1、發動機點火系檢測實驗一、實驗目的1、了解汽油機電控點火系統組成及工作原理2、掌握點火提前角的基本原理3、掌握四缸四沖程發動機凸輪軸信號與各缸四個沖程的關系。4、掌握點火提前角的測量與調節方法二、實驗原理及方法1、點火系統的功用        點火系統的基本功用是在發動機各種工況和使用條件下，在氣缸內適時、準確、可靠地產生電火花，以點燃可燃混合氣，使發動機作功。 2、點火系統的類型        發動機點火系統，按其組成和產生高壓電方式的不同可分為傳統蓄電池點火系統、電子點火系

2、統、微機控制點火系統和磁電機點火系統。        傳統蓄電池點火系統以蓄電池和發電機為電源，借點火線圈和斷電器的作用，將電源提供的6V、12V或24V的低壓直流電轉變為高壓電，再通過分電器分配到各缸火花塞，使火花塞兩電極之間產生電火花，點燃可燃混合氣。傳統蓄電池點火系統由于存在產生的高壓電比較低、高速時工作不可靠、使用過程中需經常檢查和維護等缺點，目前正在逐漸被電子點火系統和微機控制點火系統所取代。        電子點火系統以蓄電池和發電機為電源，借點火線圈和

3、由半導體器件(晶體三極管)組成的點火控制器將電源提供的低壓電轉變為高壓電，再通過分電器分配到各缸火花塞，使火花塞兩電極之間產生電火花，點燃可燃混合氣。與傳統蓄電池點火系統相比具有點火可靠、使用方便等優點，是目前國內外汽車上廣泛采用的點火系統。 2 / 14       微機控制點火系統與上述兩種點火系統相同，也以蓄電池和發電機為電源，借點火線圈將電源的低壓電轉變為高壓電，再由分電器將高壓電分配到各缸火花塞，并由微機控制系統根據各種傳感器提供的反映發動機工況的信息，發出點火控制信號，控制點火時刻，點燃可燃混合氣。它還可以取消分

4、電器，由微機控制系統直接將高壓電分配給各缸。微機控制點火系統是目前最新型的點火系統，已廣泛應用于各種中、高級轎車中。         磁電機點火系統由磁電機本身直接產生高壓電，不需另設低壓電源。與傳統蓄電池點火系統相比，磁電機點火系統在發動機中、高轉速范圍內，產生的高壓電較高，工作可靠。但在發動機低轉速時，產生的高壓電較低，不利于發動機起動。因此磁電機點火系統多用于主要在高速、滿負荷下工作的賽車發動機，以及某些不帶蓄電池的摩托車發動機和大功率柴油機的起動發動機上。其他分類比較見下表2 / 143、點火系統的基本要求

5、        點火系統應在發動機各種工況和使用條件下保證可靠而準確地點火。為此點火系統應滿足以下基本要求：        3.1.能產生足以擊穿火花塞兩電極間隙的電壓        使火花塞兩電極之間的間隙擊穿并產生電火花所需要的電壓，稱為火花塞擊穿電壓。火花塞擊穿電壓的大小與電極之間的距離(火花塞間隙)、氣缸內的壓力和溫度、電極的溫度、發動機的工作狀況等因素有關。試驗表明，發動機正常運行時，火花塞的擊穿電壓為78

6、kV，發動機冷起動時達19kV。為了使發動機在各種不同的工況下均能可靠地點火，要求火花塞擊穿電壓應在1520kV。        3.2.電火花應具有足夠的點火能量        為了使混合氣可靠點燃，火花塞產生的火花應具備一定的能量。發動機工作時，由于混合氣壓縮時的溫度接近自燃溫度，因此所需的火花能量較小(15mJ)，傳統點火系統的火花能量(1550mJ)，足以點燃混合氣。但在起動、怠速以及突然加速時需要較高的點火能量。為保證可靠點火，一般應保證5080mJ的點火能量，起動

7、時應能產生大于100mJ的點火能量。       3. 3. 點火時刻應與發動機的工作狀況相適應        首先發動機的點火時刻應滿足發動機工作循環的要求；其次可燃混合氣在氣缸內從開始點火到完全燃燒需要一定的時間(千分之幾秒)，所以要使發動機產生最大的功率，就不應在壓縮行程終了(上止點)點火，而應適當地提前一個角度。這樣當活塞到達上止點時，混合氣已經接近充分燃燒，發動機才能發出最大功率。 4、點火系統的特點     

8、60;  汽車發動機的點火系統與汽車上其他電器設備一樣，采用單線制連接，即電源的一個電極用導線與各用電設備相連，而電源的另一個電極則通過發動機機體、汽車車架和車身等金屬構件與各用電設備相連，稱為搭鐵，其性質相當于一般電路中的接地。搭鐵的電極可以是正極也可以是負極。因為熱的金屬表面比冷的金屬表面容易發射電子，發動機工作時，火花塞的中心電極較側電極溫度高，因而電子容易從中心電極向側電極發射，使火花塞間隙處離子化程度高，火花塞間隙容易被擊穿，擊穿電壓可降低1520。因此，無論整車電氣系統采用正極搭鐵還是負極搭鐵，點火線圈的內部連接或外部接線，均應保證點火瞬間火花塞中心電極為負極，即火花塞電

9、流應從火花塞的側電極流向中心電極。4 / 145下面介紹較常見的點火系統及組成 5.1、磁感應式電子點火系統 解放CA1092、東風EQ1092、北京BJ2020等型汽車以及早期生產的部分轎車，都裝配了磁感應式電子點火系統。它主要由磁感應式分電器、點火控制器、高能點火線圈和火花塞等組成，參見磁感應式電子點火系統原理圖（圖1）。磁感應式分電器主要由磁感應傳感器、點火提前調節裝置、配電器等組成。磁感應傳感器由轉子、定子、永久磁鐵、傳感線在1圈等組成。當發動機工作時，分寄電器通過轉子、定子，使傳感線器1圈內的磁通發生變化，產生電壓信號，供給點火控制器。其突出優點是結構簡單，不需外加電源。 點火控制器

10、又稱電子點火控制器、電子點火組件或點火器，主要由點火專用的集成電路和一些輔助電子元件組成。它的主要作用是根據磁感應傳感器輸出的電壓信號，控制點火線圈初級繞組電路的導通與截止，使點火線圈產生高壓電。此外，點火控制器還有恒流控制、閉合角控制、停車斷電控制、過壓保護等功能。 5.2、霍爾式電子點火系統解放CA6440、解放CA1046型汽車以及早期生產的部分轎車，大都采用了霍爾式電子點火系統。它主要由霍爾式分電器、點火控制器、高能點火線圈、火花塞等組成。參見霍爾式電子點火系統電路圖（圖2）。 4 / 14 霍爾式分電器主要由霍爾傳感器、點火提前調節裝置、配電器等組成。霍爾傳感器由觸發葉輪、霍爾集成電

11、路、導磁鋼片、永久磁鐵等組成。發動機工作時，分電器通過觸發葉輪使霍爾集成電路的磁通發生變化，產生電壓信號，供給點火控制器。與磁感應傳感器不同的是，霍爾傳感器需要一個輸入電壓。 5.3、微機控制點火系統 在發動機的電子集中控制系統中，點火系統由微機控制稱為微機控制點火系統。現在生產的大部分轎車都采用微機控制點火系統。該點火系統主要由傳感器、電子控制器、點火控制器(點火器)、點火線圈和火花塞等組成。參見微機控制點火系統原理圖（圖3）。 傳感器是監測發動機工況信息的裝置。傳感器的結構形式和裝配數量依車而異，主要有曲軸位置傳感器、空氣流量傳感器飛節氣門位置傳感器、爆震傳感器、冷卻水溫度傳感器、進氣溫度

12、傳感器、氧傳感器、車速傳感器、空擋起動開關、點火開關、空調開關、蓄電池等。 電子控制器用ECU表示。ECU是發動機的控制核心。電子控制器的名稱并不統一，生產廠家或公司不同，生產年代和控制內容不同，采用的名稱也不盡相同。電子控制器主要包括輸入回路、輸出回路、模數A/D轉換器或模數D/A轉換器、單片微型計算機和電源電路等。由于電子控制器的核心部件是單片微型計算機，通常將電子控制器稱為微機或電腦。電子控制器的作用是根據發動機各傳感器輸入的信息和微機內存數據，通過運算處理和邏輯判斷，然后輸出指令信號，控制有關執行器(如點火器)工作。 點火控制器是發動機控制系統的執行器，其作用是根據微機發出的指令信號，

13、通過內部大功率三極管的導通與截止來控制點火線圈初級繞組電路的通斷，使點火線圈產生高壓電。各型發動機點火器的內部結構各不相同，有的發動機并不配置點火器，大功率三極管直接設在電子控制器ECU內部；有的點火器只有一只達林頓三極管，僅起開關作用，其它電子控制元件則與電子控制器制成一體；有的點火器除開關作用外，還有恒流控制、閉合角控制、氣缸判別、點火監視等功能。6 / 14 此外，微機控制點火系統又分為分配式(有配電器)點火系統和直接式(無配電器)點火系統。分配式點火系統點火線圈產生的高壓電由配電器按發動機作功順序分配給各缸火花塞跳火，仍然要產生較多電火花，不僅浪費能量，而且還產生電磁干擾信號。而直接式

14、點火系統沒有配電器，點火線圈次級繞組的兩端直接與火花塞相連，發動機運轉時，微機根據傳感器信號，直接控制各個點火線圈產生高壓電，使相應火花塞跳火。到目前為止，無分電器微機控制點火系統是技術最先進的點火系統。其優點如下：        1)在不增加電能消耗的情況下，進一步增大了點火能量。         2)對無線電的干擾大幅度降低。         3)避免了與分電器有關的一些機械故障，工作可靠性提

15、高。       4)高速時點火能量有保證。5)節省了安裝空間，有利于發動機的合理布置，為汽車車身的流線型設計提供了有利條件。        6)無需進行點火正時方面的調整，使用、維護方便。 雙缸點火方式雙缸點火方式指兩個氣缸合用一個點火線圈，因此這種點火方式只能用于氣缸數目為偶數的發動機上。如果在4缸機上，當兩個缸活塞同時接近上止點時（一個是壓縮另一個是排氣），兩個火花塞共用同一個點火線圈且同時點火，這時候一個是有效點火另一個則是無效點火，前者處于高壓低溫的混合氣之中，后者

16、處于低壓高溫的廢氣中，因此兩者的火花塞電極間的電阻完全不一樣，產生的能量也不一樣，導致有效點火的能量大得多，約占總能量的80左右。 雙缸電子點火系統原理示意圖單獨點火方式    單獨點火方式是每一個氣缸分配一個點火線圈，點火線圈直接安裝在火花塞上的頂上，這樣還取消了高壓線。這種點火方式通過凸輪軸傳感器或通過監測氣缸壓縮來實現精確點火，它適用于任何缸數的發動機，特別適合每缸4氣門的發動機使用。因為火花塞點火線圈組合可安裝在雙頂置凸輪軸（DOHC）的中間，充分利用了間隙空間。由于取消分電器和高壓線，能量傳導損失及漏電損失極小，沒有機械磨損，而且各缸的點火線圈和火花塞裝

17、配在一起，外用金屬包裹，大幅減少了電磁干擾，可以保障發動機電控系統的正常工作。6 / 146關鍵部件介紹6.1點火線圈        點火線圈是將蓄電池或發電機輸出的低壓電轉變為高壓電的升壓變壓器，它由初級繞組、次級繞組和鐵心等組成。按其磁路的形式，可分為開磁路點火線圈和閉磁路點火線圈兩種。        1.開磁路點火線圈        開磁路點火線圈采用柱形鐵心，初級繞組在鐵心中產生的磁通，通過導磁鋼套

18、構成磁回路，而鐵心的上部和下部的磁力線從空氣中穿過，磁路的磁阻大，泄漏的磁通量多，轉換效率低，一般只有60左右。 根據低壓接線柱數目的不同，分為兩接線柱式和三接線柱式兩種。三接線柱式點火線圈配有附加電阻，其低壓接線柱分別標有“-”、“”和“開關”的標記，附加電阻接在“”和“開關”之間；兩接線柱式點火線圈無附加電阻，只有標有“”、“-”標記的兩個接線柱。 無論是三接線柱式還是兩接線柱式的開磁路點火線圈，其內部結構是一樣的。次級繞組用直徑為0.060.10mm的漆包線在絕緣紙管上繞11 00023 000匝；初級繞組則用0.51.0mm的漆包線繞240370

19、匝。        2.閉磁路點火線圈        近年來，在汽車的電子點火系統中，采用了能量轉換效率較高的閉磁路點火線圈。與傳統點火線圈相比，其鐵心為一帶有小氣隙的“口”或“曰”字的形狀。初級繞組在鐵心中產生的磁通通過鐵心形成閉合磁路，減少了漏磁損失，所以轉換效率較高，可達75。另外，閉磁路點火線圈還具有體積小、質量輕、對無線電的干擾小等優點。7 / 146.2火花塞        火花塞的功用是將點火線圈或磁電

20、機產生的脈沖高壓電引入燃燒室，并在其兩個電極之間產生電火花，以點燃可燃混合氣。火花塞中心電極與側電極之間的間隙，稱為火花塞間隙。火花塞間隙對火花塞及發動機的工作性能均有很大影響。間隙過小，火花微弱，并容易產生積炭而漏電；間隙過大，火花塞擊穿電壓增高，發動機不易起動，且在高速時容易發生“缺火”現象。因此，火花塞間隙的大小應適當。在傳統點火系統中，火花塞間隙一般為0.60.7mm，但若采用電子點火時，則間隙增大到1.01.2mm。火花塞間隙的調整可扳動側電極來實現。   發動機工作時火花塞絕緣體裙部的溫度若保持在500600，落在絕緣體裙部的油粒能立即被燒掉，不容易產生積炭。這

21、個溫度稱為火花塞的自凈溫度。若裙部溫度低于自凈溫度，落在絕緣體裙部的油粒不能立即燒掉，形成積炭而漏電，將使火花塞間隙不能跳火或火花微弱。若裙部溫度過高超過800900時，當混合氣與熾熱的絕緣體接觸時，可能在火花塞間隙跳火之前自行著火，稱為熾熱點火。熾熱點火將使發動機出現早燃、爆燃、化油器回火等不正常現象。因此，無論哪一種類型的發動機，在發動機工作時，火花塞裙部的溫度都應該保持在自凈溫度的范圍內。但是，各種發動機氣缸內的燃燒狀況是不同的，所以氣缸內的溫度也不盡相同，這就要求配用不同熱特性的火花塞。火花塞的熱特性主要決定于絕緣體裙部的長度。不同的發動機，當氣缸內溫度及溫度分布狀況相同時，火花塞絕緣體裙部越長，其受熱面積越大，且傳熱距離越長，散熱困難，火花塞裙部的溫度越高，這種火花塞稱為“熱型”火花塞，它適用于低速、低壓縮比的小功率發動機。相反，火花塞絕緣體裙部越短，其受熱面積越小，且傳熱距離縮短，容易散熱，火花塞裙部的溫度越低，這種火花塞稱為“冷型”火花塞，它適用于高速、高壓