第十章汽油机，点火系统 教学提要 目的与要求：1.掌握传统点火系统的组成 2.掌握电子点火系统与微机控制点火 系统的组成 3。掌握最佳点火提前角的调整方法 内容：1.概述 2.传统，点火系统的组成与工作原理 3.点火时刻 4.传统，点火系统主要元件的结构 5.电子点火系统与微机控制点火系统 6.汽车电源 方法：1.以课堂讲授为主，结合参观、拆装实习和作业练 习，掌握所学知识。 2.应采用理论与实践（拆装）相结合的教学方法，在 学习中要结合基本原理学习构造，通过拆装、观 察分析结构特点，加深理解基本原理和工作过程。 时间：6学时 地，点：多媒体专业教室 器材保障：传统，点火系统总成实物教具 电子点火系统总成实物教具 微机控制点火系统总成实物教具
1 第十章 汽油机点火系统 教学提要 目的与要求：1．掌握传统点火系统的组成 2． 掌握电子点火系统与微机控制点火 系统的组成 3. 掌握最佳点火提前角的调整方法 内容：1．概述 2．传统点火系统的组成与工作原理 3．点火时刻 4．传统点火系统主要元件的结构 5．电子点火系统与微机控制点火系统 6．汽车电源 方法：1.以课堂讲授为主，结合参观、拆装实习和作业练 习，掌握所学知识。 2.应采用理论与实践(拆装)相结合的教学方法，在 学习中要结合基本原理学习构造，通过拆装、观 察分析结构特点，加深理解基本原理和工作过程。 时间：6 学时 地点：多媒体专业教室 器材保障：传统点火系统总成实物教具 电子点火系统总成实物教具 微机控制点火系统总成实物教具
教学进程 教学环节设计 汽油机在压缩接近上止点时，可燃混合气是 由火花塞点燃的，从而燃烧对外作功，为此，汽 油机的燃烧室中都装有火花塞。火花塞有一个中 心电极和一个侧电极，两电极之间是绝缘的。当 在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高 到一定值时，火花塞两电极之间的间隙就会被击 穿而产生电火花，能够在火花塞两电极间产生电 火花所需要的最低电压称为击穿电压：能够在火 花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动 机点火系。 第一节概述 配春课件· konr10_01_01.htm 一、点火系统的功用 Konr10 01_04.htm 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。 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
2 教 学 进 程 教学环节设计 汽油机在压缩接近上止点时，可燃混合气是 由火花塞点燃的，从而燃烧对外作功，为此，汽 油机的燃烧室中都装有火花塞。火花塞有一个中 心电极和一个侧电极，两电极之间是绝缘的。当 在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高 到一定值时，火花塞两电极之间的间隙就会被击 穿而产生电火花，能够在火花塞两电极间产生电 火花所需要的最低电压称为击穿电压；能够在火 花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动 机点火系。 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。 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 配套课件： kcnr10_01_01.htm— Kcnr10_01_04.htm
统、微机控制点火系统和磁电机点火系统。 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。传统蓄电池 点火系统由于存在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等缺 点，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。 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。 微机控制点火系统与上述两种点火系统相同 也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
3 统、微机控制点火系统和磁电机点火系统。 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。传统蓄电池 点火系统由于存在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等缺 点，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。 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。 微机控制点火系统与上述两种点火系统相同， 也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，己广泛应用于各种中、高级轿车中。 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。因此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。 三、点火系统的基本要求 点火系统应在发动机各种工况和使用条件下 保证可靠而准确地点火。为此点火系统应满足以 下基本要求： 1能产生足以击穿火花塞两电极间隙的电压
4 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。 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。因此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。 三、点火系统的基本要求 点火系统应在发动机各种工况和使用条件下 保证可靠而准确地点火。为此点火系统应满足以 下基本要求： 1.能产生足以击穿火花塞两电极间隙的电压
使火花塞两电极之间的间隙击穿并产生电火 花所需要的电压，称为火花塞击穿电压。火花塞 击穿电压的大小与电极之间的距离（火花塞间 隙)、气缸内的压力和温度、电极的温度、发动机 的工作状况等因素有关。试验表明，发动机正常 运行时，火花塞的击穿电压为7~8kV,发动机 冷起动时达19kV。为了使发动机在各种不同的 工况下均能可靠地点火，要求火花塞击穿电压应 在15~20kV。 2.电火花应具有足够的点火能量 为了使混合气可靠点燃，火花塞产生的火花应 具备一定的能量。发动机工作时，由于混合气压 缩时的温度接近自燃温度，因此所需的火花能量 较小(1~5m),传统点火系统的火花能量(15~ 50m),足以点燃混合气。但在起动、怠速以及 突然加速时需要较高的点火能量。为保证可靠点 火，一般应保证50~80mJ的点火能量，起动时 应能产生大于100mJ的点火能量。 3.点火时刻应与发动机的工作状况相适应 首先发动机的点火时刻应满足发动机工作循
5 使火花塞两电极之间的间隙击穿并产生电火 花所需要的电压，称为火花塞击穿电压。火花塞 击穿电压的大小与电极之间的距离(火花塞间 隙)、气缸内的压力和温度、电极的温度、发动机 的工作状况等因素有关。试验表明，发动机正常 运行时，火花塞的击穿电压为 7～8kV，发动机 冷起动时达 19kV。为了使发动机在各种不同的 工况下均能可靠地点火，要求火花塞击穿电压应 在 15～20kV。 2.电火花应具有足够的点火能量 为了使混合气可靠点燃，火花塞产生的火花应 具备一定的能量。发动机工作时，由于混合气压 缩时的温度接近自燃温度，因此所需的火花能量 较小(1～5mJ)，传统点火系统的火花能量(15～ 50mJ)，足以点燃混合气。但在起动、怠速以及 突然加速时需要较高的点火能量。为保证可靠点 火，一般应保证 50～80mJ 的点火能量，起动时 应能产生大于 100mJ 的点火能量。 3. 点火时刻应与发动机的工作状况相适应 首先发动机的点火时刻应满足发动机工作循
环的要求；其次可燃混合气在气缸内从开始点火 到完全燃烧需要一定的时间（千分之几秒），所以 要使发动机产生最大的功率，就不应在压缩行程 终了（上止点）点火，而应适当地提前一个角度。 这样当活塞到达上止点时，混合气已经接近充分 燃烧，发动机才能发出最大功率。 四、点火系统的特点 汽车发动机的点火系统与汽车上其他电器设 备一样，采用单线制连接，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。因为热的金属表面比冷的金属表面容易发 射电子，发动机工作时，火花塞的中心电极较侧 电极温度高，因而电子容易从中心电极向侧电极 发射，使火花塞间隙处离子化程度高，火花塞间 隙容易被击穿，击穿电压可降低15%~20%。因 此，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 6
6 环的要求；其次可燃混合气在气缸内从开始点火 到完全燃烧需要一定的时间(千分之几秒)，所以 要使发动机产生最大的功率，就不应在压缩行程 终了(上止点)点火，而应适当地提前一个角度。 这样当活塞到达上止点时，混合气已经接近充分 燃烧，发动机才能发出最大功率。 四、点火系统的特点 汽车发动机的点火系统与汽车上其他电器设 备一样，采用单线制连接，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。因为热的金属表面比冷的金属表面容易发 射电子，发动机工作时，火花塞的中心电极较侧 电极温度高，因而电子容易从中心电极向侧电极 发射，使火花塞间隙处离子化程度高，火花塞间 隙容易被击穿，击穿电压可降低 15％～20％。因 此，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。 第二节传统点火系统组成与工作原 塑 配套课件， r10_02_01.htm 一、传统点火系统的组成 Konr10_02_02.htm 传统点火系统主要由电源（蓄电池和发电机）、 此处内容配合实物 点火开关、点火线圈、电容器、断电器、配电器、 讲解 火花塞、阻尼电阻和高压导线等组成。 点火开关用来控制仪表电路、点火系统初级 电路以及起动机继电器电路的开与闭。 点火线圈相当于自耦变压器，用来将电源供 给的12V、24V或6V的低压直流电转变为15~ 20kV的高压直流电。 分电器由断电器、配电器、电容器和点火提 前调节装置等组成。它用来在发动机工作时接通 与切断点火系统的初级电路，使点火线圈的次级 绕组中产生高压电，并按发动机要求的点火时刻 与点火顺序，将点火线圈产生的高压电分配到相 应气缸的火花塞上。 断电器主要由断电器凸轮、断电器触点、断 >
7 应从火花塞的侧电极流向中心电极。 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 传统点火系统主要由电源(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、阻尼电阻和高压导线等组成。 点火开关 用来控制仪表电路、点火系统初级 电路以及起动机继电器电路的开与闭。 点火线圈 相当于自耦变压器，用来将电源供 给的 12V、 24V 或 6V 的低压直流电转变为 15～ 20kV 的高压直流电。 分电器 由断电器、配电器、电容器和点火提 前调节装置等组成。它用来在发动机工作时接通 与切断点火系统的初级电路，使点火线圈的次级 绕组中产生高压电，并按发动机要求的点火时刻 与点火顺序，将点火线圈产生的高压电分配到相 应气缸的火花塞上。 断电器 主要由断电器凸轮、断电器触点、断 配套课件： kcnr10_02_01.htm— Kcnr10_02_02.htm 此处内容配合实物 讲解
电器活动触点臂等组成。断电器凸轮由发动机凸 轮轴驱动，并以同样的转速旋转，即发动机曲轴 每转两周，断电器凸轮转一周。 配电器由分电器盖和分火头组成。用来将点 火线圈产生的高压电分配到各缸的火花塞。分电 器盖上有一个中心电极和若干个旁电极，旁电极 的数目与发动机的气缸数相等。分火头安装在分 电器的凸轮轴上，与分电器轴一起旋转。发动机 工作时，点火线圈次级绕组中产生的高压电，经 分电器盖上的中心电极、分火头、旁电极、高压 导线分送到各缸火花塞。电容器安装在分电器 壳上，与断电器触点并联，用来减小断电器触点 断开瞬间，在触点处所产生的电火花，以免触点 烧蚀，可延长触点的使用寿命。 点火提前调节装置由离心和真空两套点火提 前调整装置组成，分别安装在断电器底板的下方 和分电器的外壳上，用来在发动机工作时随发动 机工况的变化自动调整点火提前角。 火花塞由中心电极和侧电极组成，安装在发 动机的燃烧室中，用来将点火线圈产生的高压电
8 电器活动触点臂等组成。断电器凸轮由发动机凸 轮轴驱动，并以同样的转速旋转，即发动机曲轴 每转两周，断电器凸轮转一周。 配电器 由分电器盖和分火头组成。用来将点 火线圈产生的高压电分配到各缸的火花塞。分电 器盖上有一个中心电极和若干个旁电极，旁电极 的数目与发动机的气缸数相等。分火头安装在分 电器的凸轮轴上，与分电器轴一起旋转。发动机 工作时，点火线圈次级绕组中产生的高压电，经 分电器盖上的中心电极、分火头、旁电极、高压 导线分送到各缸火花塞。 电容器安装在分电器 壳上，与断电器触点并联，用来减小断电器触点 断开瞬间，在触点处所产生的电火花，以免触点 烧蚀，可延长触点的使用寿命。 点火提前调节装置 由离心和真空两套点火提 前调整装置组成，分别安装在断电器底板的下方 和分电器的外壳上，用来在发动机工作时随发动 机工况的变化自动调整点火提前角。 火花塞 由中心电极和侧电极组成，安装在发 动机的燃烧室中，用来将点火线圈产生的高压电
引入燃烧室，点燃燃烧室内的可燃混合气。 电源提供点火系统工作时所需的能量，由蓄 电池和发电机构成，其标称电压一般为12V。 二、传统点火系统的工作原理 接通点火开关，发动机开始运转。发动机运转 注意：此处应紧抓 过程中，断电器凸轮不断旋转，使断电器触点不 住学生的思路分析 断地开、闭。当断电器触点闭合时，蓄电池的电 讲解 流从蓄电池正极出发，经点火开关、点火线圈的 初级绕组、断电器活动触点臂、触点、分电器壳 体搭铁，流回蓄电池的负极。当断电器的触点被 凸轮顶开时，初级电路被切断，点火线圈初级绕 组中的电流迅速下降到零，线圈周围和铁心中的 磁场也迅速衰减以至消失，因此在点火线圈的次 级绕组中产生感应电压，称为次级电压，其中通 过的电流称为次级电流，次级电流流过的电路称 为次级电路。 触点断开后，初级电流下降的速率越高，铁心 中的磁通变化率越大，次级绕组中产生的感应电 压越高，越容易击穿火花塞间隙。当点火线圈铁 心中的磁通发生变化时，不仅在次级绕组中产生 9
9 引入燃烧室，点燃燃烧室内的可燃混合气。 电源 提供点火系统工作时所需的能量，由蓄 电池和发电机构成，其标称电压一般为 12V。 二、传统点火系统的工作原理 接通点火开关，发动机开始运转。发动机运转 过程中，断电器凸轮不断旋转，使断电器触点不 断地开、闭。当断电器触点闭合时，蓄电池的电 流从蓄电池正极出发，经点火开关、点火线圈的 初级绕组、断电器活动触点臂、触点、分电器壳 体搭铁，流回蓄电池的负极。当断电器的触点被 凸轮顶开时，初级电路被切断，点火线圈初级绕 组中的电流迅速下降到零，线圈周围和铁心中的 磁场也迅速衰减以至消失，因此在点火线圈的次 级绕组中产生感应电压，称为次级电压，其中通 过的电流称为次级电流，次级电流流过的电路称 为次级电路。 触点断开后，初级电流下降的速率越高，铁心 中的磁通变化率越大，次级绕组中产生的感应电 压越高，越容易击穿火花塞间隙。当点火线圈铁 心中的磁通发生变化时，不仅在次级绕组中产生 注意：此处应紧抓 住学生的思路分析 讲解
高压电（互感电压），同时也在初级绕组中产生自 感电压和电流。在触点分开、初级电流下降的瞬 间，自感电流的方向与原初级电流的方向相同， 其电压高达300V。它将击穿触点间隙，在触点 间产生强烈的电火花，这不仅使触点迅速氧化、 烧蚀，影响断电器正常工作，同时使初级电流的 变化率下降，次级绕组中感应的电压降低，火花 塞间隙中的火花变弱，以致难以点燃混合气。为 了消除自感电压和电流的不利影响，在断电器触 点之间并联有电容器C1。在触点分开瞬间，自感 电流向电容器充电，可以减小触点之间的火花， 加速初级电流和磁通的衰减，并提高了次级电 压。 第三节点火时刻 配课件 konr 10_03_01.htm- 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 本节内容应采用试 是需要一定时间的。虽然这段时间很短，不过千 验法教学，对点火 分之几秒，但是由于发动机的转速很高，在这样 过早或过晚时发动 短的时间内曲轴却转过较大的角度。若恰好在活 机的症状有明晰的 塞到达上止点时点火，混合气开始燃烧时，活塞 感观认识，然后进 10
10 高压电(互感电压)，同时也在初级绕组中产生自 感电压和电流。在触点分开、初级电流下降的瞬 间，自感电流的方向与原初级电流的方向相同， 其电压高达 300V。它将击穿触点间隙，在触点 间产生强烈的电火花，这不仅使触点迅速氧化、 烧蚀，影响断电器正常工作，同时使初级电流的 变化率下降，次级绕组中感应的电压降低，火花 塞间隙中的火花变弱，以致难以点燃混合气。 为 了消除自感电压和电流的不利影响，在断电器触 点之间并联有电容器 C1。在触点分开瞬间，自感 电流向电容器充电，可以减小触点之间的火花， 加速初级电流和磁通的衰减，并提高了次级电 压。 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 配套课件： kcnr10_03_01.htm— 本节内容应采用试 验法教学，对点火 过早或过晚时发动 机的症状有明晰的 感观认识，然后进