汽车点火系统[1]

汽车点火系统[1]
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。
汽车点火系统[1]
火花塞要求
汽车点火系统[1]
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
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。
汽车点火系统[1]
真空调节器
汽车点火系统[1]
真空调节器
汽车点火系统[1]
真空调节器
汽车点火系统[1]
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。
汽车点火系统[1]
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。 n 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。 n 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。 n 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。 n 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。
n 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。
汽车点火系统[1]
三、电子点火系的分类
n 1．按储能方式分类 n （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； n （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。
n 过小，火花过大，烧坏白金。 n C2 应尽量小 n 应选配合适的高压线、火花塞 n 触点间隙影响 触点闭合角 n 触点火花 降低次级电压，烧坏触点 n 点火线圈温度影响 点火线圈质量保证温度不
可过高
汽车点火系统[1]
附加电阻
n 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。
汽车点火系统[1]
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。
汽车点火系统[1]
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。
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）
汽车点火系统[1]
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
汽车点火系统பைடு நூலகம்1]
断电器
汽车点火系统[1]
触点间隙的调整
汽车点火系统[1]
汽车点火系统[1]
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[1]
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417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。
n （1）火花塞电极间隙和形状 n （2）气缸内混合气体的压力和温度 n （3）电极的温度和极性 n （4）发动机的工作情况
汽车点火系统[1]
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。
汽车点火系统[1]
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 动时应产生高于100mJ的能 量。
汽车点火系统[1]
二、点火线圈
汽车点火系统[1]
点火线圈
汽车点火系统[1]
点火线圈
汽车点火系统[1]
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 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～ 370匝。
汽车点火系统[1]
二、点火系种类
n 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。
n 蓄电池点火系按是否采用电子元件控制 可分为
n 传统点火系 n 电子点火系 n 微机控制点火系统
汽车点火系统[1]
1． 传统点火系
n 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。
汽车点火系统[1]
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。
汽车点火系统[1]
附加电阻
n 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。
n 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。
n 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。
汽车点火系统[1]
2．电子点火系
n 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。
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411。其作用 是将高压电按 点火顺序分配 至火花塞。
汽车点火系统[1]
配电器
汽车点火系统[1]
配电器
汽车点火系统[1]
离心调节器
汽车点火系统[1]
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 提前产生点火信号来调节点 火提前角。其结构如图412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。
汽车点火系统[1]
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 较低。
汽车点火系统[1]
三、电子点火系的分类
n 2．按信号发生器型式分类
n
（1）磁感应式；
n
（2）霍尔式；
n
（3）光电式；
n
（4）电磁震荡式。
汽车点火系统[1]
四、点火系的要求
n 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：
汽车点火系统
2020/11/23
汽车点火系统[1]
第一节 点火系概述
n 一、点火系作用 n 二、点火系种类 n 三、电子点火系的分类 n 四、点火系的要求
汽车点火系统[1]
一、点火系作用
n 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。
n 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。
n 1．能产生足以击穿火花塞间隙的电压 n 2．火花应具有足够的能量 n 3．点火时刻应适应发动机的工作情况
汽车点火系统[1]
1．能产生足以击穿火花塞间隙的电压
n 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：
（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
汽车点火系统[1]
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
汽车点火系统[1]
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
汽车点火系统[1]
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
汽车点火系统[1]
3．点火时刻应适应发动机的工 作情况
n 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。
汽车点火系统[1]
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
汽车点火系统[1]
火花塞的热特性
要使火花塞能正常工作，其下 部绝缘体——裙部的温度应 保持在500～700°C，这样才 能使落在绝缘体上的油滴立即 烧掉，不致形成积炭，通常称 这个温度为火花塞的“自净温 度”。如果温度低于自净温度， 就可能使油雾聚积成油层，引 起积炭而不能跳火；如果温度 过高，例如超过850℃，会形 成炽热点，发生表面点火，使 发动机遭受损坏。
电感放电 小电流， 时间较长
汽车点火系统[1]
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
汽车点火系统[1]
传统点火系统工作特性与影响 二次电压的因素
n C1影响 过大放电周期长，二次电压低，不宜 着车。
汽车点火系统[1]
第二节、传统点火系统
n 传统点火系统的组成 n （1） 电源 n （2） 点火线圈 n （3） 分电器：断电器；配电器；电容
器；点火提前角机构。 n （4） 火花塞 n （5） 点火开关
汽车点火系统[1]
传统点火系统的组成
汽车点火系统[1]
二、传统点火系的工作原理
基本工作过程如 下：