《汽车结构+第10章_发动机点火系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车结构+第10章_发动机点火系（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽车构造电子教案 第十章 发动机点火系,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第2页,简介,汽油发动机工作时，吸入气缸中的可燃混合气在压缩行程终了时靠电火花点燃，使混合气燃烧产生强大的动力，推动活塞向下运动使发动机工作。 在火花塞的两个电极之间加上直流电压，当电压增长到一定值时，火花塞两电极间的间隙被击穿所需要的电压，称为击穿电压。击穿电压的数值与电极间的距离（火花塞间隙）、气缸内的压力和温度有关。电极间隙越大、缸内压力越高、温度越低，则击穿电压越高。为了使发动机在各种工况下均能可靠的点火，作用在火花塞间隙的电压应能达到1520kV。 为了适应发动机的工作，要求点火系能在规定的时刻，按发
2、动机的点火次序供给火花塞以足够能量的高压电，使其两极间产生电火花，点燃混合气，使发动机工作。,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第3页,（1）传统点火系 以蓄电池或发动机为电源，提供12V、24V或6V的低压直流电，借点火线圈和断电器将低压电转变为高压电，再经过配电器分配到各缸火花塞，点燃混合气。 （2）半导体点火系 它也以蓄电池和发电机为电源，由点火线圈和半导体三极管的作用，将电源的低压电转变为高压电，是目前国内、外汽车上广泛应用的点火系。 （3）微机控制的点火系 由点火线圈和微机控制装置产生的点火信号，将电源的低压电转变为高压电。它还可以进一步取消分电器，由微机系统直接进行高压电
3、的分配，是现代最新型的无分电器点火系。微机控制的点火系广泛应用于各种高级轿车上。 （4）磁电机点火系 它由磁电机内的永久磁铁和电磁线圈的作用产生高压电，而不需要另设低压电源。在发动机中等转速和高转速范围内，可以产生较高的高压电，使发动机工作可靠。磁电机点火系多用于主要在高速、满负荷下工作的赛车发动机，以及某些不带蓄电池的摩托车发动机和大功率柴油机的起动发动机上。,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第4页,负极搭铁,汽车发动机的点火系与汽车的其它电器设备一样，采用单线制连接，即电源的一个电极用导线与各用电设备的一个电极相连，而电源的另一个电极则通过发动机的机体、汽车车架和车身等金属构件
4、与各用电设备的另一个电极相连，称为搭铁，其性质相当于一般电路中的接地。 因为热的金属表面比冷的金属表面容易发射电子，发动机工作时，火花塞的中心电极较侧电极温度高，因而电子容易从中心电极向侧电极发射，使火花塞间隙处离子化程度高，火花塞容易跳火，击穿电压可降低15%20%。因此，无论汽车的电系采用正极搭铁还是负极搭铁，点火线圈的内部连接或外部连接，均应保证点火瞬间火花塞中心电极为负，即火花电流应从火花塞的侧电极流向中心电极。 由于电子设备在汽车上的广泛应用，目前国内、外汽车几乎都采用负极搭铁。,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第5页,第一节 传统点火系的组成,传统点火系的组成如图10-
5、1所示。它由下面几部分组成： （1）点火线圈 （2）分电器 （3）火花塞由中心电极和侧电极组成，安装在发动机的燃烧室中，用来将高压电引入燃烧室，并提供一个跳火间隙。 （4）电源点火系工作时所需要的电能，由蓄电池和发电机两个电源供给。 （5）点火开关 （6）高压导线,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第6页,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第7页,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第8页,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第9页,第二节 点火系的工作过程,图10-3是点火系的工作示意图。 点火线圈一次绕组的一端经点火开关3与蓄电池相连，另一端经分电器壳上
6、的接线柱接断电器的活动触点臂，固定触点经过分电器壳体接地。电容器6并联在断电器触点之间。,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第10页,工作过程,接通点火开关，当断电器触点闭合时，蓄电池的电流从蓄电池的正极出发，经点火开关、点火线圈的一次绕组（200300匝的粗导线）、断电器活动触点臂、触点、分电器壳体接地，流回蓄电池负极（图10-3a所示）。由于回路中流过的是低压电流，所以称这条电路为低压电路或一次电路。电流通过点火线圈一次绕组时，在一次绕组的周围产生磁场，并由于铁心的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时，一次电路被切断，一次电流迅速下降到零，铁心中的磁场随之迅速衰减以至消失，因此在匝
7、数多（1500023000匝）、导线细的二次绕组中感应出很高的电压，称为高压电。二次绕组中产生的高压电，作用在火花塞的中心电极和侧电极之间，当高压电超过火花塞间隙的击穿电压时，火花塞的间隙被击穿，产生电火花，点燃混合气。一次绕组中电流下降的速率越高，铁心中磁通的变化率越大，二次绕组中产生的电压越高。,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第11页,点火线圈二次绕组中的感应电压称为二次电压，其中通过的电流为二次电流，二次电流流过的电路，称为二次电路或高压电路。 当断电器触点被顶开时，二次电路中分火头恰好对准分电器盖上的旁电极，如图10-3b所示。二次电流从点火线圈的二次绕组，经蓄电池正极、
8、蓄电池、接地、火花塞的侧电极、中心电极、高压导线、配电器流回点火线圈的二次绕组。 在断电器触点分开的瞬间，点火线圈铁心中的磁通迅速变化时，由于互感作用在二次绕组中产生高压电的同时，在一次绕组中还产生自感电压和电流。在触点分开、一次电流迅速下降的瞬间，自感电流与原一次电流的方向相同，作用于触点之间，其电压高达200300V。为了消除自感电压和电流的不利影响，在断电器触点间并联有电容器。当断电器触点分开瞬间，自感电流向电容器充电，可以减小触点间的火花，加速一次电流和磁通的衰减，从而提高了二次电压。,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第12页,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第
9、13页,第三节 点火时刻,发动机工作时点火时刻对发动机的性能有很大影响。,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第14页,由于混合气燃烧有一定的速度，即从火花塞间隙出现火花，到燃烧室中的混合气大部分燃烧完毕，气缸内的压力上升到最高值，是需要一定时间的。虽然这段时间很短，不过千分之几秒，但由于发动机转速很高，在这样短的时间内曲轴却转过较大的角度。若恰好在活塞到达上止点时点火，混合气开始燃烧时活塞已开始向下运动，使气缸容积增大，燃烧压力降低，发动机功率下降，如图10-5a所示。 若点火过早，则活塞正在向上止点运动过程中，混合气开始燃烧，气缸内气体压力迅速升高，而且气体压力作用的方向与活塞运动
10、的方向相反，因此在示功图上出现了套环，如图10-5b所示。此时，发动机有效功率减小，发动机功率也将下降。 因此，应当在活塞到达压缩行程上止点之前点火，使气体压力在活塞达到上止点后1015时达到最高值，这样混合气燃烧产生的热能，在作功行程中得到充分利用，可以提高发动机的功率，如图10-5c所示。,点火提前角,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第15页,点火提前角,提前点火的角度，称为点火提前角。即火花塞间隙跳火时曲轴的曲拐所在位置，与压缩行程终了活塞到达上止点时曲拐位置之间的夹角。 发动机工作时最佳的点火提前角不是固定值，它随很多因素而改变。影响点火提前角的主要因素是： 1.发动机的转
11、速 2.混合气的燃烧速度混合气的燃烧速度又与混合气的成分、发动机的结构（燃烧室的形状、压缩比等）及其它一些因素有关。 3.所用汽油的抗爆性,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第16页,点火线圈,点火线圈是用来将电源的低压电转变为高压电的基本元件。它由一次绕组、二次绕组和铁心等组成。 常用的点火线圈分为两种形式： 1.开磁路点火线圈 2.闭磁路点火线圈,第四节 传统点火系主要元件的结构,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第17页,1.开磁路点火线圈,开磁路点火线圈的结构如图10-6所示。点火线圈的铁心由若干片涂有绝缘漆的硅钢片叠成，二次绕组和一次绕组都套装在柱形铁心上。 两个
12、绕组连同铁心侵渍石蜡和松香的混合物后装入外壳2中，并支承在磁质绝缘座7上。二次绕组的一端与一次绕组的一端焊接在一起，焊点在点火线圈内部；二次绕组的另一端接在胶木盖12中央的高压线接头11上。一次绕组的两端分别与低压接线柱1和10相接。在外壳内充填的防潮的胶状绝缘物或变压器油之后，用胶木盖盖好，并加以密封。附加电阻8接在低压接线柱9和10之间。在有些汽车上使用的点火线圈不带附加电阻，没有接线柱9，接线柱10直接经点火开关接电源；还有些汽车使用的点火线圈上虽无附加电阻，但接线柱10通过一根专用的附加电阻线接电源（如东风EQ1090E汽车用DQ125型点火线圈）。在接线柱10上还接有一根导线，导线的
13、另一端接在起动机的附加电阻短路接线柱上，以便在起动发动机时将附加电阻短路，改善起动时的点火性能。,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第18页,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第19页,2.闭磁路点火线圈,开磁路点火线圈采用柱形铁心，一次绕组在铁心中产生的磁通，通过导磁钢套3（图10-6）形成磁回路而铁心上部和下部的磁力线从空气中穿过，磁路的磁阻大，泄露的磁通量多，磁路损失大，转换效率低。 闭磁路点火线圈，将一次绕组和二次绕组都绕在口字形或日字形铁心上，如图10-7所示。初级绕组在铁心中产生的磁通，通过铁心形成闭合回路，因此泄露的磁通量和磁路损失大大减少，点火线圈的转换效率
14、高。,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第20页,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第21页,分电器,图10-8所示为FD642型分电器的构造。 分电器由下面几部分组成： 1.断电器 2.配电器 3.电容器 4.点火提前调节装置,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第22页,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第23页,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第24页,1.断电器,断电器的功用是周期地接通和切断点火线圈的一次电路，使一次电流发生变化，以便在点火线圈的二次绕组中产生高压电。断电器的构造如图10-9所示。 断电器是由一对钨质的断电器触点和断电
15、器凸轮组成。固定触点与支架3，固定在活动底板上。活动触点固定在活动触点臂上，活动触点臂的另一端有孔套装在销轴12上，并由卡簧限位使活动触点可以绕销轴转动。触点臂的中部固定着夹布胶木顶块11，触点臂弹簧片13的弹力使活动触点与固定触点保持闭合，并将胶木顶块压向凸轮。 断电器凸轮的凸角数与发动机气缸数相等。凸轮的轴通过离心点火提前调节器，与分电器轴相连。分电器轴由发动机的曲轴，通过配气机构的凸轮轴上的齿轮驱动，其转速与配气凸轮轴的转速相等，为曲轴转速的一半（四冲程发动机）。,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第25页,（续）,活动触点经触点臂、触点臂弹簧片和连接导线，与分电器壳上的接线柱
16、和电容器相连；固定触点则通过支架、断电器底板和分电器壳，与发动机机体相连而接地。当断电器凸轮旋转时，每当凸轮的一个凸角顶起顶块使触点分开的瞬间，二次电路中产生的电压最高，配电器此刻将二次电路接通，使相对应气缸中的火花塞间隙跳火，点燃混合气。 断电器触点分开时，其触点间的最大间隙称为触点间隙。触点间隙一般规定为0.350.45mm。触点间隙过小，触点间易出现火花，使一次电路断电不良，并使触点氧化和烧蚀。触点间隙过大，将使触点闭合时间缩短，一次电流减小，二次电压降低。所以，从结构上必须保证触点间隙的大小可以调整。为此，旋松图中的固定螺钉4，转动偏心调整螺钉5时，可以使固定触点移动，改变与活动触点之间的间隙；将触点间隙调整为规定值后，再将固定螺钉旋紧。,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第26页,2018/12/7,哈尔滨工业大学（威海）,第27页,2.配电器,配电器用来将点火线圈中产生的高压电，按发动机各气缸的工作次序轮流分配到各缸的火花塞。它主要由胶木制成的分电器盖1和分火头2（图10-8）组成。 配电器盖上有一个深凹的中
