發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)

1、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)一、 概述發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方式有熾熱點(diǎn)火、 壓縮著火與電火花點(diǎn)火三種, 柴油機(jī)用壓縮著火， 汽油機(jī)一般采用電火花點(diǎn)火。1、對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)得要求點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況與使用條件下，保證可靠而準(zhǔn)確得點(diǎn)火. 為此 , 點(diǎn)火裝置應(yīng)滿足下列三個(gè)基本要求1。能產(chǎn)生足以擊穿火花塞電極間隙得高壓電實(shí)踐證明,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在滿負(fù)荷低速時(shí)需81 0k V得高壓,啟動(dòng)時(shí)則常需917k V得高壓，正常點(diǎn)火一般在1 5 kV以上，為了保證點(diǎn)火可靠，考慮各種不同因素得影響，點(diǎn)火高電壓必須有 一定得儲(chǔ)量，所以點(diǎn)火裝置產(chǎn)生得電壓一般在1520kV之間，而且高電壓得升值要快。2?；鸹ㄈ麘?yīng)具有足夠得能量要使混合氣可靠點(diǎn)燃,

2、火花塞產(chǎn)生得火花應(yīng)具有一定得能量，發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí), 由于混合氣壓縮終了得溫度已接近其自燃溫度，因此所需得火花能量很小(15MJ。蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)能發(fā)出155 0 MJ得火花能量，足以點(diǎn)燃混合氣。但在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)以及節(jié)氣門急劇打 開時(shí) , 則需較高得火花能量。啟動(dòng)時(shí) , 由于混合氣霧化不良, 廢氣稀釋嚴(yán)重, 電極溫度低，故所需得點(diǎn)火能量最高。另外,為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)得經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)采用空燃比 ”=1、21、25得稀混合氣時(shí)，由于稀混合氣難于點(diǎn) 燃，也需增加火花能量?？紤]上述情況，為了保證可靠點(diǎn)火，火花塞一般應(yīng)保證有5 08 0 MJ得點(diǎn)火能量，啟動(dòng)時(shí)應(yīng)產(chǎn)生大于100MJ得火花能量.3。點(diǎn)火時(shí)刻應(yīng)

3、適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)得工作情況因?yàn)榛斓脷庠诎l(fā)動(dòng)機(jī)得氣缸內(nèi)從開始點(diǎn)火到完全燃燒需要一定得時(shí)間 ( 千分之幾秒) ， 所以 要使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大得功率, 就不能在壓縮行程終了活塞行至上止點(diǎn)才點(diǎn)火, 而就是需要適當(dāng)提前一些。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)氣缸得多少， 負(fù)荷得大小 , 轉(zhuǎn)速得變化， 燃油品質(zhì)得不同， 即就是同一發(fā)動(dòng)機(jī)由于工況與使用條件得不同等等, 都直接影響氣缸內(nèi)混得氣得點(diǎn)火時(shí)間 , 為了使發(fā)動(dòng)機(jī)能發(fā)出最大工功率 , 點(diǎn)火裝置必需適應(yīng)上述情況得變化實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火。2、點(diǎn)火系統(tǒng)得分類按照點(diǎn)火系統(tǒng)得組成與產(chǎn)生高壓得方式不同 , 發(fā)動(dòng)機(jī)得點(diǎn)火系統(tǒng)分為 : 傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)、半導(dǎo) 體點(diǎn)火系統(tǒng)、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)以及磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)。1

4、) 。傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)2 ).半導(dǎo)體點(diǎn)火系統(tǒng)3)。微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)4)磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)二、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)組成與工作原理1、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)得組成傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)主要由電源、點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火線圈、配電器、火花塞等組成, 如圖93 所示(1 )電源 電源為蓄電池與發(fā)電機(jī), 供給點(diǎn)火系統(tǒng)所需電能, 標(biāo)稱電壓一般就是12V。(2) 點(diǎn)火開關(guān) 點(diǎn)火開關(guān)得作用就是接通或斷開點(diǎn)火系統(tǒng)初級(jí)電路。(3)點(diǎn)火線圈點(diǎn)火線圈即變壓器，其功用就是將蓄電池12V得低壓電變?yōu)?520k V得高壓電。(4) 配電器 配電器得功用就是接通與切斷低壓電路 , 使點(diǎn)火線圈及時(shí)產(chǎn)生高壓電 , 按發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸得點(diǎn)火順序送至火花塞；同時(shí)可調(diào)整點(diǎn)火時(shí)間。（

5、5）電容器減小斷電器得火花， 防止觸點(diǎn)燒蝕，延長其使用壽命，同時(shí)加速點(diǎn)火線圈中磁通得變化速率，提高點(diǎn)火高電壓。（6）火花塞其功用就是將高壓電引入燃燒室產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃混合氣。（7）高壓導(dǎo)線用以連接點(diǎn)火線圈至配電器中心電極與配電器旁電極至各缸火花塞。圖93傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)得組成1一點(diǎn)火開關(guān)2-電流表 3 -蓄電池 4 啟動(dòng)機(jī) 5 高壓導(dǎo)線 6-阻尼電阻 7-火花塞 8 斷電器 9 電容器10-點(diǎn)火線圈 1 1附加電阻1 2配電器2、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)得工作原理在傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)中，由蓄電池或發(fā)電機(jī)供給12V得低壓電，就是借點(diǎn)火線圈與斷電器將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠妷?，再通過配電器分配到各缸火花塞 ，使其電極之間產(chǎn)生電火花

6、。 其工作原理如圖9-4 所示。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，斷電器凸輪在配氣凸輪軸得驅(qū)動(dòng)下也隨之旋轉(zhuǎn)。凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，交替地將觸 點(diǎn)閉合與打開。在點(diǎn)火開關(guān)（s W接通得情況下，當(dāng)觸點(diǎn)閉合時(shí)，初級(jí)繞組中有電流流過（初級(jí)電流I1用實(shí)線表示），電流從蓄電池正極一點(diǎn)火開關(guān)s點(diǎn)火線圈“ +開關(guān)”接線柱一附加電阻一 “開關(guān)”接線柱一點(diǎn)火線圈得初級(jí)繞組一 “”接線柱一斷電器觸點(diǎn)一搭鐵一蓄電池負(fù)極。初級(jí)電流在線圈得鐵芯中形成磁場(chǎng)，經(jīng)過一定時(shí)間后，當(dāng)凸輪將觸點(diǎn)打開時(shí)，初級(jí)電路被切斷，初級(jí)電流消失，它所形成得磁場(chǎng)也隨之迅速變化 ，在兩個(gè)繞組中都感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。由于次級(jí)繞組得匝數(shù)多，因而在次級(jí)繞組內(nèi)就感應(yīng)出 1520kV得電動(dòng)勢(shì)，它足

7、以擊穿火花塞得電極間隙， 產(chǎn)生火花點(diǎn)燃混合氣。高壓電流（I2用虛線箭頭表示）得回路為：次級(jí)繞組一 “開關(guān)”接線柱一附加電阻一 “ +開 關(guān)"接線柱一點(diǎn)火開關(guān)一電流表一蓄電池一搭鐵一火花塞旁電極、中心電極一配電器（旁電極、 分火頭）一次級(jí)繞組.配電器軸每轉(zhuǎn)一圈，各缸按點(diǎn)火順序輪流點(diǎn)火一次。由上述可知，在點(diǎn)火系統(tǒng)中有兩個(gè)電路：初級(jí)電流I1流經(jīng)得電流為低壓電路，而高壓電流 I2流經(jīng)得電路為高壓電路.發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，上述過程周而復(fù)始得重復(fù)著，若要停止發(fā)動(dòng)機(jī)得工作，只要斷開點(diǎn)火開關(guān)，切斷初級(jí)電路即可。圖9 -4傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)得工作示意圖3、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)各組件得構(gòu)造1) .點(diǎn)火線圈點(diǎn)火線圈就是將電源

8、得低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘姷没驹?。常用得點(diǎn)火線圈分為開磁路點(diǎn)火 線圈與閉磁路點(diǎn)火圈兩種形式。(1)開磁路點(diǎn)火線圈開磁路點(diǎn)火線圈就是利用電磁互感原理制成得.其結(jié)構(gòu)主要由硅鋼片疊成得鐵芯上得初級(jí) 線圈與次級(jí)線圈、殼體及其外得附加電阻等組成。開磁路點(diǎn)火線圈有兩接線柱式與三接線柱式 之分(圖9 6)。(a )兩接線柱(b)三接線柱式圖9 6 開磁路點(diǎn)火線圈1瓷杯2-鐵芯3初級(jí)繞組4-次級(jí)繞組5鋼片 6外殼 7- “一”接線柱 8 膠木蓋 9高壓線接柱1 0 “+”或開關(guān)接線柱 1 1 - “針關(guān)”接線柱12-附加電阻圖9-7開磁路點(diǎn)火線圈得磁路1磁力線2鐵芯3初級(jí)繞組4-次級(jí)繞組5-導(dǎo)磁鋼片(2)閉磁路

9、點(diǎn)火線圈閉磁路點(diǎn)火線圈，將初級(jí)繞阻與次級(jí)繞組都繞在口字形或日字形得鐵芯上。初級(jí)繞組在鐵芯中產(chǎn)生得磁通，通過鐵芯構(gòu)成閉合磁路。圖98就是閉合磁路點(diǎn)火線圈及磁路示意圖(a)(b) (c)圖98閉磁路點(diǎn)火線圈及磁路示意圖(a)日字形鐵芯得點(diǎn)火線圈(b)日字形鐵芯得磁路(c ) 口字形鐵芯得磁路1-鐵芯 2 低壓接線柱 3 高壓插孔4 初級(jí)繞組 5 -次級(jí)繞組閉磁路點(diǎn)火線圈得優(yōu)點(diǎn)就是漏磁少，磁路得磁阻小，因而能量損失小，能量變換率高，可達(dá)75%(開磁路式點(diǎn)火線圈只有6 0%。并且閉磁路式點(diǎn)火線圈采用熱固性樹脂作為絕緣填充物，外殼以熱熔性塑料注塑成型，其絕緣性、密封性均優(yōu)于開磁式點(diǎn)火線圈.體積小，可直接

10、裝在配電器蓋上，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，又省去了點(diǎn)火線圈與配電器之間得高壓導(dǎo)線，并可使次級(jí)電容減小，故已在電子點(diǎn)火系統(tǒng)中廣泛采用.2)。配電器配電器由斷電器、 配電器、電容器與點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)等組成， 如圖9 9所示.配電器得殼體 由鑄鐵制成，下部壓有石墨青銅襯套，配電器軸裝在機(jī)油泵得頂端，利用速比1：1得斜齒輪由凸 輪軸經(jīng)機(jī)油泵驅(qū)動(dòng)。軸在襯套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，用油杯進(jìn)行潤滑。圖9 9配電器原結(jié)構(gòu)（a）整體構(gòu)造（b ）內(nèi)部構(gòu)造1配電器蓋2一分火頭3-凸輪 4-觸點(diǎn)及斷電器底板總成5電容器6軸節(jié) 7-油杯 8一真空提前機(jī)構(gòu) 9配電器殼體 10活動(dòng)底板 11 一偏心螺 釘 12固定觸點(diǎn)與支架 13-活動(dòng)觸點(diǎn)臂14-接線柱

11、 1 5拉桿 1 6膜片 1 7 - 真空提前機(jī)構(gòu)外殼1 8 -彈簧 19 螺母2 0-觸點(diǎn)臂彈簧片2 1一油氈及夾圈（1）斷電器（2）配電器3）、電容器4）、點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)配電器上裝得隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷得變化而自動(dòng)改變提前角得離心提前機(jī)構(gòu)與真空提前 機(jī)構(gòu)。1）離心提前機(jī)構(gòu)2）真空提前機(jī)構(gòu)5）、火花塞火花塞得功用就是將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生得脈沖高壓電引入燃燒室，并在其兩個(gè)電極之間產(chǎn)生電火花，以點(diǎn)燃可燃混合氣?；鸹ㄈ媒Y(jié)構(gòu)如圖9-1 5所示，在鋼質(zhì)體殼得內(nèi)部固定有高氧化鋁陶瓷絕緣體，在絕緣體中心孔得上部有金屬桿，桿得上端有接線螺母，用來接高壓導(dǎo)線，下部裝有中心電極。金屬桿與中心電極之間用導(dǎo)體玻璃密封，銅制

12、內(nèi)墊圈起密封與導(dǎo)熱作用。體殼得上 部有便于拆裝得六角平面，下部有螺紋以便旋裝在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋內(nèi)，體殼下端固定有彎曲得側(cè)電極.三、 點(diǎn)火提前1為什么要點(diǎn)火提前點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響很大，從火花塞點(diǎn)火到氣缸內(nèi)大部分混合氣燃燒, 并產(chǎn)生很高得爆發(fā)力需要一定得時(shí)間 , 雖然這段時(shí)間很短, 但由于曲軸轉(zhuǎn)速很高, 在這段時(shí)間內(nèi) , 曲軸轉(zhuǎn)過得角度還就是很大得。 若在壓縮上止點(diǎn)點(diǎn)火， 則混合氣一面燃燒, 活塞一面下移而使氣缸容積增大,這將導(dǎo)致燃燒壓力低, 發(fā)動(dòng)機(jī)功率也隨之減小。因此要在壓縮接近上止點(diǎn)點(diǎn)火，即點(diǎn)火提前 把火花塞點(diǎn)火時(shí)，曲軸曲拐位置與活塞位于壓縮上止點(diǎn)時(shí)曲軸曲拐位置之間得夾角稱為點(diǎn)火提前角(sp

13、ark a d v a n c e angle )。2. 點(diǎn)火提前得影響因素最佳得點(diǎn)火提前角隨許多因素變化，最主要得因素就是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與混合氣得燃燒速度 ,混合氣得燃燒速度又與混合氣得成分、燃燒室形狀、壓縮比等因素有關(guān)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí), 隨著負(fù)荷得加大, 節(jié)氣門開大, 進(jìn)入氣缸得可燃混合氣量增多 , 壓縮終了時(shí)得壓力與溫度增高， 同時(shí) , 殘余廢氣在氣缸內(nèi)所占得比例減小， 混合氣燃燒速度加快, 這時(shí) ,點(diǎn)火提前角應(yīng)適當(dāng)減小 . 反之，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷減小時(shí)點(diǎn)火提前角則應(yīng)適當(dāng)增大.當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度一定時(shí), 隨著轉(zhuǎn)速增高，燃燒過程所占曲軸轉(zhuǎn)角增大，這時(shí), 應(yīng)適當(dāng)加大點(diǎn)火提前角 . 點(diǎn)火提前角應(yīng)隨轉(zhuǎn)

14、速增高適當(dāng)加大.另外 , 點(diǎn)火提前角還與汽油得抗暴性能有關(guān), 使用辛烷值高, 抗爆性能好得汽油 , 點(diǎn)火提前角應(yīng)較大。 ,. 點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置 : 離心式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置真空式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置 : 辛烷值校正器四、電子點(diǎn)火系1、半導(dǎo)體點(diǎn)火系概述蓄電池點(diǎn)火系工作時(shí), 斷電器觸點(diǎn)分開瞬間， 會(huì)在觸點(diǎn)處產(chǎn)生火花， 燒損觸點(diǎn) . 當(dāng)火花塞積炭時(shí)，易漏電，次極電壓上不去, 不能可靠地點(diǎn)火，產(chǎn)生高速缺火現(xiàn)象。半導(dǎo)體點(diǎn)火系克服了這些缺點(diǎn) , 具有較強(qiáng)地跳火能力，使點(diǎn)火可靠。半導(dǎo)體點(diǎn)火系統(tǒng)大體分為以下3 類 :1、由電磁、紅外或霍爾元器件構(gòu)成得非接觸式斷電器組成得點(diǎn)火系統(tǒng)稱為無觸點(diǎn)點(diǎn)

15、火器, 其放大電路又分晶體管電路與電容放電電路兩種2、ECU (Elect r o nic Control Uni t)控制得點(diǎn)火系由ECU中得微處理 器根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器得信號(hào)確定點(diǎn)火時(shí)刻，因而它沒有斷電器，只有分電器，根據(jù)e CU送來得信號(hào)直接控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電路得通斷。3、無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)(Di s tribu tor-Les s Ignition) 就是當(dāng)前最先進(jìn)得點(diǎn)火系統(tǒng)，曲軸傳感器送來得不僅有點(diǎn)火時(shí)刻信號(hào), 而且還有氣缸識(shí)別信號(hào)， 從而使點(diǎn)火系統(tǒng)能向指定得汽缸在指定得時(shí)刻送去點(diǎn)火信號(hào)， 這就要求每缸配有獨(dú)立得 點(diǎn)火線圈，但如果就是六缸機(jī)則1,6缸、2 , 5缸與3,4缸分別共用一個(gè)

16、點(diǎn)火線圈，即共有三個(gè)點(diǎn)火線圈 , 顯然每一個(gè)點(diǎn)火線圈點(diǎn)火時(shí), 總有一個(gè)缸就是空點(diǎn)火，檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意到這一點(diǎn)。無觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)能使用低阻抗電感線圈 , 從而大幅度提高初級(jí)電流, 使次級(jí)電壓高達(dá)30kV 以上，增強(qiáng)點(diǎn)火能量以提高點(diǎn)燃稀混合氣得能力，在改善燃料經(jīng)濟(jì)性得同時(shí)也降低排氣污染。無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)完全就是電子器件而無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件, 徹底解決了凸輪與軸承磨損以及觸點(diǎn)燒蝕間隙失調(diào)而引起得一系列故障.2、信號(hào)發(fā)生器(傳感器)半導(dǎo)體點(diǎn)火系得工作原理與蓄電池點(diǎn)火系工作原理基本相同 , 只就是半導(dǎo)體點(diǎn)火系與蓄電池點(diǎn)火系產(chǎn)生高壓得方法不同，它利用了一些半導(dǎo)體元件替代了蓄電池點(diǎn)火系中得斷電器， 產(chǎn)生脈沖信號(hào)點(diǎn)火。

17、 例如 , 在無觸點(diǎn)半導(dǎo)體點(diǎn)火系中使用了點(diǎn)火發(fā)生器 (傳感器 )代替了斷電器 , 常用得傳感器有霍爾式、電磁式與光電式.1、 霍爾式傳感器: 由信號(hào)盤葉片、永久磁鐵、霍爾芯片及霍爾傳感器槽等構(gòu)成。當(dāng)葉片從槽中移出時(shí), 點(diǎn)火線圈初級(jí)線圈由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)閿嗦窢顟B(tài), 使次級(jí)線圈產(chǎn)生高電壓。2、電磁式傳感器: 由轉(zhuǎn)子與線圈組成. 轉(zhuǎn)子固定在分電器軸上, 線圈固定在分電器殼體上 永久磁鐵得磁力線經(jīng)轉(zhuǎn)子、 線圈、 托架構(gòu)成封閉回路 , 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí), 由于轉(zhuǎn)子凸起與托架間得磁隙不斷變化 , 通過線圈得磁通也不斷變化，線圈中便產(chǎn)生感應(yīng)電壓, 并以交流形式輸出。在實(shí)用結(jié)構(gòu)中，常將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器一同裝于

18、分電器上, 使用復(fù)合轉(zhuǎn)子與耦合線圈。3. 光電式傳感器: 主要由發(fā)光二級(jí)管、 光敏二級(jí)管、 遮光盤與控制電路組成。 發(fā)光二級(jí)管與光敏二級(jí)管位置相對(duì)，分別位于遮光盤兩側(cè)。遮光盤固定在凸輪軸上, 與凸輪軸一同旋轉(zhuǎn) 當(dāng)遮光盤擋住發(fā)光二級(jí)管得光線時(shí), 光敏二級(jí)管截止, 控制電路輸出低電平。 當(dāng)縫隙對(duì)準(zhǔn)發(fā)光二級(jí)管與光敏二級(jí)管時(shí)，光線照射到光敏二極管上, 控制電路輸出高電平。凸輪軸轉(zhuǎn)一周，由3 6 0條縫隙所控制得電路將輸出360個(gè)脈沖信號(hào)，此信號(hào)作為向電腦輸入得轉(zhuǎn)速信號(hào)。3、電子點(diǎn)火器電子點(diǎn)火器就是電子點(diǎn)火系得核心，其基本作用就是將點(diǎn)火脈沖發(fā)生器得信號(hào)放大 ，以 控制初級(jí)回路得通斷狀態(tài).此外,有些系統(tǒng)還對(duì)初級(jí)回路得閉與角與初級(jí)電流進(jìn)行控制，并設(shè)有初級(jí)回路自動(dòng)切斷功能，以防止點(diǎn)火線圈在停車時(shí)長期通電而損壞。 圖8 2 2就是一個(gè)簡 化得電子點(diǎn)火器得內(nèi)部原理圖。此電路與電磁式傳感器配合使用。主要包括四個(gè)部分：穩(wěn)壓部分A脈沖整形部分 日通電角控制部分C、復(fù)合管輸出級(jí) D。A ；B： C ：D電子點(diǎn)火器原理圖To Cad圖 8-2 2現(xiàn)在