第五章 點火系統(tǒng)

第五章汽車點火系統(tǒng)點火系是發(fā)動機正常工作所必需的電器系統(tǒng)之一，對本章內(nèi)容來說，在學(xué)習(xí)了解傳統(tǒng)點火系的分電器、點火線圈、火花塞的等各組成部件的結(jié)構(gòu)、原理基礎(chǔ)上，整體把握普通電子點火系的工作原理，掌握磁感應(yīng)式和霍爾式普通電子點火系的工作過程。第一節(jié)點火系概述一、點火系作用二、點火系種類三、電子點火系的分類四、點火系的要求一、點火系作用在汽油發(fā)動機中，氣缸內(nèi)的混合氣是由高壓電火花點燃的，而產(chǎn)生電火花的功能是由點火系來完成的。點火系將電源的低電壓變成高電壓，再按照發(fā)動機點火順序輪流送至各氣缸，點燃壓縮混合氣；并能適應(yīng)發(fā)動機工況和使用條件的變化，自動調(diào)節(jié)點火時刻，實現(xiàn)可靠而準確的點火；還能在更換燃油或安裝分電器時進行人工校準點火時刻。二、點火系種類點火系按采用的電源不同，可分為蓄電池點火系和磁電機點火系兩大類。蓄電池點火系按是否采用電子元件控制可分為傳統(tǒng)點火系電子點火系微機控制點火系統(tǒng)1．傳統(tǒng)點火系汽車上的蓄電池或發(fā)電機向點火系提供電能，機械觸點控制點火時刻，點火時刻的調(diào)節(jié)采用機械式自動調(diào)節(jié)機構(gòu)，儲能方式為電感儲能。傳統(tǒng)點火系結(jié)構(gòu)簡單，成本低，是一種應(yīng)用較早、較普遍的點火系。但該點火系工作可靠性差，點火狀況受轉(zhuǎn)速、觸點技術(shù)狀況影響較大，需要經(jīng)常維修、調(diào)整。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)點火系越來越不適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)動機對點火的要求，正日趨被新的電子點火系所取代。2．電子點火系蓄電池或發(fā)電機向點火系提供電能，晶體管控制點火時刻，點火時刻的調(diào)節(jié)采用機械式調(diào)節(jié)機構(gòu)或電子調(diào)節(jié)機構(gòu)，儲能方式有電感儲能和電容儲能兩種。電子點火系的點火電壓和點火能量高，受發(fā)動機工況和使用條件的影響小，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維護、調(diào)整工作量小，節(jié)約燃油，減小污染，應(yīng)用日益廣泛。三、電子點火系的分類

1．按儲能方式分類（1）電感儲能電子點火系：火花能量以磁場形式儲存在點火線圈中，如蓄電池點火系；（2）電容儲能電子點火系統(tǒng)：火花能量以電場的形式儲存在專門的儲能電容器中。三、電子點火系的分類2．按信號發(fā)生器型式分類（1）磁感應(yīng)式；（2）霍爾式；（3）光電式；（4）電磁震蕩式。四、點火系的要求無論是哪一類的點火裝置，均有共同的技術(shù)性能要求，即應(yīng)在發(fā)動機各種工況和使用條件下保證可靠而準確地點火，為此應(yīng)滿足以下三個方面的要求：1．能產(chǎn)生足以擊穿火花塞間隙的電壓2．火花應(yīng)具有足夠的能量3．點火時刻應(yīng)適應(yīng)發(fā)動機的工作情況第二節(jié)、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成（1）

電源（2）點火線圈（3）分電器：斷電器；配電器；電容器；點火提前角機構(gòu)。（4）火花塞（5）點火開關(guān)；（6）附加電阻傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成主要零件的結(jié)構(gòu)一、分電器的結(jié)構(gòu)和工作原理1。斷電器2．配電器3．離心調(diào)節(jié)器4．真空調(diào)節(jié)器配電器配電器裝于信號發(fā)生器的上部，由分電器蓋、分火頭組成，見圖4-11。其作用是將高壓電按點火順序分配至火花塞。配電器斷電器觸點間隙的調(diào)整離心調(diào)節(jié)器離心調(diào)節(jié)器其作用是在轉(zhuǎn)速變化時，利用離心力自動使信號發(fā)生器提前產(chǎn)生點火信號來調(diào)節(jié)點火提前角。其結(jié)構(gòu)如圖4-12所示。在分電器軸上固定有托板，兩個重塊分別套在托板的柱銷上，重塊的另一端由彈簧拉向軸心。信號發(fā)生器的轉(zhuǎn)子與撥板一起套在分電器軸上，撥板的兩端有長形孔，套于離心塊的銷釘上。真空調(diào)節(jié)器真空調(diào)節(jié)器真空調(diào)節(jié)器其作用是在發(fā)動機負荷變化時，自動調(diào)節(jié)點火提前角。裝于分電器殼體一側(cè)。其結(jié)構(gòu)見圖所示。在外殼內(nèi)固定有彈性金屬片制成的膜片，膜片中心一側(cè)與拉桿固連，另一側(cè)壓有彈簧。拉桿由殼底座孔中伸出，與底板相連，拉動底板帶著信號發(fā)生器的定子相對于軸產(chǎn)生角位移。分電器的型號見表5—1二、點火線圈點火線圈點火線圈二、點火線圈

傳統(tǒng)的開磁路點火線圈的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由鐵心、繞組、膠木蓋、瓷杯等組成。開磁路點火線圈其鐵心用0.3～0.5mm厚的硅鋼片疊成，鐵心上繞有初級繞組和次級繞阻。次級繞阻居內(nèi)，通常用直徑為0.06～0.10mm的漆包線繞11000～26000匝；初級繞阻居外，通常用0.5～1.0mm的漆包線繞230～370匝。傳統(tǒng)的開磁路點火線圈中，次級繞組在鐵心中的磁通通過導(dǎo)磁鋼套構(gòu)成回路，磁力線的上、下部分從空氣中通過，磁路的磁阻大，磁通損失大，轉(zhuǎn)換效率低（約60%）；閉磁路點火線圈閉磁路點火線圈的鐵心是“曰”字形或“口”字形，磁路中只設(shè)有一個微小的氣隙，其磁路圖所示。閉磁路點火線圈漏磁少，磁阻小，變換效率高，可使點火線圈小型化。開磁路與閉磁路點火線圈的磁路三、火花塞

火花塞的作用是將高壓電引進發(fā)動機燃燒室，在電極間形成火花，以點燃可燃混合氣?；鸹ㄈ麛Q裝于氣缸蓋的火花塞孔內(nèi)，下端電極伸入燃燒室。上端連接分缸高壓線。火花塞是點火系中工作條件最惡劣、要求高和易損壞部件。其外形圖見圖火花塞要求

1．混合氣燃燒時，火花塞下部將承受高壓燃氣的沖擊，要求火花塞必須有足夠的機械強度。2．火花塞承受著交變的高電壓，要求它應(yīng)有足夠的絕緣強度，能承受30kv高壓。3．混合氣燃燒時，燃燒室內(nèi)溫度很高，可達1500～2200℃，進氣時又突然冷卻至50～60℃，因此要求火花塞不但耐高溫，而且能承受溫度劇變，不出現(xiàn)局部過冷或過熱。4．混合氣的燃燒產(chǎn)物很復(fù)雜，含有多種活性物質(zhì)，如臭氧、一氧化碳和氧化硫等，易使電極腐蝕。因此要求火花塞要耐腐蝕。5．火花塞的電極間隙影響擊穿電壓，所以要有合適的電極間隙。火花塞安裝位置要合適，以保證有合理的著火點?；鸹ㄈ麣饷苄詰?yīng)當(dāng)好，以保證燃燒室不漏氣。火花塞火花塞主要由接觸頭、瓷絕緣體、中心電極、側(cè)電極和殼體等部分組成，如圖所示電極一般采用耐高溫、耐腐蝕的鎳錳合金鋼或鉻錳氮、鎢、鎳錳硅等合金制成，也有采用鎳包銅材料制成，以提高散熱性能?；鸹ㄈ姌O間隙多為0.6～0.7mm，電子點火其間隙可增大至1.0～1.2mm。火花塞的熱特性

要使火花塞能正常工作，其下部絕緣體——裙部的溫度應(yīng)保持在500～700°C，這樣才能使落在絕緣體上的油滴立即燒掉，不致形成積炭，通常稱這個溫度為火花塞的“自凈溫度”。如果溫度低于自凈溫度，就可能使油霧聚積成油層，引起積炭而不能跳火；如果溫度過高，例如超過850℃，會形成熾熱點，發(fā)生表面點火，使發(fā)動機遭受損壞?；鸹ㄈ臒崽匦曰鸹ㄈ共康墓ぷ鳒囟热Q于火花塞熱特性和發(fā)動機氣缸的工作溫度?；鸹ㄈ麩崽匦跃褪侵富鸹ㄈl(fā)火部位的熱量向發(fā)動機冷卻系統(tǒng)散發(fā)的性能。影響火花塞熱特性的主要因素是火花塞裙部的長度。裙部較長時，受熱面積大，吸收熱量多，而散熱路徑長，散熱少，裙部溫度較高，把這種火花塞稱為“熱型”火花塞。反之，當(dāng)裙部較短時，吸熱少，散熱多，裙部溫度較低，把這種火花塞成為“冷型”火花塞。火花塞的結(jié)構(gòu)類型代號見表5—3電容器電容器附加電阻附加電阻第三節(jié)

傳統(tǒng)點火系的工作原理

觸點閉合：初級電流增長；觸點打開：次級繞組產(chǎn)生高壓；火花塞電極間火花放電。傳統(tǒng)點火系的工作原理基本工作過程如下：（1）

觸點閉合：初級線圈電流按指數(shù)規(guī)律增長。（2）觸點分開：電流下降為0，一次繞組產(chǎn)生自感電動勢200—300V二次繞阻產(chǎn)生更高電動勢，互感作用，15—20Kv傳統(tǒng)點火系的工作原理（3）

火花塞被擊穿放電：有兩種方式：電容放電：大電流，短時間。電感放電：小電流，時間較長。

傳統(tǒng)點火系統(tǒng)工作特性Ip=Ub/R(1-e-R120τb/LnZ)初級斷電電流Z—發(fā)動機的氣缸數(shù)n—發(fā)動機轉(zhuǎn)速L—初級繞組的電感N1—初級繞組的匝數(shù)N2—次級繞組的匝數(shù)C1—與觸點并聯(lián)的電容C2—分布電容τb—觸點的相對閉合時間U2max—次級電壓（1）發(fā)動機轉(zhuǎn)速：隨著轉(zhuǎn)速升高，U2max下降，所以容易產(chǎn)生高速斷火現(xiàn)象(2)發(fā)動機缸數(shù)：缸數(shù)多觸點閉合時間短。次級電壓最大值下降影響二次電壓的因素影響二次電壓的因素(3)

火花塞積碳，形成并聯(lián)電阻，短路，擊穿。（4）電容值大小C1影響：過大放電周期長，二次電壓低，不宜著車。過小，火花過大，燒壞白金。C2（分布電容）應(yīng)盡量小應(yīng)選配合適的高壓線、火花塞（5）觸點間隙影響：間隙影響觸點閉合角。間隙大，閉合角小,U2max低，間隙小，觸點火花大，降低次級電壓，燒壞觸點（6）點火線圈溫度影響：點火線圈質(zhì)量保證溫度不可過高（7）附加電阻：附加電阻也稱熱敏電阻，它由低碳鋼絲、鎳鉻絲或純鎳絲制成，具有溫度升高時電阻迅速增大、溫度降低時電阻迅速減小的特點。發(fā)動機工作時，利用附加電阻這一特點自動調(diào)節(jié)初級電流，可以改善點火系的工作特性。當(dāng)發(fā)動機低速工作時，初級電流增長時間長，電流大，附加電阻受熱阻值增大，避免了初級電流過大，防止點火線圈過熱；當(dāng)發(fā)動機高速工作時，初級電流增長時間短，電流小，附加電阻溫度較低，可使初級電流下降的少些，保證了發(fā)動機在高速工作時點火系統(tǒng)能供給較強的高壓電而不止斷火。所以轉(zhuǎn)速變化時，附加電阻較好地解決了高速斷火和低速點火線圈過熱的矛盾，改善了點火性能。當(dāng)發(fā)動機起動時，由于蓄電池的端電壓會急劇下降，致使初級電流減小，點火線圈不能供給足夠的高電壓和點火能量。為了克服這一影響，在起動時將附加電阻短路，以增大初級電流，提高次級電壓和火花能量，從而改善了發(fā)動機的起動性能。第四節(jié)晶體管輔助觸點電子點火系統(tǒng)一、基本原理用大功率三極管代替開關(guān)起開關(guān)作用，而斷電器的觸點串在基極?？刂迫龢O管的導(dǎo)通和截止。BD—71F的工作原理圖點畫線內(nèi)稱為點火器K閉合時，V1截止，V2導(dǎo)通，線圈L1儲存電磁能；K打開時，V1導(dǎo)通，V2截止，電流中斷，磁場消失，L2中產(chǎn)生高壓點火。與傳統(tǒng)點火系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點：1、延長觸點的使用壽命；2、改善點火性能；3、改善發(fā)動機的性能4、成本低。第五節(jié)、無觸點電子點火系統(tǒng)1—點火信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖電壓信號；2—電子點火器控制點火線圈的一次線圈的接通和斷開，在二次線圈產(chǎn)生高壓。有磁脈沖式、光電式、霍爾效應(yīng)式等形式。一、磁脈沖式無觸點電子點火裝置1、組成與特點·組成：一般由傳感器、點火控制器、點火線圈、配電器、火花塞等組成·特點：利用傳感器代替斷電器觸點，產(chǎn)生點火信號，控制點火線圈的通斷和點火系統(tǒng)的工作1）信號發(fā)生器該信號發(fā)生器安裝在分電器內(nèi)的底板上，。由信號轉(zhuǎn)子、永久磁鐵、鐵心、傳感線圈組成。2)磁脈沖式傳感器

轉(zhuǎn)子凸齒逐漸轉(zhuǎn)向線圈鐵心：空氣隙越小，磁通量增多，磁通變化率變大，線圈感應(yīng)電勢越大直至達到最大值轉(zhuǎn)子凸齒與線圈鐵心對齊：空氣隙最小，磁通變化率為零，線圈感應(yīng)電勢下降到零轉(zhuǎn)子凸齒逐漸離開線圈鐵心：空氣隙越大，磁通量減小，磁通變化率變大，線圈感應(yīng)電勢反向越大直至達到反向最大值日本豐田MS75系列汽車裝用的磁脈沖式無觸點電子點火系的電路原理圖

（1）點火器中各三極管作用V1——發(fā)射極與集電極相連，相當(dāng)于一個二極管，起溫度補償作用；V2——觸發(fā)管，起信號檢測作用；V3、V4——放大作用，將V2輸出放大以驅(qū)動V5；V5——大功率管，控制初級電流的通斷。點火系的基本電路及工作原理分析點火系的基本電路及工作原理分析傳感線圈中產(chǎn)生正向信號電壓時，V1截止，V2導(dǎo)通，V3截止，V4、V5導(dǎo)通，初級電路仍然接通。傳感線圈中產(chǎn)生負向信號電壓時，V1導(dǎo)通，V2截止，V3導(dǎo)通，V4、V5截止，初級電路切斷，磁場迅速消失，次級繞組產(chǎn)生高壓。信號發(fā)生器的輸出電壓與三極管V2、V5以及次級電壓U2的關(guān)系見圖。其它元件作用VS1、VS2——反向串聯(lián)后與點火信號發(fā)生器的傳感線圈并聯(lián)，在高轉(zhuǎn)速時，使傳感線圈輸出的正向和負向電壓穩(wěn)定在某一數(shù)值，保護V2不受損害；VS3——與R3組成穩(wěn)壓電路，保證V1、V2在穩(wěn)定電壓下工作；VS4——當(dāng)V5管截止時，將初級繞組的自感電動勢限制在某一值內(nèi)，保護V5管；C1——消除點火信號發(fā)生器傳感線圈輸出電壓波形上的毛刺，防止誤點火；C2與R3組成阻容吸收電路，吸收瞬時過電壓，防止誤點火；R4——的作用是加速V2級V5的翻轉(zhuǎn)。二、霍爾效應(yīng)式電子點火系廣泛應(yīng)用于桑塔納、奧迪、捷達、紅旗等轎一、霍爾信號發(fā)生器霍爾效應(yīng)原理圖當(dāng)電流通過放在磁場中的半導(dǎo)體基片，且電流方向和磁場方向垂直時，在垂直于電流和磁場的半導(dǎo)體基片的橫向側(cè)面上產(chǎn)生一個與電流和磁場強度成正比的電壓，這個電壓稱為霍爾電壓?；魻栃盘柊l(fā)生器2．組成霍爾信號發(fā)生器位于分電器內(nèi)，其結(jié)構(gòu)見圖，主要由分電器軸帶動的觸發(fā)葉輪、永久磁鐵、霍爾元件等組成?；魻栃盘柊l(fā)生器霍爾元件實際上是一個霍爾集成塊電路，內(nèi)部原理圖見圖所示。因為在霍爾元件上得到的霍爾電壓一般為20mV，因此必須將其放大整形后再輸出給點火控制器。霍爾信號發(fā)生器3．工作原理霍爾信號發(fā)生器工作原理圖見圖分電器軸帶動觸發(fā)葉輪轉(zhuǎn)動，當(dāng)葉片進入磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時，磁場被旁路，霍爾元件不產(chǎn)生霍爾電壓，霍爾集成電路末級三極管截止，信號發(fā)生器輸出高電位；當(dāng)觸發(fā)葉輪離開空氣隙，永久磁鐵的磁力線通過霍爾元件而產(chǎn)生霍爾電壓，集成電路末級三極管導(dǎo)通，信號發(fā)生器輸出低電位?；魻栃盘柸~片不停的轉(zhuǎn)動，信號發(fā)生器輸出一個矩形波信號，作為控制信號給點火器。由點火器控制初級電路的通斷?；魻栃盘柊l(fā)生器完成功能時波形見圖二、點火控制器

桑塔納轎車點火系器外形結(jié)構(gòu)見圖三、點火系的工作過程

霍爾電子點火系（點火器內(nèi)裝專用點火集成塊）原理圖點火控制器點火控制器內(nèi)部采用意大利SGS-THOMSON公司生產(chǎn)的L497專用點火集成塊，見下圖。該點火控制器具有初級電流上升率的控制、閉合角控制、停車斷電保護和過電壓保護等功能。三、光電式無觸點電子點火裝置工作原理第六節(jié)電子點火系的使用與檢查

一、檢查注意事項汽車電子點火系統(tǒng)的故障檢查，與傳統(tǒng)觸點式點火系統(tǒng)有許多相同之處。除了對點火線圈、火花塞、高壓線、點火正時等進行檢查外，還應(yīng)檢查點火器、點火傳感器(信號發(fā)生器)以及連接導(dǎo)線等。但是，在故障檢查時還應(yīng)注意以下幾點：

1、在發(fā)動機啟動和工作時，不要用手觸摸點火線圈高壓線和分電器等，以免受電擊。

2、在檢查點火系統(tǒng)電路故障時，不要用刮火的方式來檢查電路的通斷，這種做法容易損壞電子元器件，電路通斷與否應(yīng)該用萬用表電阻擋來進行檢查判斷。

3、進行高壓試火時，最好用絕緣的橡膠夾子夾任一高壓線來進行試驗，直接用手接觸高壓線容易造成電擊。另一避免電擊的方法是：將高壓導(dǎo)線插入一只備用火花塞，然后將火花塞外殼搭鐵。從火花塞電極間隙觀察是否跳火。

4、在點火開關(guān)接通的情況下，不要做連接或切斷線路的操作，以免燒壞控制器中的電子器件。

5、在拆卸蓄電池時，必須確認點火開關(guān)和其他所有的用電設(shè)備及其開關(guān)都已關(guān)閉，才能進行拆卸。

6、安裝蓄電池時，一定要辨清正負極，負極搭鐵。千萬不能接錯，蓄電池極性與線夾的連接一定要牢固，否則容易損壞電子設(shè)備。

7、在檢查點火信號發(fā)生器曲軸位置傳感器時應(yīng)注意：

(1)對于磁感應(yīng)式的，在打開分電器蓋時注意不要讓墊圈、螺釘之類的金屬物掉入其內(nèi)。在檢查導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙時，要使用無磁性厚薄規(guī)，并注意不要硬塞強拉。

(2)對于光電式的，不要輕易打開分電器蓋子，若確需打開檢查時，要注意避免塵土對發(fā)光二極管、光敏元件和遮光轉(zhuǎn)子的污損。

(3)在用干電池模擬點火信號檢查電子點火控制時，測量動作要快，干電池連接的持續(xù)時間，一般不要超過5秒。

(4)霍爾效應(yīng)式電子點火系統(tǒng)，在檢查維修時可能會產(chǎn)生高壓放電現(xiàn)象，造成對人身和點火系統(tǒng)本身的意外損害，所以必須注意以下幾點：

a、進行全面檢查和維修前，應(yīng)切斷電源后，再按要求進行；

b、當(dāng)使用外接電源供維修使用時，應(yīng)嚴格限制其電壓不大于16V。當(dāng)電壓達到16—16.5V時，接通時間不允許達到或超過1分鐘；

c.霍爾效應(yīng)式電子點火系統(tǒng)的汽車被拖動時，應(yīng)首先切斷點火系統(tǒng)電源；

d、點火線圈負接線柱不允許與電容相連；

e、任何條件下，只允許使用阻值為1k歐姆的分火頭，防止電磁干擾的1k歐姆阻尼電阻電纜不得用其他代替，火花塞插頭電阻值應(yīng)在1k一5k歐姆。

二、故障檢查

1．點火系統(tǒng)的檢查懷疑點火系統(tǒng)有故障時，可拔出分電器中央高壓線，使其端部離氣缸體5-7mm，接通點火開關(guān)，起動發(fā)動機，觀察高壓線端部是否跳火，如無強烈火花，說明點火系統(tǒng)有故障。

2．點火線圈、高壓導(dǎo)線和分火頭的檢查測量點火線圈初、次級繞組的電阻值，測量前，先斷開點火開關(guān)，拆除點火線圈上的導(dǎo)線。初級繞組的電阻值，0.52--0.76Ω，次級繞組的電阻值，2.4-3Ω如電阻