第-节 一 点火系统的功用 十章发动机 点火系统 净 三点火系续的类型 ◆发动机点火系统，按其组成和产生高压电方式 的不同可分为 火系统 的0为 V的 : 产生的高压电比较低 电子火系统 C®卷6阳 使花塞两电极之同产生电花， 分 用于各种中
1 wt55pub@scau.edu.cn 第十章 发动机 点火系统 wt55pub@scau.edu.cn 第一节 概述 一、点火系统的功用 点火系统的基本功用是在发动机各种工况和使用 条件下，在气缸内适时、准确、可靠地产生电火 花，以点燃可燃混合气，使发动机作功。 wt55pub@scau.edu.cn 二、点火系统的类型 发动机点火系统，按其组成和产生高压电方式 的不同可分为 传统蓄电池点火系统 电子点火系统 微机控制点火系统 磁电机点火系统。 wt55pub@scau.edu.cn 传统蓄电池点火系统 以蓄电池和发电机为电源，借 点火线圈和断电器的作用，将 电源提供的6V、12V或24V的低 压直流电转变为高压电，再通 过分电器分配到各缸火花塞， 使火花塞两电极之间产生电火 花，点燃可燃混合气。 缺点： 产生的高压电比较低 高速时工作不可靠 使用过程中需经常检查和维护 目前正在逐渐被电子点火系统 和微机控制点火系统所取代。 wt55pub@scau.edu.cn 电子点火系统 以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和由半导 体器件(晶体三极管)组成的点火控制器将电源提 供的低压电转变为高压电，再通过分电器分配到 各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花， 点燃可燃混合气。 与传统蓄电池点火系统相比具有点火可靠、使用 方便等优点，是目前国内外汽车上广泛采用的点 火系统。 wt55pub@scau.edu.cn 微机控制点火系统 以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈将电源的低压电转 变为高压电，再由分电器将高压电分配到各缸火花塞，并 由微机控制系统根据各种传感器提供的反映发动机工况的 信息，发出点火控制信号，控制点火时刻，点燃可燃混合 气。它还可以取消分电器，由微机控制系统直接将高压电 分配给各缸。微机控制点火系统是目前最新型的点火系 统，已广泛应用于各种中、高级轿车中。
电机点火系科 三、点火系统的基本要求 ◆由电机本身直捷产生高压电，不需另设压 ◆1，能产生足以击穿火花两电极间隙的电压 发领地后论特齿金 ◆单线制连接 、传续点火系统的组威 电源电池和发电机 ◆火花塞中心电极 火花 学大花电流应从 含售骨5母百 传统店火系锭的姐成 二、传统点火系统的工作原理 点火线路 44 点火系工作示意图 2
2 wt55pub@scau.edu.cn 磁电机点火系统 由磁电机本身直接产生高压电，不需另设低压 电源。 与传统蓄电池点火系统相比，磁电机点火系统 在发动机中、高转速范围内，产生的高压电较 高，工作可靠。但在发动机低转速时，产生的 高压电较低，不利于发动机起动。 磁电机点火系统多用于主要在高速、满负荷下 工作的赛车发动机，以及某些不带蓄电池的摩 托车发动机和大功率柴油机的起动发动机上。 wt55pub@scau.edu.cn 三、点火系统的基本要求 1.能产生足以击穿火花塞两电极间隙的电压 火花塞击穿电压与电极距离、气缸内的压力和 温度、电极的温度、发动机的工作状况有关。 2.电火花应具有足够的点火能量 3.点火时刻应与发动机的工作状况相适应 wt55pub@scau.edu.cn 四、点火系统的特点 单线制连接 即电源的一个电极用导线与各用电设备相连，而 电源的另一个电极则通过发动机机体、汽车车架 和车身等金属构件与各用电设备相连，称为搭 铁，其性质相当于一般电路中的接地。搭铁的电 极可以是正极也可以是负极。 火花塞中心电极 无论整车电气系统采用正极搭铁还是负极搭铁， 点火线圈的内部连接或外部接线，均应保证点火 瞬间火花塞中心电极为负极，即火花塞电流应从 火花塞的侧电极流向中心电极。 wt55pub@scau.edu.cn 第二节 传统点火系统组成与工作原理 一、传统点火系统的组成 电源(蓄电池和发电机) 点火开关 点火线圈 电容器 断电器 配电器 火花塞 阻尼电阻 高压导线等。 wt55pub@scau.edu.cn 二、传统点火系统的工作原理 wt55pub@scau.edu.cn
第三节点火时复 +器对机工作时，点火时刻对发功机的工作和性能有很大的 影响点火提前角的主要因素是发 7 ◆分电、点火线圈 分电 牌号 角也 断电器 配电 ·电容器 1断电 贵透酬整各资接实装出 新电
3 wt55pub@scau.edu.cn 第三节 点火时刻 发动机工作时，点火时刻对发动机的工作和性能有很大的 影响。 混合气燃烧有一定的速度，即从火花塞跳火到气缸内的可 燃混合气完全燃烧是需要一定时间的。虽然这段时间很 短，不过千分之几秒，但是由于发动机的转速很高，在这 样短的时间内曲轴却转过较大的角度。 若恰好在活塞到达上止点时点火，混合气开始燃烧时，活 塞已开始向下运动，使气缸容积增大，燃烧压力降低，发 动机功率下降。 因此，应提前点火，即在活塞到达压缩行程上止点之前火 花塞跳火，使燃烧室内的气体压力在活塞到达压缩行程上 止点后10°～12°时达到最大值。这样混合气燃烧时产生 的热量，在作功行程中得到最有效的利用，可以提高发动 机的功率。 wt55pub@scau.edu.cn 从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时 间内曲轴转过的角度称为点火提前角。 能使发动机获得最佳动力性、经济性和最佳排 放性能的点火提前角，称为最佳点火提前角。 发动机工作时，最佳点火提前角不是固定值， 它随很多因素而改变。 影响点火提前角的主要因素是发动机的转速和 混合气的燃烧速度。混合气的燃烧速度又与混 合气的成分、发动机的结构及其他(燃烧室的形 状、压缩比等)一些因素有关。 wt55pub@scau.edu.cn 此外，最佳点火提前角还与所用汽油的抗爆性 有关。使用辛烷值较高即抗爆性较好的汽油 时，点火提前角应适当增大。因此，当发动机 换用不同牌号的汽油时，点火提前角也必须作 适当调整。为此，要求点火系统的结构还应在 必要时能适当地进行点火提前角的手动调节， 如有些车型的点火系统中配有辛烷值校正器， 可以在进行手动调节时指示调节的角度。 wt55pub@scau.edu.cn 第四节 传统点火系统主要元件的结构 分电器、点火线圈、 火花塞 一、分电器 断电器 配电器 电容器 点火提前调节 装置等组成。 wt55pub@scau.edu.cn 1. 断电器 功用：周期地接通和切断点火线圈 初级绕组的电路，使初级电流和点 火线圈铁心中的磁通发生变化，以 便在点火线圈的次级绕组中产生高 压电。 断电器是由一对钨质的触点和断电 器凸轮组成的。断电器凸轮的凸棱 数与发动机气缸数相等。凸轮轴通 过离心点火提前调节器与分电器轴 相连。分电器轴由发动机的曲轴通 过配气凸轮轴上的齿轮驱动，其转 速与配气凸轮轴的转速相等，为曲 轴转速的一半（四冲程发动机）。 wt55pub@scau.edu.cn 2.配电器 配电器用来将点火线圈中产生的高压电， 按发动机的工作次序轮流分配到各气缸的 火花塞。 它主要由胶木制成的分电器盖和分火头组 成。分电器盖上有一个深凹的中央高压线 插孔，以及数目与发动机气缸数相等的若 干个深凹的分高压线插孔，各高压线插孔 的内部都嵌有铜套。分火头套在凸轮轴顶 端的延伸部分，此延伸部分为圆柱形，但 其侧面铣切出一个平面，分火头内孔的形 状与之符合，借此保证分火头与凸轮同步 旋转，并使分火头与分电器盖上的旁电极 保持正确的相对位置。
3电容 4点火提前调节装 达点火角大因 少点开时的火花保产 ◆2、触点新开时，加速初级电损失，增强次级电压 调节点火提前角的方法 凸轮与 需心点火前节器节装 火 ◆空炎线是资秀建毫餐电控曲物的电获 按其磁路的形式 可分为 。闭酷路点火线国 4
4 wt55pub@scau.edu.cn 3.电容器 功用： 1、减少触点断开时的火花，保护触点 2、触点断开时，加速初级电流损失，增强次级电压 wt55pub@scau.edu.cn 4.点火提前调节装置 为了实现点火提前，必须在压缩行程接近终 了，活塞到达上止点之前便使断电器触点分开。 从触点分开到活塞到达上止点这段时间越长， 曲轴转过的角度越大，即点火提前角越大。因 此，调节断电器触点分开的时刻，即改变触点 与断电器凸轮或断电器凸轮与分电器轴之间的 相对位置，便可以调节点火提前角。 wt55pub@scau.edu.cn 调节点火提前角的方法 wt55pub@scau.edu.cn 离心点火提前调节装置 wt55pub@scau.edu.cn 真空点火提 前调节装置 wt55pub@scau.edu.cn 二、点火线圈 点火线圈是将蓄电池或发电机输出的低压电转 变为高压电的升压变压器，它由初级绕组、次 级绕组和铁心等组成。 按其磁路的形式，可分为 开磁路点火线圈 闭磁路点火线圈
用火 闻 三、火花 司的问限，称为火 塞击 ◆机工作火花静规的保在不 内度及温度分布状》 可时 00℃时，当混合气与炽热 火花它用干速、低乐绵比的小功 ◆和都长经信于冷显与热型之同的火花塞，将为者 5
5 wt55pub@scau.edu.cn 开磁路点火线圈 wt55pub@scau.edu.cn 闭磁路点火线圈 wt55pub@scau.edu.cn 三、火花塞 火花塞的功用是将点火线圈或磁电机产生的脉 冲高压电引入燃烧室，并在其两个电极之间产 生电火花，以点燃可燃混合气。 火花塞中心电极与侧电极之间的间隙，称为火 花塞间隙。 火花塞间隙对火花塞及发动机的工作性能均有 很大影响。间隙过小，火花微弱，并容易产生 积炭而漏电；间隙过大，火花塞击穿电压增 高，发动机不易起动，且在高速时容易发生 “缺火”现象。因此，火花塞间隙的大小应适 当。在传统点火系统中，火花塞间隙一般为 0.6～0.7mm，但若采用电子点火时，则间隙增 大到1.0～1.2mm。火花塞间隙的调整可扳动侧 电极来实现。 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 发动机工作时火花塞绝缘体裙部的温度若保持在500～ 600℃，落在绝缘体裙部的油粒能立即被烧掉，不容易 产生积炭。这个温度称为火花塞的自净温度。 若裙部温度低于自净温度，落在绝缘体裙部的油粒不能 立即烧掉，形成积炭而漏电，将使火花塞间隙不能跳火 或火花微弱。 若裙部温度过高超过800～900℃时，当混合气与炽热的 绝缘体接触时，可能在火花塞间隙跳火之前自行着火， 称为炽热点火。炽热点火将使发动机出现早燃、爆燃、 化油器回火等不正常现象。因此，无论哪一种类型的发 动机，在发动机工作时，火花塞裙部的温度都应该保持 在自净温度的范围内。 wt55pub@scau.edu.cn 各种发动机气缸内的燃烧状况是不同的，所以气缸内的 温度也不尽相同，这就要求配用不同热特性的火花塞。 火花塞的热特性主要决定于绝缘体裙部的长度。 不同的发动机，当气缸内温度及温度分布状况相同时， 火花塞绝缘体裙部越长，其受热面积越大，且传热距离 越长，散热困难，火花塞裙部的温度越高，这种火花塞 称为“热型”火花塞，它适用于低速、低压缩比的小功 率发动机。 相反，火花塞绝缘体裙部越短，其受热面积越小，且传 热距离缩短，容易散热，火花塞裙部的温度越低，这种 火花塞称为“冷型”火花塞，它适用于高速、高压缩比 大功率的发动机。 裙部长度借于冷型与热型之间的火花塞，称为普通型火 花塞。
第五节电子点火系图 大大减轻了对无线电的干抗。 5)结构简单，质量轻。体积小，使用和修方便。 一、有触点电子点火系统 目前国内外汽车上使用的电子点火系统主要 的电子点 火系统的韧级电路 有触点式电子点火系的电路原理 无点电子火系 无点电子火系球的底 ◆点火信号发生器 点火控制容 火花塞 制 6
6 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 第五节 电子点火系统 优点： 1)可以减少触点火花，避免触点烧蚀，延长触点的使用寿命；有 的还可以取消触点，因而克服了与触点相关的一切缺点，改善了 点火性能。 2)可以不受触点的限制，增大初级电流，提高次级电压，改善发 动机高速时的点火性能。一般传统点火系统的低压电流不超过 5A，而电子点火系统可提高到7～8A，次级电压可达30kV。 3)由于次级电压和点火能量的提高，使其对火花塞积炭不敏感， 且可以加大火花塞电极间隙，点燃较稀的混合气，从而有利于改 善发动机的动力性、经济性和排气净化性能。 4)大大减轻了对无线电的干扰。 5)结构简单，质量轻，体积小，使用和维修方便。 wt55pub@scau.edu.cn 目前国内外汽车上使用的电子点火系统主要分 为有触点的电子点火系统和无触点的电子点火 系统两大类。都是利用电子元件(晶体三极管) 作为开关来接通或断开点火系统的初级电路， 通过点火线圈来产生高压电。 wt55pub@scau.edu.cn 一、有触点电子点火系统 wt55pub@scau.edu.cn 二、无触点电子点火系统 wt55pub@scau.edu.cn 无触点电子点火系统的组成 点火信号发生器 点火控制器 点火线圈 分电器 火花塞
点火值号发生 中磁脉冲式 争光电效应式 紧头牌的驶发可富：但可能造成 提秋菌青寢猪镜男季麦邑结构筒单，皮本拉 不同转速时传感城图内葡通及现感应电时势的变化情况 量尔效应 带缺的转子组成
7 wt55pub@scau.edu.cn 点火信号发生器 磁脉冲式 霍尔效应式 光电效应式 wt55pub@scau.edu.cn 磁脉冲式点火信号发生器 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 磁脉冲式点火信号发生器输出的交变信号受发 动机转速的影响很大。转速越高，信号越强， 对点火控制器电路的触发越可靠，但可能造成 电路中有关元件的损坏。 转速过低时，磁脉冲式点火信号发生器输出的 交变信号过弱，造成对点火控制器电路的触发 不可靠，容易引起发动机起动困难、怠速转速 不能调低等问题。 磁脉冲式点火信号发生器结构简单，成本较 低，因而应用最为广泛。 wt55pub@scau.edu.cn 霍尔效应式点火信号发生器 霍尔效应式点火信号发生器安装在分电器内。 由霍尔触发器、永久磁铁和由分电器轴驱动的 带缺口的转子组成。 wt55pub@scau.edu.cn 霍尔效应
电效臣武点火信发生 色点火信号发生器 合占火控制器 点火线圈 细感质成电子白火系魏蓝本电期 m益绘路 ◆点火信号发生器 ◆廓水线制电轻饰火扬镀所暴用的高火雄图置 ◆点火控制器 电流可以大 点火线圈的电感和电阻 火花塞 4 8
8 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 光电效应式点火信号发生器 wt55pub@scau.edu.cn 无触点电子点火系统的组成 点火信号发生器 点火控制器 点火线圈 分电器 火花塞 wt55pub@scau.edu.cn 点火控制器：点火控制器取代了传统点火系统中断电器的触 点，将点火信号发生器输出的点火信号整形、放大，转变为 点火控制信号，控制点火线圈初级绕组中电流的通、断，以 便在次级线圈的绕组中产生高压电，供火花塞点火。点火控 制器的基本电路包括整形电路、开关信号放大电路、功率输 出电路等。 wt55pub@scau.edu.cn 无触点电子点火系统的组成 点火信号发生器 点火控制器 点火线圈 分电器 火花塞 wt55pub@scau.edu.cn 点火线圈：电子点火系统所采用的点火线圈是 用点火控制器控制其初级电路通断的，所以其 初级电流可以增大，点火线圈的电感和电阻一 般较小。因此，一般情况下，不能和传统点火 系统点火线圈互换。电子点火系统多采用闭磁 路点火线圈。
无点电子点火系续的成 火信号发生器 分电器 ◆火花塞 片无触点电子点火系统的组成 ◆点火信号发生器 ◆点火控制器 ◆点火线园 增 高压线： m科 伊第六节机控制点火系练 ◆微机控制点火系统，按是香配有分电器分为 ◆无分电器微机腔制点火系统 各种通电子火系续都存在着考的控制因 9
9 wt55pub@scau.edu.cn 无触点电子点火系统的组成 点火信号发生器 点火控制器 点火线圈 分电器 火花塞 wt55pub@scau.edu.cn 分电器： 主要区别：在于电子点火系统 取消了断电器(触点和凸轮)和 电容器，增加了点火信号发生 器(信号转子和传感部分)。有 些点火控制器能够随着发动机 转速变化自动调节点火提前 角，所以这些分电器去掉了离 心提前调节机构，只保留真空 提前调节机构，配电器的结构 则无变化。右图为电子点火系 统中所用的霍尔分电器的结构。 wt55pub@scau.edu.cn 无触点电子点火系统的组成 点火信号发生器 点火控制器 点火线圈 分电器 火花塞 wt55pub@scau.edu.cn 火花塞：由于普通电子点火系统的点火能量提高，火花 塞电极间隙比传统点火系统的火花塞电极间隙增大，一 般为0.8～1.0mm；为了适应稀薄混合气燃烧，有的甚至 达到1.0～1.2mm，并且各种车型差异也较大，在检查、 调整、维修时，应严格根据原车说明书进行。 高压线：为了减轻无线电干扰，电子点火系统采用的高 压线为有一定电阻的高压阻尼线，阻值一般在几千欧至 几十千欧不等；火花塞插头和分火头也都有一定的电 阻，一般为几千欧。 wt55pub@scau.edu.cn 第六节 微机控制点火系统 电子点火系统对点火时刻的调节，与传统点火系统一 样，基本上仍采用离心提前和真空提前两套机械式点火 提前调整装置，而它们只能根据发动机转速和负荷的变 化来调节点火提前角，且调节特性为线性(或不同线性 的组合)规律。 而发动机的最佳点火提前角除了随转速和负荷变化外， 还受诸多因素的影响，如环境状况、车辆的技术状况、 使用状况等，而且最佳点火提前角随发动机转速和负荷 变化的规律也不是线性的。 因此，各种普通电子点火系统都存在着考虑的控制因素 不全面、点火提前角控制不精确的缺陷，影响了发动机 性能的充分发挥。此外，离心点火提前调整装置和真空 点火提前调整装置中，机械运动部件的磨损、老化和脏 污等，都会引起点火提前角调节特性的改变，使发动机 性能下降。 wt55pub@scau.edu.cn 微机控制点火系统，按是否配有分电器分为 有分电器微机控制点火系统 无分电器微机控制点火系统。
一、有分电吾微机控制点火系缺 二、无分电器微机控制点火系 ◆有盘电受机控原资辆结禁康婚借榨经高火铁行器 。1无分由器微机控与火至统的 火在不墙加电能消托的情况下，进一少增大了点 ·2》对无线电的干扰大幅皮降低。 程了，与分电器有关的一些机械故障，工作可 ,)高速时点火能量有保证。 花塞 ”无霜选行点火正时方的调整，使用、维护方 +由于无分 具有上述突出特点。所以20世 3。无分电器微机控制点火系统的工作原理 ◆无分电器微机控制点火系统根据高压配电方式 9 ◆同时点火方式 火统正强步成为点火系统的， 无分电点火系统 产和对无线电的 先给电器点大系能坦废短国 10
10 wt55pub@scau.edu.cn 一、有分电器微机控制点火系统 有分电器微机控制点火系统一般由传感器、微机控制器、点火执行器等 组成。发动机点火系统的结构不尽相同，但其工作原理相似。 wt55pub@scau.edu.cn 二、无分电器微机控制点火系统 1.无分电器微机控制点火系统的优点 1)在不增加电能消耗的情况下，进一步增大了点 火能量。 2)对无线电的干扰大幅度降低。 3)避免了与分电器有关的一些机械故障，工作可 靠性提高。 4)高速时点火能量有保证。 5)节省了安装空间，有利于发动机的合理布置， 为汽车车身的流线型设计提供了有利条件。 6)无需进行点火正时方面的调整，使用、维护方 便。 wt55pub@scau.edu.cn 由于无分电器点火系统具有上述突出特点，所以20世纪 80年代问世以来，在美、日以及欧洲发达国家得到迅速 发展和广泛应用，带来了点火系统发展的又一次飞跃。 进入20世纪90年代后，无分电器点火系统在发达国家的 应用已经比较普遍，我国一汽大众生产的部分奥迪轿车 和捷达轿车、上海大众汽车公司生产的部分桑塔纳2000 型轿车等也相继采用了无分电器点火系统。无分电器点 火系统正逐步成为点火系统的主流。 wt55pub@scau.edu.cn 3.无分电器微机控制点火系统的工作原理 无分电器微机控制点火系统根据高压配电方式 的不同分为： 独立点火方式 同时点火方式 wt55pub@scau.edu.cn 独立点火方式是一个缸的火花塞配一个点火线圈，各个独立的点 火线圈直接安装在火花塞上，独立向火花塞提供高压电，各缸直 接点火。这种结构的特点是去掉了高压线，因此可以使高压电能 的传递损失和对无线电的干扰降低到最低水平。 wt55pub@scau.edu.cn 无分电器点火系统