The engine allumage system.ppt

,汽油机点火系统Ignitionsystemofgasolineengine,概述,一、点火系统的功用、能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系。、在发动机各种工况和使用条件下，在气缸内适时、准确、可靠地产生电火花，以点燃可燃混合气，使发动机作功。二、点火系统的类型点火系按采用的电源不同，可分为:、蓄电池点火系、磁电机点火系蓄电池点火系按是否采用电子元件控制可分为:、传统蓄电池、电子点火系、微机控制点火系统,传统蓄电池点火系统,、电源：蓄电池和发电机、原理：传统蓄电池点火系统以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和断电器的作用，将电源提供的6V、12V或24V的低压直流电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。、缺点：存在产生的高压电比较低、高速时工作不可靠、使用过程中需经常检查和维护。、逐渐被电子点火系统和微机控制点火系统所取代。,、电源：蓄电池和发电机、原理：电子点火系统以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和由半导体器件(晶体三极管)组成的点火控制器将电源提供的低压电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。、优点：与传统蓄电池点火系统相比具有点火可靠、使用方便等优点，是目前国内外汽车上广泛采用的点火系统。,电子点火系统,微机控制点火系统,、电源：蓄电池和发电机、原理：微机控制点火系统与上述两种点火系统相同，也以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈将电源的低压电转变为高压电，再由分电器将高压电分配到各缸火花塞，并由微机控制系统根据各种传感器提供的反映发动机工况的信息，发出点火控制信号，控制点火时刻，点燃可燃混合气。它还可以取消分电器，由微机控制系统直接将高压电分配给各缸。、优点：是目前最新型的点火系统，已广泛应用于各种中、高级轿车中。,磁电机点火系统,由磁电机本身直接产生高压电，不需另设低压电源。优点：与传统蓄电池点火系统相比，磁电机点火系统在发动机中、高转速范围内，产生的高压电较高，工作可靠。缺点：在发动机低转速时，产生的高压电较低，不利于发动机起动。应用：多用于主要在高速、满负荷下工作的小型发动机，以及某些不带蓄电池的摩托车发动机和大功率柴油机的起动发动机上。,磁电机的结构和分类,磁电机大多采用旋转磁铁式结构，按总体设计可分为单体式和飞轮式。单体式是将上述各部件做成一个整体，安装在发动机上；飞轮式是将磁铁安装在发动机飞轮上，其他各部件分别安装在发动机上，大多用于单缸机。磁电机断电器大多采用机械触点式的，也可用晶体管式的。有些磁电机还装有一些附加的部件。起动加速器：装在单体式磁电机上，起动时使磁电机在曲轴上止点附近时的角速度加大，以提高电压，保证发火。离心式点火提前角调节装置：装在单体式磁电机上，可随转速升高而加大点火提前角。有些磁电机附有单独线圈，作为照明供电之用。,磁电机基本工作原理,磁电机最基本的工作原理：永久磁铁在铁芯中旋转，铁芯上的初级线圈感应出电动势（称为初级电势），断电器触点闭合时产生电流（称为初级电流），当断电器触点突然打开、突然切断初级电流时，次级线圈感应出相当高的电动势（称为次级电势），使火花塞跳火。为了得到最强的火花塞跳火，应该得到最大的次级电势；为了得到最大的次级电势，断电器触点应在初级电势为零时闭合，初级电势最大时打开。什么时候初级电势最大？初级电势最大的时刻应是永久磁铁的极点转过中立位置80-100时，这一角度叫做“位角”，保证断电器触点相对于凸轮的正确安装位置即可得到正确的位角，这一要求只要对准记号安装便可得到满足。,点火系统的基本要求,点火系统一般由飞轮磁电机、点火线圈、高压线、火花塞帽和火花塞组成。点火线圈的作用是产生足够电压的高压电流，通过高压线，高压电流到达火花塞，进而在火花塞的中心电极和侧电极之间跳火，产生强烈的电火花。点火系统应在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而准确地点火。为此点火系统应满足以下基本要求：1.能产生足以击穿火花塞两电极间隙的电压使火花塞两电极之间的间隙击穿并产生电火花所需要的电压，称为火花塞击穿电压。火花塞击穿电压的大小与电极之间的距离(火花塞间隙)、气缸内的压力和温度、电极的温度、发动机的工作状况等因素有关。试验表明，发动机正常运行时，火花塞的击穿电压为78kV，发动机冷起动时达19kV。为了使发动机在各种不同的工况下均能可靠地点火，要求火花塞击穿电压应在1520kV。2.电火花应具有足够的点火能量为了使混合气可靠点燃，火花塞产生的火花应具备一定的能量。发动机工时，由于混合气压缩时的温度接近自燃温度，因此所需的火花能量较小(15mJ)，传统点火系统的火花能量(1550mJ)，足以点燃混合气。但在起动、怠速以及突然加速时需要较高的点火能量。为保证可靠点火，一般应保证5080mJ的点火能量，起动时应能产生大于100mJ的点火能量。,3.点火时刻应与发动机的工作状况相适应首先发动机的点火时刻应满足发动机工作循环的要求；其次可燃混合气在气缸内从开始点火到完全燃烧需要一定的时间(千分之几秒)，所以要使发动机产生最大的功率，就不应在压缩行程终了(上止点)点火，而应适当地提前一个角度。这样当活塞到达上止点时，混合气已经接近充分燃烧，发动机才能发出最大功率。,磁电机结构flywheelmagneto,磁电机由五部分组成：电枢。对于上面的磁电机，电枢的形状像一个大写字母“U”。字母U的两端指向飞轮。绕在U型电枢一端的初级绕组，由约200匝粗线组成。绕在初级绕组上的次级绕组，由约20,000匝细线组成。通常称为“电子打火器”的简单电子控制单元（或是一组断闭点和一个电容）。一对嵌在发电机飞轮中的高磁性永磁体。,磁体,当磁体旋转着经过U型电枢时，便会在电枢中形成一个磁场。初级、次级绕组与该磁场相互作用，会感应出少许电流。然而，我们需要的是非常高的电压。因此，当电枢磁场最强时，电子控制单元的开关会断开。开关切断了通过初级绕组中的电流，形成了电压尖峰（约为200伏）。由于次级绕组线圈的匝数为初级绕组的100倍，因此次级绕组的电压可高达20,000伏左右，火花塞正是由此电压来供电的。当发动机运转起来，磁电机也随之转动产生电流，电流通过硅二极管整流向电容器充电，此时可控硅处于截止状态，电流无法通过可控硅。当脉冲转子转到点火位置时，脉冲发生器发出电信号，这个电信号加在可控硅的控制极上，触发可控硅导通，于是电容器的电能通过可控硅进入点火线圈。当脉冲转子转过点火位置时，脉冲发生器停止发出电信号，可控硅立即截止，点火线圈的电流被断开，这时点火线圈就会立即产生自耦高压电，使火花塞迸发火花点火。如此反复循环，就能保证发动机正常工作。,磁电机的质量指标及其控制在下列环境条件下，磁电机能正常工作：a)周围介质温度：4080（车用为95，机油中工作的为120），点火器和点火线圈为4080（用集成电路的点火器为2060）；b)相对湿度：不大于95%。磁电机所提供的火花能量不低于4.5mJ。磁电机质量指标及其控制应符合JB/T5140.11999磁电机技术条件规定的要求。磁电机产品质量等级按JB/T511521999磁电机产品质量分等（内部使用）的规定执行。,点火线圈,点火线圈点火线圈是产生点火所需高压电的一种变压器。一般发动机点火系所采用的点火线圈依磁路区分，可分为开磁路式及闭磁路式两种。1、开路式点火线圈开磁路式点火线圈一般为罐状结构。它以数片硅钢片叠合而成棒状铁芯，次级线圈和初级线圈分别绕在铁芯的外侧。次级线圈为线径0.051mm漆包线，匝数23万圈臣。初级线圈的线径为0.51。0mm，较次级线圈粗，且匝数仅150300圈而已。初级线圈绕在次级线圈的外侧，故次级线圈所产生的磁通变化与初级线圈完全相同。初级线圈和次级线圈的绕线方向相同，次极线圈的始端连接高压输出接头，其末端则连接于初级线圈的始端，并连接于外壳的“+”接柱，初级线圈的末端连接于外壳的“一”接柱，并接于点火器内功率晶体管的集电极上，由点火器控制其初级线圈电流的通断。,2、闭磁路式点火线圈闭磁路点火线圈的铁芯是封闭的，磁通全部经过铁芯内部，铁芯的导磁能力约为空气的一万倍，故开磁路点火线圈欲获得与闭磁路点火线圈相同的磁通，则其初级线圈非有较大的磁动势(安培匝数)不可。因此，必须采用匝数较多，线径较大的初级线圈；初级线圈的匝数多，如欲获得同样匝臣数比，则次级线圈的匝数也需增加，因此，开磁路点火线圈的小型化是办不到的。反之，闭磁路点火线圈，由于磁阻小，可有效降低线圈的磁动势，将点火线圈小型化。目前，闭磁路点火线圈已相当小型化，可与点火器合二为一，甚至可与火花塞连体化。经火花塞点燃气缸内的可燃性压缩气体。,点火线圈即高压变压器，简单工作原理:变压器初级电流变化引起变压器内磁通量变化，次级线圈产生感应电动势(高压)。有两种点火方式：A.。电感蓄能式点火系统点火系统产生高压前以点火线圈建立磁场能量的方式储存点火能量。特点：靠断开初级线圈电流产生点火电压，火花持续时间长。B电容储能式点火系点火系统产生高压前，先从电源获取能量以蓄能电容建立电场能量的方式储存点火能量。特点：靠电容通过初级线圈放电产生点火电压，放电能量大，时间短，可在一个燃烧期作1-3次跳火。电感蓄能式点火线圈其输出负荷为50PF时(火花塞电极默认电容)时，次级电压上升时间一般为1050,幅值在35左右。点火线圈初级电流按指数曲线规律上升，通电时间长电流大。点火线圈初级电流越大断开时输出能量越大，电流越小断开时输出能量越小。点火线圈并不复杂，设定点火线圈最大能量后，可根据电工学公式计算出各项參数进行试制后定型生产。,点火线圈的质量指标及其控制在下列环境条件下，点火线圈应正常工作:a)周围介质温度:-4080;b)相对湿度:不大于95%。点火线圈表面与高压引线间的电阻值不小于1000M。点火线圈高、低压引线连接处分别能承受不小于50N和30N的拉力而无脱落。点火线圈应能承受距混凝土地面lm高处自由落下而无损伤。点火线圈经浸人深200mm的水中，保持2h后应能正常工作。点火线圈的温升限值为55K。点火线圈的质量指标按JB/T9865.11999磁电机用点火线圈技术条件和JB/T5123.11999磁电机用点火器技术条件的要求执行。点火线圈产品质量等级按JB/T511541999磁电机用点火线圈产品质量分等（内部使用）的规定执行。,火花塞火花塞工作原理：火花塞的电板经由反复持续的发电点火，点燃汽缸内的混合气，此时，点火系统的其它部分则产生正时的高压电脉冲，形成火花并产生爆炸提供发动机动力输出所需的能源。而火花塞的构造是以一根细长的金属电板穿过一个具有绝缘功能的陶瓷材质而制成，绝缘体的下部周围有一个金属材质的壳，以螺牙方式旋紧在汽缸盖上，在这个金属壳的底部在加焊一电极与汽车车体形成接地作用。另外，在此电极中央的末端，必须再以一个微小的放电间隙分隔开来。接着，从分电器来的高压电流会经过这个中央电极导电，然后在底端的放电间隙放电，这时火花塞发挥功用产生火花燃烧混合气，发动机就得到能源并输出功率。,火花塞使用要求火花塞在发动机上的工作条件是相当苛刻的。在发动机各种不同工作条件下它必须具有足够的机、电、热性能和耐化学腐蚀的性能。现代发动机不仅转速、压缩比和功率在不断提高，而且更提出了低油耗、低噪音、低排气污染的要求。所有这些，对火花塞的结构、性能和材质等也相应提出了更高的要求。火花塞必须保证在瞬时高温度、高气压、高火花频率以及强烈的机械振动下正常工作。因此它的设计、结构、性能和材质必须适应这方面的要求。机械负荷在发动机的燃烧室中，火花塞承受着很高（每分钟数百至数千次）的点火爆发时的机械冲击负荷，瞬时爆发压力可达39206860KPa。在发动机工作同时，火花塞还必须承受发动机本身振动引起的机械负荷。因此，火花塞的绝缘体、壳体、中心电极、侧电极以及其他各个零部件都应当具有足够的机械强度（特别是耐冲击强度）。此外，火花塞的结构在发动机长时间高温高压与机械振动的工作条件下，必须始终保持密封（绝缘体与中心电极之间，绝缘体与壳体之间，火花塞安装孔与火花塞的螺纹旋入端之间），以免经火花塞泄漏炽热的燃烧气体，使火花塞彻底烧坏，或者由于火花塞大量漏气而使发动机动力性和经济性下降。,热负荷火花塞所承受的热负荷是十分苛刻的，以四冲程发动机为例，每一循环运转中，火花塞安装处的温度与压力变化如下：吸气终了温度约6090，压力约98KPa；压缩终了温度约250400，压力约9801470KPa；燃烧期温度约20003000压力约39206860KPa；燃烧末期温度约13001600，压力约490785KPa；电性能火花塞是在高温、高压下连续工作的，从点火线圈或磁电机发出的脉冲高压可达1200016000V。当发动机冷启动和火花塞有较严重油污积碳时，所需要的击穿电压还要高些。因此，火花塞绝缘体必须在高温时具有足够的绝缘强度，以保证在任何工况下不致击穿或发生“短路”。耐腐蚀火花塞的发火端和裙部长期受到高温燃烧气体的作用。在发动机的燃烧室内，由于燃烧物产生的各种污损性的气体和物质，如臭氧、一氧化碳、硫化物和铝化物等，燃烧后生成的铅化物的腐蚀尤为严重，它可使电极和绝缘体的熔点大大降低，从而直接影响了火花塞的使用寿命。,火花塞分类及选择依据火花塞分类按绝缘体长度A可分为冷型（短）、普通型（标准）、热型（长）火花塞，选择的依据则是视发动机压缩比的高低。对高压缩比的高速发动机，燃烧气体温度高，为防止绝缘体裙部过热，应采用裙部较短的冷型火花塞；对低压缩比、长期在低速运转的发动机，为避免裙部积碳，影响点火性能，应采用裙部较长的热型火花塞。火花塞间隙：中心电极与侧电极之间的间隙。传统发动机一般0.60.8mm。火花塞成品和气缸盖上相应安装孔的螺纹公差等级如下:6g适用于火花塞;6H适用于气缸盖上的安装孔。,火花塞的外形尺寸,H,l1,L,l,d1,尺寸,螺纹名称,种类,火花塞的外形尺寸,磁电机飞轮的动平衡,飞轮磁电机有两重作用：第一，在磁电机中，它作为转子起着产生旋转磁场的作用第二，对于发动机来说，它作为飞轮直接联接在曲轴上，起着储能、稳速的作用。但是，在磁电机飞轮的制造过程中，由于机械加工、装配及材质不均匀等原因，飞轮存在一定的原始不平衡量，使其在高速旋转时产生不平衡离心力，引起发动机的振动和嘬声，降低了磁电机和发动机的工作寿命。因此，磁电机飞轮在制造过程中，必须经过严格的动平衡，使它的原始不平衡量降低到允许的程度。飞轮磁电机原始不平衡量的成因，主要可归结为四个方面：1设计方面首先，由于某种原因，例如，对于外触发式的磁电机飞轮来说，外壳上要求有一个凸白，所以，飞轮不可能设计为一个完全对称的旋转体因而对飞轮动平衡产生不利的影响。其次，飞轮和心轴之内的形位公差选择不当，有些甚至没有形位公差要求。,2、机械加工方面由于设备精度、机加工和装配工艺、工装夹具及工人技术水平等方面因素的制约，造成飞轮与心轴间的同轴度和心轴的垂直度等误差过大，飞轮旋转时摆动大。3、飞轮材质方面由于允许剩余不平衡量很小，构成飞轮的本体、磁钢等材料微观上存在的各向不均匀性，都能对飞轮的动平衡质量产生危害。要真正提高磁电机飞轮的动平衡质量，必须采用少去重(减少加重)的办法也就是说，要来用各种措施降低飞轮的原始不平衡量，最后通过动平衡校验时，应该只有少数飞轮需要去重(或加重)，这才是上策。,磁电机飞轮动平衡品质的评定,ISO194O旋转刚体的平衡质量中规定，电机转子的允许剩余不平衡量为m0.4、m1.0、m2