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1、KAO 汽车点火系统SHI,点火系是发动机正常工作所必需的电器系统之一，对本章内容来说，在学习了解传统点火系的分电器、点火线圈、火花塞的等各组成部件的结构、原理基础上，整体把握普通电子点火系的工作原理，掌握磁感应式和霍尔式普通电子点火系的工作过程。,点火系作用,在汽油发动机中，气缸内的混合气是由高压电火花点燃的，而产生电火花的功能是由点火系来完成的。 点火系将电源的低电压变成高电压，再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混合气；并能适应发动机工况和使用条件的变化，自动调节点火时刻，实现可靠而准确的点火。,点火系种类,点火系按采用的电源不同，可分为蓄电池点火系和磁电机点火系两大类。 蓄电池
2、点火系按是否采用电子元件控制可分为 传统点火系 电子点火系 微机控制点火系统,第一节 点火系的要求,无论是哪一类的点火装置，均有共同的技术性能要求，即应在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而准确地点火，为此应满足以下三个方面的要求： 1能产生足以击穿火花塞间隙的电压 2火花应具有足够的能量 3点火时刻应适应发动机的工作情况,1能产生足以击穿火花塞间隙的电压,火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称为击穿电压。点火系产生的次级电压必须高于击穿电压，才能使火花塞跳火。击穿电压的大小受很多因素影响，其中主要有： 火花塞电极间隙和形状 气缸内混合气体的压力和温度 电极的温度和极性 发动机的工作情况,火
3、花塞电极间隙和形状,火花塞电极的间隙越大，气体中的电子和离子受电场力的作用越小，不易发生碰撞电离，所需击穿电压就越高。,气缸内混合气体的压力和温度,混合气的压力越大，温度越低，其密度就越大，离子自由运动距离就越短，不易发生碰撞电离，所需击穿电压就越高。,电极的温度和极性,火花塞电极的温度越高，电极周围的气体密度越小，击穿电压就越低；针状的中心电极为负极且温度较高时，击穿电压就较低。,发动机的工作情况,发动机高速工作时，气缸内的温度升高，使气缸的充气量减小，致使气缸中压力减小，因而火花塞所需击穿电压随转速的升高而降低。,发动机的工作情况,混合气过稀和过浓时击穿电压都会升高。 此外，发动机的功率、
4、压缩比以及点火时刻等因素也影响击穿电压的高低。,2火花应具有足够的能量,发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度接近其自燃温度，仅需要1-5mJ的火花能量。 在混合气过浓或是过稀时，发动机起动、怠速或节气门急剧打开时，则需要较高的火花能量。 经济性和排气净化要求提高提高火花能量。 电子点火系一般应具有80100mJ的火花能量，起动时应产生高于100mJ的能量。,3相应的点火时刻,点火提前角:从火花塞放电到活塞位于压缩上止点时曲轴转过的角度。 影响最佳点火提前角的因素很多，主要有发动机转速、发动机负荷、汽油辛烷值,主要影响因素,当发动机转速一定时，随着负荷的加大，节气门开大，进入气缸的可燃混合
5、气量增多，压缩终了时的压力和温度增高，同时，残余废气在气缸内所占的比例减小，混合气燃烧速度加快，这时，点火提前角应适当减小。反之，发动机负荷减小时，点火提前角则应适当增大。 当发动机节气门开度一定时，随着转速增高，燃烧过程所占曲轴转角增大，这时，应适当加大点火提前角。点火提前角应随转速增高适当加大。,第二节 传统点火系统,组成：电源、点火开关、点火线圈、分电器、高压导线、火花塞、附加电阻等,点火线圈,功用：利用电磁互感原理制成，变低压为高压。 组成:铁芯、初级绕组、次级绕组、壳体、附加电阻等。 分类：两接线柱和三接线柱,点火线圈,按磁路的结构形式不同分类：开磁路点火线圈、闭磁路点火线圈,点火线
6、圈,分电器,功用： 接通和切断初级线圈电路，并按各缸的工作顺序将高压电适时送至各缸火花塞。 构造：断电器、配电器、电容器、离心调节器、真空调节器,分电器,分电器-断电器,功用：接通和切断初级绕组的电路，使其电流发生变化，以便在次级绕组中产生高压电。,分电器-断电器,分电器-配电器,作用：将点火线圈中产生的高压电，按发动机各缸的工作顺序轮流分送到各缸火花塞。 构造：分火头( 制有铜质导电片）、分电器盖 ( 制有旁插孔)、高压线等,分电器-配电器,分电器-电容器,功用：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,提高点火电压,分电器-点火提前机构,
7、离心点火提前机构作用：是在转速变化时，利用离心力使信号发生器提前产生点火信号来调节点火提前角。,分电器-点火提前机构,真空点火提前机构作用：是在发动机负荷变化时，自动调节点火提前角,火花塞,功用：是将高压电引进发动机燃烧室，在电极间形成火花，以点燃可燃混合气。 构造：主要由外壳、电极（中心电极和侧电极）、绝缘体、接线柱等组成。,火花塞的结构,1、接线螺母 2、高氧化铝陶瓷绝缘体 3、商标 4、钢质壳体（六角形） 5、内垫圈（密封导热） 6、密封垫圈 7、中心电极导电杆 8、火花塞裙部螺纹 9、电极间隙 10、中心电极和侧电极 11、型号 12、去干扰电阻,提高对点火系电磁干扰的抑制能力,电极间
8、隙：,中心电极,侧电极,电极间隙,指的是中心电极与侧电极之间的间隙。,电极间隙过小： 火花微弱，并且容易因产生积碳而漏电； 电极间隙过大： 所需的击穿电压增高，发动机不易启起动，且在高速时易发生“缺火。,一般的电极间隙为：0.60.8,现代的汽车甚至采用1.01.2,火花塞热特性,指火花塞发火部位热量向发动机冷却系统散发的性能。不形成积炭的温度，称为火花塞的自净温度。 低于这个温度，易产生积炭而漏电，高于这个温度，又易产生炽热点火，形成早燃。,火花塞的热特性主要决定于绝缘体裙部的长度。 热型：低热值 中型：中热值 冷型：高热值,火花塞选用原则,热型火花塞：用于低压缩比、低转速、小功率的发动机中
9、。 冷型火花塞：用于高压缩比、高转速、大功率的发动机中。 如火花塞经常由于积炭而导致断火：表明过冷。 如果发生炽热点火：表明过热。,传统点火系统的工作原理,三个阶段：触点闭合，初级电流上升；触点打开，次级绕组产生高压；火化塞极间放电,触点闭合,触点闭合时，初级电流按指数规律增长，并逐渐趋于极限值UB/R,触点打开,触点打开后，初级电流Ip迅速降到零，磁通也随之迅速减少 。此时，在初级绕组和次级绕组中都产生感应电动势，初级绕组匝数少，产生200300V的自感电势，次级绕组由于匝数多，产生高达1520kV的互感电势。,火花塞放电,火花放电一般由电容放电和电感放电两部分组成。 电容放电的特点是放电时
10、间极短，但放电电流很大； 电感放电，又称火花尾，其特点是放电时间持续较长，但放电电流较小。,传统点火系的工作特性,工作特性：点火系统发生的最大电压随发动机转速变化的关系,次级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,影响次级电压的因素,发动机气缸数的影响：次级电压的最大值将随发动机气缸数的增加而降低 火花塞积炭的影响：当积炭渣存在于火花塞绝缘体时，相当于在火花塞电极之间并联了一个电阻Rj，使次级电路闭合,影响次级电压的因素,触点间隙的影响 ：当触点间隙大时，闭合角变小，使Ip减小，U2max下降；触点间隙小时，闭合角增大，Ip增大，故U2max可以提高。,影响次级电压的因素,电
11、容的影响 ：C1过小时，起不到灭弧作用，触点分开时将产生较强的火花，消耗一部分初级线圈中的磁场能量，从而降低了U2max,次级分布电容C2也有同样影响，但受结构限制，C2不可能过小。,点火提前角及其影响因素,点火提前角定义 主要影响因素：转速和负荷 其他影响因素：辛烷值高，提前角应增大过量空气系数为0.8-0.9时，应减小提前角进气压力下降，应增大提前角压缩比增大，提前角应减小残存废气比例增大，应增大提前角,第三节 电子点火系统,原理：它是利用各种类型的传感器代替断电器触点来产生点火信号，以控制点火系工作的。从而避免了任何与触点有关的故障的发生。 按传感器的形式不同可分为：磁感应式、霍尔效应式
12、和光电式三种类型。 按有无触点可分为有触点的电子点火系统和无触点的电子点火系统 组成：点火信号发生器（传感器）、点火控制器、点火线圈、分电器、火花塞等,电子点火系统组成,有触点的电子点火系统,无触点的电子点火系统,磁感应式点火信号发生器,磁感应信号发生器用来产生点火控制信号。 由信号转子、永久磁铁、铁心、传感线圈组成。 信号转子由分电器轴驱动，转子上的凸齿数与发动机气缸数相等,磁感应式传感器工作原理,a)空气隙最大，线圈中磁通量最小，磁通变化率为零 b)线圈中的磁通急剧增加，磁通变化率最大 c)空气隙最小，线圈中磁通量最大，磁通变化率为零 d)线圈中磁通急剧的减小，线圈的磁通变化率为负向最大值
13、,磁感应式传感器信号分析,感应电动势的大小与线圈磁通变化率成正比。故a和c两点电动势为零；b和d两点电动势最大,但极性相反,磁感应式传感器信号与转速的关系,点火控制器基本电路,点火控制器基本电路,霍尔式点火信号发生器,霍尔效应：当电流通过放在磁场中的半导体基片，且电流方向和磁场方向垂直时，在垂直于电流和磁场的半导体基片的横向侧面上产生一个与电流和磁场强度成正比的电压，这个电压称为霍尔电压：,霍尔信号发生器的基本结构,霍尔信号发生器位于分电器内。由分电器轴带动的触发叶轮、永久磁铁、霍尔元件等组成。,霍尔信号发生器的工作原理,分电器轴带动触发叶轮转动，当叶片进入磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，霍尔元
14、件不产生霍尔电压 当触发叶轮离开空气隙，永久磁铁的磁力线通过霍尔元件而产生霍尔电压,霍尔信号发生器集成电路,霍尔集成块(也称霍尔元件、霍尔触发器)是一个带集成电路的半导体基片。因为在霍尔元件上得到的霍尔电压一般为20mV，因此必须将其放大整形后再输出给点火控制器。,霍尔信号发生器优点,工作可靠性高，霍尔信号发生器无磨损部件，不受灰尘、油污的影响，无调整部件，小型坚固，寿命长。 发动机起动性能好，霍尔信号发生器的输出电压信号与叶轮叶片的位置有关，但与叶轮叶片的运动速度无关。 与集成电路点火器配合使用，可实现闭合角控制、恒流控制、发动机停转断电保护、过电压保护等功能,光电效应式点火信号发生器,光电
15、效应式点火信号发生器是利用光电效应原理，以红外线或可见光光束进行触发的，主要由遮光盘(信号转子)、遮光盘轴、光源、光接收器(光敏元件)等组成。,第四节 微机控制的点火系统,电控点火系统主要由与点火有关的各种传感器、电子控制单元（发动机控制ECU）、点火电子组件（点火器）、点火线圈、高压配电器和火花塞等组成。,电控点火系统的功能,点火提前角的控制 通电时间的控制 爆燃的控制,点火提前角控制,起动时,起动后,初始角,基本角,修正角,初始角,怠速：转速、空调,非怠速：转速、负荷,超温修正,空燃比修正,爆燃修正,极限值控制,点火提前角的控制,通电时间的控制,根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角，以保证
16、足够的点火能量。,爆震的控制,爆震的控制方法：推迟点火提前角。 在电控点火系统中，通过增加爆震传感器检测是否发生爆震及爆震程度，并根据判定结果对点火提前角进行反馈控制。,有爆震,推迟点火,提前点火,无爆震,最佳点火时刻,有分电器电控点火系统,特点：有分电器，一个点火线圈供多缸火花塞。点火线圈产生的高压电经分电器中的配电器按点火顺序分配至各气缸。ECU只需判别活塞点火位置，无需判别哪个缸（缸序）,无分电器电控点火系统,特点：又叫直接点火系，用电子控制装置取代了分电器，利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火，点火线圈的数量比有分电器电控点火系统多。 分类：根据点火线圈的数量和高压电分配方式的不同，分为： 独立点火方式； 同时点火方式； 二极管配电点火方式。,独立点火方式,特点：每缸一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸数相等。由于每缸都有点火线圈，即使发动机转速很高，点火线圈也有较长的通电时间，可提供足够高的点火能量。,同时点火方式,特点：点火线圈的个数等于气缸数的一半。当两同步缸同时到达上止点时，火花塞跳火，其中一缸接近压缩行程上止点，为有效点火；另一缸接近排气行程上止点，为无效点火。,
