汽車構(gòu)造第十章發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系.ppt

第十章 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系 教學(xué)要求：了解汽油機(jī)點(diǎn)火系的組成、工作過(guò)程，掌握汽油機(jī)傳統(tǒng)點(diǎn)火系的工作原理，了解電子點(diǎn)火系的組成、工作過(guò)程。 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，吸入氣缸中的可燃混合氣在壓縮行程終了時(shí)靠電火花點(diǎn)燃，使混合氣產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)力，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使發(fā)動(dòng)機(jī)作功。為此，在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室裝有火花塞?；鸹ㄈ幸粋€(gè)中心電極和一個(gè)側(cè)電極，兩電極之間是絕緣的。當(dāng)在火花塞兩電極間加上直流電壓并且電壓升高到一定值時(shí)，火花塞兩電極之間的間隙就會(huì)被擊穿而產(chǎn)生電火花，能夠在火花塞兩電極間產(chǎn)生電火花所需要的最低電壓稱為擊穿電壓；能夠按時(shí)在火花塞兩電極間產(chǎn)生電火花的全部裝置稱為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系。,能夠按時(shí)在火花塞兩電極間產(chǎn)生電火花的全部裝置稱為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系。點(diǎn)火系組成示意圖（注意“搭鐵”點(diǎn)）：,蓄電池,點(diǎn)火開(kāi)關(guān),點(diǎn)火線圈,斷電器,配電器,電容器,火花塞,高壓導(dǎo)線,阻尼電阻(缺),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 。 單線制：正極搭鐵舊車 負(fù)極搭鐵新車 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)?，熱的金屬表面比冷的金屬表面容易發(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。 點(diǎn)火系按照組成和產(chǎn)生高壓電方法不同，可以分為 ： 分類與組成 電源 產(chǎn)生高壓的方法 1蓄電池點(diǎn)火系 蓄電池或發(fā)電機(jī) 點(diǎn)火線圈和斷電器 2半導(dǎo)體點(diǎn)火系 蓄電池或發(fā)電機(jī) 點(diǎn)火線圈和半導(dǎo)體元件 3磁電機(jī)點(diǎn)火系 無(wú),第一節(jié) 傳統(tǒng)點(diǎn)火系的組成； 蓄電池點(diǎn)火系主要由電源、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火線圈、斷電器、配電器、電容器、火花塞、高壓導(dǎo)線、阻尼電阻等組成。,蓄電池,點(diǎn)火開(kāi)關(guān),點(diǎn)火線圈,斷電器,配電器,火花塞,高壓導(dǎo)線,高壓阻尼電阻,起動(dòng)機(jī),傳統(tǒng)點(diǎn)火系的一次電路（低壓電路），二次電路（高壓電路）。 理解要點(diǎn)提示：1）蓄電池負(fù)極搭鐵（即負(fù)極接金屬部件，如：變速器或車架等）、斷電器搭鐵；2）火花塞旁電極搭鐵；3）當(dāng)點(diǎn)火線圈初級(jí)（一次）電路由接通到短開(kāi)時(shí)，鐵心中磁場(chǎng)有某一數(shù)值變到零，因此， 在二次繞組中感 應(yīng)出很高的電壓 （20000伏左右）， 擊穿火花塞間隙。 4）以理解單缸 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系 為基礎(chǔ)。,第二節(jié) 點(diǎn)火系的工作過(guò)程 1、主要電路：電源是蓄電池，其電壓為12 V 或24 V ，由點(diǎn)火線圈和斷電器共同產(chǎn)生高壓1520kV。分初級(jí)回路和次級(jí)回路。點(diǎn)火線圈實(shí)際上是一個(gè)自耦變壓器，主要由初級(jí)繞組，次極繞組和鐵芯組成。斷電器是一個(gè)凸輪操縱的開(kāi)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。,第二節(jié) 點(diǎn)火系的工作過(guò)程 2、工作過(guò)程：觸點(diǎn)閉合時(shí)，初級(jí)電路通電，電流從蓄電池的正極經(jīng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組，斷電器觸點(diǎn)，接地流回蓄電池的負(fù)極，為低壓電路。 觸點(diǎn)斷開(kāi)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(kāi)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。,一次（初級(jí)）電路（低壓電路），二次（次級(jí)）電路（高壓電路） 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， 次級(jí)繞組中的感應(yīng)電 壓也就愈高。 初級(jí)電路為低壓電路， 次級(jí)電路為高壓電路。 在斷電器觸點(diǎn)分開(kāi)瞬間，次級(jí)電路中分火頭恰好與側(cè)電極（配電器）對(duì)準(zhǔn)，次級(jí)電路電流從點(diǎn)火線圈的次級(jí)繞組，經(jīng)高壓導(dǎo)線，配電器，火花塞側(cè)電極，蓄電池流回次極繞組。,3、幾個(gè)元件的作用 電容器與斷電器觸點(diǎn)并聯(lián)， 當(dāng)觸點(diǎn)斷 開(kāi)時(shí)，有兩個(gè)作用：（1） 保護(hù)觸點(diǎn)， 自感電流向電容器充電，防止觸點(diǎn)燒 損。（2） 加速斷電，提高次級(jí)電壓。 當(dāng)點(diǎn)火線圈鐵芯中的磁通發(fā)生變化時(shí)， 不僅在次級(jí)繞組中產(chǎn)生高壓電（互感電壓），同時(shí)也在初級(jí)繞組中產(chǎn)生自感電壓和電流，在觸點(diǎn)分開(kāi)，初級(jí)電流下降瞬間，自感電流與原初級(jí)電流方向相同，其感應(yīng)電壓高達(dá)300V左右，在觸點(diǎn)間產(chǎn)生強(qiáng)烈火花，使觸點(diǎn)迅速燒損。影響斷電器正常工作。同時(shí)使初級(jí)電流的變化率下降，次級(jí)繞組中感應(yīng)的電壓下降。火花塞間隙中的火花變?nèi)?，難以點(diǎn)燃混合氣。在觸點(diǎn)閉合時(shí)，初級(jí)電流增長(zhǎng)的過(guò)程中，初級(jí)繞組中也有自感電流產(chǎn)生，其方向與初級(jí)電流方向相反，使初級(jí)電流的增長(zhǎng)速度減慢，次級(jí)繞組產(chǎn)生的電壓下降。,附加電阻與點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組串聯(lián)其作用是調(diào)節(jié)初級(jí)電流大小，維持初級(jí)電流基本穩(wěn)定。 附加電阻的特點(diǎn)是溫度愈 高，電阻愈大，所以又叫 熱敏電阻。 次級(jí)電壓的大小與初級(jí)電 流的大小有關(guān)，初級(jí)電流 愈大，鐵芯中的磁場(chǎng)愈強(qiáng)， 當(dāng)觸點(diǎn)分開(kāi)時(shí)磁通的變化 率就愈大，感應(yīng)的次級(jí)電壓也愈高。因此，應(yīng)盡可能增大流過(guò)初級(jí)繞組中的電流。但是，在斷電器觸點(diǎn)閉合以后，初級(jí)電流是按指數(shù)規(guī)律由零開(kāi)始逐漸增大的，需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間以后，才能達(dá)到歐姆定律得出的穩(wěn)定值。,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，觸點(diǎn)閉合時(shí)間短，初級(jí)電路斷開(kāi)時(shí)電流小，感應(yīng)的次級(jí)電壓低；反之發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，觸點(diǎn)閉合時(shí)間長(zhǎng)，初級(jí)斷開(kāi)時(shí)電流大，感應(yīng)的次級(jí)電壓高。如果點(diǎn)火線圈按照發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)，則低速時(shí)初級(jí)電流過(guò)大，容易使點(diǎn)火線圈過(guò)熱；如果點(diǎn)火線圈按照發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)，則高速時(shí)初級(jí)電流過(guò)小，而次級(jí)電壓過(guò)低，不能保證可靠點(diǎn)火。 附加電阻就是解決這一矛盾的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，初級(jí)電流加大，附加電阻的電阻值隨其溫度升高而增大，使初級(jí)電流減小，點(diǎn)火線圈不致過(guò)熱。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，初級(jí)電流減小，附加電阻的電阻值隨其溫度降低而減小（妙?。?。 起動(dòng)中，將附加電阻短路，以保證初級(jí)電流的必要強(qiáng)度。,第三節(jié) 點(diǎn)火時(shí)刻 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)生很高的爆發(fā)力需要一定的時(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(guò)的角度還是很大的。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)曲軸曲拐位置之間的夾角稱為點(diǎn)火提前角。,2點(diǎn)火提前的影響因素 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)。 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(mén)開(kāi)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。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)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。 另外，點(diǎn)火提前角還和汽油的抗爆性能有關(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。,3 點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)裝置 自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置：（1）離心式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置（集成在斷電器中，機(jī)械離心原理，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)） （2） 真空式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置（集成在斷電器中，有接口通節(jié)氣門(mén)下方，以引入負(fù)壓，與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷即節(jié)氣門(mén)開(kāi)度有關(guān)） 手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置： 為了適應(yīng)燃油品質(zhì)變化或發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況變化時(shí)，改變點(diǎn)火提前角的要求，可以旋松分電器總成的固定螺釘，將分電器的外殼相對(duì)于分電器軸，順著凸輪旋轉(zhuǎn)方向（減小點(diǎn)火提前角）或逆著凸輪旋轉(zhuǎn)方向（增大點(diǎn)火提前角）旋轉(zhuǎn)，以改變點(diǎn)火提前角。,第四節(jié) 傳統(tǒng)點(diǎn)火系的主要元件的結(jié)構(gòu) 1分電器 功用（1）接通或斷開(kāi)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。,斷電器,配電器,分火頭,電容器,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,斷電器的功用是周期地接通和斷開(kāi)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)生成次級(jí)電壓。斷電器的觸點(diǎn)間隙一般為0.350.45 mm，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。,配電器的功用是將點(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。,中央高壓線插孔（接點(diǎn)火線圈）,分火頭,分高壓線插孔（接火花塞）,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(kāi)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。 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（圖1012，原理見(jiàn)P291）和真空式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置（圖1013，原理見(jiàn)P292）組成。,2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(kāi)磁路點(diǎn)火線圈：開(kāi)磁路點(diǎn)火線圈 采用柱形鐵芯，其上下兩端沒(méi)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。,3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500600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)800900,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）,第五節(jié) 半導(dǎo)體點(diǎn)火系 蓄電池點(diǎn)火系工作時(shí)，斷電器觸點(diǎn)分開(kāi)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，次級(jí)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)火系分為半導(dǎo)體輔助點(diǎn)火系，無(wú)觸點(diǎn)半導(dǎo)體點(diǎn)火系和計(jì)算機(jī)控制的半導(dǎo)體點(diǎn)火系三大類。,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（圖1019，或下左）。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（圖1025或下中）、磁電式（下右）和光電式（無(wú)圖）。,第七節(jié) 汽車電源 汽車上的點(diǎn)火系及全車電器設(shè)備的電源由蓄電池、發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)器組成。詳見(jiàn)汽車電器。 此處作為常識(shí)性介紹，簡(jiǎn)講汽車電氣系統(tǒng)的特點(diǎn)： 1）、單線制 2）、負(fù)極搭鐵 3）、兩個(gè)電源 4）、用電設(shè)備并聯(lián) 5）、低壓直流供電 1） 所謂單線制，就是利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)、車身等金屬機(jī)件作為各種用電設(shè)備的共用連線（俗稱搭鐵），而用電設(shè)備到電源只需另設(shè)一根導(dǎo)線。任何一個(gè)電路中的電流都是從電源的正極出發(fā)，經(jīng)導(dǎo)線流入到用電設(shè)備后，通過(guò)金屬車架流回電源負(fù)極而形成回路。 采用單線制不僅可以節(jié)省材料（銅導(dǎo)線），使電路簡(jiǎn)化，而且便于安裝和檢修，降低故障率。但在一些不能形成可靠的電氣回路或需要精確電子信號(hào)的回路，采用雙線。,第七節(jié) 汽車電源 2）、負(fù)極搭鐵 所謂搭鐵，就是采用單線制時(shí)，將蓄電池的一個(gè)電極用導(dǎo)線連接到發(fā)動(dòng)機(jī)或底盤(pán)等金屬車體上。若蓄電池的負(fù)極連接到金屬車體上，稱為負(fù)極搭鐵；反之，若蓄電池的正極連接到金屬車體上，稱為正極搭鐵。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定汽車電器必須采用負(fù)極搭鐵。目前世界各國(guó)生產(chǎn)的汽車也大多采用負(fù)極搭鐵方式。 3）、兩個(gè)電源 所謂兩個(gè)電源，就是指蓄電池和發(fā)電機(jī)兩個(gè)供電電源。蓄電池是輔助電源，在汽車未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)向有關(guān)用電設(shè)備供電；發(fā)電機(jī)是主電源，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到一定轉(zhuǎn)速后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定的發(fā)電轉(zhuǎn)速，開(kāi)始向有關(guān)用電設(shè)備供電，同時(shí)