1、第第1010章章 發動機點火系統發動機點火系統一、功用：一、功用：按照發動機各缸的點火次序，在一定的時刻供給按照發動機各缸的點火次序，在一定的時刻供給火花塞以能量足夠的高壓電，使火花塞兩電極之間產生足火花塞以能量足夠的高壓電，使火花塞兩電極之間產生足夠強的電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣，從而使發動機夠強的電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣，從而使發動機作功。作功。二二、分類、分類按照點火系的組成及產生高壓電的方法不同，分按照點火系的組成及產生高壓電的方法不同，分為為：1 1、蓄電池點火系蓄電池點火系：蓄電池點火系蓄電池點火系由蓄電池或發電機供給由蓄電池或發電機供給1212V V或或2424V V的

2、低壓直流電，借點火線圈和斷電器將低壓電轉的低壓直流電，借點火線圈和斷電器將低壓電轉變為高壓電，再通過配電器分配到各缸火花塞，使兩電極變為高壓電，再通過配電器分配到各缸火花塞，使兩電極之間產生火花，點燃可燃混合氣。汽車一般為之間產生火花，點燃可燃混合氣。汽車一般為1212V V電源，電源，由蓄電池供給低壓直流電，發電機給蓄電池充電。由蓄電池供給低壓直流電，發電機給蓄電池充電。2 2、半導體點火系、半導體點火系3 3、微機控制點火系、微機控制點火系4 4、磁電機點火系。磁電機點火系。 10.1 10.1 概述概述傳統分電器式點火系傳統分電器式點火系三、三、汽車發動機對點火系的要求汽車發動機對點火系

3、的要求 1 1、迅速產生足以擊穿火花塞間隙的高電壓、迅速產生足以擊穿火花塞間隙的高電壓151520kv20kv； 2 2、電火花應具備足夠高的能量、電火花應具備足夠高的能量50 50 120mJ120mJ； 3 3、點火時刻應適應發動機的工況。、點火時刻應適應發動機的工況。 四、四、 點火系的特點點火系的特點 搭鐵搭鐵汽車發動機點火系線路與其它電器設備線路汽車發動機點火系線路與其它電器設備線路一樣，均采用單線制聯結，即電源的一個電極用導線與各一樣，均采用單線制聯結，即電源的一個電極用導線與各用電設備相聯，而另一個電極則通過發動機機體、汽車車用電設備相聯，而另一個電極則通過發動機機體、汽車車架和

4、車身與各用電設備相聯，稱為搭鐵，相當于接地。既架和車身與各用電設備相聯，稱為搭鐵，相當于接地。既可以以電源的負極搭鐵，也可以以電源的正極搭鐵，汽車可以以電源的負極搭鐵，也可以以電源的正極搭鐵，汽車發動機點火系一般以電源的負極搭鐵。此時點火線圈的線發動機點火系一般以電源的負極搭鐵。此時點火線圈的線路一般使火花塞的中心電極為負極，側電極為正極，由于路一般使火花塞的中心電極為負極，側電極為正極，由于電子容易從溫度高的中心電極向溫度低的側電極發射（高電子容易從溫度高的中心電極向溫度低的側電極發射（高壓電流方向從正極流向負極），因此，可降低擊穿電壓壓電流方向從正極流向負極），因此，可降低擊穿電壓1520

5、%1520%左右。左右。（一）、點火線圈（一）、點火線圈 功用：將電源的低電壓轉變為高壓電的功用：將電源的低電壓轉變為高壓電的升壓變壓器升壓變壓器。分類：分類： 開磁路點火線圈；開磁路點火線圈； 閉磁路點火線圈。閉磁路點火線圈。10.2 10.2 傳統點火系統組成與工作原理傳統點火系統組成與工作原理 一一 、傳統點火系統組成：傳統點火系統組成： 1 1、點火線圈、點火線圈 （1 1）傳統的開磁路點火線圈的基本結構如圖）傳統的開磁路點火線圈的基本結構如圖4-154-15所所示，主要由鐵心、繞組、膠木蓋、瓷杯等組成。示，主要由鐵心、繞組、膠木蓋、瓷杯等組成。n其鐵心用其鐵心用0.30.30.5mm

6、0.5mm厚的硅鋼片疊成，鐵心厚的硅鋼片疊成，鐵心上繞有初級繞組和次級上繞有初級繞組和次級繞阻。繞阻。n次級繞阻居內，通常次級繞阻居內，通常用直徑為用直徑為0.060.060.10mm0.10mm的漆包線繞的漆包線繞11000110002600026000匝；匝；n初級繞阻居外，通常初級繞阻居外，通常用用0.50.51.0mm1.0mm的漆包線的漆包線繞繞230230370370匝。匝。附加電阻附加電阻n特點特點:附加電阻也稱熱敏電阻，它由低碳鋼絲、鎳附加電阻也稱熱敏電阻，它由低碳鋼絲、鎳鉻絲或純鎳絲制成，具有溫度升高時電阻迅速增鉻絲或純鎳絲制成，具有溫度升高時電阻迅速增大、溫度降低時電阻迅速

7、減小。大、溫度降低時電阻迅速減小。n作用：作用：利用附加電阻特點自動調節初級電流，可利用附加電阻特點自動調節初級電流，可以改善點火系的工作特性。以改善點火系的工作特性。附加電阻附加電阻n低速時：低速時：初級電流增長時間長，電流大，附加電阻受初級電流增長時間長，電流大，附加電阻受熱阻值增大，避免了初級電流過大，熱阻值增大，避免了初級電流過大，防止點火線圈過防止點火線圈過熱；熱；n高速時：高速時：初級電流增長時間短，電流小，附加電阻溫初級電流增長時間短，電流小，附加電阻溫度較低，可使初級電流下降的少些，保證了發動機在度較低，可使初級電流下降的少些，保證了發動機在高速工作時點火系統能供給較強的高壓電

8、而不止斷火。高速工作時點火系統能供給較強的高壓電而不止斷火。所以轉速變化時，附加電阻較好地解決了高速斷火和所以轉速變化時，附加電阻較好地解決了高速斷火和低速點火線圈過熱的矛盾，改善了點火性能。低速點火線圈過熱的矛盾，改善了點火性能。n起動時起動時: :由于蓄電池的端電壓會急劇下降，致使初級由于蓄電池的端電壓會急劇下降，致使初級電流減小，點火線圈不能供給足夠的高電壓和點火能電流減小，點火線圈不能供給足夠的高電壓和點火能量。為了克服這一影響，在起動時將附加電阻短路，量。為了克服這一影響，在起動時將附加電阻短路，以增大初級電流，提高次級電壓和火花能量，從而改以增大初級電流，提高次級電壓和火花能量，從

9、而改善了發動機的起動性能。善了發動機的起動性能。基本工作過程：基本工作過程：( (視頻視頻) )（二）高壓回路：（二）高壓回路： 觸點觸點K K斷開：次級線圈斷開：次級線圈附加電阻附加電阻蓄電池正極蓄電池正極蓄電池蓄電池搭鐵搭鐵火花塞火花塞側電極側電極火花塞中心電極火花塞中心電極高壓線高壓線配電器配電器次級次級線圈。線圈。（一）低壓回路：（一）低壓回路： 觸點觸點K K閉合時：蓄電池閉合時：蓄電池正極正極點火開關點火開關附加電附加電阻阻初級線圈初級線圈斷電器活斷電器活動觸點臂動觸點臂觸點觸點分電器分電器殼體搭鐵殼體搭鐵蓄電池負極。蓄電池負極。（2 2）閉磁路點火線圈）閉磁路點火線圈n閉磁路點火

10、線圈閉磁路點火線圈的鐵心是的鐵心是“曰曰”字形或字形或“口口”字字形，磁路中只設形，磁路中只設有一個微小的氣有一個微小的氣隙，其磁路圖隙，其磁路圖10-710-7所示所示 。閉。閉磁路點火線圈漏磁路點火線圈漏磁少，磁阻小，磁少，磁阻小，變換效率高，可變換效率高，可使點火線圈小型使點火線圈小型化?；ｉ]閉磁磁路路點點火火線線圈圈：將將一一次次繞繞組組和和二二次次繞繞組組都都繞繞在在口口子子形形或或日日子子形形鐵鐵心心上上，初初級級繞繞組組在在鐵鐵心心中中產產生生的的磁磁通通，通通過過鐵鐵心心形形成成閉閉合合磁磁路路，因因而而泄泄漏漏的的磁磁通通量量即即磁磁路路損損失失大大大大減減小小，點點火火線

11、線圈圈的的轉轉換換效效率率高高。 （二）、分電器二）、分電器組成：組成：斷電器、配電器，斷電器、配電器，電容器以及點火提前調電容器以及點火提前調節裝置。節裝置。作用：作用：接通與切斷點火系統接通與切斷點火系統的初級電路，使點火線的初級電路，使點火線圈的次級繞組中圈的次級繞組中產生高產生高電壓電壓；將點火線圈產生的高將點火線圈產生的高壓電壓電分配分配到相應氣缸的到相應氣缸的火花塞上?；鸹ㄈ稀７蛛娖鲗嵨飯D分電器實物圖 1 1、斷電器斷電器 作用：作用：周期性的接周期性的接通斷開一次繞組，通斷開一次繞組，使初級電流發生使初級電流發生變化，在點火線變化，在點火線圈中生成次級電圈中生成次級電壓。壓。結

12、構：結構：片簧，活動片簧，活動觸點，膠木，凸觸點，膠木，凸輪輪觸點間隙：觸點間隙：兩觸點兩觸點分開時的最大間分開時的最大間隙稱為觸點間隙隙稱為觸點間隙 0.350.45mm0.350.45mm 凸輪棱數凸輪棱數= =氣缸數；凸輪軸轉速氣缸數；凸輪軸轉速= =配氣凸輪軸轉速配氣凸輪軸轉速 。 觸點間隙過小，觸點間易觸點間隙過小，觸點間易出現火花而使初級電路斷電出現火花而使初級電路斷電不良，甚至觸點燒蝕；不良，甚至觸點燒蝕；觸點間隙過大，則觸點閉觸點間隙過大，則觸點閉合時間縮短，使初級電流減合時間縮短，使初級電流減小，次級電壓降低，高速時小，次級電壓降低，高速時容易缺火。容易缺火。調整：調整：可旋

13、轉偏心調節螺可旋轉偏心調節螺釘釘1 1來調整觸點間隙，首先，來調整觸點間隙，首先，要松開固定托板要松開固定托板3 3的螺釘的螺釘2 2。1、調節螺釘 2、固定螺釘，3、托板 4、活動觸點臂，5、銷釘 6、片簧。組成組成: :n分電器蓋、分火分電器蓋、分火頭。頭。作用作用: : 將高壓電按點火將高壓電按點火順序分配至火花順序分配至火花塞。塞。2 2、配電器、配電器 配電器配電器配電器配電器3、電容器、電容器作用作用: :（與斷電器并聯）與斷電器并聯） 當觸點斷開時，當觸點斷開時，減小觸點間的電減小觸點間的電火花，防止觸點火花，防止觸點燒蝕。同時吸引燒蝕。同時吸引初級繞組的自感初級繞組的自感電動勢

14、，使初級電動勢，使初級電流迅速切斷，電流迅速切斷，提高次級電壓。提高次級電壓。1-金屬箔 2-蓋板 3-外殼 4-絕緣紙 4 4、點火提前裝置、點火提前裝置作用：作用： 實現點火提前，必須在壓縮行程未到達上質點位實現點火提前，必須在壓縮行程未到達上質點位置時，使觸點分開。置時，使觸點分開。方法：方法： 1.1.觸點不動，使凸輪相對軸向轉一個角度；觸點不動，使凸輪相對軸向轉一個角度； 2.2.凸輪不動，使觸點相對凸輪轉一個角度。凸輪不動，使觸點相對凸輪轉一個角度。裝置：裝置： 1.1.離心式點火提前調節裝置；離心式點火提前調節裝置； 2.2.真空式點火提前調節在裝置；真空式點火提前調節在裝置；

15、3.3.辛烷值校正器。辛烷值校正器。點火提前角點火提前角 點火提前角是從發出電火花到上止點間的曲軸轉角。其數點火提前角是從發出電火花到上止點間的曲軸轉角。其數值應視燃料性質、轉速、負荷、過量空氣系數等很多因素而值應視燃料性質、轉速、負荷、過量空氣系數等很多因素而定。定。1 1、點火提前角、點火提前角過大（早）；過大（早）；2 2、點火提前角、點火提前角過?。ㄍ恚┻^小（晚）3 3、點火提前角、點火提前角最佳。最佳。過大，則大部分混合氣在壓縮過程中燃燒，活塞上行所消耗過大，則大部分混合氣在壓縮過程中燃燒，活塞上行所消耗的壓縮功增加，發動機容易過熱，有效功率下降，工作粗爆的壓縮功增加，發動機容易過熱

16、，有效功率下降，工作粗爆程度增加。同時由于混合氣的壓力過高，末端混合氣燃燒前程度增加。同時由于混合氣的壓力過高，末端混合氣燃燒前的溫度較高，爆燃傾向加大。的溫度較高，爆燃傾向加大。為最佳值時，最高壓力出現在上止點后合適的角度內，示功為最佳值時，最高壓力出現在上止點后合適的角度內，示功圖面積最大，完成的循環功最多，發動機的動力性、經濟性圖面積最大，完成的循環功最多，發動機的動力性、經濟性最好。最好。過小，則燃燒延長到膨脹過程，燃燒最高壓力和溫度下降，過小，則燃燒延長到膨脹過程，燃燒最高壓力和溫度下降，傳熱損失增多，排氣溫度升高，功率下降，耗油量增多。傳熱損失增多，排氣溫度升高，功率下降，耗油量增

17、多。2 2、轉速、轉速 n n紊流紊流，火，火焰速度大體與轉速成焰速度大體與轉速成正比增加，因而以秒正比增加，因而以秒計的燃燒過程縮短，計的燃燒過程縮短，但由于循環時間亦縮但由于循環時間亦縮短，一般燃燒過程相短，一般燃燒過程相當的曲軸轉角增加，當的曲軸轉角增加，應該相應加大點火提應該相應加大點火提前角而裝置離心調節前角而裝置離心調節點火提前器。轉速增點火提前器。轉速增加時，火焰速度亦增加時，火焰速度亦增加，爆燃傾向減小。加，爆燃傾向減小。3 3、負荷、負荷 轉速一定，轉速一定，PePe時，時，進入進入氣缸的新鮮混合氣量氣缸的新鮮混合氣量 而殘而殘余廢氣量基本不變，故余廢氣量基本不變，故。因為殘

18、余廢氣對燃燒反應起阻因為殘余廢氣對燃燒反應起阻礙作用，使礙作用，使UmUm。為保證燃燒。為保證燃燒過程在上止點附近完成，過程在上止點附近完成，需增需增大點火提前角，大點火提前角，靠真空提前點靠真空提前點火裝置來調節?；鹧b置來調節。 當負荷當負荷混合氣數量混合氣數量混合氣稀釋程度混合氣稀釋程度起火界限更窄，火焰速度起火界限更窄，火焰速度燃燒惡化。當負荷燃燒惡化。當負荷氣缸氣缸的（溫度的（溫度+ +壓力）壓力） 爆燃的爆燃的傾向傾向 。 點(1)(1)離心離心點火提前點火提前調節器調節器作用作用: :在轉速變化時，利用離心力自動使信號發生器提前產生在轉速變化時，利用離心力自動使信號發生器提前產生點

19、火信號來調節點火提前角。點火信號來調節點火提前角。離心點火提前角調節裝置離心點火提前角調節裝置 離心點火提前裝置就是為實現這一功能而設置的。斷電離心點火提前裝置就是為實現這一功能而設置的。斷電凸輪套在調節器橫板上，凸輪套在調節器橫板上，該調節器橫板既隨分電器軸一同轉該調節器橫板既隨分電器軸一同轉動，又可相對該軸發生擺動，動，又可相對該軸發生擺動，其擺角是通過離心塊感應發動其擺角是通過離心塊感應發動機轉速來調節的機轉速來調節的。當當n n；當當nn。 發動機要求發動機要求 觸點不動：使凸輪相對于觸點不動：使凸輪相對于 軸順旋轉方向轉過一個角度軸順旋轉方向轉過一個角度 ，這樣，在活塞尚未到達上止這

20、樣，在活塞尚未到達上止點時（假定點火提前角調節點時（假定點火提前角調節裝置不工作時，點火提前角裝置不工作時，點火提前角為零）斷電器觸點即分開，為零）斷電器觸點即分開，使點火提前（圖使點火提前（圖b b）。）。(2)(2)真空式點火提前角調節裝置真空式點火提前角調節裝置作用：作用： 隨發動機負荷的變化（節氣門開度變化自動的調隨發動機負荷的變化（節氣門開度變化自動的調節點火提前角）節點火提前角）工作原理：工作原理： 凸輪不動，使觸點（連同固定托板）相對于凸輪凸輪不動，使觸點（連同固定托板）相對于凸輪逆旋轉方向轉過一個逆旋轉方向轉過一個角度角度 ，使點火也提前（圖，使點火也提前（圖c c）。）。1-

21、觸點 2-凸輪 3-凸輪軸 4-固定盤（三）、火花塞（三）、火花塞作用作用: :n將高壓電引進發動機將高壓電引進發動機燃燒室，在電極間形燃燒室，在電極間形成火花，以點燃可燃成火花，以點燃可燃混合氣?；旌蠚狻火花塞擰裝于氣缸蓋火花塞擰裝于氣缸蓋的火花塞孔內，下端的火花塞孔內，下端電極伸入燃燒室。上電極伸入燃燒室。上端連接分缸高壓線。端連接分缸高壓線。火花塞是點火系中工火花塞是點火系中工作條件最惡劣、要求作條件最惡劣、要求高和易損壞部件。高和易損壞部件?；鸹ㄈ蠡鸹ㄈ? 1混合氣燃燒時，火花塞下部將承受高壓燃氣的沖擊，混合氣燃燒時，火花塞下部將承受高壓燃氣的沖擊，要求火花塞必須有足夠的機械

22、強度。要求火花塞必須有足夠的機械強度。2 2火花塞承受著交變的高電壓，要求它應有足夠的絕火花塞承受著交變的高電壓，要求它應有足夠的絕緣強度，能承受緣強度，能承受30kv30kv高壓。高壓。3 3混合氣燃燒時，燃燒室內溫度很高，可達混合氣燃燒時，燃燒室內溫度很高，可達1500150022002200，進氣時又突然冷卻至，進氣時又突然冷卻至50506060，因此要求，因此要求火花塞不但耐高溫，而且能承受溫度劇變，不出現火花塞不但耐高溫，而且能承受溫度劇變，不出現局部過冷或過熱。局部過冷或過熱。4 4混合氣的燃燒產物很復雜，含有多種活性物質，如混合氣的燃燒產物很復雜，含有多種活性物質，如臭氧、一氧化

23、碳和氧化硫等，易使電極腐蝕。因此臭氧、一氧化碳和氧化硫等，易使電極腐蝕。因此要求火花塞要耐腐蝕。要求火花塞要耐腐蝕。5 5火花塞的電極間隙影響擊穿電壓，所以要有合適的火花塞的電極間隙影響擊穿電壓，所以要有合適的電極間隙?；鸹ㄈ惭b位置要合適，以保證有合理電極間隙?；鸹ㄈ惭b位置要合適，以保證有合理的著火點?；鸹ㄈ麣饷苄詰敽茫员ＷC燃燒室不的著火點?；鸹ㄈ麣饷苄詰敽茫员ＷC燃燒室不漏氣。漏氣。 1-1-接線螺母接線螺母2-2-絕緣體絕緣體3-3-接線螺桿接線螺桿4-4-墊圈墊圈5-5-火花塞殼體火花塞殼體6-6-密封劑密封劑7-7-密封墊圈密封墊圈8-8-紫銅墊圈紫銅墊圈9-9-側電極側電極

24、10-10-絕緣體裙部絕緣體裙部11-11-中心電極中心電極n組成：組成：火花塞主要由接火花塞主要由接觸頭、瓷絕緣體、中心觸頭、瓷絕緣體、中心電極、側電極和殼體等電極、側電極和殼體等部分。部分。n要求要求: :電極一般采用耐電極一般采用耐高溫、耐腐蝕的鎳錳合高溫、耐腐蝕的鎳錳合金鋼或鉻錳氮、鎢、鎳金鋼或鉻錳氮、鎢、鎳錳硅等合金制成，也有錳硅等合金制成，也有采用鎳包銅材料制成，采用鎳包銅材料制成，以提高散熱性能?；鸹ㄒ蕴岣呱嵝阅堋；鸹ㄈ姌O間隙多為塞電極間隙多為0.60.60.7mm0.7mm，電子點火其間電子點火其間隙可增大至隙可增大至1.01.01.2mm1.2mm?；鸹ㄈ臒崽匦曰鸹ㄈ?/p>

25、熱特性 1 1、自凈溫度：能使落在絕緣體上的油滴立即燒掉，不致形、自凈溫度：能使落在絕緣體上的油滴立即燒掉，不致形成積炭，絕緣體（裙部）應保持的溫度（成積炭，絕緣體（裙部）應保持的溫度（500500700700C C）。）。n如果溫度低于自凈溫度，就可能使油霧聚積成油層，引起如果溫度低于自凈溫度，就可能使油霧聚積成油層，引起積炭而不能跳火；積炭而不能跳火；n如果溫度過高，例如超過如果溫度過高，例如超過850850，會形成熾熱點，發生表，會形成熾熱點，發生表面點火，使發動機遭受損壞。面點火，使發動機遭受損壞。n火花塞裙部的工作溫度取決于火花塞熱特性和發動機氣缸火花塞裙部的工作溫度取決于火花塞熱特

26、性和發動機氣缸的工作溫度。的工作溫度。2 2、火花塞熱特性、火花塞熱特性: :指火花塞發火部位的熱量向發動機冷卻系指火花塞發火部位的熱量向發動機冷卻系統散發的性能。統散發的性能。影響火花塞熱特性的主要因素：影響火花塞熱特性的主要因素： 火花塞裙部的長度。火花塞裙部的長度?；鸹ㄈ问剑夯鸹ㄈ问剑?冷型：裙部高度在冷型：裙部高度在8mm,8mm,能耐較強的熱負荷；能耐較強的熱負荷； 中型：裙部高度在中型：裙部高度在11mm11mm及及14mm, 14mm, 耐熱能力一般；耐熱能力一般； 熱型：裙部高度在熱型：裙部高度在16mm16mm及及20mm,20mm,適于低熱負荷的發動機使用；適于低熱負荷

27、的發動機使用；10.310.3 電子點火系統n傳統點火系統的缺點傳統點火系統的缺點: : 1)1)觸點容易燒蝕。在傳統點火系統中，觸點控制電流觸點容易燒蝕。在傳統點火系統中，觸點控制電流的通斷。當觸點斷開瞬間，觸點間易形成火花，將的通斷。當觸點斷開瞬間，觸點間易形成火花，將觸點氧化、燒蝕觸點氧化、燒蝕; ;加之觸點反復加之觸點反復開閉，觸點頂塊開閉，觸點頂塊與凸輪長期摩擦而磨損，觸點間隙變化，易導致點與凸輪長期摩擦而磨損，觸點間隙變化，易導致點火正時不穩，影響點火系統的正常工作?；鹫龝r不穩，影響點火系統的正常工作。2 2）由于受觸點允許電流強度的限制，一般不超過）由于受觸點允許電流強度的限制，一般不超過5A5A，因此二次電壓及火花能量的提高受到限制。因此二次電壓及火花能量的提高受到限制。 3)3)一次電流和二次電壓的大小隨發動機轉速的升高和一次電流和二次電壓的大小隨發動機轉速的升高和氣缸數的增多而下降，使多缸發氣缸數的增多而下降，使多缸發 動機高速時點火動機高速時點火不可靠。不可靠。4 4）二次電壓上升速率比較慢，對火花塞積炭和污染）二次電壓上升速率比較慢，對火花塞積炭和污染比較敏感。比較敏感。n電子點火系統