1、第8章汽油機點火系統8.1對點火系統的要求對點火系統的要求 電火花點火是通過一整套電器設備的機件，在相勻電火花點火是通過一整套電器設備的機件，在相勻_配合下，配合下，將汽車的低壓電變為高壓電，利用裝在汽缸燃燒室內的火花塞間將汽車的低壓電變為高壓電，利用裝在汽缸燃燒室內的火花塞間隙放電，產生電火花，將可燃混合氣點燃作功，并能按發動機工隙放電，產生電火花，將可燃混合氣點燃作功，并能按發動機工作的要求而自動調節點火時間，使點火可靠、準確。作的要求而自動調節點火時間，使點火可靠、準確。 點火系統按結構類型分為觸點式點火系統、電子點火系統和點火系統按結構類型分為觸點式點火系統、電子點火系統和微機控制點火

2、系統三種類型。微機控制點火系統三種類型。 觸點式點火系統是在觸點式點火系統是在1908年由美國人凱特林年由美國人凱特林(Cartline)研制開研制開發，首先于發，首先于1910年用在凱迪拉克年用在凱迪拉克(Cadillac)汽車上。長期以來，汽汽車上。長期以來，汽車上一直采用觸點式點火系統，因此又稱為傳統點火系統或蓄電車上一直采用觸點式點火系統，因此又稱為傳統點火系統或蓄電池點火系統。池點火系統。1990年以前，我國生產的汽車上廣泛應用的還是傳年以前，我國生產的汽車上廣泛應用的還是傳統點火系統，日前傳統點火系統己經淘汰，現代汽車普遍采用電統點火系統，日前傳統點火系統己經淘汰，現代汽車普遍采用

3、電子點火系統和微機控制點火系統。子點火系統和微機控制點火系統。下一頁返回8.1對點火系統的要求對點火系統的要求 點火系統應在發動機各種不同工況和使用條件下，均能保證點火系統應在發動機各種不同工況和使用條件下，均能保證可靠而準確地點燃混合氣體。為此，點火裝置必須滿足以下三個可靠而準確地點燃混合氣體。為此，點火裝置必須滿足以下三個要求。要求。(1)能產生足以擊穿火花塞電極間隙的高電壓能產生足以擊穿火花塞電極間隙的高電壓(2)電火花應具有足夠的能量電火花應具有足夠的能量(3)點火時間應與發動機的工作情況相適應點火時間應與發動機的工作情況相適應上一頁返回8.2傳統點火系統傳統點火系統傳統點火系統主要零

4、部件構造傳統點火系統主要零部件構造 傳統點火系統主要由電源、點火開關、點火線圈、分電器、火傳統點火系統主要由電源、點火開關、點火線圈、分電器、火花塞等組成，如花塞等組成，如圖圖8-1所示。所示。 電源電源:電源為蓄電池和發電機，供給點火系統所需電能，標稱電壓電源為蓄電池和發電機，供給點火系統所需電能，標稱電壓一般是一般是12 V 點火開關點火開關:點火開關的作用是接通或斷開點火系統初級電路。點火開關的作用是接通或斷開點火系統初級電路。 點火線圈點火線圈:點火線圈即變壓器，其功用是將蓄電池點火線圈即變壓器，其功用是將蓄電池12 V的低壓電變的低壓電變為為15 20 kV的高壓電。的高壓電。 分電

5、器分電器:分電器的功用是接通和切斷低壓電路，使點火線圈及時產分電器的功用是接通和切斷低壓電路，使點火線圈及時產生高壓電，按發動機各汽缸的點火順序送至火花塞生高壓電，按發動機各汽缸的點火順序送至火花塞;同時可調整點同時可調整點火時間?；饡r間。下一頁返回8.2傳統點火系統傳統點火系統 電容器電容器:減小斷電器觸點的火花，防止觸點燒蝕，延長其使用壽命，減小斷電器觸點的火花，防止觸點燒蝕，延長其使用壽命，同時加速點火線圈中磁通的變化速率，提高點火高電壓。同時加速點火線圈中磁通的變化速率，提高點火高電壓。 火花塞火花塞:其功用是將高壓電引入燃燒室產生電火花，點燃混合氣。其功用是將高壓電引入燃燒室產生電火

6、花，點燃混合氣。 高壓導線高壓導線:用以連接點火線圈至分電器中心電極和分電器旁電極至各用以連接點火線圈至分電器中心電極和分電器旁電極至各缸火花塞。缸火花塞。 1.點火線圈點火線圈 (1)傳統點火線圈傳統點火線圈 點火線圈是利用電磁勻互感原理制成的。其結構主要由硅鋼點火線圈是利用電磁勻互感原理制成的。其結構主要由硅鋼片疊成的鐵芯及鐵芯上的初級線圈和次級線圈、殼體及其外的附片疊成的鐵芯及鐵芯上的初級線圈和次級線圈、殼體及其外的附加電阻等組成。點火線圈有兩接線柱式和三接線柱式之分，其內加電阻等組成。點火線圈有兩接線柱式和三接線柱式之分，其內部結構分別如部結構分別如圖圖8-2所示。所示。上一頁下一頁返

7、回8.2傳統點火系統傳統點火系統 (2)閉磁路點火線圈閉磁路點火線圈 閉磁路點火線圈早在閉磁路點火線圈早在1973年就在國外投入試用，現正在推廣年就在國外投入試用，現正在推廣之中。它與開磁路點火線圈不同，其結構如之中。它與開磁路點火線圈不同，其結構如圖圖8-4所示。所示。 2.分電器分電器 分電器由斷電器、配電器、電容器和點火提前機構等組成，分電器由斷電器、配電器、電容器和點火提前機構等組成，如如圖圖8-7所示。分電器是點火系統中結構最復雜、功能最多的一個所示。分電器是點火系統中結構最復雜、功能最多的一個設備。它的殼體設備。它的殼體9由鑄鐵制成，下部壓有石墨青銅襯套，分電器軸由鑄鐵制成，下部壓

8、有石墨青銅襯套，分電器軸裝在機油泵的頂端，利用速比為裝在機油泵的頂端，利用速比為1:1的螺旋齒輪由凸輪軸經機油泵的螺旋齒輪由凸輪軸經機油泵軸驅動。軸在襯套內旋轉，用油杯軸驅動。軸在襯套內旋轉，用油杯7進行潤滑。進行潤滑。上一頁下一頁返回8.2傳統點火系統傳統點火系統 3.火花塞火花塞 火花塞的構造如火花塞的構造如圖圖8-13所示。中心電極用鎳鉻合金制成，具所示。中心電極用鎳鉻合金制成，具有良好的耐高溫、耐腐蝕性能。導體玻璃起密封作用?；鸹ㄈ挠辛己玫哪透邷?、耐腐蝕性能。導體玻璃起密封作用?；鸹ㄈ拈g隙多為間隙多為0.60.8 mm，但當采用電子點火時，間隙可增大至，但當采用電子點火時，間隙可增

9、大至1.01.2 mm 火花塞的熱特性是指火花塞瓷絕緣管的熾熱端將熱傳導至發火花塞的熱特性是指火花塞瓷絕緣管的熾熱端將熱傳導至發動機冷卻系統的能力。實踐證明，火花塞絕緣體裙部保持在動機冷卻系統的能力。實踐證明，火花塞絕緣體裙部保持在500-600時，落在絕緣體上的油滴能立即燒去。這個不形成積炭的溫時，落在絕緣體上的油滴能立即燒去。這個不形成積炭的溫度，稱為火花塞的自凈溫度。低于這個溫度時，火花塞因積炭而度，稱為火花塞的自凈溫度。低于這個溫度時，火花塞因積炭而漏電，導致不點火漏電，導致不點火;高于這個溫度時，又容易產生熾熱點火引起爆高于這個溫度時，又容易產生熾熱點火引起爆燃，甚至在進氣行程中燃燒

10、，產生化油器回火現象。因此火花塞燃，甚至在進氣行程中燃燒，產生化油器回火現象。因此火花塞的熱特性必須與發動機相適應。的熱特性必須與發動機相適應。上一頁下一頁返回8.2傳統點火系統傳統點火系統 火花塞還可按結構特點分類，有標準型火花塞還可按結構特點分類，有標準型(即普通型即普通型)、短座型、短座型、半導體型、測溫型、電阻型、防干擾型、多極型、空氣滑動型、半導體型、測溫型、電阻型、防干擾型、多極型、空氣滑動型、屏蔽型、電極縮入型、防水型、絕緣體突出型、細電極型、錐座屏蔽型、電極縮入型、防水型、絕緣體突出型、細電極型、錐座型和沿面跳火型等。型和沿面跳火型等。圖圖8-17為其中的幾種結構類型。為其中的

11、幾種結構類型。傳統點火系統工作原理傳統點火系統工作原理 傳統點火系統是利用電磁感應原理，把來自蓄電池或發電機傳統點火系統是利用電磁感應原理，把來自蓄電池或發電機的的12 V低壓電轉變為低壓電轉變為15 20 kV的高壓電，并按一不定期規律送入的高壓電，并按一不定期規律送入各缸火花塞，擊穿其電極間隙點燃混合氣。其工作原理如各缸火花塞，擊穿其電極間隙點燃混合氣。其工作原理如圖圖8-18所示。所示。上一頁下一頁返回8.2傳統點火系統傳統點火系統 發動機工作時，斷電器凸輪在配氣凸輪軸的驅動下而旋轉交發動機工作時，斷電器凸輪在配氣凸輪軸的驅動下而旋轉交替將觸點閉合或打開。接通點火開關后，在觸點閉合時初級

12、線圈替將觸點閉合或打開。接通點火開關后，在觸點閉合時初級線圈內有電流流過，并在線圈鐵芯中形成磁場。觸點打開時，初極電內有電流流過，并在線圈鐵芯中形成磁場。觸點打開時，初極電流被切斷，使磁場迅速消失。此時，在初級線圈和次級線圈中均流被切斷，使磁場迅速消失。此時，在初級線圈和次級線圈中均產生感應電動熱。由于次極圈匝數多，因而可感應出高達產生感應電動熱。由于次極圈匝數多，因而可感應出高達1520 kV的高電壓。該高電壓擊穿火花塞間隙，形成火花放電，點燃混的高電壓。該高電壓擊穿火花塞間隙，形成火花放電，點燃混合氣的工作過程可分為三個階段。合氣的工作過程可分為三個階段。 1.斷電器觸點閉合，初級電流按指

13、數規律增長斷電器觸點閉合，初級電流按指數規律增長 2.斷電器觸點打開斷電器觸點打開 3.火花塞電極間隙被擊穿，產生電火花，點燃混合氣火花塞電極間隙被擊穿，產生電火花，點燃混合氣上一頁下一頁返回8.2傳統點火系統傳統點火系統傳統點火系統的工作特性與影響次級電壓的因素傳統點火系統的工作特性與影響次級電壓的因素1.傳統點火系統的工作特性傳統點火系統的工作特性 點火系統發生的最大電壓隨發動機轉速變化的關系稱為它的工點火系統發生的最大電壓隨發動機轉速變化的關系稱為它的工作特性。作特性。 根據推導可知，點火線圈次級電壓的最大值可表示為根據推導可知，點火線圈次級電壓的最大值可表示為上一頁下一頁返回8.2傳統

14、點火系統傳統點火系統 2.影響次級電壓的因素影響次級電壓的因素 (1)發動機轉速與汽缸數的影響發動機轉速與汽缸數的影響 次級電壓的最大值將隨發動機轉速次級電壓的最大值將隨發動機轉速n的升高、汽缸數的升高、汽缸數Z的增多的增多而降低。因發動機的汽缸數增多，凸輪每轉一周觸點閉合與打開而降低。因發動機的汽缸數增多，凸輪每轉一周觸點閉合與打開的次數越多，于是觸點的閉合時間縮短，導致初級斷電電流的次數越多，于是觸點的閉合時間縮短，導致初級斷電電流IP明顯明顯減小，如減小，如圖圖8-21所示。所示。 (2)火花塞積炭的影響火花塞積炭的影響 次級電壓在火花塞積炭時將顯著下降。積炭層的存在，相當次級電壓在火花

15、塞積炭時將顯著下降。積炭層的存在，相當于給火花塞電極間并聯一個分路電阻于給火花塞電極間并聯一個分路電阻;如如圖圖8-23所示，次級電路閉所示，次級電路閉合，在次級電壓還未上升到火花塞擊穿電壓時，就通過積炭層漏合，在次級電壓還未上升到火花塞擊穿電壓時，就通過積炭層漏電，使次級電壓下降，造成點火困難。電，使次級電壓下降，造成點火困難。上一頁下一頁返回8.2傳統點火系統傳統點火系統(3)電容器及線路分布電容的影響電容器及線路分布電容的影響 U2max隨電容器的電容量隨電容器的電容量C1和點火線路的分布電容量和點火線路的分布電容量C2的減小的減小而增高。實際上不可能減小很多。而增高。實際上不可能減小很

16、多。 (4)觸點間隙的影響觸點間隙的影響 觸點間隙的大小是否合適，將影響次級電壓，如觸點間隙的大小是否合適，將影響次級電壓，如圖圖8-26所示。所示。 斷電器觸點間隙過大，觸點將被凸輪過早頂開，使閉合時間斷電器觸點間隙過大，觸點將被凸輪過早頂開，使閉合時間明顯縮短，即閉合角變小，觸點閉合時間明顯縮短，即閉合角變小，觸點閉合時間b也減小，因此也減小，因此IP減小，減小，所以所以U2max降低。降低。 若斷電器觸點間隙過小，觸點則會延遲頂開，使閉合時間長，若斷電器觸點間隙過小，觸點則會延遲頂開，使閉合時間長，閉合角變大。雖說對增大斷電電流有利，但由于觸點不能明顯分閉合角變大。雖說對增大斷電電流有利

17、，但由于觸點不能明顯分離，容易產生火花，而目持續時間也長。這樣既損耗了大部分的離，容易產生火花，而目持續時間也長。這樣既損耗了大部分的電磁能，又造成磁通變化率減小，同樣使次級電壓降低。電磁能，又造成磁通變化率減小，同樣使次級電壓降低。上一頁下一頁返回8.2傳統點火系統傳統點火系統(5)其他因素的影響其他因素的影響 影響次級電壓的因素還有影響次級電壓的因素還有N1的電感、繞組的匝數比的電感、繞組的匝數比N2/N1次級次級電路搭鐵極性、點火線圈工作時混合氣的溫度、混合氣成分、汽電路搭鐵極性、點火線圈工作時混合氣的溫度、混合氣成分、汽缸進氣壓力以及空氣溫度、濕度等。缸進氣壓力以及空氣溫度、濕度等。點

18、火提前角及其影響因素點火提前角及其影響因素 1.最佳點火和點火提前角最佳點火和點火提前角 發動機汽缸內的混合氣必須在最有利的時刻進行點火，才能使發動機汽缸內的混合氣必須在最有利的時刻進行點火，才能使發動機輸出最大的功率和獲得最好的經濟性。混合氣在汽缸內燃發動機輸出最大的功率和獲得最好的經濟性。混合氣在汽缸內燃燒需要一定的時間，大約為幾毫秒，要求在活塞未到上止點以前燒需要一定的時間，大約為幾毫秒，要求在活塞未到上止點以前的某一有利時刻點火，待混合氣充分燃燒產生出最大爆發壓力時，的某一有利時刻點火，待混合氣充分燃燒產生出最大爆發壓力時，正好全力推動活塞下行做功，這個有利的提前點火時刻稱為最佳正好全

19、力推動活塞下行做功，這個有利的提前點火時刻稱為最佳點火。點火。上一頁下一頁返回8.2傳統點火系統傳統點火系統 通常把發動機發出功率最大和油耗最小時的點火提前角稱為通常把發動機發出功率最大和油耗最小時的點火提前角稱為最佳點火提前角，從最佳點火提前角，從圖圖8-28可知，偏離最佳點火提前角的任何一可知，偏離最佳點火提前角的任何一側，都使發動機的動力性側，都使發動機的動力性(Ne)和經濟性和經濟性(ge)下降。下降。2.影響最佳點火提前角的因素影響最佳點火提前角的因素(1)發動機轉速對點火提前角的影響發動機轉速對點火提前角的影響 發動機的轉速越高，最佳點火提前角越大。這是因為轉速越高，發動機的轉速越

20、高，最佳點火提前角越大。這是因為轉速越高，在同一時間內活塞移動的距離越大，曲軸轉角也就加大。如果混在同一時間內活塞移動的距離越大，曲軸轉角也就加大。如果混合氣的燃燒速率不變，則最佳點火提前角應按線性增加。但當轉合氣的燃燒速率不變，則最佳點火提前角應按線性增加。但當轉速升高時，混合氣的壓力溫度增高，擾流也增強，使燃燒速度隨速升高時，混合氣的壓力溫度增高，擾流也增強，使燃燒速度隨之加快，因此，最佳點火提前角應隨發動機轉速升高而增大，但之加快，因此，最佳點火提前角應隨發動機轉速升高而增大，但不是線性的。不是線性的。上一頁下一頁返回8.2傳統點火系統傳統點火系統 為使最佳點火提前角隨發動機轉速升高而增

21、大，由分電器中為使最佳點火提前角隨發動機轉速升高而增大，由分電器中的離心點火提前機構進行點火提前角的自動調節。的離心點火提前機構進行點火提前角的自動調節。 離心點火提前機構的自動調節工作如離心點火提前機構的自動調節工作如圖圖8-29所示。所示。 (2)發動機負荷變化對點火提前角的影響發動機負荷變化對點火提前角的影響 在同轉速下，隨著發動機負荷的增大，最佳點火提前角將隨在同轉速下，隨著發動機負荷的增大，最佳點火提前角將隨之減小。這是由于發動機負荷大即節氣門開度大時，吸入汽缸的之減小。這是由于發動機負荷大即節氣門開度大時，吸入汽缸的混合氣量增多，壓縮行程終了時的壓力和溫度增高，使燃燒速度混合氣量增多，壓縮行程終了時的壓力和溫度增高，使燃燒速度加快，這就必須相應減小點火提前角，發動機才不致產生爆震。加快，這就必須相應減小點火提前角，發動機才不致產生爆震。反之，當發動機負荷減小時，點火提前角就應適當增大。裝在分反之，當發動機負荷減小時，點火提前角就應適當增大。裝在分電器上的真空提前機構就是按此原理自動調節點火提前角的。真電器上的真空提前機構就是按此原理自動調節點火提前角的。真空提前機構工作原理