于电流的方向上有外加磁场的作用，则在垂直于电流和磁场的方向产生电压UH，该电压为霍尔电压，这种现象称为霍尔效应。电压的大小与通过的电流I和磁场的强度B成正比，与基片的厚度d成反比。,RH霍尔系数；d基片厚度；I电流；B外加磁场的磁感应强度。,霍尔效应式点火信号发生器工作示意图,（1）霍尔传感器,霍尔效应式无触点点火装置，点火正时精度高，耐久性好，同时不受温度、湿度、灰尘、油污的影响，不需保养与维护，使用寿命长，是一种新型的点火系。,霍尔发生器,由触发叶轮1和信号触发开关4组成。触发叶轮与分火头制成一体并由分电器轴带动，其上有与气缸数相等的叶片。信号触发开关由霍尔集成电路2和带导磁板的永久磁铁3组成。霍尔集成电路的外层为霍尔元件，同一基板的其它部分制成放大回路。触发叶轮的叶片在霍尔集成电路和带导磁板的永久磁铁之间转动。,1-触发叶轮2-霍尔集成电路3-带导磁板的永久磁铁4-信号触发开关5-专用插座,a）触发叶片进入空气隙中b）触发叶片离开空气隙1-触发叶轮的叶片2-霍尔集成块3-永久磁铁4-霍尔传感器5-导板,（2）点火控制器,由专用的集成电路芯片IC、达林顿管及其他辅助电路组成。作用：将霍尔传感器产生的信号整形、放大，并转变为点火控制信号，并通过达林顿管控制点火线圈一次绕组的接通或断开。,附：“达林顿”是指两个三极管在一起的组合方式，这种组合方式有4种，NPN管和NPN管、PNP管和PNP管、NPN管和PNP管、PNP管和NPN管。两只管子组合后的电流放大倍数等于两只管子的电流放大倍数的乘积。比如说两只管子的放大倍数都是100，那么组合后就是100100=10000。达林顿管不仅能做开关使用，也能做放大用。,9.3.2电容放电式半导体点火系,与其他点火系不同电容放电式半导体点火系是在点火线圈初级电路导通的瞬间产生高压电。一般由直流升压器、可控硅及触发器、电容器、点火线圈、分电器及火花塞等组成。,接通点火开关，蓄电池供给的低压直流电经直流升压器变换为300500V的高压直流电，并向电容器充电。触发器在规定的点火时刻，发出触发信号，使可控硅导通。可控硅导通时，电容器通过可控硅和点火线圈的一次绕组放电，二次绕组中产生高压电。,9.4微机控制点火系,磁感应式和霍尔效应式半导体点火系仍存在较多缺点，特别是对点火时刻（点火提前角）的控制，调节能力有限，控制精度较低。因此，仅靠机械的调整方法实现最佳点火时刻非常困难，不能适应现代发动机的需要。微机控制技术在汽车上的应用，为控制点火时刻找到了最有效的手段。它可使发动机在任何工况下都处于最佳的点火时刻，从而更进一步改善发动机的动力性，降低排气污染。目前在一汽奥迪200、上海桑塔纳2000型轿车、北京切诺基吉普车的发动机上都采用了微机控制的半导体点火系。微机控制的半导体点火系统：主要由传感器、电控单元(ECU)、点火电子组件、点火线圈和点火开关等组成，如图所示。,优点：不受机械调节装置的限制，在发动机任何工况下保证最佳的点火控制。,奥迪200型轿车微机控制点火系的组成框图,1微机控制器；2制动灯开关；3进气温度传感器；4冷却液温度传感器；5爆震传感器；6点火基准传感器；7火花塞；8发动机转速传感器；9霍尔传感器（在分电器内）；10分电器；11能量输出极晶