汽车点火系统汽车电器

电极一般采用耐高温、 耐腐蚀的镍锰合金钢或 铬锰氮、钨、镍锰硅等 合金制成，也有采用镍 包铜材料制成，以提高 散热性能。火花塞电极 间隙多为0.6～0.7mm， 电子点火其间隙可增大 至1.0～1.2mm。
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附加电阻
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。
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附加电阻
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；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。
传统点火系结构简单，成本低，是一种应用较 早、较普遍的点火系。
但该点火系工作可靠性差，点火状况受转速、 触点技术状况影响较大，需要经常维修、调整。 随着汽车技术的发展，传统点火系越来越不适 应现代发动机对点火的要求，正日趋被新的电 子点火系所取代。
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2．电子点火系
蓄电池或发电机向点火系提供电能，晶体管控 制点火时刻，点火时刻的调节采用机械式调节 机构或电子调节机构，储能方式有电感储能和 电容储能两种。
电子点火系的点火电压和点火能量高，受发动 机工况和使用条件的影响小，结构简单，工作 可靠，维护、调整工作量小，节约燃油，减小 污染，应用日益广泛。
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三、电子点火系的分类
1．按储能方式分类 （1）电感储能电子点火系：火花能量以
磁场形式储存在点火线圈中，如蓄电池 点火系； （2）电容储能电子点火系统：火花能量 以电场的形式储存在专门的储能电容器 中。
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真空调节器
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真空调节器
其作用是在发动机负荷 变化时，自动调节点火 提前角。装于分电器壳 体一侧。其结构见图 4-13所示。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。
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一、点火系作用
在汽油发动机中，气缸内的混合气是由高压电 火花点燃的，而产生电火花的功能是由点火系 来完成的。
点火系将电源的低电压变成高电压，再按照发 动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混合 气；并能适应发动机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； 还能在更换燃油或安装分电器时进行人工校准 点火时刻。
1．能产生足以击穿火花塞间隙的电压 2．火花应具有足够的能量 3．点火时刻应适应发动机的工作情况
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1．能产生足以击穿火花塞间隙的电压
火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称 为击穿电压。点火系产生的次级电压必须高于 击穿电压，才能使火花塞跳火。击穿电压的大 小受很多因素影响，其中主要有：
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二、 点 火 线 圈
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点火线圈
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点火线圈
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二、点火线圈
传统的开磁路点火线圈的基 本结构如图4-15所示，主 要由铁心、绕组、胶木盖、 瓷杯等组成。开磁路点火线 圈
其铁心用0.3～0.5mm厚的
硅钢片叠成，铁心上绕有初
4．混合气的燃烧产物很复杂，含有多种活性物质，如臭氧、一 氧化碳和氧化硫等，易使电极腐蚀。因此要求火花塞要耐腐蚀。
5．火花塞的电极间隙影响击穿电压，所以要有合适的电极间隙。 火花塞安装位置要合适，以保证有合理的着火点。火花塞气密性 应当好，以保证燃烧室不漏气。
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火花塞
火花塞主要由接触头、 瓷绝缘体、中心电极、 侧电极和壳体等部分组 成，如图4-19所示
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传统点火系统工作特性与影响 二次电压的因素
C1影响 过大放电周期长，二次电压低，不宜 着车。
过小，火花过大，烧坏白金。 C2 应尽量小 应选配合适的高压线、火花塞 触点间隙影响 触点闭合角 触点火花 降低次级电压，烧坏触点 点火线圈温度影响 点火线圈质量保证温度不
可过高
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发动机的工作情况
②混合气空燃比
见图4-5，由图可见， 混合气过稀和过浓时击 穿电压都会升高。
此外，发动机的功率、 压缩比以及点火时刻等 因素也影响击穿电压的 高低。为了保证点火的 可靠性，点火系必须有 一定的次级电压储备。 但过高的次级电压，将 造成绝缘困难，使成本 提高。
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二、点火系种类
点火系按采用的电源不同，可分为蓄电 池点火系和磁电机点火系两大类。
蓄电池点火系按是否采用电子元件控制 可分为
传统点火系 电子点火系 微机控制点火系统
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1． 传统点火系
汽车上的蓄电池或发电机向点火系提供电能， 机械触点控制点火时刻，点火时刻的调节采用 机械式自动调节机构，储能方式为电感储能。
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2．火花应具有足够的能量
发动机正常工作时，由于混合 气压缩终了的温度接近其自燃 温度，仅需要1~5mJ的火花 能量。
但在混合气过浓或是过稀时， 发动机起动、怠速或节气门急 剧打开时，则需要较高的火花 能量。
经济性和排气净化要求提高提 高火花能量。
电子点火系一般应具有
80~100mJ的火花能量，起
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气缸内混合气体的压力和温度
混合气的压力越 大，温度越低， 其密度就越大， 离子自由运动距 离就越短，不易 发生碰撞电离， 击穿电压就越高， 见图4-2。
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电极的温度和极性
火花塞电极的温度越高，电极周围的气体密度越小，击 穿电压就越低；针状的中心电极为负极且温度较高时， 击穿电压就较低。中心电极是负极时其击穿电压比中心 电极是正极时约降低20%~40%，见图4-3。
当发动机起动时，由于蓄电池的端电压会急剧下降， 致使初级电流减小，点火线圈不能供给足够的高电压 和点火能量。为了克服这一影响，在起动时将附加电 阻短路，以增大初 级电流，提高次级电压和火花能量， 从而改善了发动机的起动性能。
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附加电阻及恒流控制
附加电阻的作用
发动机在任何转 速下Ip保持恒定
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传统点火系的工作原理
（3） 火花塞被 击穿
放电：电容放电 大电流，短时间
电感放电 小电流， 时间较长
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传统点火系统工作特性与影响 二次电压的因素
(1) 发动机缸数， 缸数多触点闭合时 间短。
(2) 火花塞积碳， 形成并联电阻，短 路，击穿。
（3）电容值大小
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配电器
配电器装于信号 发生器的上部， 由分电器盖、分 火头组成，见图 4-11。其作用 是将高压电按点 火顺序分配至火 花塞。
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配电器
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配电器
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离心调节器
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离心调节器
其作用是在转速变化时，利
用离心力自动使信号发生器
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3．点火时刻应适应发动机的工 作情况
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第二节、传统点火系统
传统点火系统的组成 （1） 电源 （2） 点火线圈 （3） 分电器：断电器；配电器；电容
器；点火提前角机构。 （4） 火花塞 （5） 点火开关
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传统点火系统的组成
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（1）火花塞电极间隙和形状 （2）气缸内混合气体的压力和温度 （3）电极的温度和极性 （4）发动机的工作情况
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火花塞电极间隙和形状
火花塞电极的间隙越 大，气体中的电子和 离子受电场力的作用 越小，不易发生碰撞 电离，击穿电压就越 高，见图4-1；电极 的尖端棱角分明，所 需的击穿电压低。
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火花塞要求
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火花塞要求
1．混合气燃烧时，火花塞下部将承受高压燃气的冲击，要求火 花塞必须有足够的机械强度。
2．火花塞承受着交变的高电压，要求它应有足够的绝缘强度， 能承受30kv高压。
3．混合气燃烧时，燃烧室内温度很高，可达1500～2200℃， 进气时又突然冷却至50～60℃，因此要求火花塞不但耐高温， 而且能承受温度剧变，不出现局部过冷或过热。
级绕组和次级绕阻。次级绕
阻居内，通常用直径为
0.06～0.10mm的漆包线绕
11000～26000匝；初级绕
阻居外，通常用0.5～
1.0mm的漆包线绕230～
3720020匝/4/8。
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闭磁路点火线圈
传统的开磁路点火线 圈中，次级绕组在铁 心中的磁通通过导磁 钢套构成回路，磁力 线的上、下部分从空 气中通过，磁路的磁 阻大，磁通损失大， 转换效率低（约 60%）；
汽车点火系统
点火系是发动机正常工作所必需的电器 系统之一，对本章内容来说，在学习了 解传统点火系的分电器、点火线圈、火 花塞的等各组成部件的结构、原理基础 上，整体把握普通电子点火系的工作原 理，掌握磁感应式和霍尔式普通电子点 火系的工作过程。
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第一节 点火系概述
一、点火系作用 二、点火系种类 三、电子点火系的分类 四、点火系的要求
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三、电子点火系的分类
2．按信号发生器型式分类
（1）磁感应式；
（2）霍尔式；
（3）光电式；
（4）电磁震荡式。
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四、点火系的要求
无论是哪一类的点火装置，均有共同的 技术性能要求，即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， 为此应满足以下三个方面的要求：
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二、传统点火系的工作原理
基本工作过程如 下：
（1） 触点闭合 一次侧电流增长
初级线圈电流 按指数规律增长
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传统点火系的工作原理
（2） 触点分开 下降为0，一次绕
阻产生自感电动 势200—300V 二次绕阻产生更 高电动势，互感 作用，15—20Kv
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闭磁路点火线圈
闭磁路点火线圈的铁 心是“曰”字形或 “口”字形，磁路中 只设有一个微小的气 隙，其磁路图4-17 所示 。闭磁路点火 线圈漏磁少，磁阻小， 变换效率高，可使点 火线圈小型化。
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三、火 花 塞
火花塞的作用是将高 压电引进发动机燃烧 室，在电极间形成火 花，以点燃可燃混合 气。火花塞拧装于气 缸盖的火花塞孔内， 下端电极伸入燃烧室。 上端连接分缸高压线。 火花塞是点火系中工 作条件最恶劣、要求 高和易损坏部件。其 外形图见图4-18。
存储能量恒定次 级线圈U2max恒 定
缺点电流上升速 度慢
点火电压低（满 足高速时）
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第三节、点火系统主要零件的 结构
一、分电器的 结构和工作原 理
断电器
2．配电器
3．离心调节 器
4．真空调节 器
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断电器
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触点间隙的调整
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提前产生点火信号来调节点
火提前角。其结构如图4-
12所示。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。
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真空调节器
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真空调节器
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动时应产生高于100mJ的能
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3．点火时刻应适应发动机的工 作情况
实践证明，燃烧最大压 力出现在上止点后 10°~15°时，发动机 的输出功率最大，此时 所对应的点火提前角为 最佳点火提前角。
影响最佳点火提前角的 因素很多，主要有（1） 发动机转速：（2）发 动机负荷（3）汽油辛 烷值
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发动机的工作情况
发动机转速
击穿电压与发动机转 速的关系见图4-4。发 动机高速工作时，气 缸内的温度升高，使
气缸的充气量减小，
致使气缸中压力减小，
因而火花塞的击穿电
压随转速的升高而降
低。发动机在起动和
急加速时击穿电压升
高，而全负荷且稳定
工作状态时击穿电压
较20低20/4。/8