第三章 点火系统

二、工作原理
二、工作原理
二、工作原理
可分为三个阶段 1.触点闭合，初级 电流增长（储能 过程） 2.触点断开，次级 高压产生 3.火花塞极间放电 过程
二、工作原理
几点说明： 1.电容器的作用 减小触点间的火花放电。 2.放电情况 电容放电（火花头，电流大，时间短） 电感放电（火花尾，电流小，时间长） 3.附加电阻的作用 （1）正温度系数电阻，自动调节初级电流 （2）起动时通过起动机电磁开关短接之，保证初 级电流
热型火花塞一般用于汽缸温度低的小 压缩比、低转速、小功率的发动机上。 冷型火花塞一般用于汽缸温度低的大 压缩比、高转速、大功率的发动机上。
第三节 电子点火系
一、传统点火系的问题
1.可靠性差：触点烧蚀 2.次级最高电压不稳定：高速时点火电压低 3.点火能量低：触点电流小 4.火花塞积炭敏感：断电速度慢 5.无线电干扰大：触点电弧放电 上述问题的结症是断电器触点问题。电子点 火系基本原理就是采用大功率晶体管代替触点。
一、点火系统分类
2.按点火能量存储方式分： 电感储能式（WL=1/2LI2） 电容储能式（Wc=1/2CU2） 目前汽车上大多使用电感储能式。
3.按结构型式分： 传统点火系统 电子点火系统 微机控制点火系统
一、点火系统分类
传统点火系统又称触点点火系统，随着发动机 转速和压缩比的不断提高，它的缺点越来越明显， 已逐渐被电子点火系统所取代。 电子点火系统与传统点火系统的主要区别是没 有断电器触点，取而代之的是各种类型的点火信号 发生器。 随着计算机技术的发展，微机控制点火系统在 现代发动机上得到应用，它是利用传感器检测与点 火有关的各种信号，作为计算和控制点火时刻的依 据，因此可以使点火提前角控制在最佳状态，从而 使发动机的动力性、燃油经济性以及排气净化得到 明显改善。
二、 对点火系统的要求
2.火花应具有足够的能量 发动机所需点火能量的大小，与混合气的稀 浓程度及温度有关。 3.点火时间应适应发动机的工况 不同发动机有不同的最佳点火提前角，同一 台发动机不同工况下最佳点火提前角也不同。影 响最佳点火提前角的因素有： （1）转速，转速↑，最佳点火提前角↑ （2）负荷，负荷↑，最佳点火提前角↓ （3）起动与怠速，最佳点火提前角↓
二、 对点火系统的要求
为了保证汽油发动机在各种工况和使 用条件下都能可靠与适时地点火，点火系 统必须满足以下3个条件。
1、能够产生足够高的电压 2、火花应具有足够的能量 3、点火时间应适应发动机的工况
二、 对点火系统的要求
1、能够产生足够高的电压 能够使火花塞产生火花的电压称为击穿电压Uj, 影响击穿电压的因素有： （1）发动机工况（混合气密度↑， Uj↑，温度↑， Uj↓） （2）电极温度与极性（温度↑， Uj↓,中心电极为 负， Uj↓) (3)火花塞间隙与形状（间隙大， Uj↑，电极表面 有突起， Uj↓） （4）电极上的油污、积炭等。 最高电压U2max≥ Uj,才能可靠跳火。
四、电容点火系
1.组成 （1）直流升压器 （2）蓄能电容器 （3）晶闸管 （4）触发电路 2.原理 （1）晶闸管截至，电容蓄能 （2）晶闸管导通，电容放电
3.特点
（1）最高次级电压稳定（充电时间短） （2）对积炭不敏感（电压上升快） （3）点火线圈温度低（点火时才通电） （4）低速时能耗低（能耗与转速成正比） （5）能量损失小（储能过程效率高） （6）火花持续时间短（1-50 us）
四、其它影响次级电压的因素
1.发动机汽缸数的影响 相同的转速下，汽缸数↑，触点闭合 时间↓，次级电压↓。 2.火花塞积炭的影响 相当于并联一电阻。 3.电容的影响 （1）触点并联电容C1 C1太小，触点火花↑次级电压↓ C1太大，初级电流下降慢，次级电压↓ C1一般为0.15~0.35uF。 （2）次级分布电容C2 C2↓,次级电压↑ C2由次级回落结构决定，不能改变。
1.点火信号发生器
（1）磁感应式 特点： 结构简单，工作可靠，输出电压随 转速变化。
1.点火信号发生器
（2）光电式 特点：结构简单，信号电压与转速无关，但抗污 染能力差。
1.点火信号发生器
（3）霍尔效应式 什么是霍尔效应？ 将半导体基片置 于磁场中，并通入电 流，电流的方向与磁 场方向垂直，则在垂 直于电流和磁场的横 向两侧产生一个与电 流、磁场强度成正比 的电压，此电压称为 霍尔电压。 UH=RH/d×IB RH—霍尔系数 d—基片厚度 I—电流 B—磁场强度
2.分电器
• 分电器轴安装 在机油泵轴的 顶端，配气凸 轮轴与分电器 轴之间的传动 比为1:1。 • 分电器由断电 器、配电器、 电容器和点火 提前角机构等 组成。
（1）断电器
断电器的作用是接通与切断低压电路。断电器装 在固定板上，固定板上装活动底板。断电器由凸轮和一 对触点组成。触点总成安装在活动底板上，一对触点中 的两个触点均为钨质触点，其中固定触点搭铁，它固定 在活动底板上，可借助于转动偏心螺钉来调整触点间隙； 活动触点固定在活动触点臂的一端，活动触点臂经弹簧 片和导线与壳体外的接柱相连。弹簧片使活动触点臂压 靠在凸轮上。凸轮的凸角数与发动机气缸数相同，由分 电器轴驱动运转，从而使触点周期性地开启与闭合。
四、其它影响次级电压的因素
4.触点间隙的影响 触点间隙↑，打开时间早，闭合角↓，闭合时间↓， 初级电流↓。次级电压↓ 触点间隙↓↓，断电不彻底，火花大，次级电压↓ 触点间隙一般为0.35~0.45mm 5.触点接触电阻的影响 接触电阻↑,电流↓，次级电压↓ 6.点火线圈温度的影响 点火线圈温度↑，电阻↑，电流↓，次级电压↓
作业题
P135 1、2、7、8、10
三、工作特性
点火系统的工作特性是指最高次级高压 U2Max随发动机转速的变化规律。理论上有：
三、工作特性
在很低的转速时，由 于触点打开慢，易形成火 花，所以实际次级电压低 于理论值； 在转速很高时，由于 触点颤动，造成闭合时间 缩短，电流减小，因此， 实际次级电压低于理论值。 当次级最高电压低于 击穿电压Uj时，将造成火 花塞不能点火，此时对应 的转速nm称为极限转速。
2.电子点火器
（3）典型电子点火器电路原理
2.电子点火器
1）基本过程 感应线圈负脉冲时，V1截至，V2、V3导通，初级通电 感应线圈正脉冲时，V1导通，V2、V3截至，初级断电 2）闭合角控制 正脉冲时，对C2充电，根据转速越高，脉冲电压越 高，C2充电越多；负脉冲时，C2放电，转速越高，C2放 电时间越长，V1截至时间延长，初级通电时间延长。 3）停车断电 停车时，V1经R4导通，V3截至 4）初级电流稳定控制 当蓄电池电压高时，V3集电极电压经R8、VS6反馈 至V1基极，增加了V1的导通深度，也就是延迟了V3的导 通时刻。 5）恒流控制 初级电流达到预定值时，V4导通，降低V3基极电位， 减小V3电流。
3.火花塞
（2）类型 ①标准型： 应用最多； ②绝缘体突出型： 抗污染能力强 ③细电极型 ： 跳火电压低，点 火能力强； ④锥座型：可不用密封垫，安装 体积小； ⑤多极型：点火可靠，间隙不用 调整； ⑥沿面跳火型： 与电容点火系 统配合使用，可完全避免炽热 点火，抗如染能力强。 此外，还有电阻型（串联由 5~10千欧电阻）、屏蔽型等。
影响最佳点火提前角的因素
（4）汽油辛烷值，辛烷值↑，最佳点火提前角↑
（5）压缩比，压缩比↑，最佳点火提前角↓ （6）混合气成分，ɑ=0.8~0.9,燃烧快，最佳点火提前角↓ （7）进气压力，进气压力↓，最佳点火提前角↑
因此，要求点火提前角能自动调整。
第二节 传统点火系统
一、组成 传统点火系统主要由蓄电池、点火线圈、分电器、 电容器、高压阻尼线、火花塞以及点火开关等组成。
（2）配电器和电容器
• 配电器的作用是按发动机气缸的工作顺序将点 火线圈次级绕组产生的高压电分配到各个气缸。 配电器由分火头和分电器盖组成。
• 电容器用螺钉固定在分电器壳体上，电容的一 极与外壳相联，另一极由引出导线接至分电器 接线柱。
• 电容器工作时要承受触点断开时初级绕组产生 的自感电动势，因此要求电容器的耐压在 500V以上，其绝缘电阻不得低于50MQ(20℃)
辛烷值选择器
为了适应不同汽油的抗爆性能，在 换用不同品牌的汽油时，常需要调整点 火时间，为此在分电器壳体上装有辛烷 值选择器。辛烷值选择器实际上是一个 刻度盘。当逆着凸轮旋转方向转动分电 器壳体时，点火提前角增大。反之，则 点火提前角减小。壳体转动的多少，一 般可以从刻度盘上看出。
3.火花塞
（1）构造 主要由中心电极、侧电极、 钢壳、绝缘瓷体等组成。 火花塞电极间隙一般为 0.6~0.7mm。 过大：击穿电压高，跳火 可靠性差，点火系统负荷大。 过小：有效点火能力小， 点火可靠性降低。
二、电子点火系的组成与原理
点火 信号发生器 控制大功率 晶体管的通 断，完成初 级电流的通 断。
二、电子点火系的组成与原理
按照点火信号的来源，可分为： 1.晶体管辅助点火系 2.无触点电子点火系
三、电子点火系的结构
采用无触点分电器，另增 设了电子点火器，无触点分电 器由点火信号发生器、配电器、 点火提前机构组成，后两者与 传统点火系相同。 1.点火信号发生器 用于产生与汽缸数、曲轴 位置对应的点火信号。由信号 触发转子、信号产生定子组成。 常见的有磁感应式、光电 式、霍尔效应式。
（3）点火提前机构
点火提前机构是随发动机工况变化 而自动调节点火提前角的装置。传统点 火系统一般仅考虑转速、负荷和汽油辛 烷值对点火提前角的影响，因而设置了 离心提前机构、真空提前机构和辛烷值 选择器。
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离 心 提 前 机 构
真空提前机构
真空提前机构是随发动机负荷的变化而自 动调节点火提前角的机构。它安装在分电器壳 体的外侧。
四、传统点火系统的构造
四、传统点火系统的构造 1、点火线圈
点火线圈按磁路的结构型式不同，可 分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈两 种。 传统点火系统广泛使用的是开磁路点 火线圈，而闭磁路点火线圈多用于电子点 火系统或微机控制点火系统。
1.点火线圈（开磁路）
1.点火线圈（闭磁路）
在“日”字形铁心内绕有初级与次级绕组
1.点火信号发生器
（3）霍尔效应式 特点：精度高，耐久性好，信号电压稳定，应用较多。
2.电子点火器
（1）功能 （2）类型 在点火信号的触发下，及时 通断点火线圈的初级电流， 分立元件式 使点火线圈次级产生高压。 集成电路式 闭合角控制 初级电流控制 停车断电 过压断电 低速推迟点火
3.火花塞
（3）热特性 火花塞工作时，裙 部温度应保持在 500~700℃，这时，落 在绝缘体上的油粒可自 行烧掉又不会引起炽热 点火，此温度称为自洁 温度。 在同类型的发动机 上，火花塞裙部绝缘体 的长度决定了其温度： 长度↑，受热↑，温度 ↑。
3.火花塞
我国根据火花塞裙部绝缘体的长度表 征火花塞的热特性，裙部越长，火花塞越 热。（P110,表3-3）
第三章 点火系统
第一节 概 述
汽油发动机中，气缸内的混合气是由高压 电火花点燃的，而高压电火花是由点火系统产 生的。 一、点火系统分类 1.按电能来源分： 蓄电池点火 磁电机点火。 蓄电池点火系统由于结构简单、工作可靠， 长期在汽车上应用。磁电机点火系统目前仍用 在部分摩托车和拖拉机上 。