1、第十章第十章 發動機點火系統第一節 概述一、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。二、點火系統的類型二、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 電子點火系統 微機控制點火系統 磁電機點火系統。傳統蓄電池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。 缺點： 產生的高壓電比較低 高速時工作

2、不可靠 使用過程中需經常檢查和維護 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。電子點火系統電子點火系統以蓄電池和發電機為電源，借點火線圈和由半導體器件(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。微機控制點火系統微機控制點火系統 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

3、制點火時刻，點燃可燃混合氣。它還可以取消分電器，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。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。 三、點火系統的基本要求三、點火系統的基本要求1.能產生足以擊穿火花塞兩電極間隙的電壓火花塞擊穿

4、電壓與電極距離、氣缸內的壓力和溫度、電極的溫度、發動機的工作狀況有關。2.電火花應具有足夠的點火能量3.點火時刻應與發動機的工作狀況相適應四、點火系統的特點四、點火系統的特點單線制連接 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。火花塞中心電極 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，即火花塞電流應從火花塞的側電極流向中心電極。第二節 傳統點火系統組成與工作原理 一、傳統點火系統

5、的組成 電源(蓄電池和發電機) 點火開關 點火線圈 電容器 斷電器 配電器 火花塞 阻尼電阻 高壓導線等。 二、傳統點火系統的工作原理二、傳統點火系統的工作原理第三節 點火時刻 發動機工作時，點火時刻對發動機的工作和性能有很大的影響。 混合氣燃燒有一定的速度，即從火花塞跳火到氣缸內的可燃混合氣完全燃燒是需要一定時間的。雖然這段時間很短，不過千分之幾秒，但是由于發動機的轉速很高，在這樣短的時間內曲軸卻轉過較大的角度。 若恰好在活塞到達上止點時點火，混合氣開始燃燒時，活塞已開始向下運動，使氣缸容積增大，燃燒壓力降低，發動機功率下降。 因此，應提前點火，即在活塞到達壓縮行程上止點之前火花塞跳火，使燃

6、燒室內的氣體壓力在活塞到達壓縮行程上止點后1012時達到最大值。這樣混合氣燃燒時產生的熱量，在作功行程中得到最有效的利用，可以提高發動機的功率。從點火時刻起到活塞到達壓縮上止點，這段時間內曲軸轉過的角度稱為點火提前角。能使發動機獲得最佳動力性、經濟性和最佳排放性能的點火提前角，稱為最佳點火提前角。發動機工作時，最佳點火提前角不是固定值，它隨很多因素而改變。影響點火提前角的主要因素是發動機的轉速和混合氣的燃燒速度。混合氣的燃燒速度又與混合氣的成分、發動機的結構及其他(燃燒室的形狀、壓縮比等)一些因素有關。此外，最佳點火提前角還與所用汽油的抗爆性有關。使用辛烷值較高即抗爆性較好的汽油時，點火提前角

7、應適當增大。因此，當發動機換用不同牌號的汽油時，點火提前角也必須作適當調整。為此，要求點火系統的結構還應在必要時能適當地進行點火提前角的手動調節，如有些車型的點火系統中配有辛烷值校正器，可以在進行手動調節時指示調節的角度。第四節第四節 傳統點火系統主要元件的結構傳統點火系統主要元件的結構 分電器、點火線圈、火花塞 一、分電器 斷電器 配電器 電容器 點火提前調節裝置等組成。 1. 1. 斷電器斷電器 功用：周期地接通和切斷點火線圈初級繞組的電路，使初級電流和點火線圈鐵心中的磁通發生變化，以便在點火線圈的次級繞組中產生高壓電。 斷電器是由一對鎢質的觸點和斷電器凸輪組成的。斷電器凸輪的凸棱數與發動

8、機氣缸數相等。凸輪軸通過離心點火提前調節器與分電器軸相連。分電器軸由發動機的曲軸通過配氣凸輪軸上的齒輪驅動，其轉速與配氣凸輪軸的轉速相等，為曲軸轉速的一半（四沖程發動機）。2.2.配電器配電器 配電器用來將點火線圈中產生的高壓電，按發動機的工作次序輪流分配到各氣缸的火花塞。 它主要由膠木制成的分電器蓋和分火頭組成。分電器蓋上有一個深凹的中央高壓線插孔，以及數目與發動機氣缸數相等的若干個深凹的分高壓線插孔，各高壓線插孔的內部都嵌有銅套。分火頭套在凸輪軸頂端的延伸部分，此延伸部分為圓柱形，但其側面銑切出一個平面，分火頭內孔的形狀與之符合，借此保證分火頭與凸輪同步旋轉，并使分火頭與分電器蓋上的旁電極

9、保持正確的相對位置。3.3.電容器電容器 功用： 1、減少觸點斷開時的火花，保護觸點 2、觸點斷開時，加速初級電流損失，增強次級電壓4.4.點火提前調節裝置點火提前調節裝置為了實現點火提前，必須在壓縮行程接近終了，活塞到達上止點之前便使斷電器觸點分開。從觸點分開到活塞到達上止點這段時間越長，曲軸轉過的角度越大，即點火提前角越大。因此，調節斷電器觸點分開的時刻，即改變觸點與斷電器凸輪或斷電器凸輪與分電器軸之間的相對位置，便可以調節點火提前角。調節點火提前角的方法調節點火提前角的方法離心點火提前調節裝置離心點火提前調節裝置真空點火提真空點火提前調節裝置前調節裝置二、點火線圈二、點火線圈點火線圈是將

10、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 閉磁路點火線圈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三、火花塞三、火花塞 火花塞的功用是將點火線圈或磁電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，

11、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

12、度都應該保持在自凈溫度的范圍內。 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、高壓縮比大功率的發動機。 裙部長度借于冷型與熱型之間的火花塞，稱為普通型火花塞。第五節

13、第五節 電子點火系統電子點火系統 優點： 1)可以減少觸點火花，避免觸點燒蝕，延長觸點的使用壽命；有的還可以取消觸點，因而克服了與觸點相關的一切缺點，改善了點火性能。 2)可以不受觸點的限制，增大初級電流，提高次級電壓，改善發動機高速時的點火性能。一般傳統點火系統的低壓電流不超過5A，而電子點火系統可提高到78A，次級電壓可達30kV。 3)由于次級電壓和點火能量的提高，使其對火花塞積炭不敏感，且可以加大火花塞電極間隙，點燃較稀的混合氣，從而有利于改善發動機的動力性、經濟性和排氣凈化性能。 4)大大減輕了對無線電的干擾。 5)結構簡單，質量輕，體積小，使用和維修方便。目前國內外汽車上使用的電子

14、點火系統主要分為有觸點的電子點火系統和無觸點的電子點火系統兩大類。都是利用電子元件(晶體三極管)作為開關來接通或斷開點火系統的初級電路，通過點火線圈來產生高壓電。 一、有觸點電子點火系統二、無觸點電子點火系統二、無觸點電子點火系統無觸點電子點火系統的組成無觸點電子點火系統的組成點火信號發生器點火控制器點火線圈分電器火花塞點火信號發生器點火信號發生器磁脈沖式霍爾效應式光電效應式磁脈沖式點火信號發生器磁脈沖式點火信號發生器磁脈沖式點火信號發生器輸出的交變信號受發動機轉速的影響很大。轉速越高，信號越強，對點火控制器電路的觸發越可靠，但可能造成電路中有關元件的損壞。轉速過低時，磁脈沖式點火信號發生器輸

15、出的交變信號過弱，造成對點火控制器電路的觸發不可靠，容易引起發動機起動困難、怠速轉速不能調低等問題。磁脈沖式點火信號發生器結構簡單，成本較低，因而應用最為廣泛。霍爾效應式點火信號發生器霍爾效應式點火信號發生器霍爾效應式點火信號發生器安裝在分電器內。 由霍爾觸發器、永久磁鐵和由分電器軸驅動的帶缺口的轉子組成。 霍爾效應霍爾效應光電效應式點火信號發生器光電效應式點火信號發生器無觸點電子點火系統的組成無觸點電子點火系統的組成點火信號發生器點火控制器點火線圈分電器火花塞 點火控制器：點火控制器取代了傳統點火系統中斷電器的觸點，將點火信號發生器輸出的點火信號整形、放大，轉變為點火控制信號，控制點火線圈初

16、級繞組中電流的通、斷，以便在次級線圈的繞組中產生高壓電，供火花塞點火。點火控制器的基本電路包括整形電路、開關信號放大電路、功率輸出電路等。 無觸點電子點火系統的組成無觸點電子點火系統的組成點火信號發生器點火控制器點火線圈分電器火花塞點火線圈：電子點火系統所采用的點火線圈是用點火控制器控制其初級電路通斷的，所以其初級電流可以增大，點火線圈的電感和電阻一般較小。因此，一般情況下，不能和傳統點火系統點火線圈互換。電子點火系統多采用閉磁路點火線圈。 無觸點電子點火系統的組成無觸點電子點火系統的組成點火信號發生器點火控制器點火線圈分電器火花塞 分電器： 主要區別：在于電子點火系統取消了斷電器(觸點和凸輪

17、)和電容器，增加了點火信號發生器(信號轉子和傳感部分)。有些點火控制器能夠隨著發動機轉速變化自動調節點火提前角，所以這些分電器去掉了離心提前調節機構，只保留真空提前調節機構，配電器的結構則無變化。右圖為電子點火系統中所用的霍爾分電器的結構。 無觸點電子點火系統的組成無觸點電子點火系統的組成點火信號發生器點火控制器點火線圈分電器火花塞 火花塞：由于普通電子點火系統的點火能量提高，火花塞電極間隙比傳統點火系統的火花塞電極間隙增大，一般為0.81.0mm；為了適應稀薄混合氣燃燒，有的甚至達到1.01.2mm，并且各種車型差異也較大，在檢查、調整、維修時，應嚴格根據原車說明書進行。 高壓線：為了減輕無

18、線電干擾，電子點火系統采用的高壓線為有一定電阻的高壓阻尼線，阻值一般在幾千歐至幾十千歐不等；火花塞插頭和分火頭也都有一定的電阻，一般為幾千歐。第六節 微機控制點火系統 電子點火系統對點火時刻的調節，與傳統點火系統一樣，基本上仍采用離心提前和真空提前兩套機械式點火提前調整裝置，而它們只能根據發動機轉速和負荷的變化來調節點火提前角，且調節特性為線性(或不同線性的組合)規律。 而發動機的最佳點火提前角除了隨轉速和負荷變化外，還受諸多因素的影響，如環境狀況、車輛的技術狀況、使用狀況等，而且最佳點火提前角隨發動機轉速和負荷變化的規律也不是線性的。 因此，各種普通電子點火系統都存在著考慮的控制因素不全面、

19、點火提前角控制不精確的缺陷，影響了發動機性能的充分發揮。此外，離心點火提前調整裝置和真空點火提前調整裝置中，機械運動部件的磨損、老化和臟污等，都會引起點火提前角調節特性的改變，使發動機性能下降。 微機控制點火系統，按是否配有分電器分為 有分電器微機控制點火系統 無分電器微機控制點火系統。 一、有分電器微機控制點火系統一、有分電器微機控制點火系統 有分電器微機控制點火系統一般由傳感器、微機控制器、點火執行器等組成。發動機點火系統的結構不盡相同，但其工作原理相似。 二、無分電器微機控制點火系統二、無分電器微機控制點火系統 1.無分電器微機控制點火系統的優點 1)在不增加電能消耗的情況下，進一步增大

20、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。 由于無分電器點火系統具有上述突出特點，所以20世紀80年代問世以來，在美、日以及歐洲發達國家得到迅速發展和廣泛應用，帶來了點火系統發展的又一次飛躍。進入20世紀90年代后，無分電器點火系統在發達國家的應用已經比較普遍，我國一汽大眾生產的部分奧迪轎車和捷達轎車、上海大眾汽車公司生產的部分桑塔納2000型轎車等也相繼采用了無分電器點火系統

21、。無分電器點火系統正逐步成為點火系統的主流。3.無分電器微機控制點火系統的工作原理無分電器微機控制點火系統根據高壓配電方式的不同分為：獨立點火方式同時點火方式 獨立點火方式是一個缸的火花塞配一個點火線圈，各個獨立的點火線圈直接安裝在火花塞上，獨立向火花塞提供高壓電，各缸直接點火。這種結構的特點是去掉了高壓線，因此可以使高壓電能的傳遞損失和對無線電的干擾降低到最低水平。無分電器點火系統無分電器點火系統第七節 汽車電源 汽車上的點火系統及全車電器設備的電源由蓄電池、發電機及其調節器組成，其在汽車電路中的連接關系，兩電源并聯后與用電設備相連。發動機正常運行時，發電機向點火系統及其他用電設備供電，并同

22、時向蓄電池充電。汽車的用電設備用電量過大，超過發電機的供電能力時，蓄電池和發電機共同向點火系統及其他用電設備供電。發動機起動或低速運行時，發電機不發電或電壓很低，起動機、點火系統及其他用電設備所需要的電能，全部由蓄電池供給。一、蓄電池一、蓄電池n蓄電池的種類繁多，按電解液成分的不同分為堿性蓄電池和酸性蓄電池。由于酸性蓄電池電極的主要成分是鉛，所以也稱為鉛酸蓄電池，簡稱鉛蓄電池。由于發動機起動時，蓄電池必須能夠為起動機提供200600A的電流，有些大功率柴油機起動機的起動電流高達1000A，且要持續5s以上的時間；在發電機發生故障不能工作時，蓄電池的容量應能維持車輛行駛一定的時間。所以要求汽車用

23、蓄電池有盡可能小的內阻以及足夠大的容量。鉛蓄電池雖然比能較低，但其內阻小、電壓穩定、在短時間內能提供較大的電流，并且結構簡單、原料豐富，因而在汽車上得到廣泛的應用。 汽車用鉛蓄電池又分為普通型、干式荷電型、濕式荷電型和免維護型。干式荷電型蓄電池除具有普通型鉛蓄電池的全部功能外，其主要特點是蓄電池內部無電解液貯存，極板是干的，且處于荷電狀態，新的蓄電池不必經過長時間的初充電即可投入使用。濕式荷電型蓄電池的極板為荷電狀態，蓄電池內部有少量的電解液，大部分電解液被極板和隔板吸收并儲存起來。免維護型蓄電池是在汽車合理使用過程中，不需要添加蒸餾水的一種新型蓄電池。免維護蓄電池的電解液，由制造廠一次性加注

24、，并密封在殼體內，因此電解液不會泄漏、不會腐蝕接線柱和機體，在使用中不需加注蒸餾水或補充電解液來調節液面高度，無需保養與維護。二、發電機二、發電機 車用發電機是在發動機的驅動下，將機械能轉變為電能的裝置。它作為汽車的主要電源，其作用是在發動機怠速以上轉速運行時，為電氣設備供電且不斷地給蓄電池充電。 目前，國內外汽車使用的發電機幾乎都是交流發電機。這是因為交流發電機與直流發電機相比，具有體積小、質量輕、結構簡單、維修方便、壽命長、發動機低速時充電性能好、配用的調節器結構簡單、產生的無線電干擾信號弱、能節省大量銅材等優點，因此，自誕生后即得到迅速普及。 汽車用交流發電機通過二極管整流，使其輸出直流電，由于整流二極管是硅材料的，所以也稱為硅整流交流發電機。 1.1.硅整流交流發電機的類型硅整流交流發電機的類型 (1)硅整流發電機按總體結構的不同，分為： 普通交流發電機： 指無特殊裝置和特殊功能的汽車交流發電機，如JF132交流發電機。 整體式交流發電機：指內裝電子調節器的交流發電機，如一汽大眾奧迪、高爾夫、捷達和上海桑塔納等轎車用JFZ1613Z型交流發電機。 帶泵交流發電機：指帶真空泵的交流發電