汽车构造与原理(二).ppt

1、第8章汽油机点火系统，8.1点火系统的基本要求，1。点火提前角的概念：从点火时间到活塞到达压缩上止点的曲轴转角。点火提前角对发动机性能的影响：合适的点火提前角可以使发动机每循环做最多的机械功(曲线的阴影部分)，点火提前角过大，容易爆炸；如果点火提前角过小，排气温度将升高，功率将降低。最佳点火提前角：概念：当发动机转速和节气门开度固定时，点火提前角可以使发动机获得最佳的动力性、经济性和排放性能。影响最佳点火提前角的因素：发动机转速：转速越高，点火提前角越高。发动机负荷：歧管压力高(真空度小，负荷大)，点火提前角小，否则点火提前角大。燃料特性：汽油辛烷值越高，抗爆性能越好，点火提前角越大。其他因素

2、：燃烧室形状、燃烧室温度、空燃比、大气压力和冷却水温度。基本点火提前角、发动机转速、进气(歧管压力)、高度、高度、点火提前角的常用计算方法：实际点火提前角初始点火提前角基本点火提前角修正实际点火提前角基本点火提前角点火提前角修正系数，2。点火系统性能指标(1)击穿电压概念：火花塞两电极板之间产生的击穿电压。点火线圈次级绕组中的感应电压称为次级电压，其中流经的电流称为次级电流，相应的电路称为次级电路或高压电路。当断路器触点刚刚断开时，二次电压达到峰值，称为点火电压。然后迅速腐烂。次级电压波形应确保必要的火花持续时间，在此期间，次级电压波形大于击穿电压(也称为击穿电压或火花电压)。影响击穿电压的因

3、素：火花塞电极板之间的距离：火花塞间隙越大，击穿电压越高。气缸压力：气缸压力越高，击穿电压越高。温度：温度越低，击穿电压越高。(2)点火能量的概念：点火能量是点火所需的能量，是电流和电压的函数。点火能量影响发动机的功率、经济性和排放。3.汽油机点火系统分类：传统点火系统、电子点火系统、微机控制点火系统、磁电机点火系统、8.2传统点火系统、组成：传统点火系统主要由电源、点火开关、点火线圈、分电器、电容器、火花塞、高压线和附加电阻组成。(1)点火线圈功能：将低压电转换为高压电的升压变压器。组成：由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。分类：开式磁路点火线圈和闭式磁路点火线圈。1)具有开路磁路的点火线圈，(

4、2)具有闭合磁路的点火线圈，以及(2)分配器组成：断路器、分配器、电容器和点火提前调节装置等。功能：(1)打开或关闭初级电路。(2)根据发动机将点火线圈产生的高压电力分配到每个气缸的火花塞。(3)根据发动机转速和负载自动调节点火时间。工作原理：发动机工作时，打开和关闭点火系统的初级电路，使点火线圈的次级绕组产生高压，点火线圈产生的高压根据发动机所需的点火时间和点火顺序分配到相应气缸的火花塞上。1)断路器功能：定期接通和断开点火线圈初级绕组的电路，使点火线圈铁芯中的初级电流和磁通量发生变化，从而在点火线圈次级绕组中产生高压。2)分电器的功能：根据发动机的工作顺序，将点火线圈中产生的高压依次分配到

5、每个气缸的火花塞上。3)电容器功能：当触点断开时减少火花凸轮相对于轴的旋转角度越大，点火提前角就越大。凸轮不动：可以通过相对于凸轮转动断路器的触点来提前点火。触点相对于凸轮的旋转角度越大，点火提前角就越大。1)离心式点火提前调节装置：发动机工作时，通过改变断路器凸轮与分电器轴的相对位置，当发动机转速变化时，自动调节点火提前角。2)真空点火提前调节装置，(3)火花塞功能：将点火线圈或磁电机产生的脉冲高压电引入燃烧室，在其两个电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。结构：连接螺母、金属杆、垫片、火花塞外壳、侧电极、中心电极、绝缘体裙、绝缘体、分类：火花塞一般按其热特性分类，包括热火花塞、普通火花塞和冷

6、火花塞。“热火花塞”:适用于低速低压缩低功率发动机。“冷型”火花塞：适用于高速、高压缩比、大功率发动机。传统点火系统的缺点是：1)接触容易烧蚀，接触间隙需要经常调整；2)火花能量的提高受一次电流允许值的限制；3)二次电压在多缸高速下下降明显；4)对火花塞积碳敏感；5)无线电干扰大；8.3电子点火系统1)电子点火系统的特点1)它克服了所有与接触有关的缺点，提高了点火性能。2)可以改善发动机在高速下的点火性能，而不受接触的限制。3)可以增大火花塞电极之间的间隙，点燃稀混合气，提高发动机的动力性、经济性和排气净化性能。4)对无线电的干扰大大降低。5)结构简单，重量轻，体积小，使用维护方便。分类：接触

7、式电子点火系统和非接触式电子点火系统。(1)接触式点火系统接触式电子点火系统，也称为半导体辅助点火系统，在点火线圈的初级电路中串联一个具有高反向电压的晶体管VT，以控制初级电路的通断。触点开关控制晶体管的导通和关断。工作原理：(2)非接触式电子点火系统非接触式电子点火系统取消断路器触点，用各种信号发生器代替断路器触点，产生点火信号，通过电子元件组成的点火控制器控制点火系统工作。组成：与传统点火系统相比，非接触式电子点火系统在结构上取消了断路器。用信号发生器代替凸轮；铂金触点被点火器取代。原则上，初级绕组电流的通断是由信号发生器和点火器共同完成的，其他工作过程变化不大。除了控制初级绕组电流的开/

8、关，点火器还具有内部控制电路(闭合角控制和恒流控制)，可提高点火性能。分类：磁电式、霍尔式和光电电磁振荡式；1)磁电式电子点火系统主要由点火线圈、火花塞、分电器、磁电信号发生器和点火控制器组成。工作原理：利用电磁感应原理，当信号转子旋转时，信号转子的凸齿与铁芯之间的气隙发生变化，从而使通过感应线圈的磁通量发生变化，从而在感应线圈中产生感应交变电动势，输入点火器，控制点火系统工作。电磁信号发生器：点火控制器：点火器中各三极管的功能：VT1发射极与集电极相连，相当于一个二极管和VT2触发管，起信号检测的作用；VT3和VT4的放大放大了VT2的输出，以驱动VT5和VT5高功率晶体管，并控制初级电流的

9、通断。霍尔电子点火系统的霍尔效应：当电流垂直于磁场通过导体时，导体垂直于磁场和电流的两个端面之间的电位差现象称为霍尔效应。这个电位差是c霍尔式信号发生器：如图所示，工作原理：当触发叶轮旋转时，每当叶片进入永磁体与霍尔集成块之间的气隙时，触发叶轮的叶片就会旁路(或磁隔离)霍尔集成块中的磁场。此时，霍尔元件不产生霍尔电压，集成电路的输出级的晶体管处于截止状态，信号发生器输出高电位。当触发叶轮的叶片离开气隙时，永磁体的磁松弛通过霍尔集成块和导板形成一个回路，此时霍尔元件产生霍尔电压，集成电路输出级的晶体管处于导通状态，信号发生器输出低电位。霍尔点火控制器：霍尔信号发生器的优点：1)工作可靠性高，霍尔

10、信号发生器无磨损部件，不受灰尘和油污影响，无调整部件，小巧牢固，使用寿命长。2)发动机起动性能良好。霍尔信号发生器的输出电压信号与叶轮叶片的位置有关，但与叶轮叶片的运动速度无关，也就是说，与磁通量变化的速度无关。与磁感应信号发生器不同，它不受发动机转速的影响，明显提高了发动机的起动性能，有利于在低温或其他恶劣条件下起动。霍尔信号发生器目前已被广泛使用。3)光电点火系统利用光电点火信号发生器产生点火信号，控制电子点火器和点火系统的运行。组成：转盘、光触发器：发光二极管、光敏二极管缺点：抗污染能力差，对分配器密封要求高，使用不广泛。光电感应原理：利用光电二极管的光敏效应制成；当光电二极管接收光时，

11、光电二极管开启；当光电二极管不接收光时，它会关闭。光电传感器的安装位置：一般安装在配电板上。掩模盘、发光二极管和光电二极管的物理图，工作原理：掩模盘位于发光二极管和光电二极管之间。当间隙与发光二极管和光敏二极管对准时，光照射在光敏二极管上，以打开点火控制系统的晶体管。从而使初级线圈初级绕组通电；当快门的旋转阻挡发光二极管的光时，光敏二极管关闭，从而点火控制系统的晶体管打开和关闭，初级线圈的初级绕组断电，次级绕组产生自感电动势型。4)振荡电子点火系统振荡电子点火系统使用振荡信号发生器产生点火信号，并使用点火控制器控制点火。振荡信号发生器、点火控制器、非接触式电子点火系统的优缺点：优点：由于使用了

12、信号发生器，从根本上消除了由触点引起的一系列问题。它能在所有转速范围内可靠点火(合闸角控制和恒流控制)，对提高点火电压和点火能量非常有效。缺点：点火时间的控制仍然依赖于两套机械点火提前装置，离心式和真空式，不能保证发动机的点火时间始终处于最佳状态。(因为最佳点火提前角与速度和负载之外的其他因素有关。)，8.4微机控制点火系统，微机控制点火系统的特点：1)用微机控制的点火提前角代替机械点火提前装置，提高了点火精度，保证发动机在任何工况下都采用最佳点火提前角。2)采用爆燃传感器闭环控制，在降低发动机爆燃可能性的情况下，尽可能提高发动机的热效率。3)对于无分电器的点火方式，减少点火能量损失，增加点火

13、线圈的数量，保证发动机高速时有足够的二次电压和点火能量。4)具有故障自诊断功能的微机控制点火系统的分类：可分为分电器型和无分电器型1.有一个分电器微机点火系统。系统仍保留分配器，点火线圈产生的高压通过分配器中的分配器分配，即由分配器和分配器盖组成的分配器根据点火顺序及时将高压分配到每个气缸，使每个气缸的火花塞依次点火。带分电器的微机控制点火系统一般由传感器、微机控制器和点火执行器组成。分电器点火系统的缺点是：1)高压电流通过分电器、侧电极和高压线时，点火能量损失大，高速多缸点火能量不是最优的。2)点火正时误差大，无线电干扰严重。2.无分电器微机控制点火系统直接点火系统取消了分电器，点火线圈上的

14、高压线直接与火花塞相连。工作时，点火线圈产生的高压电直接送到每个火花塞，微机根据每个传感器输入的信息和发动机的点火顺序及时控制每个气缸火花塞的点火。无分电器微机控制点火系统概述：无分电器微机控制点火系统由低压电源、点火开关、微机控制单元、点火控制器、点火线圈、火花塞、高压线和各种传感器组成。一些无分电器点火系统也将点火线圈安装在火花塞正上方，消除了高压线。优点：1)在不增加功耗的情况下，提高了点火能量；2)对无线电的干扰大大降低。3)避免了一些与分电器有关的机械故障，提高了工作可靠性4)保证了点火能量高速运转。5)节省了安装空间，有利于发动机的合理布置。6)点火正时无需调整，使用维护方便。1)

15、同时点火模式：两个气缸共用一个点火线圈，两个气缸同时点火。2)单独点火模式：每个气缸的火花塞都装有点火线圈，气缸单独点火。工作原理：1)独立点火模式独立点火模式是一个气缸有一个点火线圈的火花塞，每个独立的点火线圈直接安装在火花塞上，独立地给火花塞提供高压，每个气缸直接点火。这种结构的特点是取消了高压线路，因此高压电源的传输损耗和对无线电的干扰可以降低到最低水平。该线圈的初级电流可以设计得很大，即使在发动机以9000转/分钟的高速运转时也能提供足够的点火能量。2)共点火模式共点火模式是一种同时点火模式，其中高电压由点火线圈直接分配。每个点火线圈向两对气缸的火花塞提供高电压。微机控制点火系统的组成

16、如下：1)传感器用于检测发动机的工作状态，并将各种信号传输给微机控制器。2)微机控制单元微机控制单元根据曲轴位置传感器或气缸识别信号传感器确定要控制的点火线圈初级绕组。同样，输出接口电路不仅输出一个点火控制信号，还依次输出多个点火控制信号，控制点火控制器中各点火线圈初级绕组对应的大功率三极管的通断；或者输出接口电路输出一路点火控制信号和一路气缸判别信号，点火控制器根据点火控制信号和气缸判别信号控制每个点火线圈初级绕组对应的大功率三极管的通/断，使待点火气缸的火花塞及时点火。3)点火控制器由于无分电器点火系统具有两个或多个点火线圈或点火线圈初级绕组，点火控制器除了具有自动断电功能、导通角控制和恒

17、流控制等电路外，通常还具有气缸识别电路、多个大功率三极管和相应的控制电路。4)点火线圈点火独立点火特别适合双凸轮轴发动机。点火线圈安装在两个凸轮轴之间，每根点火丝都压在每个气缸的火花塞上，布局上易于实现。奥迪轿车四气门五缸发动机点火线圈的安装，每个点火线圈通过导向座用四个螺钉固定在气缸盖的盖板上，然后扣在每个气缸的火花塞上。与点火线圈分配方式相匹配的点火线圈：当发动机采用点火线圈分配方式时，点火线圈实际上是由几个相互屏蔽独立的点火线圈组装而成的点火线圈组件。每个独立点火线圈的初级绕组的一端通过点火开关与电源的正极相连，另一端通过点火控制器的大功率三极管接地；次级绕组的两端分别连接到两个气缸的火花塞上，使两个气缸的火花塞可以同时点火。