第三章点火系 汽车发动机中的燃烧室里,装有火花塞,产生电火花,点燃可燃混合气。在火花塞两 电极之间,加上直流电压后,可燃混合气会产生电离。当电压升高到一定值时,火花塞两级 气体间隙被击穿,产生电火花,此时活塞处于压缩行程的上止点附近,从而使气体燃烧产生 巨大的压力推动活塞向下运动 点火系的作用:将电池或发动机的低电压变成高电压(20~30kv)在按照发动机各气 缸的工作次序,点燃气缸中的可燃混合气 第一节概述 点火系发展历史 十九世纪八十年代,出现磁电机为电源的点火系 二十世纪初, 出现传统点火系,即以蓄电池和发电机为电源的点火系 十世纪六十年代,出现电子点火系 二十世纪七十年代初出现无触点的电子点火系。目前,使用广泛 二十世纪七十年代末开始使用微机控制点火时刻的电子控制系统。 目前,最先进的:无分电器的电子点火系 点火系的分类 电机式:应用在摩托车及大型拖拉机上 (1)按点火电源分: 蓄电池式:应用广泛 电感储能式:应用广泛 (2)按存储能量的方式分类 电容储能式:赛车 (3)按点火信号产生的方式分类磁感应式 (电子点火系) 霍耳效应式 光电式 电磁振荡式 汽车发动机对点火系的要求 (1)迅速产生足以击穿火花塞间隙的高电压 火花塞两电极之间的距离 影响火花塞击穿电压气缸压力 击穿电压↓ 的因素 气缸中空气的温度 (2)电火花应具备足够高的能量 点火能量不足时,会使发动机启动困难,发动机的动力性下降,油耗和排污增加,甚至 于发动机不能工作
第三章 点火系 汽车发动机中的燃烧室里,装有火花塞,产生电火花,点燃可燃混合气。在火花塞两 电极之间,加上直流电压后,可燃混合气会产生电离。当电压升高到一定值时,火花塞两级 气体间隙被击穿,产生电火花,此时活塞处于压缩行程的上止点附近,从而使气体燃烧产生 巨大的压力推动活塞向下运动。 点火系的作用:将电池或发动机的低电压变成高电压(20~30kv)在按照发动机各气 缸的工作次序,点燃气缸中的可燃混合气。 第一节概述 一、 点火系发展历史 十九世纪八十年代, 出现磁电机为电源的点火系 二十世纪初, 出现传统点火系,即以蓄电池和发电机为电源的点火系 二十世纪六十年代, 出现电子点火系 二十世纪七十年代初 出现无触点的电子点火系。目前,使用广泛 二十世纪七十年代末 开始使用微机控制点火时刻的电子控制系统。 目前,最先进的:无分电器的电子点火系 二、 点火系的分类 电机式 :应用在摩托车及大型拖拉机上 (1) 按点火电源分: 蓄电池式:应用广泛 电感储能式:应用广泛 (2) 按存储能量的方式分类: 电容储能式:赛车 (3) 按点火信号产生的方式分类 磁感应式 (电子点火系) 霍耳效应式 光电式 电磁振荡式 三、 汽车发动机对点火系的要求 (1)迅速产生足以击穿火花塞间隙的高电压 火花塞两电极之间的距离 ↑ 影响火花塞击穿电压 气缸压力 ↓ 击穿电压↓ 的因素 气缸中空气的温度 ↑ (2)电火花应具备足够高的能量 点火能量不足时,会使发动机启动困难,发动机的动力性下降,油耗和排污增加,甚至 于发动机不能工作
起动时,通常电火花至少应具有0.1焦耳的能量,发动机正常工作时,电火花只要有 001~0.05焦耳的能量就可以点燃混合气 (3)点火时刻应适应发动机的工况 点火时刻由点火提前角表示。当发动机的转速或负载发生变化时,可以通过点火提 前机构进行自动调节。 转速 点火提前角↑ 负载 第二节传统点火系的工作原理及个主要元件 传统点火系的组成 传统点火系的组成由电源(蓄电池)、发电机(图中未画出)、点火开关、点火线圈 断电器、配电器、电容器、火花塞、高压导线、阻尼电阻等组成。点火系能将12V~24V的 低压电转变为20kV以上的高压电是靠点火线圈和断电器来共同完成的。然后,再由配电器 分配到各缸火花塞,点火线圈实际上是一个变压器,它主要由一次绕组、二次绕组和铁心组 成。断电器实际上是一个由凸轮操纵的开关,主要由断电器凸轮、触点育、触点组成。断电 器凸轮由发动机凸轮轴驱动,并以同样的转速旋,即曲轴每转两转,凸轮轴转一转。为了保 证曲轴每转两转各缸轮流点火一次,断电器凸轮的凸桂数与发动机的气缸数相同。断电器的 触点与点火线圈的一次绕组串联,用来接通或切断点火线四一次绕组的电路。配电器由分电 器盖与分火头组成,分火头安装在断电器轴上,与轴一起旋转。分电器盖上有中心电极和若 干个侧电极,侧电极的数目与发动机气缸数相等,经高压导线与各火花塞相连。 2、传统点火系的工作原理 I 3-5传统点火系工作原理示意图 1-配电器的中心电极2-旁电极3—分火头4--二次绕组5…一次绕组6-点火开关 活动触点臂8-固定触点9电容器10—凸轮11-火花塞 点火线圈一次绕组5的一端经点火开关6与蓄电池相连,另一端接活动触点7,固定触 点已通过断电器外壳接地,断电器触点间并联有电容9。接通点火开关,当断电器触点闭合 时,低压的一次电流(流进一次绕组中的电流称为一次 电流)由蓄电池的正极经点火开关6到点火线圈的一次绕组5(240~370匝的粗导线)到断
起动时,通常电火花至少应具有 0.1 焦耳的能量,发动机正常工作时,电火花只要有 0.01~0.05 焦耳的能量就可以点燃混合气。 (3)点火时刻应适应发动机的工况 点火时刻由点火提前角表示。当发动机的转速或负载发生变化时,可以通过点火提 前机构进行自动调节。 转速 ↑ 点火提前角 ↑ , 负载 ↓ 第二节 传统点火系的工作原理及个主要元件 1 传统点火系的组成 传统点火系的组成由电源(蓄电池)、发电机(图中未画出)、点火开关、点火线圈、 断电器、配电器、电容器、火花塞、高压导线、阻尼电阻等组成。点火系能将 12V~24V 的 低压电转变为 20kV 以上的高压电是靠点火线圈和断电器来共同完成的。然后,再由配电器 分配到各缸火花塞,点火线圈实际上是一个变压器,它主要由一次绕组、二次绕组和铁心组 成。断电器实际上是一个由凸轮操纵的开关,主要由断电器凸轮、触点育、触点组成。断电 器凸轮由发动机凸轮轴驱动,并以同样的转速旋,即曲轴每转两转,凸轮轴转一转。为了保 证曲轴每转两转各缸轮流点火一次,断电器凸轮的凸桂数与发动机的气缸数相同。断电器的 触点与点火线圈的一次绕组串联,用来接通或切断点火线四一次绕组的电路。配电器由分电 器盖与分火头组成,分火头安装在断电器轴上,与轴一起旋转。分电器盖上有中心电极和若 干个侧电极,侧电极的数目与发动机气缸数相等,经高压导线与各火花塞相连。 2、 传统点火系的工作原理 点火线圈一次绕组 5 的一端经点火开关 6 与蓄电池相连,另一端接活动触点 7,固定触 点已通过断电器外壳接地,断电器触点间并联有电容 9。接通点火开关,当断电器触点闭合 时,低压的一次电流(流进一次绕组中的电流称为一次 电流)由蓄电池的正极经点火开关 6 到点火线圈的一次绕组 5(240~370 匝的粗导线)到断
电器触点臂7、触点8到搭铁流回蓄电池的负极,由于回路中流过的是低压电流,所以称这 条电路为低压电路或一次侧电路。一次绕组通电时,其周围产生磁场。当断电器凸轮顶开触 点时,一次侧电路被切断,一次电流迅速下降到零,铁心中的磁通随之迅速衰减,在二次绕 祖上感应出高的电压。使火花塞两电极之间的间隙被击穿,产生火花 点火线圈二次绕组中的感应电压称为二次电压,其中通过的电流称为二次电流。二次 电流所流过的电路称为二次电路或高压电路。发动机工作时,在断电器触点7与8分开 瞬间,二次侧电路中分火头3恰好与侧电极对准。二次电流从点火线圈的二次绕组4→蓄 电池正极→蓄电池→搭铁火花塞侧电极11下一火花塞中心电极11上一高压导线一配电器旁 电极→2分火头3→配电器中心电极1→点火线圈二次绕组4(由于高压电流是点火线圈中的 二次侧感应电流,故其方向与原低压电流相反)。 3、传统点火系的点火过程 1、触电闭合,一次电流形成并增长阶段 2、触电打开,产生二次侧高压阶段 3、火化放电阶段 4、传统点火系的主要元件 两接线柱:附加电阻 (1)点火线圈:开式线圈 三接线柱 闭式线圈:漏磁少,能量损失少 触点:控制一次电流的通闭] (2)分电器:断电器 凸轮 分火头 配电器旁电极 电容器:减小触点火花,提高二次电压 点火提前机构∫离心点火提前机构:随转速变化而调节 真空点火提前机构:随负荷变化而调节 (3)火花塞 热特性 要使火花塞能正常工作,其绝缘体下部裙部的温度应保持在500~750℃,这 样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉,不致形成积炭,通常称这个温度为火花塞 的“自浄温度”。如果温度低于自净温度,就可能使油雾聚积成油层,引起积炭而 漏电,导致不能点火。若温度过高,则混合气与炽热的绝缘体接触时,会引起炽热 点火而形成爆燃,甚至在进气过程中燃烧,产生化油器回火现象,使发动机遭受损
电器触点臂 7、触点 8 到搭铁流回蓄电池的负极,由于回路中流过的是低压电流,所以称这 条电路为低压电路或一次侧电路。一次绕组通电时,其周围产生磁场。当断电器凸轮顶开触 点时,一次侧电路被切断,一次电流迅速下降到零,铁心中的磁通随之迅速衰减,在二次绕 祖上感应出高的电压。使火花塞两电极之间的间隙被击穿,产生火花。 点火线圈二次绕组中的感应电压称为二次电压,其中通过的电流称为二次电流。二次 电流所流过的电路称为二次电路或高压电路。 发动机工作时,在断电器触点 7 与 8 分开 瞬间,二次侧电路中分火头 3 恰好与侧电极对准。二次电流从点火线圈的二次绕组 4→蓄 电池正极→蓄电池→搭铁火花塞侧电极11下一火花塞中心电极 11上一高压导线一配电器旁 电极→2 分火头 3→配电器中心电极 1→点火线圈二次绕组 4(由于高压电流是点火线圈中的 二次侧感应电流,故其方向与原低压电流相反)。 3、 传统点火系的点火过程 1、 触电闭合,一次电流形成并增长阶段 2、 触电打开,产生二次侧高压阶段 3、 火化放电阶段 4、 传统点火系的主要元件 两接线柱:附加电阻 (1)点火线圈: 开式线圈: 三接线柱 闭式线圈:漏磁少,能量损失少 触点:控制一次电流的通闭] (2)分电器: 断电器: 凸轮 分火头 配电器 旁电极 电容器:减小触点火花,提高二次电压 点火提前机构 离心点火提前机构:随转速变化而调节 真空点火提前机构:随负荷变化而调节 (3)火花塞: 热特性 要使火花塞能正常工作,其绝缘体下部裙部的温度应保持在 500~750℃,这 样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉,不致形成积炭,通常称这个温度为火花塞 的“自净温度”。如果温度低于自净温度,就可能使油雾聚积成油层,引起积炭而 漏电,导致不能点火。若温度过高,则混合气与炽热的绝缘体接触时,会引起炽热 点火而形成爆燃,甚至在进气过程中燃烧,产生化油器回火现象,使发动机遭受损 坏
第三节传统点火系的工作特性 传统点火系的工作特性 定义:点火系发出的最大电压随发动机转速或分电器转速而变化的关系。 次电压随发动机转速得升高而降低。 发动机的转速越高,触点闭合时间也越短,二次电压就越低;但发动机转速过低 触点打开慢,反而使二次侧电压降低。 由于二次电压随转速升高而降低,所以发动机在高速时容易断火。 只有n<nma,才能保证可靠点火。 影响二次电压的因素 1、发动机的汽缸数对二次电压的影响。 二次电压最大值随气缸数量升高而降低 为了提高传统点火系在多缸、高速发动机上工作的可靠性,可以通过增大一次 断开电流,延长触点闭合时间等方法改善点火特性。 2、火花塞积炭时对二次电压的影响 若化油器调节不当或润滑油过多,会在火花塞绝缘体上形成积炭相当于火花塞 电极之间并联了一个分路电阻,使二次电路在火花塞被击穿之前已构成闭合回路,造成 漏电,使二次电压降低,降低点火性能,严重时,不能形成电火花,丧失点火能力。 补救办法:在积炭严重时,不能点火,可以采用吊火的方法,即拔出高压导线,使其与 火花塞间保留3~4毫米的间隙即可。此方法只能临时补救,不能长期使用,增加点火 线圈的负担。 3、电容对二次电压的影响 电容越小,二次电压越高,实际上,电容不能过小。电容器应与点火线圈匹配, 取0.15~0.35uF,分布电容可以起到抗干扰的作用 4、触点间隙对二次电压的影响 间隙过大,二次电压降低,主要是因为闭合时间短 间隙过小,二次电压也会降低,是因为触点火花严重 国产汽车触点最大间隙为0.35~045毫米 5、点火线圈温度对二次电压的影响 通常情况下,点火线圈的温度不超过80度
第三节 传统点火系的工作特性 一、 传统点火系的工作特性 定义:点火系发出的最大电压随发动机转速或分电器转速而变化的关系。 二次电压随发动机转速得升高而降低。 发动机的转速越高,触点闭合时间也越短,二次电压就越低;但发动机转速过低, 触点打开慢,反而使二次侧电压降低。 由于二次电压随转速升高而降低,所以发动机在高速时容易断火。 只有 n<nmax, 才能保证可靠点火。 二、 影响二次电压的因素 1、 发动机的汽缸数对二次电压的影响。 二次电压最大值随气缸数量升高而降低。 为了提高传统点火系在多缸、高速发动机上工作的可靠性,可以通过增大一次 断开电流,延长触点闭合时间等方法改善点火特性。 2、 火花塞积炭时对二次电压的影响 若化油器调节不当或润滑油过多,会在火花塞绝缘体上形成积炭相当于火花塞 电极之间并联了一个分路电阻,使二次电路在火花塞被击穿之前已构成闭合回路,造成 漏电,使二次电压降低,降低点火性能,严重时,不能形成电火花,丧失点火能力。 补救办法:在积炭严重时,不能点火,可以采用吊火的方法,即拔出高压导线,使其与 火花塞间保留 3~4 毫米的间隙即可。此方法只能临时补救,不能长期使用,增加点火 线圈的负担。 3、 电容对二次电压的影响 电容越小,二次电压越高,实际上,电容不能过小。电容器应与点火线圈匹配, 取 0.15~0.35uF,分布电容可以起到抗干扰的作用。 4、 触点间隙对二次电压的影响 间隙过大,二次电压降低,主要是因为闭合时间短。 间隙过小,二次电压也会降低,是因为触点火花严重。 国产汽车触点最大间隙为 0.35~0.45 毫米。 5、 点火线圈温度对二次电压的影响 通常情况下,点火线圈的温度不超过 80 度