《汽車發動機構造與維修》教案課題序號16實施課時2使用教具整車或電噴系統臺架課題名稱項目七點火系統認知任務一點火系統結構認知教學目標（知識與技能，過程與方法，情感、態度與價值觀）【知識目標】1.了解汽車點火系統的作用與組成；2.了解汽車點火系統的基本工作原理。【能力目標】1.能在實車上指出點火系統主要部件安裝位置；2.會查閱維修資料。【育人目標】1.培養學生守紀律、講規矩的優良品質；2.培養學生樹立科學嚴謹、敬業求精的工作態度。教學重點點火系統的分類、結構及基本工作原理。教學難點點火系統的基本工作原理。教學內容教師活動學生活動【復習回顧】冷卻系統的作用及冷卻液的選擇。【導入新課】汽油機在壓縮終了時，由于汽油的燃點較高，汽缸內的可燃混合氣無法自燃，需要電火花才能點燃，因此，汽油機設有專門的點火系統。點火系應該在發動機各種工況和使用條件下保證可靠而準確的點火。點火系統把12V低壓電轉變成高壓電點火，點燃壓縮的可燃混合氣。本任務主要介紹點火系統的結構和原理。項目七點火系統認知任務一點火系統結構認知【基本知識】一、點火系概述1.點火系的作用是將汽車電源供給的低壓電轉變為高壓電，并按照發動機的工作順序與點火時間的要求，適時地配送給各缸火花塞，在其間隙處產生電火花，點燃汽缸內的可燃混合氣。點火系統的發展過程汽油機上最早使用點火系的能源為磁電機，故稱磁電機點火系。汽車電源在采用蓄電池以后，點火系的能源由磁電機改成蓄電池，因而稱為蓄電池點火系。汽油機點火系發展大致可分成五個階段：傳統（觸點式）點火系統、有觸點電子點火系統、無觸點電子點火系統、有分電器微機控制點火系統、無分電器微機控制點火系統。當前大部分汽車采用無分電器微機控制點火系統。3.點火系統的基本要求點火系應在發動機各種工況和使用條件下保證可靠而準確的點火。因此要求有能產生足以擊穿火花塞電極間隙的電壓，傳統點火系統可提供10KV～20KV的高電壓，電子點火系統可提供15KV～25KV的高電壓，甚至更高；為了保證點火可靠，電火花應具有足夠的能量；點火時刻應適應發動機的工況，即點火順序應與發動機的工作順序一致，同時點火時刻要準確。若點火過遲，混合氣開始燃燒時，活塞已開始向下運動，汽缸容積增大，燃燒壓力降低，發動機功率下降；若點火過早，活塞未達上止點，缸內壓力已達最大值，此時氣體壓力方向與活塞運動方向相反，致使發動機有效功減小，發動機功率也將下降。因此要求點火要適時。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。二、點火系統的組成圖7-1-1電子點火系統的組成1-電源2-點火開關3-點火線圈4-火花塞5-高壓線6-分電器7-點火控制器1.傳統點火系統傳統點火系統由電源、點火開關、點火線圈及附加電阻、分電器（包括斷電觸點、配電器和點火提前機構）、火花塞和高低壓導線等組成。傳統點火系由于工作可靠性差，節能和環保不達標，現已經徹底淘汰，在此不作敘述。2.電子點火系統電子點火系統按照儲能方式的不同可以分為電感式點火系統和電容式點火系統兩大類。前者的儲能元件是點火線圈，后者的儲能元件是電容器。電子點火系由電源、點火開關、點火線圈、分電器（包括信號發生器、配電器和點火提前機構）、點火控制器及火花塞等組成，如圖7-1-1所示。其中點火開關、點火線圈、火花塞、配電器及點火提前機構的結構原理與傳統點火系統基本相同。電子點火系與傳統點火系統的不同點在于采用了各種形式的點火信號發生器來代替驅動凸輪，由信號發生器產生觸發信號，從而控制點火線圈初級電路的接通與切斷。電子點火系統按點火信號發生器的不同又可分為磁感應式、霍爾式、光電式、電磁振蕩式電子點火系統等類型。3.微機控制點火系統微機控制的點火系分為有分電器微機控制的點火系和無分電器微機控制的點火系兩類。有分電器微機控制點火系由電源、點火開關、微機控制單元（ECU）、點火控制器、點火線圈、分電器、火花塞、高壓線和各種傳感器等組成。當前大部分汽車采用的無分電器微機控制點火系統，無分電器微機控制點火系由電源、點火開關、微機控制單元(ECU)、點火控制器、點火線圈、火花塞、高壓線和各種傳感器（如曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆震傳感器等）等組成。有的無分電器點火系還將點火線圈直接安裝在火花塞上方，取消或隱藏了高壓線。三、點火系統的基本工作原理點火系是利用點火線圈的自感和互感原理工作的，點火系基本工作原理如圖7-1-4所示。傳統點火系統采用（a）（b）接線方式；有觸點電子點火系統、無觸點電子點火系統、有分電器微機控制點火系統、無分電器微機控制點火系統、獨立點火方式采用（b）接線方式，無分電器微機控制點火系統同時點火方式采用（c）接線方式。接通點火開關ON檔，當發動機轉動時，點火信號使點火模塊末級三極管交替地導通和截止（或斷電器凸輪旋轉使斷電器觸點交替地閉合和斷開）。當三極管導通（斷電器觸點閉合）時，點火線圈初級繞組N1通過低壓電流并逐漸增長，鐵芯儲存了磁場能。當三極管截止（斷電器觸點斷開）時，初級電流和磁場的驟然下降，使得初級繞組感應出300V～400V自感電動勢（e1），次級繞組N2由于繞組匝數較多，約為初級繞組的80～100倍，感應出了電壓可高達15,000V～25,000V互感電動勢（e2）。次級電壓由配電器或直接按照點火順序傳送至各汽缸火花塞，擊穿火花塞放電間隙，產生電火花點燃汽缸內的可燃混合氣。發動機工作時，這個過程周而復始地進行。若要發動機停止工作，只要點火開關由ON檔轉到OFF檔，切斷初級電路即可。四、無分電器微機控制點火系統的工作原理無分電器點火系又稱為直接點火系，它除了具有有分電器微機控制點火系的優點外，無分電器微機控制點火系統(DIS)由于點火線圈(或初級繞組)數量增加，對每一個點火線圈來說，初級繞組允許通電時間可增加2～6倍。因此，無分電器點火系統具有足夠大的點火能量和足夠高的次級電壓來保證發動機在任何工況都能可靠點火，有利于采用稀混合氣燃燒，降低排污含量和耗油量；同時也避免了與分火頭有關的一些機械故障，提高了工作的可靠性；對無線電的干擾幾乎降至為零；無需進行點火正時方面的調整，使用維護更加方便。因此，無分電器點火系已經成為現代轎車點火系的主流。無分電器點火系次級電壓的產生過程和點火提前角的控制與有分電器微機控制點火系基本相同，不同之處在于高壓配電和工作過程，前者的配電采用電子控制配電，后者采用的是機械式的分電器配電。電子配電方式是指在點火控制器控制下，點火線圈的高壓電按照一定的點火順序，直接加到火花塞上的直接點火方式。采用電子配電方式分配高壓電的點火系統稱為無分電器點火系統DIS。常用電子配電方式分為雙缸同時點火和各缸單獨點火兩種配電方式，如圖7-1-5所示。1.雙缸同時點火的控制雙缸同時點火是指點火線圈每產生一次高壓電，使兩個汽缸的火花塞同時跳火。次級繞組產生的高壓電將直接加在兩個汽缸(四缸發動機的1、4缸或2、3缸；六缸發動機的1、6缸、2、5缸或3、4缸)的火花塞電極上跳火。雙缸同時點火時，一個汽缸處于壓縮行程末期，是有效點火，另一個汽缸處于排氣行程末期，缸內溫度較高而壓力很低，火花塞電極間隙的擊穿電壓很低，對有效點火汽缸火花塞的擊穿電壓和火花放電能量影響很小，是無效點火。曲軸旋轉一轉后，兩缸所處行程恰好相反。雙缸同時點火時，高壓電的分配方式又分為二極管分配和點火線圈分配兩種形式。2.各缸單獨點火的控制點火系統采用單獨點火方式時，每一個汽缸都配有一個點火線圈，并安裝在火花塞上方。在點火控制器中，設置有與點火線圈相同數目的大功率三極管，分別控制每個線圈次級繞組電流的接通與切斷，其工作原理與同時點火方式相同。單獨點火的優點是省去了高壓線，點火能量損耗進一步減少；此外，所有高壓部件都可以安裝在發動機汽缸蓋上的金屬屏蔽罩內，點火系對無線電的干擾可大幅度降低。五、點火波形點火系的工作過程基本可分為三極管導通，初級電流增長；三極管截止，次級線圈產生高電壓及火花放電等三個過程。1．三極管導通，初級電流按指數規律增長三極管導通時，火花塞間隙不會被擊穿，所以把次級電路看作開路狀態，可不計其對初級回路的影響。初級電流i1是按指數規律變化的。初級電流增長時，由于電磁感應，會在初級和次級線圈中分別產生感應電壓，其大小都是按指數規律逐漸減小的。見圖7-1-6（a）導通段。2．三極管截止，次級線圈產生高壓電動勢當三極管截止時，瞬間的初級電流為Ik（即斷開電流），初級電流急劇下降，并且在初級回路中形成衰減的振蕩，見圖7-1-6（a）截止段。初級線圈中感應出300～400V左右的自感電動勢，同時在次級線圈中感應出15～30kV的高壓（互感）電動勢，見圖7-1-6（b）、（c）。的數值一般為300～400V。約為15～30kV，足以擊穿火花塞間隙，產生火花放電。3．火花放電過程次級高壓U2上升過程中，首先以電場能的形式儲存在高壓電路的分布電容中，當U2上升到火花塞間隙擊穿電壓Uj[圖7-1-6（c）]時，就可以擊穿火花塞間隙，產生數十安培的次級電流i2，實現電容放電（約1μs），也稱火花頭。由于電容放電，首先使火花塞間隙處的氣體電離為等離子體。接著在迅速下降的U2作用下繼續放電，這即電感放電階段，也稱火花尾，如圖7-1-6（d）。電感放電階段的電壓U2，是靠初級電路中衰減的振蕩（通過互感）來維持的。電感放電的時間一般為幾毫秒，電壓為600V左右，放電電流為幾十毫安。混合氣的燃燒主要是靠火花尾來完成的。電感放電時間越長，點火越可靠，燃燒越充分。電容放電時，伴隨有高頻振蕩，頻率約l07～108Hz，這是無線電干擾的主要來源。【能力訓練】潤滑系統【操作示范及注意事項】按小組為單位，認識科魯茲點火系統。實訓車輛準備：打開發動機艙蓋；安裝車輪擋塊；裝好車內外防護設備；找到有標志的蓋板，蓋板下即是點火線圈總成；認知點火線圈總成；認知火花塞；復位清潔。【學生練習及分配任務】實踐教學（小組成員分工協作，按照老師的具體要求進行操作。要求每一位學生做好自己相關崗位的任務，培養分工協作的團隊意識及愛崗精神）【巡回重點及注意事項】指導學生認知、理解，并維持好課堂紀律。【結束指導】總結在認知理解中做的好的同學，對學生中出現的問題進行糾正。【布置作業】完成書后配套練習。【整理現場及設備保養】參照整理（SEIRI）、整頓（SEITON）、清掃（SEISO）、清潔（SEIKETSU）、素養（SHITSUKE）、安全（SECURITY）的6S要求，做到工具清潔、依次擺放整齊，打掃一體化教室、門、窗、電等關閉。根據人培方案中課程的次序，有選擇的提問、導入。強調“規矩意識”理論講解、多媒體輔助理論講解多媒體演示多媒體演示多