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1、第三章 点火系汽车发动机的工作循环是由吸气、压缩、做工与排气四个冲程组成。柴油发动机压缩冲程末期，气缸内压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，从喷油嘴喷出的雾状柴遇到热空气即可立即燃烧，因此无需设置点火装置。汽油的燃点较高，气缸内的汽油混合气用高压电火花点着而燃烧。电火花由点火系统产生，点火系统的功用就是把汽车电源系统低压电转变成 1520 kV 的高压电，并按发动机气缸工作顺序适时地引入气缸形电火花点着混合气，从而使发动机正常工作。第一节 概述一、对点火系的要求1能产生足以击穿火花塞电极间隙的高电压 在火花塞电极间能产生火花时所需要的电压，称为击穿电压或称为跳火电压。击穿电压的影响因素包括：火花
2、塞电极间隙和形状；气缸内混合气的压力与温度；电极的温度和极性，以及发动机的工作情况等。为了保证点火工作可靠，且在困难条件下点火，作用于火花塞两电极间的电压通常在 2030kV 。2火花产生足够的点火能量要使混合气可靠点燃，火花塞必须具有足够的点火能量。在发动机正常工作时，电火花只要有 0.010.03J 的能量即可。但是在起动时，为保证可靠点火，火花塞的点火能量可达到 0.1J。3点火时刻应适应发动机的各种工况发动机的点火时刻用点火提前角表示。点火提前角是指火花塞跳火时的曲柄位置与活塞上止点时曲柄位置的夹角。发动机不同转速和负荷所要求的最佳点火提前角不同。点火系必须能自动调节点火提前角，使点火
3、时间能适应发动机的各种工况。二、发动机点火系的分类1按点火系统电源不同分（1）磁电机点火系 最早出现的点火系。现在应用于部分摩托车上（2）蓄电池点火系 点火系电源是蓄电池或发电机，在汽车和摩托车上都有广泛应用。2按点火系储存点火能量的方式分类（1）电感蓄能式点火系点火系产生高压前从电源获取能量是电感线圈以磁场能的方式储存，即以点火线圈建立磁场能量的方式储存点火能量。目前使用的绝大部分点火系为电感储能式。（2）电容储能式点火系点火系产生高压前从电源获取的能量以蓄能电容建立电场能量的方式储存点火能量。应用于赛车上。3按点火信号产生的方式分类（1）磁感应式 由分电器轴驱动的导磁转子转动，改变磁路磁阻
4、，使感应线圈的磁通量发生变化而产生点火电压信号。（2）光电式 由分电器轴驱动的这光转子转动，通过阻挡和穿过发光二极管光线的变化，使光敏三极管产生点火信号。 （3）振荡式 由分电器轴驱动的耦合转子转动，通过振荡电路起振和不起振的变化，再经滤波电路滤波后而得到点火信号。（4）霍尔效应式 由分电器轴驱动的导磁转子转动，通过霍尔元件所通过的磁通量的变化而产生点火信号。第二节 传统点火系的工作特性与传统点火系的工作特性一、传统点火系的工作特性点火系统发出的最大电压随发动机转速或分电器转速而变化的关系称为点火系统的工作特性。二次电压的最大值与一次侧断开电流 Ik 成正比。但发动机在不同转速工作时，I k
5、不同，当蓄电池电压和点火线圈一定时，它与触点的闭合时间 tb 有关。而触点闭合时间又与发动机的转速、气缸数等有关。二次电压的最大值将随发动机转速的升高而降低。这是因为在断电器触点闭合后，一次电流需经一定的时间方能由零增长到最大稳定值。控制触点开闭的断电器凸轮与发动机凸轮轴有着固定的转速比。当发动机转速升高时，断电器触点闭合时间所对应的凸轮旋转角度虽然不变，但凸轮转过同样的角度时，触点闭合所经历的时间却减少了，一次电流不能增长到最大稳定值（一次电流是按指数规律增长的） ，而使一次侧断开电流 Ik 减小，二次电压最大值便随之降低。发动机的转速越高，触点闭合时间亦越短，二次电压也就越低。图 31 所
6、示为传统点火系统的工作特性。必须指出，发动机转速低，触点闭合时间长，固然有利开于二次侧电压的提高，但转速过低时触点打开得慢，使一次侧电流断开时的变化速率下降；同时触点间的火花也不能迅速消失，一部分能量损失于触点火花的形成，结果反而使二次侧电压降低。二次电压随转速升高而降低的现象，是发动机高速时容易断火的原因。如果在图 31 中做一条相当于发动机最不利情况下所需击穿电压的水平虚线，由此虚线与特性曲线的交点即为发动机的极限转速 nMAX，超过此转速将不能保证可靠点火。二、传统点火系的工作特性1发动机的气缸数对二次电压的影响二次电压的最大值将随发动机气缸数量的增加而降低。这是因为凸轮的凸起数与气缸数
7、相同，发动机的气缸数越多，凸轮每转一周触点闭合与打开的次数就越多，于是触点的闭合时间缩短，一次侧断开电流减小，因而使二次电压降低。2火花塞积炭对二次电压的影响发动机工作时，若化油器调整不当或润滑油过多，在火花塞缘体上会产生积炭，因此相当于在火花塞电极间并联一个分路电阻，使二次侧电路形成闭合回路。当触点打开，二次电压增长时，在二次侧电路内会产生泄漏电流，消耗了一部分电磁能，从而使 U2MAX 降低，当积炭严重时，由于泄漏严重，会使U2MAX 低于火花塞跳火电压，迫使发动机停止工作。火花塞积炭越严重，则U2MAX 就降得越低，甚至在火花塞间隙处根本不能形成电火花。图 31 传统点火系统的工作特性。
8、3电容对二次电压的影响从理论上讲，分电器上的电容器 C1 的容量越小越好，但实际上，C 1 容量太小就不能很好地起吸收点火线因初级绕组自感电动势的作用，触点断开时的触点火花就会加大而使 U2MAX 降低；电容值过大则会使触点断开时电容的充放电时间延长，导致初级电流的下降速率减小而使降低 U2MAX。电容器 C1 的容量一般为 0.150.35F。就提高 U2MAX 而言，次级分布电容 C2 越小越好，但它是由点火系统次级回路结构所确定。4断电器触点的间隙断电器触点的间隙是指断电器凸轮将动触点顶开至最大位置时触点间的气隙，正常间隙应为 0.350.45mm。触点间隙过大，凸轮顶开触点早，触点关闭
9、迟，触点闭合段所占的角度（称闭合角）小，相同转速下的触点闭合时间短，初级电流小，次级电压低；触点间隙过小，则会使触点断开时的火花加大，也会使 U2MAX 下降。5触点接触电阻理想情况下触点接触后是无电阻的，但当触点的接触表面有烧蚀、氧化、脏污等情况后，接触后的触点就会有一定的电阻。触点接触电阻增大，点火线圈初级电路的电阻增大，从而使初级电流减小，U 2MAX 降低。6点火线圈的温度点火线圈的温度升高时，初级绕组的电阻会增大，从而使初级电流减小，U2MAX 下降。第三节 传统点火系的主要元件一、点火线圈点火线圈的作用是将电源的低压转变为高压，以使火花塞电极产生点燃混合气的电火花。点火线圈按磁路的
10、结构形式不同，分为开磁路和闭磁路两种。传统触点式点火系统基本上都使用开磁路的点火线圈，闭磁路点火线圈多应用于电子点火系统。1开磁路点火线圈图 32 是开磁路点火线圈的结构示意图。由硅钢片叠成的铁心外套有绝缘套管，套管上分层绕有次级绕组和初级绕组。初级绕组通过的电流大，产生的热量多，其绕在次级绕组的外面有利于散热。在绕组与外壳之间，装有导磁用钢套，当初级电阻通电时，铁心被磁化，形成磁路。由于开式线圈漏磁损失较多，因此这种开磁路的点火线圈初级、次级能量转换效率不高（60左右） 。为加强绝缘、防止潮气侵入和有利于散热，点火线圈外壳内充满沥青或变压器油。两接线柱式点火线圈的低压接线柱上分别标有“” 、
11、 “”的标记。三接图 32 开式点火线圈的示意图。线柱点火线圈与两接线柱式的主要区别是外壳上装有一个附加电阻，为固定该电阻，又增加了一个接线柱 11。附加电阻就接在标有“开关”和“开关” 的两接线柱 10 和 11 上附加电阻可由低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成。具有受热时电阻迅速增大，而冷却时电阻迅速降低的特性。因此，在发动机工作时，可利用附加电阻这一特性自动调节一次电流，改善高速时的点火特性。在安装时，应将附加电阻的两端标有“开关”和“开关”的两接线 柱接至起动机开关的辅助触点上，以便起动时将其短路，提高起动时的一次电流和二次电压，使起动容易。2磁路点火线圈闭磁路点火线圈（也称干式点火线圈）的
12、结构和磁路的形成如图 33 所示。这种点火线圈的铁心采用日字形结构，磁路均由导磁率极高的铁心构成，因此漏磁少，点火线圈的能量转换效率高。铁心中留一小空隙是为了减少铁心磁滞现象。二、分电器分电器总成由断电器、配电器、电容器和点火提前机构构成，其结构如图34 所示。分电器壳体一般由铸铁制成，下部压有石墨青铜衬套，分电器轴在衬套内旋转，靠油杯中的润滑油润滑。分电器各部的结构原理分述如下。1断电器断电器的作用是周期性地通断点火线圈初级回路，它由触点和凸轮组成。触点安装在能相对分电器外壳转动的活动底板上，其中固定触点搭铁，固定触点支架用紧固螺钉固定在活动板上。活动触点与壳体之间是绝缘的，它通过触点臂经触
13、点弹簧片与分电器低压接线柱相通。活动触点臂有孔端松套在活动底板的销轴上，通过触点臂弹簧片的弹力使顶块紧压在凸轮上。断电器凸轮由分电器轴经离心点火提前调节机构带动旋转，就使断电器触点周期性的开闭。 ；。转动分电器轴，凸轮将触点项开至最大位置时，松开固定触点支架上的紧固螺钉，旋动偏心螺钉即可通过改变固定触点的位置来调整断电器触点的间隙。2配电器配电器的作用是将点火线圈次级产生的高压按点火顺序送至各缸火花塞。配电器由套在断电器凸轮上的分火头和分电器盖组成。分电器盖的中央插孔内有弹簧和接触电刷（小炭柱） ，接触电刷靠其小弹簧压在分火头的导电片上。分电器盖中央插孔的周围均布有与气缸数相同的旁插孔，通过插
14、入高压分线与各缸火花塞相连。旁插孔内连接着旁电极，工作时，分火头和断电器凸轮一起旋转，当断电器触点刚刚张开时，点火线圈次级产生的高压电经分火头导电片跳34 分电器总成图 3-3 闭式点火线圈至与其相对的旁电极，再经高压分线送至火花塞电极。3电容器电容器的作用是：当触点分开时可减小触点间的火花，防止触点烧蚀；同时，由于电容器能吸收触点分开时的电能，使初级电流迅速切断，提高了磁场变化的速率，从而提高次级电压。电容器容量一般为 0.150.35F。当电容器容量过小时，触点间的电弧放电增强，点火能量损失增大，触点烧蚀加重；当电容器容量过大时，触点火花减小，但电容器充放电的周期较长，磁通变化的速率降低，
15、使次级电压下降。由于电容器工作时要承受触点打开瞬间初级绕组产生的 200300V 的自感电动势，因此要求其耐压为 500V，电容器在 20C 时，绝缘电阻应不低于 50M。4点火提前调节装置（1）离心点火提前调节机构离心点火提前调节机构随发动机转速的变化自动调节点火提前角装置，发动机转速越高，最佳点火提前角越大。这是因为发动机转速升高时，在单位时间内，活塞将移动较大距离，曲轴也相应地转过较大的角度，如果混合气燃烧速率不变，则最佳点火提前角应按线性规律增长。但当转速升高到一定程度时，由于混合气的压力和温度的提高,使燃烧速度也随之加快，因此最佳点火提前角随发动机转速的升高呈非线性增大。离心提前机构
16、安装在断电器固定底板的下面，其结构如图 3-5 所示。在分电器轴 8 上固定有托板 6，两个离心块 1 分别套在托板的柱销 5 上，可绕柱销转动。离心块的另一端由弹簧 7 拉向轴心。断电器凸轮及拨板 3 为一体，套装在分电器轴上，拨板的矩形孔套在离心块的销钉 4 上，受离心块驱动。当分电器轴转动时，离心块上的销钉即通过拨板带动断电器凸轮相对分电器轴转动一个角度。离心提前机构的工作原理如图 3-6 所示。当发动机转速升高时，离心块的离心力逐渐增大，克服弹簧拉力使离心块向外甩开。离心块上的销钉便推动拨板带着断电器凸轮顺着分电器轴旋转的方向向前转过一个角度，使断电器凸轮提前顶开触点，点火提前角增大。转速越高，离心块的离心力越大，离心块甩开的程度就越大，点火提前角也就越大。反之，当转速降低时，离心力减小，弹簧便拉动离心块，拨板和断电器凸轮逆着分电器轴旋转的相反方向向后退回一个角度，使点火提前角减小。两个离心块上的弹簧弹性不同。粗而强的弹簧，安装后成为
