第九章汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)

第九章汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)

汽油機(jī)在壓縮接近上止點(diǎn)時(shí)，可燃混合氣是由火花塞點(diǎn)燃的，從而燃燒對(duì)外作功，為此，汽油機(jī)的燃燒室中都裝有火花塞。能夠在火花塞兩電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備稱為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系(ignitingsystem)。點(diǎn)火系的功用就是按照氣缸的工作順序定時(shí)地在火花塞兩電極間產(chǎn)生足夠能量的電火花。第一節(jié)點(diǎn)火系統(tǒng)功用與分類一、功用按照內(nèi)燃機(jī)的工作順序，定時(shí)的供給各缸的火花塞以足夠能量的高壓電，使火花塞產(chǎn)生足夠強(qiáng)的電火花，以點(diǎn)燃混合氣。要求能在發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況和使用條件下，都能保證火花塞產(chǎn)生電火花所需的高電壓（一般為1.5~2.0萬(wàn)伏），同時(shí)還應(yīng)具有足夠的點(diǎn)火能量和合適的點(diǎn)火時(shí)刻。二、分類

點(diǎn)火系按照組成和產(chǎn)生高壓電方法不同，可以分為1.蓄電池點(diǎn)火系（傳統(tǒng)點(diǎn)火系）2.半導(dǎo)體點(diǎn)火系3.微機(jī)控制的點(diǎn)火系4.磁電機(jī)點(diǎn)火系三、點(diǎn)火質(zhì)量要求與影響因素1.在火花塞兩電極間產(chǎn)生足夠高的次級(jí)電壓。2.火花具有一定的能量。3.在任何工況下，均獲得最佳點(diǎn)火提前角。4.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系同汽車上的其它電器設(shè)備一樣采用單線制連接，即一端搭鐵。無(wú)論是正極搭鐵還是負(fù)極搭鐵，均應(yīng)保證點(diǎn)火瞬間火花塞中心電極為負(fù)，因?yàn)椋瑹岬慕饘俦砻姹壤涞慕饘俦砻嫒菀装l(fā)射電子。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，火花塞的中心電極較側(cè)電極溫度高?！罴腰c(diǎn)火提前角的影響因素

1、最佳的點(diǎn)火提前角隨許多因素變化，最主要的因素是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和混合氣的燃燒速度，混合氣的燃燒速度又和混合氣的成分、燃燒室形狀、壓縮比等因素有關(guān)。2、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著負(fù)荷的加大，節(jié)氣門開大，進(jìn)入氣缸的可燃混合氣量增多，壓縮終了時(shí)的壓力和溫度增高，同時(shí)，殘余廢氣在氣缸內(nèi)所占的比例減小，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。3、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(guò)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)速增高適當(dāng)加大。4、另外，點(diǎn)火提前角還和汽油的抗暴性能有關(guān)，使用辛烷值高，抗爆性能好的汽油，點(diǎn)火提前角應(yīng)較大。第二節(jié)傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)一、組成

1.蓄電池(storagebattery)2.發(fā)電機(jī)(generator)3.點(diǎn)火開關(guān)（ignitingswitch）4.點(diǎn)火線圈(ignitioncoil)5.斷電器(contactbreaker)6.配電器(distributor)7.電容器(capacitor)８.火花塞（sparkplug）9.高壓導(dǎo)線（hightensioncable）10.阻尼電阻(suppressorresistor)等組成。二、工作原理

電源是蓄電池，其電壓為12V或24V，由點(diǎn)火線圈和斷電器共同產(chǎn)生高壓10000V以上。分初級(jí)回路和次極回路。點(diǎn)火線圈實(shí)際上是一個(gè)變壓器，主要由初級(jí)繞組(primarywinding)、次極繞組(secondarywinding)和鐵芯組成。斷電器是一個(gè)凸輪操縱的開關(guān)。斷電器凸輪由發(fā)動(dòng)機(jī)配氣凸輪驅(qū)動(dòng)，并以同樣的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，即曲軸齒輪每轉(zhuǎn)兩圈，凸輪軸轉(zhuǎn)一圈，為了保證曲軸轉(zhuǎn)兩圈各缸輪流點(diǎn)火一次，斷電器凸輪的凸棱數(shù)一般等于發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)，斷電器的觸點(diǎn)與點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組串聯(lián)，用來(lái)切斷或接通初級(jí)繞組的電路。觸點(diǎn)閉合時(shí)，初級(jí)電路通電，初級(jí)電流從蓄電池的正極經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組、斷電器觸點(diǎn)臂、觸點(diǎn)，搭鐵流回蓄電池的負(fù)極，為低壓電路。觸點(diǎn)斷開時(shí)，在初級(jí)繞組通電時(shí)，其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，并由于鐵芯的作用而加強(qiáng)。當(dāng)斷電器凸輪頂開觸點(diǎn)時(shí)，初級(jí)電路被切斷，初級(jí)電路迅速下降到零，鐵芯中的磁通隨之迅速衰減以至消失，因而在匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)的次極繞組中感應(yīng)出很高的電壓，使火花塞兩極之間的間隙被擊穿，產(chǎn)生火花。初級(jí)繞組中電流下降的速度愈大，鐵芯中磁通的變化就愈大，次極繞組中的感應(yīng)電壓也就愈高。初級(jí)電路為低壓電路，次極電路為高壓電路。在斷電器觸點(diǎn)分開瞬間，次極電路中分火頭恰好與側(cè)電極對(duì)準(zhǔn)，次極電流從點(diǎn)火線圈的次極繞組，經(jīng)蓄電池正極、蓄電池，搭鐵、火花塞側(cè)電極、火花塞中心電極、高壓導(dǎo)線，配電器流回次極繞組。三、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)主要部件

（一）點(diǎn)火線圈點(diǎn)火線圈把電源的低壓電轉(zhuǎn)變成火花塞點(diǎn)火所需要的高壓電。按其鐵芯結(jié)構(gòu)型式有兩種：開磁路點(diǎn)火線圈：開磁路點(diǎn)火線圈采用柱形鐵芯，其上下兩端沒有連接在一起，磁力線通過(guò)空氣形成磁回路。閉磁路點(diǎn)火線圈：閉磁路點(diǎn)火線圈的鐵芯用"口"字形或"日"字形的鐵片疊制而成。磁路閉合。

（二）分電器

功用：(1)接通或斷開初級(jí)電路(2)將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電按照發(fā)動(dòng)機(jī)分配給各缸火花塞(3)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火時(shí)刻組成：

分電器是由斷電器、配電器、電容器和

點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置組成。1、斷電器是周期地接通和斷開初級(jí)電路，使初級(jí)電流發(fā)生變化，以便在點(diǎn)火線圈中感應(yīng)生成次極電壓。斷電器的觸點(diǎn)間隙一般為0.35～0.45mm，可以通過(guò)調(diào)整固定觸點(diǎn)的位置來(lái)改變觸點(diǎn)間隙。2、配電器是將點(diǎn)火線圈中產(chǎn)生的高壓電，按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序輪流分配到各氣缸的火花塞上。3、電容器與斷電器觸點(diǎn)并聯(lián)，其功用是在點(diǎn)火線圈初級(jí)電路斷開時(shí)，減小觸點(diǎn)間產(chǎn)生的電火花，防止觸點(diǎn)燒損，并可加速點(diǎn)火線圈中的磁通變化率，提高點(diǎn)火電壓。4、點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置

位于分電器下部，由離心式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置和真空式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置組成。（三）火花塞

功用：將高壓電引入燃燒室產(chǎn)生火花并點(diǎn)燃混合氣。自凈溫度>500～600℃以上，裙部溫度，若低于此溫度，落在絕緣體裙部的油粒便不能立即燃燒掉，形成積炭而引起漏電。熾熱點(diǎn)<800～900℃,溫度若太高，則混合氣與這樣熾熱的絕緣體接觸時(shí)，可能在火花塞產(chǎn)生火花之前就自行著火，從而引起發(fā)動(dòng)機(jī)早燃，發(fā)生化油器回火現(xiàn)象。不同發(fā)動(dòng)機(jī)使用的火花塞裙部受熱是不一樣的，就要求絕緣體裙部長(zhǎng)度不同，根據(jù)裙部長(zhǎng)度不同，又把火花塞分成冷型（裙部長(zhǎng)度等于8mm）；中型（裙部長(zhǎng)度等于11mm和14mm）；熱型（裙部長(zhǎng)度等于16mm和20mm）（圖8-14）第三節(jié)半導(dǎo)體（晶體管）點(diǎn)火系統(tǒng)一、半導(dǎo)體點(diǎn)火系統(tǒng)的特點(diǎn)與分類

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。2、半導(dǎo)體點(diǎn)火系的分類

■按信號(hào)發(fā)生器的原理分類（1）電磁感應(yīng)式晶體管點(diǎn)火系（2）霍爾效應(yīng)式晶體管點(diǎn)火系（3）光電式晶體管點(diǎn)火系（4）電磁振蕩式晶體管點(diǎn)火系

■按照初級(jí)電路的控制方式分類（1）晶體管點(diǎn)火系(有觸點(diǎn)、無(wú)觸點(diǎn)）（2）計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系

■按點(diǎn)火系的特點(diǎn)分類(1)由電磁、紅外或霍爾元器件構(gòu)成的非接觸式斷電器組成的點(diǎn)火系統(tǒng)稱為無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火器，其放大電路又分晶體管電路和電容放電電路兩種。(2)ECU(ElectronicControlUnit)控制的點(diǎn)火系由ECU中的微處理器根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的信號(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)ECU送來(lái)的信號(hào)直接控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通斷。

二、磁脈沖式無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)半導(dǎo)體點(diǎn)火系的工作原理與蓄電池點(diǎn)火系工作原理基本相同，只是半導(dǎo)體點(diǎn)火系與蓄電池點(diǎn)火系產(chǎn)生高壓的方法不同，它利用了一些半導(dǎo)體元件替代了蓄電池點(diǎn)火系中的斷電器，產(chǎn)生脈沖信號(hào)點(diǎn)火。例如，在無(wú)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，常用的傳感器有霍爾式、電磁式和光電式。1、磁脈沖式無(wú)觸點(diǎn)半導(dǎo)體點(diǎn)火系統(tǒng)構(gòu)成2、磁脈沖式信號(hào)發(fā)生器

由轉(zhuǎn)子和線圈組成。轉(zhuǎn)子固定在分電器軸上，線圈固定在分電器殼體上。永久磁鐵的磁力線經(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)子凸起與托架間的磁隙不斷變化，通過(guò)線圈的磁通也不斷變化，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)速和曲軸位置傳感器一同裝于分電器上，使用復(fù)合轉(zhuǎn)子和耦合線圈。實(shí)例：解放CA1092型汽車晶體管點(diǎn)火裝置第四節(jié)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)一、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成與原理（239-241）二、高壓配電方式（241-242）三、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制（242-243）第五節(jié)磁電機(jī)點(diǎn)火系磁電機(jī)點(diǎn)火系由磁電機(jī)、火花塞和高壓導(dǎo)線組成。磁電機(jī)是一個(gè)簡(jiǎn)單的交流發(fā)電機(jī)，先產(chǎn)生低壓交流電，后經(jīng)電磁感應(yīng)作用，產(chǎn)生高壓電流，供火花塞產(chǎn)生電火花。下面以C210型磁電機(jī)為例，說(shuō)明其結(jié)構(gòu)及工作原理。1．C210型磁電機(jī)組成：

由永久磁鐵、鐵芯磁鐵、感應(yīng)線圈、斷電器、電容、熄火按鈕、安全火花間隙等組成。

磁回路部分：永久磁鐵、鐵芯磁鐵、鐵芯。低壓回路：初級(jí)線圈、斷電器、電容、熄火按鈕。高壓回路：次級(jí)線圈、安全火花間隙、高壓導(dǎo)線、火花塞。

（1）永磁轉(zhuǎn)子：是雙極磁鐵，是磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分，轉(zhuǎn)子軸后端固定斷電器凸輪，前端固定連軸節(jié)從動(dòng)盤，它在鐵芯磁極間旋轉(zhuǎn)，間隙很小，與鐵芯共同構(gòu)成磁回路。（2）感應(yīng)線圈：由初、次級(jí)線圈和鐵芯組成，初級(jí)線圈繞在內(nèi)層，線徑粗、匝數(shù)少，一端接地，另一端與斷電器的觸點(diǎn)相連。次級(jí)線圈繞在外層，線徑細(xì)、匝數(shù)多，一端與初級(jí)線圈相連，另一端與通向火花塞的高壓導(dǎo)線相連。二者繞向相同。

（3）斷電器：由固定觸點(diǎn)、活動(dòng)觸點(diǎn)和斷電臂及凸輪等組成。凸輪固定在轉(zhuǎn)子軸后端，隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，頂開或閉合斷電器觸點(diǎn)。斷電器固定觸點(diǎn)和活動(dòng)觸點(diǎn)間的最大張開距離叫觸點(diǎn)間隙，應(yīng)為0.25~0.35mm，不合適時(shí)應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。（4）電容器：并聯(lián)于斷電器觸點(diǎn)兩端，當(dāng)斷電器觸點(diǎn)打開時(shí)避免點(diǎn)燒蝕，同時(shí)當(dāng)觸點(diǎn)繼續(xù)保持?jǐn)嚅_位置時(shí)，電容器反過(guò)來(lái)向初級(jí)線圈放電，使鐵芯中磁通變化更為迅速，促進(jìn)了磁場(chǎng)變化速度，有利于使次級(jí)線圈感應(yīng)出更高的電動(dòng)勢(shì)。

（5）安全火花間隙：用來(lái)防止次級(jí)線圈擊穿短路，在使用中，當(dāng)高壓導(dǎo)線從磁電機(jī)或火花塞上脫落，或火花塞間隙過(guò)大時(shí)，次級(jí)線圈可能因電壓過(guò)高而擊穿其絕緣，結(jié)果使線圈短路。安全火花間隙是為了避免這種情況發(fā)生，當(dāng)遇到上述情況時(shí)，使高壓電在此間隙跳火。（6）熄火按鈕：是汽油機(jī)停機(jī)熄火的裝置，它并聯(lián)在斷電器觸點(diǎn)兩端，按下此按鈕，觸點(diǎn)被短路，斷電器失去作用，磁電機(jī)無(wú)法產(chǎn)生高壓電，火花塞無(wú)火花，使汽油機(jī)熄火。（7）火花塞：同蓄電池點(diǎn)火系火花塞。

2．

磁電機(jī)工作原理當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其磁極不斷對(duì)正和離開鐵芯磁極，當(dāng)轉(zhuǎn)子兩極處于水平位置時(shí)，磁力線由N極通過(guò)鐵芯磁極和鐵芯，再經(jīng)過(guò)另一側(cè)的鐵芯磁極回到轉(zhuǎn)子的S極，此時(shí)鐵芯中的磁通量最大。當(dāng)轉(zhuǎn)子兩極轉(zhuǎn)到垂直位置時(shí)，磁力線由兩側(cè)鐵芯磁極內(nèi)部通過(guò)，直接短路，不經(jīng)過(guò)鐵芯，此時(shí)鐵芯中的磁通為零。當(dāng)轉(zhuǎn)子再次轉(zhuǎn)到水平位置時(shí)，鐵芯中的磁通再次達(dá)到最大值，但磁力線方向與前次相反。所以，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，鐵芯中磁力線的方向變化兩次。磁電機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子不斷旋轉(zhuǎn)，鐵芯中的磁通周期地變化著。由于鐵芯中磁通的大小方向不斷變化，在初級(jí)線圈中，產(chǎn)生了大小和方向都不斷變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)?shù)蛪弘娐烽]合時(shí)，便有交流電通過(guò)，其回路是：初級(jí)線