点火系统_ppt

第4章点火系第一节传统点火系的组成及工作原理第二节传统点火系的主要元件第三节传统点火系工作特性及使用第四节传统点火系故障诊断与排除第五节触点式电子点火装置第六节无触点电子点火装置第七节数字式点火装置第四章点火系4.1概述4.1.1点火系统的作用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；还能在更换燃油或安装分电器时进行人工校准点火时刻。4.1.2点火系统的作用与要求1、点火系统的作用点火系统的作用是将汽油发动机工作时吸入气缸的可燃混合气，在压缩行程终了时，及时地用电火花点燃可燃混合气，并满足可然混合气充分地燃烧及发动机工作稳定的性能要求，使汽油发动机顺利地实现从热能到机械能的转变。4.1.2点火系统的作用与要求2、对点火系统的要求（1）点火系统应能迅速及时地产生足以击穿火花塞电极间隙的高电压（击穿电压）（2）电火花应具有足够的点火能量（3）能根据发动机各种工况提供最佳的点火时刻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；还能在更换燃油或安装分电器时进行人工校准点火时刻。4.1概述4.1.2点火系统的发展概况汽油发动机的点火系统主要历经了四个阶段：1886年，第一辆以四循环内燃机为动力的汽车是以磁电机为电源的点火系。1908年，美国人首先在汽车上使用蓄电池点火装置，这种以蓄电池和发电机为电源的点火系经过不断的改进，结构性能逐渐完善，半个多世纪以来曾在汽车上得到广泛的应用，并称之为传统点火系统。20世纪60年代，出现了电子点火系统。20世纪70年代，无触点的电子点火系统开始应用并得到了迅速的发展。20世纪70年代末期，随着微机控制的喷油系统的应用与发展，以微机控制点火时刻的点火系统开始在汽车上使用。二、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。蓄电池点火系按是否采用电子元件控制可分为传统点火系和电子点火系。机械触点式点火系统机械式无触点点火系统无分电器式点火系统4.2传统点火系4.2.1传统点火系统的组成主要包括：1、电源由蓄电池或发电机供给点火系统工作所需的电能。2、点火线圈将电源提供的12V低压电变成15～20kV的高压电。3、分电器由断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分组成。各部分作用如下：①断电器：接通与切断点火线圈初级电路。②配电器：将点火线圈产生的高压电按气缸的工作顺序送至各缸火花塞。③电容器：减小断电器触点火花，延长触点使用寿命并提高次级电压。④点火提前机构：随发动机转速、负荷和汽油辛烷值变化改变点火提前角。4.2.1传统点火系统的组成主要包括：4、火花塞产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气。5、点火开关控制点火线圈的初级电路。6、附加电阻稳定点火线圈的初级电流，改善点火性能和起动性能。4.2.1传统点火系统的组成4.2.2传统点火系统的工作原理利用电磁感应原理，把来自蓄电池或发动机的12V低压电，经点火线圈和断电器转变为15~20V高压电，由分电器按一定规律送入各缸火花塞，击穿其电极间隙而点燃混合气。4.2.2传统点火系统的工作原理低压电路传统点火系的电路可分为低压电路和高压电路2部分：低压电中和高压电路。低压电路的作用是控制点火线圈初级电路的通断，使点火线圈内磁场产生突变而使点火线圈次级绕组产生高压电。低压电路主要包括：蓄电池、电流表（有些车辆没有）、点火开关、附加电阻、点火线圈初级绕组、断电器、容电器等。高压电路的作用是在点火线圈初级电路被切断时感生出高压电，击穿火花塞间隙，点燃可燃混合气。次级电路主要包括：点火线圈次级绕组、中心高压线、配电器、分缸高压线、火花塞等。4.2.2传统点火系统的工作原理4.2.2传统点火系统的工作原理传统点火系统的工作原理如图所示。发动机工作时，由发动机凸轮轴以1︰1的传动关系驱动分电器轴。分电器上的凸轮使断电器触点交替地闭合和打开。当触点闭合时，接通点火线圈初级绕组的电路；当触点打开时，切断点火线圈初级绕组的电路，使点火线圈的次级绕组中产生高压电；经火花塞的电极产生电火花，点燃混合气。其工作过程可分为三个阶段。4.2.2传统点火系统的工作原理其工作过程可分为三个阶段。1、触点闭合，初级电流逐步增长2、触点断开，次级绕组中产生高压电3、火花塞电极间隙被击穿，产生电火花，点燃可燃混合气4.2.2传统点火系统的工作原理4.2.3传统点火系统的工作特性及影响次级电压的因素1、工作特性点火系统所能产生的最高次级电压U2max随发动机转速变化的规律称为点火系统的工作特性，如图所示。发动机工作时的转速变化范围是很大的，点火系统的最高次级电压理论计算公式为：式中，UB——点火系统电源电压；R——点火系统初级回路电阻；L——点火线圈初级绕组电感；n——发动机转速；Z——发动机气缸数；C1——分电器上的电容；C2——分布电容；τb——触点的相对闭合时间；N1／N2——点火线圈初次级绕组匝数比。22211max2)()1(120CNNCLeRUULnZbRB4.2.3传统点火系统的工作特性及影响次级电压的因素1、工作特性点火系统所能产生的最高次级电压U2max随发动机转速变化的规律称为点火系统的工作特性，22211max2)()1(120CNNCLeRUULnZbRB由上可知，次级电压的最大值U2max随发动机转速的升高而降低。从图可看出，在发动机转速为1000r/min左右，次级电压U2max达到最高值，随着发动机转速的升高，次级电压将下降到某一限值V1(保证能可靠点燃可燃混合气的最低电压)，超过此限值，发动机将不能稳定地工作。2、影响次级电压的因素1）发动机气缸数从次级电压理论计算式可知，次级电压的最大值将随发动机气缸数的增加而降低。这是因为断电器凸轮的凸角数与气缸数相同，发动机的气缸数越多，断电器凸轮每转一周，其触点开闭的次数就越多，于是触点的闭合时间缩短，次级电压的最大值降低。2）火花塞积炭积炭具有导电性，它覆盖在火花塞绝缘体的表面及电极的周围，使火花塞电极间的有效间隙减小，降低了火花塞间隙的击穿电压，U2max还没有升到足够高时，因火花塞的击穿而降下。当积炭严重时，由于漏电严重，火花塞甚至不能跳火，发动机不能正常工作。当火花塞由于积炭严重而不能跳火时或跳火过弱时，可用“吊火”的方法临时补救。即拔出高压导线使它与火花塞间保留3～4mm的间隙（称附加火花间隙），使次级电压上升过程中不发生泄漏。当次级电压上升到足够高的值后，将附加火花间隙和火花塞间隙同时被击穿。须指出的是“吊火”法是在提高次级电压的条件下工作的，增加了点火线圈的负担，只能短时使用。因此在积炭严重时，应及时清除，消除积炭的影响。2、影响次级电压的因素3）电容值的大小从U2max的理论计算式可知，U2max随电容C1和C2的减小而增大。当C1＝0时，U2max最大，但实际上C1太小，就不能很好地起到吸收点火线圈初级绕组自感电动势的作用，触点断开时的电火花将会增大，从而使U2max降低。C1过大时，触点火花虽小，但电容充放电的周期较长，磁场下降速率减慢，也会使U2max降低。一般C1值在0.15～0.35μF之间为宜。分布电容C2应越小越好，但C2不可能减小到零，因为次级绕组、配电盘、高压导线和火花塞本身都具有一定的电容量，所以受结构限制不可能过小，一般为40～70μF。2、影响次级电压的因素触点间隙与闭合角的关系4）触点间隙断电器触点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距离，如图所示。触点间隙增大，触点闭合角2β（触点闭合时凸轮所转过的、相对于曲轴的角度）减小，相对闭合时间缩短，U2max降低。反之，若触点间隙减小，触点闭合角增大，相对闭合时间增加，U2max提高但如果触点间隙过小，会因触点火花严重而使U2max降低(间隙小，击穿间隙所需的电压低而产生触点间隙火花)。因此，触点间隙一般为0.35～0.45mm。5）点火线圈温度当点火线圈过热时，由于初级绕组的电阻增大，使初级电流减小，次级电压下降。4.2.4传统点火系的主要元件1、分电器传统分电器由断电器、配电器、电容器和点火提前机构等组成，如图所示。分电器盖分火头分电器轴触点副断电器凸轮和离心提前调节装置电容器电容器真空点火提前装置4.2.4传统点火系的主要元件1、分电器有三个功能：接通和断开初级线圈电路将点火线圈产生的高压电按发动机点火顺序分配给各个气缸根据发动机转速和负荷自动调节发电机点火时刻断电器配电器点火提前机构4.2.4传统点火系的主要元件1)配电器配电器安装在断电器的上方，它由胶木制的分电器盖和分火头组成。中央有一高压线插孔（中央电极，其内装有带弹簧的炭柱，压在分火头的导电片上）。四周均匀分布着与发动机气缸数相等的旁电极(通至盖上金属套坐孔，以安插高压分线，可通过分缸高压钱与各气缸火花塞相连。分火头套装在凸轮的顶端，和凸轮一起旋转（其中有金属导电片）中央高压插孔4.2.4传统点火系的主要元件2)断电器位于分电器的中部，由固定在断电器底板上的断电器触点和断电器凸轮组成。断电器的触点由钨制成，作用是用来接通和断开初级电路。一个触点及支架固定在底板上且直接搭铁，并可借助转动固定触点支架的偏心螺钉调整触点间隙。另一个触点为活动触点，在触点臂回位钮簧的作用下，向固定触点靠近。4.2.4传统点火系的主要元件3)点火提前机构由于可然混合气从点燃到产生最高温度与最大压力需要一段时间(该时间的长短受很多因素的影响)来实现，根据可然混合气的燃烧理论，火花塞应当在活塞达到上止点前，相对于曲轴转角的某一时刻点火，使气缸内的气体压力，在活塞运行到上止点后相对于曲轴转角10℃～15℃时达到最高值，发动机才能发挥最大的热效率。因此，我们将这一点火时刻称之为点火提前角(点火后曲拐转到上止点所转过的角度)。最佳点火提前角对发动机的功率、稳定性及排放污染有较大的影响最佳点火提前角应根据发动机转速、混合气的浓度及混合质量、燃油品质等诸多因素来确定。当转速一定时，随着负荷的加大，点火提前角应适当减小；发动机负荷减少时，点火提前角应当加大。当负荷一定时，点火提前角应随转速提高适当增大；当使用高辛烷值汽油时，因其抗爆性好，点火提前角应适当增大。4.2.4传统点火系的主要元件3)点火提前机构分电器的点火提前机构一般设有两套：一套是能随发动机转速的变化而自动调节点火提前角的离心式点火提前机构，另一套是按发动机负荷不同而自动调节点火提前角的真空式点火提前机构。2．离心点火提前调节机构其作用是在转速变化时，利用离心力自动使信号发生器提前产生点火信号来调节点火提前角。在分电器轴上固定有托板，两个重块分别套在托板的柱销上，重块的另一端由弹簧拉向轴心。信号发生器的转子与拨板一起套在分电器轴上，拨板的两端有长形孔，套于离心块的销钉上。点火提前角无需调整时，离心调节器处于不工作位置，两离心块在拉簧作用下抱向轴心。当发动机转速升高时，两离心块在离心力作用下向外甩开，离心块上的销钉拨动拨板和信号发生器转子，顺着分电器轴的旋转方向相对于轴转动一个角度，提前产生点火信号，点火提前角增大。转速越高，离心块离心力越大，点火提前角越大。反之，转速降低，点火提前角减小。3．真空点火提前调节机构其作用是在发动机负荷变化时，自动调节点火提前角。装于分电器壳体一侧。在外壳内固定有弹性金属片制成的膜片，膜片中心一侧与拉杆固连，另一侧压有弹簧。拉杆由壳底座孔中伸出，与底板相连，拉动底板带着信号发生器的定子相对于轴产生角位移。当发动机负荷较小时，节气门开度也小，节气门下方及管道的真空度增大，真空吸力吸引膜片压缩弹簧而拱曲，通过拉杆拉动底