第10章 點(diǎn)火系統(tǒng)

1、第第1010章章 點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng) 主講教師：張主講教師：張 黎黎 驊驊 （一）、汽車電系特點(diǎn) 1、 低壓與直流： 汽車電壓有6V、12V、24V三種額定電壓，汽車 采用直流電是因?yàn)樾枰铍姵刈鳛榘l(fā)動(dòng)機(jī)電力啟 動(dòng)的電源。 2、 并聯(lián)與單線制： 3、 負(fù)極搭鐵： 蓄電池的負(fù)極與車體連接的為負(fù) 極搭鐵。 4、 電子控制系統(tǒng)： 汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，沒有線束也就 不存在汽車電路。在目前，不管是高級豪華汽車 還是經(jīng)濟(jì)型普通汽車，線束編成的形式基本上是 一樣的，都是由電線、聯(lián)插件和包裹膠帶組 成。 汽車電線又稱低壓電線，它與普通家用電 線是不一樣的。普通家用電線是銅質(zhì)單蕊電線， 有一定硬度。而汽

2、車電線都是銅質(zhì)多蕊軟線，有 些軟線細(xì)如毛發(fā)，幾條乃至幾十條軟銅線包裹在 塑料絕緣管（聚氯乙烯）內(nèi)，柔軟而不容易折斷。 在汽車電路圖上通常都標(biāo)注出導(dǎo)線的顏色 代號(hào)（用一個(gè)或兩個(gè)字母表示），汽車上 導(dǎo)線的顏色一般都不一樣，常用的有單色 和雙色兩種選用原則。如：紅色（R），黑 色（B），白色（W），綠色（G），黃色 （Y），黑白色（BW），紅黃色（RY）。 其中雙色線中前一種為主色，后一種為輔 色。 （1）、汽車電系中所用導(dǎo)線的截面積不得 小于0.5mm2 。 （2）、標(biāo)稱截面積大于1.5mm2 的導(dǎo)線只 用單色線（但電源線可增加使用主色為紅 色，輔色為白或黑色的兩種雙色線）。 （3）、高壓線的截面

3、積約為1.5mm2 。 EQ1090E汽車電路圖 點(diǎn)火系的組成 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。 點(diǎn)火系組成 電源：蓄電池或發(fā)電機(jī)，其作用是供給點(diǎn)火系統(tǒng)低壓電能。 點(diǎn)火線圈：將12V的低壓電變成15-20KV的高壓電。 分電器：包括斷電器、配電器、電容器和點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置。 斷電器：接通與切斷初級電路，產(chǎn)生點(diǎn)火的信號(hào)。 配電器：將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電，按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序送至各缸火花 塞。 電容器：減小斷電器觸點(diǎn)火花，延長觸點(diǎn)使用壽命和提高次級電壓。 點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置：隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和汽油辛烷值變化改變點(diǎn)火提前 角。 火花塞：將高壓電引入氣缸燃燒室產(chǎn)生火花點(diǎn)燃混

4、合氣。 附加電阻：用來改善點(diǎn)火性能和起動(dòng)性能。 點(diǎn)火開關(guān)：用來控制點(diǎn)火系統(tǒng)初級電路，控制儀表電路、起動(dòng)繼電器電路 等。 點(diǎn)火系的組成 分類與組成電源 產(chǎn)生高壓的方法 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 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 磁電機(jī)點(diǎn)火系 無 蓄電池點(diǎn)火系 （1）低壓回路 當(dāng)觸點(diǎn)K閉合時(shí)，低壓電路（或初 級電路）為：蓄電池正極點(diǎn)火開 關(guān)附加電阻初級線圈斷電器 活動(dòng)觸點(diǎn)臂觸點(diǎn)分電器殼體搭 鐵蓄電池負(fù)極 （2）高壓回路 觸點(diǎn)K斷開，高壓電路為：次級 線圈附加電阻蓄電池正極 蓄電池搭鐵火花塞側(cè)電極 火花塞中心電極高壓線配電 器次級線圈 點(diǎn)火系工作原理 1)觸點(diǎn)

5、閉合時(shí)，初級電流增長。電流從蓄電池的正極經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)，點(diǎn)火線 圈的初級繞組，斷電器觸點(diǎn)，接地流回蓄電池的負(fù)極，為低壓電路。 2)觸點(diǎn)斷開時(shí)，產(chǎn)生次級電壓。在初級繞組通電時(shí)，其周圍產(chǎn)生磁場，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)，初級電路被切斷，初 級電路迅速下降到零，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。 分電器 (1)斷電器 (2)配電器 (3)電容器 (4)各種點(diǎn)火 提前調(diào)節(jié)裝置 斷電器 功用：功用： 周期地接通和斷開 初級電路，使初級 電路發(fā)生變化以便 在點(diǎn)火線圈中感應(yīng) 生成次級電壓。 斷電

6、器 主要部分是一對鎢質(zhì)的觸點(diǎn)。 凸輪的棱數(shù)等到于氣數(shù)。凸輪的軸由 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸上 的齒輪驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速與配氣凸輪軸相 等，而為曲軸轉(zhuǎn)速的一半。 活動(dòng)觸點(diǎn)用導(dǎo)線與點(diǎn)線圈上的初級線 圈接線柱和電容器相連。固定觸點(diǎn)接 地。 斷電器凸輪在按圖中箭頭所示方向旋 轉(zhuǎn)的過程中，每當(dāng)一個(gè)凸棱頂起頂塊 使觸點(diǎn)分開的瞬間，次級電路中產(chǎn)生 的電壓最高。配電器即應(yīng)在此時(shí)將次 級電路接通，使相應(yīng)的氣缸立即點(diǎn)火。 配電器 功用：功用：將點(diǎn)火線圈中產(chǎn) 生的高壓電，按照發(fā)動(dòng)機(jī) 工作次序輪流分配到各汽 缸的火花塞上。 組成：分電器蓋，分火 頭 點(diǎn)火提前 點(diǎn)火時(shí)刻對發(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

7、 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。 點(diǎn)火提前角的變化 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)

8、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)速增高適當(dāng) 加大。 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，抗暴性 能好的汽油，點(diǎn)火提前角應(yīng)較大。 點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)方法（原理） 點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置 調(diào)節(jié)方法：調(diào)節(jié)方法： 觸點(diǎn)不動(dòng)使凸輪相對于其軸旋轉(zhuǎn)方向過一個(gè)角度 當(dāng)凸輪不動(dòng)使觸點(diǎn)相對于凸輪逆旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一個(gè) 角度 分類分類 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 離心式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置 組成：組成：重塊、帶孔撥板、銷釘 工作原理：工作原理： 發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，彈簧將兩重 塊的小

9、端向內(nèi)拉攏到圖中虛線 所示位置。 當(dāng)曲軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到來200- 400R/MIN后，重塊離心力克服 彈簧拉力向外甩出。轉(zhuǎn)速達(dá) 1500r/min時(shí)，此時(shí)兩個(gè)重塊 上的銷在長方孔的外緣上，重 塊便不能繼續(xù)向外甩，點(diǎn)火提 前角也就不再繼續(xù)增加。 真空式點(diǎn)火提前調(diào) 節(jié)裝置 小負(fù)荷工作時(shí)（a圖），節(jié)氣門開度 小，其后真空度大，將膜片和拉桿向 右吸一段距離。此時(shí)，底板和觸點(diǎn)在 頂桿帶動(dòng)下相對凸輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè) 角度，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火提前。 全負(fù)荷工作時(shí)（b圖），真空度減小， 膜片向左拱曲，提前角自動(dòng)減小。 零負(fù)荷工作時(shí)（c圖），節(jié)氣門近乎 全閉，真空度幾乎為零，彈力作用下 提前角減小或不提前。此時(shí)怠速，不 需要提

10、前。 點(diǎn)火線圈（變壓器） 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，導(dǎo)磁能力強(qiáng)，能量 損失小，主要用于電子點(diǎn)火系。 開磁路線圈（常用） 鐵芯最內(nèi)層 次級繞組中間層 初級繞組最外層 外殼 附加電阻 火花塞 功用：是將點(diǎn)火線圈式磁 電機(jī)所產(chǎn)生的脈沖高壓電 引進(jìn)燃燒室，并在其兩個(gè) 電極間產(chǎn)生電火花以點(diǎn)燃 混合氣。 火花塞 彎曲的側(cè)電極9焊接在金屬殼體的 底端，借此直

11、接搭鐵。剛玉陶瓷 （氧化鋁含量90%以上）的絕緣體2 固定在殼體內(nèi)并加以密封（目前大 多數(shù)采用局部高頻加熱的辦法進(jìn)行 機(jī)械鉚邊的密封工藝，而在絕緣體 下部與殼體間則采用紫銅墊圈7密 封）。中心電極6裝入絕緣體的中 心孔內(nèi)，其內(nèi)用密封劑密封。高壓 導(dǎo)線接頭套接在螺母1的上端。電 極材料一般都用鎳錳合金絲制成。 為提高火花塞的使用壽命與化學(xué)腐 蝕性能，目前多采用鎳錳硅鉻合金 作為電極材料。 火花塞 火花塞絕緣體裙部（指紫銅墊圈以下的絕緣體錐形部分）與燃燒的氣 體接觸而吸收大量的熱。吸入的熱量通過紫銅墊圈傳給殼體，然后散 入大氣和傳給氣缸蓋。 試驗(yàn)表明，要使發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，火花塞絕緣體裙部的溫度應(yīng)保

12、持在 500600攝氏度以上（該溫度稱為火花塞的“自凈溫度”）。若溫度 低度于此值，落在絕緣體裙體部的油粒便不能立即燃燒掉，形成積炭 而引起漏電，將導(dǎo)致火花塞兩電極間不能發(fā)生火花或火花微弱；但絕 緣體裙部溫度也不能超過800900攝氏度。溫度若超過此值時(shí)，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（熾熱點(diǎn)火），從而引起發(fā)動(dòng)機(jī)早燃，發(fā)生化油器回火現(xiàn)象。 火花塞的分類 冷型：絕緣體裙部長度h=8mm； 熱型：h=11mm和h=14mm； 普通型：h=16mm和h=20mm 火花塞跳火間隙 火花塞電極間跳火間隙對火花塞的工作有很大影響。 間隙過小，則火花微弱，并且容易因

13、產(chǎn)生積炭而漏電： 間隙過大，所需擊穿電壓增高發(fā)動(dòng)機(jī)不易起動(dòng)，且在 高轉(zhuǎn)速時(shí)容易發(fā)生“缺火”現(xiàn)象。 故火花塞中心電極與側(cè)電極之間的間隙應(yīng)適當(dāng)。目前 我國蓄電池點(diǎn)火系使用的火花塞間隙一般為0.6- 0.8mm。高能電子點(diǎn)火系達(dá)到1.01.2mm。 傳統(tǒng)點(diǎn)火系的缺點(diǎn) 觸點(diǎn)易燒蝕，斷電器壽命短 火花塞易積炭，點(diǎn)火不可靠 高速易缺火 半導(dǎo)體點(diǎn)火系 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 霍爾傳感器 霍爾效應(yīng)：當(dāng)電流垂直于磁場方向 通過導(dǎo)體時(shí)，在垂直于磁場和電流 的導(dǎo)體的兩個(gè)端面之間出現(xiàn)電勢差 的現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。該電勢差 稱為霍爾電壓。 霍爾元件與磁場隔開時(shí)，不產(chǎn)生霍 爾

14、電壓，傳感器無信號(hào)輸出，此時(shí) 放大器接通，初級電路導(dǎo)通。 當(dāng)磁力線穿過霍爾元件時(shí)，產(chǎn)生霍 爾電壓，傳感器信號(hào)輸出，放大器 截止，初級電路斷開，次級繞組產(chǎn) 生高壓，火花塞點(diǎn)火。 由霍爾傳感器、點(diǎn)火控制器、點(diǎn) 火線圈、配電器、火花塞組成 磁電感應(yīng)式 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)信號(hào) 發(fā)生器發(fā)出交變電動(dòng)勢， 通過晶體管使初級電路接 通。 電動(dòng)勢交變時(shí)，通過晶體 管作用，初級電路斷開， 次級繞組產(chǎn)生高壓，使火 花塞跳火。 電動(dòng)勢變化時(shí)，三極管兩 端電壓變化，三極管會(huì)導(dǎo) 通或截止。 由傳感器、點(diǎn)火控制器、點(diǎn)火線圈、 配電器、火花塞組成 感應(yīng)式點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理 感應(yīng)式點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理 （2）電控點(diǎn)火系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

15、在各種工況下，可自動(dòng)獲得最佳的點(diǎn)火提前角，使發(fā)動(dòng) 機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性及穩(wěn)定性均處于最佳。 在整個(gè)工作過程中，均可對點(diǎn)火線圈初級電路的通電時(shí) 間和電流進(jìn)行控制，不僅提高了點(diǎn)火的可靠性，而且可有 效地減少電能消耗，防止點(diǎn)火線圈燒損。 采用爆燃控制功能后，可使點(diǎn)火提前角控制在爆燃的臨 界狀態(tài)，以此獲得最佳的燃燒過程。 （3）電控點(diǎn)火系統(tǒng)的類型1）有分電器電控點(diǎn)火系統(tǒng)由 分電器將點(diǎn)火線圈高壓電按發(fā)火順序依次傳給各缸火花塞， 只有一個(gè)點(diǎn)火線圈2）無分電器電控點(diǎn)火系統(tǒng)利用電子分 火控制技術(shù)將點(diǎn)火線圈高壓電直接傳給各缸火花塞，有多 個(gè)點(diǎn)火線圈 起動(dòng)系工作過程 使發(fā)動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)的全過程

16、，叫發(fā)動(dòng)機(jī) 的起動(dòng)。完成起動(dòng)所需要的裝置叫起動(dòng)系 第11章 起動(dòng)系 起動(dòng)條件 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：能夠使曲轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須克服壓縮阻力和內(nèi)磨擦阻力矩。起動(dòng)阻力 矩與發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比、溫度、機(jī)油粘度等有關(guān)。 起動(dòng)轉(zhuǎn)速：能使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的曲軸最低轉(zhuǎn)速稱為起動(dòng)轉(zhuǎn) 速，在020時(shí)，汽油機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)速為3040 r/min，柴油機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)速為150300r/min。 起動(dòng)方式 人力起動(dòng)：起動(dòng)最為簡單，只須將起動(dòng)手搖柄端頭的 橫銷嵌入發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸前端的起動(dòng)爪內(nèi)，以人力轉(zhuǎn)動(dòng)曲 軸。 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)是用電動(dòng)機(jī)作為機(jī)械動(dòng)力， 當(dāng)將電動(dòng)機(jī)軸上的齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪周緣的齒圈嚙合 時(shí)，動(dòng)力就傳到飛輪和曲

17、軸，使之旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)本身 又用蓄電池作為電源。 起動(dòng)機(jī) 起動(dòng)機(jī)一般由三部分組成： (1)直流串激式電動(dòng)機(jī)，其作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 (2)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(或稱嚙合機(jī)構(gòu))，其作用是：在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，使 起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪嚙入飛輪齒環(huán)，將起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸； 而在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后使驅(qū)動(dòng)齒輪打滑與飛輪齒環(huán)自動(dòng)脫開。 (3)控制裝置(即開關(guān))用來接通和切斷起動(dòng)機(jī)與蓄電池之間的 電路。在有些汽車上，還具有接入和隔除點(diǎn)火線圈附加電阻的作 用。 直流電動(dòng)機(jī)常采用串激直流電動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)是低速時(shí)轉(zhuǎn)矩很大， 隨轉(zhuǎn)速n，轉(zhuǎn)矩T，這一特征非常適合發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求。 汽油機(jī)用起動(dòng)機(jī)：功率為1.5kw ，電壓為12v ； 柴油機(jī)用起動(dòng)

18、機(jī)：功率為5kw，電壓為24v 。 直流電動(dòng)機(jī) 1電樞：電樞在磁力作用下旋轉(zhuǎn)，帶 動(dòng)起動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)。 2.磁極 磁極由鐵心和激磁繞組構(gòu)成， 其作用是在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生磁場，。 磁極一般是4個(gè)，由4個(gè)激磁繞組形 成兩對磁極，并兩兩相對，常見的 激磁繞組一般與電樞繞組串聯(lián)在電 路中，故被稱為串激式直流電動(dòng)機(jī)。 3.電刷和電刷架 電刷與電刷架的作用是將電流 引入電樞，使電樞產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。 4.外殼 4.外殼由低碳鋼卷制而成，或由鑄 鐵鑄造而成。 電動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu) 操縱機(jī)構(gòu) 起動(dòng)機(jī)電磁操縱機(jī) 構(gòu)主要由吸引線圈、 保持線圈、驅(qū)動(dòng)杠桿、 起動(dòng)開關(guān)接觸片等組 成。 離合機(jī)構(gòu) 起動(dòng)機(jī)中裝有離合機(jī)構(gòu)。 在起動(dòng)時(shí)，它保證起動(dòng) 機(jī)的動(dòng)力能夠通過飛輪 傳遞給曲軸；起動(dòng)完畢， 發(fā)動(dòng)機(jī)開始工作時(shí)，立 即切斷動(dòng)力傳遞路線， 使發(fā)動(dòng)機(jī)不可能反過來 通過飛輪驅(qū)動(dòng)起動(dòng)機(jī)以 高速旋轉(zhuǎn)。 滾柱式離 合機(jī)構(gòu)是常用的離合機(jī) 構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 工作示 意圖 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 滾 柱 式 單 向 離合器結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 單向滾柱 式離合器 的工作原 理 起動(dòng)原理 起動(dòng)時(shí)，接通起動(dòng)開關(guān)