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1、奥迪奥迪 200200 轿车点火系统分析轿车点火系统分析一一 概述概述汽油机在压缩接近上止点时，可燃混合气是由火花塞点燃的，从而燃烧对外作功，为此，汽油机的燃烧室中都装有火花塞。火花塞有一个中心电极和一个侧电极，两电极之间是绝缘的。当在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高到一定值时，火花塞两电极之间的间隙就会被击穿而产生电火花，能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压；能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系统。发动机点火系统1.传统点火系统:分为蓄电池点火系和磁电机点火系 2.电子点火系统： （1）晶体管点火系 TI-B(Breaker-Triggered
2、 transistorized Ignition) （2）半导体点火系 SI(semiconductor Ignition) （3）无分电器点火系 DIS(Distributorless Ignition System) 传统点火系统机械式点火系统工作过程是由曲轴带动分电器轴转动，分电器轴上的凸轮转动，使点火线圈次级触点接通与闭合而产生高压电。 这个点火高压电通过分电器轴上的分火头，根据发动机工作要求按顺序送到各个气缸的火花塞上，火花塞发出电火花点燃燃烧室内的气体。分电器壳体可以手动转动来调节基本的点火提前角(即怠速运转时的点火提前角 )，同时还有真空提前装置，它根据进气管内真空度的变化提供不
3、同的提前角。 电子点火系统电子点火系统与机械式点火系统完全不同，它有一个点火用电子控制装置，内部有发动机在各种工况下所需的点火控制曲线图 (MAP 图)。通过一系列传感器如发动机转速传感器、进气管真空度传感器 (发动机负荷传感器)、节气门位置传感器、 曲轴位置传感器等来判断发动机的工作状态，在 MAP 图上找出发动机在此工作状态下所需的点火提前角，按此要求进行点火。然后根据爆震传感器信号对上述点火要求进行修正，使发动机工作在最佳点火时刻。 电子点火系统也有闭环控制与开环控制之分 :带有爆震传感器，能根据发动机是否发生爆震及时修正点火提前角的电控系统称为 闭环控制系统；不带爆震传感器，点火提前控
4、制仅根据电控单元内设定的程序控制的称为 开环控制系统。 二二 传统点火系统传统点火系统（一）蓄电池点火系统的组成和工作原理（一）蓄电池点火系统的组成和工作原理1 1 组成组成蓄电池点火系主要由电源、点火开关、点火线圈、断电器、配电器、电容器、火花塞、高压导线、附加电阻等组成。2 2 工作原理工作原理电源是蓄电池，其电压为 12 V 或 24 V ，由点火线圈和断电器共同产生高压 10000 V 以上。分初级回路和次极回路。点火线圈实际上是一个变压器，主要由初级绕组，次极绕组和铁芯组成。断电器是一个凸轮操纵的开关。断电器凸轮由发动机配气凸轮驱动，并以同样的转速旋转，即曲轴齿轮每转两圈，凸轮轴转一
5、圈，为了保证曲轴转两圈各缸轮流点火一次，断电器凸轮的凸棱数一般等于发动机的气缸数，断电器的触点与点火线圈的初级绕组串联，用来切断或接通初级绕组的电路。触点闭合时，初级电路通电，电流从蓄电池的正极经点火开关，点火线圈的初级绕组，断电器触点，接地流回蓄电池的负极，为低压电路。触点断开时，在初级绕组通电时，其周围产生磁场，并由于铁芯的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电路迅速下降到零，铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多，导线细的次极绕组中感应出很高的电压，使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生火花。 初级绕组中电流下降的速度愈大，铁芯中磁通的变化就愈大，次极绕组中的感应
6、电压也就愈高。初级电路为低压电路，次极电路为高压电路。 在断电器触点分开瞬间，次极电路中分火头恰好与侧电极对准，次极电路从点火线圈的次极绕组，经高压导线，配电器，火花塞侧电极，蓄电池流回次极绕组。（1 1）分电器）分电器功用：接通或断开初级电路将点火线圈产生的高压电按照发动机分配给各缸火花塞根据发动机转速和负荷自动调节点火时刻组成：分电器是由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置组成断电器的功用是周期地接通和断开初级电路，使初级电流发生变化，以便在点火线圈中感应生成次极电压。断电器的触点间隙一般为 0.350.45 mm，可以通过调整固定触点的位置来改变触点间隙。配电器的功用是将点火线圈中产
7、生的高压电，按照发动机的工作顺序轮流分配到各气缸的火花塞上。电容器与断电器触点并联，其功用是在点火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电火花，防止触点烧损，并可加速点火线圈中的磁通变化率，提高点火电压。点火提前调节装置位于分电器下部，由离心式点火提前调节装置和真空式点火提前调节装置组成。（2 2）点火线圈）点火线圈点火线圈把电源的低压电转变成火花塞点火所需要的高压电。按其铁芯结构型式有两种： 开磁路点火线圈：开磁路点火线圈采用柱形铁芯，其上下两端没有连接在一起，磁力线通过空气形成磁回路。闭磁路点火线圈：闭磁路点火线圈的铁芯用“口“字形或“日“字形的铁片叠制而成。磁路闭合。（3 3）火花塞）火花
8、塞功用：将高压电引入燃烧室产生火花并点燃混合气。自净温度500600以上，裙部温度，若低于此温度，落在绝缘体裙部的油粒便不能立即燃烧掉，形成积炭而引起漏电。炽热点800900,温度若太高，则混合气与这样炽热的绝缘体接触时，可能在火花塞产生火花之前就自行着火，从而引起发动机早燃，发生化油器，回火现象。不同发动机使用的火花塞裙部受热是不一样的，就要求绝缘体裙部长度不同，根据裙部长度不同，又把火花塞分成冷型（裙部长度等于 8mm） ；中 型（裙部长度等于 11mm 和14mm） ；热型（裙部长度等于 16mm 和 20mm） 。（4 4）几个元件的作用）几个元件的作用1、电容器电容器与断电器触点并联
9、 当触点断开时，有两个作用 （1） 保护触点，自感电流向电容器充电，防止触点烧损。 （2） 加速断电，提高次极电压。 当点火线圈铁芯中的磁通发生变化时，不仅在次极绕组中产生高压电（互感电压），同时也在初级绕组中产生自感电压和电流，在触点分开，初级电流下降瞬间，自感电流与原初级电流方向相同，其感应电压高达 300V 左右，在触点间产生强烈火花，使触点迅速烧损。影响断电器正常工作。同时使初级电流的变化率下降，次极绕组中感应的电压下降。火花塞间隙中的火花变弱，难以点燃混合气。 在触点闭合时，初级电流增长的过程中，初级绕组中也有自感电流产生，其方向与初级电流方向相反，使初级电流的增长速度减慢，次极绕组
10、产生的电压下降。 2、附加电阻附加电阻与点火线圈初级绕组串联 附加电阻与点火线圈初级绕组串联其作用是调节初级电流大小，维持初级电流基本稳定。附加电阻的特点是温度愈高，电阻愈大，所以又叫热敏电阻。 次极电压的大小与初级电流的大小有关，初级电流愈大，铁芯中的磁场愈强，当触点分开时磁通的变化率就愈大，感应的次极电压也愈高。因此，应尽可能增大流过初级绕组中的电流。但是，在断电器触点闭合以后，初级电流是按指数规律由零开始逐渐增大的，需要经过一定时间以后，才能达到欧姆定律得出的稳定值。 发动机转速高时，触点闭合时间短，初级电路断开时电流小，感应的次极电压低；反之发动机转速低时，触点闭合时间长，初级断开时电
11、流大，感应的次极电压高。如果点火线圈按照发动机高速时设计时，则低速时初级电流过大，容易使点火线圈过热；如果点火线圈按照发动机低速时设计时，则高速时初级电流过小，而次极电压过低，不能保证可靠点火。 附加电阻就是解决这一矛盾的。当发动机转速降低时，初级电流加大，附加电阻的电阻值随其温度升高而增大，使初级电流减小，点火线圈不致过热。当发动机转速升高时，初级电流减小，附加电阻的电阻值随其温度降低而减小。 起动中，将附加电阻短路，以保证初级电流的必要强度（二二）磁磁电电机机点点火火系系统统利用永久磁铁产生磁场的小型交流发电机，是汽油机点火系统中的点火电源。磁电机点火系统由开关、点火线圈、断电器、电容器、
12、分电器和安全放电装置等组成，它产生高压电并分配给各气缸的火花塞。磁电机的结构和分类：磁电机大多采用旋转磁铁式结构，按总体设计可分为单体式和飞轮式。单体式是将上述各部件做成一个整体，安装在内燃机上；飞轮式是将磁铁安装在内燃机飞轮上，其他各部件分别安装在内燃机上，大多用于单缸机。磁电机断电器大多采用机械触点式的，也可用晶体管式的。有些磁电机还装有一些附加的部件。起动加速器：装在单体式磁电机上，起动时使磁电机在曲轴上止点附近时的角速度加大，以提高电压，保证点火。离心式点火提前角调节装置：装在单体式磁电机上，可随转速升高而加大点火提前角。有些磁电机附有单独线圈，作为照明供电之用。磁电机基本工作原理：磁
13、电机最基本的工作原理：永久磁铁在铁芯中旋转，铁芯上的初级线圈感应出电动势（称为初级电势） ，断电器触点闭合时产生电流（称为初级电流） ，当断电器触点突然打开、突然切断初级电流时，次级线圈感应出相当高的电动势（称为次级电势） ，使火花塞跳火。为了得到最强的火花塞跳火，应该得到最大的次级电势；为了得到最大的次级电势，断电器触点应在初级电势为零时闭合，初级电势最大时打开。初级电势最大的时刻应是永久磁铁的极点转过中立位置 80-100时，这一角度叫做“位角” ，保证断电器触点相对于凸轮的正确安装位置即可得到正确的位角，这一要求只要对准记号安装便可得到满足。例如，装配 C210 型磁电机时，应将断电器底
14、板与机壳上相对的两条刻线对正，并使断电器上的指针与凸轮上的刻痕对正；装配 C244 型磁电机时，应分别将大小传动齿轮上的刻线、机壳与断电器底板上的刻线对正。至于断电器触点应在初级电势为零时闭合的这一要求，只要位角正确并调整触点间隙至规定值即可。当然，调整触点间隙至规定值不仅仅是为了满足这一要求，合适的触点间隙还可使触点打开时火花不至于太大，避免触点过早烧蚀。 。二二 电电子子点点火火系系统统（一一）晶晶体体管管点点火火系系统统1 1 有有触触点点晶晶体体管管点点火火系系统统主要不同断电器触点与点火线圈间的一次测电路上。 在辅助触点晶体管式点火系统中，触点闭合时，电流不再直接从闭合触点流到点火线
15、圈的一次绕阻中，而是流到晶体管的基级电路上。 断电器触点已不再起直接控制一次电流通、断的作用，而是作为晶体三极管的触发控制器，因此流过断电器触点的电流可以减小到一次电流的 15110。 2 2 无无触触点点电电子子点点火火系系统统（1）消除了机械触点带来的触点烧蚀，磨损等，免去经常换件，调正闭合角，校正点火正时。 （2）电子点火控制器控制点火线圈一次电流的通、断以及放大与处理来自传感器发出的脉冲信号，除了开关作用外，点火控制器可以根据脉冲步骤来知发动机的转速，提供点火时间随转速的变化。（二）半导体点火系统（二）半导体点火系统目前使用的半导体点火系，分为无触点半导体点火系、电容放电式半导体点火系
16、和微型机控制的半导体点火系三大类。蓄电池点火系工作时，断电器触点分开瞬间，会在触点处产生火花，烧损触点。当火花塞积炭时，易漏电，次极电压上不去，不能可靠地点火，产生高速缺火现象。半导体点火系克服了这些缺点，具有较强地跳火能力，使点火可靠。半导体点火系分为半导体辅助点火系，无触点半导体点火系和计算机控制的半导体点火系三大类。半导体点火系的工作原理与蓄电池点火系工作原理基本相同，只是半导体点火系与蓄电池点火系产生高压的方法不同，它利用了一些半导体元件替代了蓄电池点火系中的断电器，产生脉冲信号点火。例如，在无触点半导体点火系中使用了点火发生器（传感器）代替了断电器，常用的传感器有霍尔式、磁电式和光电式。无触点点火系无触点点火系无触点点火系一般由传感器(也称为点火信号发生器)、点火控制器(简称点火器)、点火线圈、配电器、火花塞等组成。国内外汽车上使用的无触点点火装置，按所使用的传感器形式不同，有磁脉冲式、霍尔效应式、光电式等多种。磁脉冲式无触点点火装置磁脉冲式无触点点火装置日本丰田轿车上采用的无触点点火装置的电路
