發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系

1、第九章 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系概說,一、汽油機(jī)的點(diǎn)火機(jī)理 在火花塞電極間加上高電壓后，電極間的氣體便發(fā)生電離現(xiàn)象，所加電壓愈高，氣體電離的程度愈高。當(dāng)電壓增高到一定值時(shí)，火花塞兩極間的間隙被擊穿而產(chǎn)生電火花。使火花塞兩電極之間產(chǎn)生電火花所需要的最低電壓，稱為擊穿電壓。當(dāng)火花塞間隙為0.5~1.0mm時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)所需擊穿電壓約7000~8000V，實(shí)際工作電壓一般在10000~15000V。 擊穿電壓

2、的高低與兩電極之間的距離（火花塞間隙）、氣缸內(nèi)壓力和溫度的大小有關(guān)?；鸹ㄈg隙愈大，氣缸內(nèi)氣體壓力愈高，溫度愈低時(shí)，則擊穿電壓愈高。 ?擊穿電壓的高低與火花塞間隙內(nèi)的可燃混合氣濃度也有關(guān)，氣缸內(nèi)稀薄混合氣難以點(diǎn)燃。為了提高汽油機(jī)壓縮比，希望點(diǎn)燃稀薄可燃混合氣，但應(yīng)保證火花塞間隙內(nèi)混合氣濃度較濃，離開火花塞距離愈遠(yuǎn)，混合氣濃度愈稀，這樣，既保證了正常的火焰?zhèn)鞑ニ俾?，又能使氣缸?nèi)總體空間平均的混合氣濃度較為稀薄，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了火焰?zhèn)鞑?/p>

3、上限（分層充氣進(jìn)氣方式）。,二、汽油機(jī)點(diǎn)火系1、定義—能夠按時(shí)在火花塞電極間產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系。2、要求—按照發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的點(diǎn)火次序，在一定的時(shí)刻供給火花塞以能量足夠的高壓電，使火花塞兩電極之間產(chǎn)生足夠強(qiáng)的電火花，點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)作功。3、分類—按照點(diǎn)火系的組成及產(chǎn)生高壓電的方法不同，分為蓄電池點(diǎn)火系、半導(dǎo)體點(diǎn)火系、磁電機(jī)點(diǎn)火系和微機(jī)控制點(diǎn)火系。 本章只介紹傳統(tǒng)汽車蓄電池點(diǎn)火系的工作

4、原理及組成，磁電機(jī)點(diǎn)火系應(yīng)用在摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)中，半導(dǎo)體點(diǎn)火系及微機(jī)控制點(diǎn)火系內(nèi)容及電源、起動(dòng)電機(jī)等其它電器知識(shí)在以后的《汽車電器及電子控制技術(shù)》課程中介紹。4、蓄電池點(diǎn)火系—由蓄電池或發(fā)電機(jī)供給12V或24V的低壓直流電，借點(diǎn)火線圈和斷電器將低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘?，再通過配電器分配到各缸火花塞，使兩電極之間產(chǎn)生火花，點(diǎn)燃可燃混合氣。 汽車一般為12V電源，由蓄電池供給低壓直流電，發(fā)電機(jī)給蓄電池充電。,,5、搭鐵—汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系線路

5、與其它電器設(shè)備線路一樣，均采用單線制聯(lián)結(jié)，即電源的一個(gè)電極用導(dǎo)線與各用電設(shè)備相聯(lián)，而另一個(gè)電極則通過發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、汽車車架和車身與各用電設(shè)備相聯(lián)，稱為搭鐵，相當(dāng)于接地。既可以以電源的負(fù)極搭鐵，也可以以電源的正極搭鐵，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系一般以電源的負(fù)極搭鐵。此時(shí)點(diǎn)火線圈的線路一般使火花塞的中心電極為負(fù)極，側(cè)電極為正極，由于電子容易從溫度高的中心電極向溫度低的側(cè)電極發(fā)射（高壓電流方向從正極流向負(fù)極），因此，可降低擊穿電壓15~20%左右。,第一

6、節(jié) 蓄電池點(diǎn)火系的組成與工作原理,一、組成,二、工作原理點(diǎn)火線圈和斷電器共同完成低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘姷淖饔谩｜c(diǎn)火線圈由初級(jí)繞組和次級(jí)繞組組成，相當(dāng)于變壓器的作用。點(diǎn)火開關(guān)閉合時(shí)，蓄電池點(diǎn)火系才能工作。當(dāng)斷電器觸點(diǎn)組閉合時(shí)，低壓電路導(dǎo)通，初級(jí)繞組通以初級(jí)電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，由于鐵芯3的作用而加強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)斷電器凸輪7頂開觸點(diǎn)臂8而使觸點(diǎn)組分開時(shí)，低壓電路斷開，初級(jí)電流為零，這樣，由于初級(jí)繞組中電流的變化引起磁通量的變化，從而在線圈較密的次級(jí)

7、繞組中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使火花塞兩電極間隙處的氣體被擊穿，產(chǎn)生火花。,點(diǎn)火線圈次級(jí)繞組中的感應(yīng)電壓稱為次極電壓，其中通過的電流稱為次極電流，相應(yīng)的電路稱為次極電路或高壓電路。 斷電器觸點(diǎn)剛斷開時(shí)，次極電壓達(dá)到峰值，稱為發(fā)火電壓。隨后迅速衰減。次極電壓波形應(yīng)保證必要的火花持續(xù)時(shí)間，此期間內(nèi)的次極電壓波形大于擊穿電壓（又叫穿透電壓或火花電壓）。 斷電器觸點(diǎn)閉合時(shí)，初級(jí)電流并不立即達(dá)到歐姆定律所指的穩(wěn)定值（I=V/R）

8、，而是經(jīng)過一定時(shí)間后才能達(dá)到。因此，初級(jí)電流的高低與斷電器觸點(diǎn)的閉合時(shí)間有關(guān)。蓄電池點(diǎn)火系發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn),速愈高，次極電壓愈低，就是因?yàn)檗D(zhuǎn)速升高后，斷電器觸點(diǎn)閉合,時(shí)間縮短，初級(jí)電流減小，導(dǎo)致初始磁通量減小，斷電器觸點(diǎn)斷開時(shí)引起的磁通量變化率減小，次級(jí)繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)降低。 斷電器觸點(diǎn)旁一般并聯(lián)一只電容器，其作用是消除自感電流的不利影響。當(dāng)斷電器觸點(diǎn)分開時(shí)，自感電流向電容器充電，加速初級(jí)電流和磁通的衰減，并且減小了觸點(diǎn)間的火花，避免

9、觸點(diǎn)燒蝕；當(dāng)斷電器觸點(diǎn)閉合時(shí)，電容器放電，初級(jí)電流增大。即作用是消除自感電流不利影響，提高次極電壓；避免觸點(diǎn)燒蝕。,三、多缸發(fā)動(dòng)機(jī)蓄電池點(diǎn)火系工作原理 斷電器凸輪由配氣凸輪軸驅(qū)動(dòng)，曲軸每旋轉(zhuǎn)2周，斷電器凸輪轉(zhuǎn)1周，各缸發(fā)火一次，因此，斷電器凸輪的凸棱數(shù)等于發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一般只有一個(gè)點(diǎn)火線圈，因此次極繞組的接頭應(yīng)按各缸發(fā)火次序依次與各缸火花塞的中心電極接通，這是由配電器上的分電器蓋（中心電極與次極繞組接通，與氣缸數(shù)相等

10、的側(cè)電極與各缸火花塞中心電極接通）與分火頭實(shí)現(xiàn)的。,四、如何解決蓄電池點(diǎn)火系高、低速之間的矛盾？發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，初級(jí)電流大，次極電壓高，點(diǎn)火可靠；發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，初級(jí)電流小，次極電壓低，容易失火。如果點(diǎn)火線圈按高速時(shí)設(shè)計(jì)，低速時(shí)初級(jí)電流過大，線圈初級(jí)繞組易過熱；反之，按低速時(shí)設(shè)計(jì)，高速時(shí)易失火，點(diǎn)火不可靠。解決的辦法是在低壓電路中串聯(lián)一個(gè)附加電阻，其電阻值隨工作溫度高低而變化（溫度愈高，電阻值愈大），從而滿足高低速時(shí)的初級(jí)電流大小

11、的要求。起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電機(jī)工作使蓄電池端電壓急劇下降，初級(jí)電流大幅度,減小，次級(jí)電壓降低，起動(dòng)后，起動(dòng)電機(jī)不再工作，初級(jí)電流恢復(fù)，次級(jí)電壓升高。為使起動(dòng)時(shí)點(diǎn)火可靠，如圖所示，起動(dòng)時(shí)起動(dòng)繼電器觸點(diǎn)8閉合，起動(dòng)機(jī)電磁開關(guān)的線圈通電，電磁開關(guān)觸盤7接通附加電阻短路接線柱6，附加電阻短路初級(jí)電流增大，次級(jí)電壓升高。,第二節(jié) 點(diǎn)火提前,最佳點(diǎn)火提前角隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷（節(jié)氣門開度表示）的變化而變化。當(dāng)節(jié)氣門開度一定時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，燃燒過程所占曲

12、軸轉(zhuǎn)角增大，最佳點(diǎn)火提前角增大。否則，后燃損失增加，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和燃油經(jīng)濟(jì)性下降。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著節(jié)氣門開度增大，最佳點(diǎn)火提前角應(yīng)適當(dāng)減小。因?yàn)?，?jié)氣門開度增大時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣稀釋現(xiàn)象減輕，混合氣濃度增加，而且，進(jìn)入氣缸內(nèi)的可燃混合氣增多，壓縮終了時(shí)的壓力和溫度增高，均使發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃傾向增加，應(yīng)適當(dāng)推遲點(diǎn)火提前角，避免爆震現(xiàn)象的發(fā)生。,蓄電池點(diǎn)火系中一般都設(shè)有兩套自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角的裝置。一套是離心式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置，一套是真空式點(diǎn)火

13、提前調(diào)節(jié)裝置。,一、分電器由斷電器、配電器，電容器以及點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置組成。其作用是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)接通與切斷點(diǎn)火系統(tǒng)的初級(jí)電路，使點(diǎn)火線圈的次級(jí)繞組中產(chǎn)生高電壓，并按發(fā)動(dòng)機(jī)要求的點(diǎn)火時(shí)刻與點(diǎn)火次序，將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電分配到相應(yīng)氣缸的火花塞上。,第三節(jié) 蓄電池點(diǎn)火系主要元件,1、斷電器 斷電器的作用是周期性地接通和斷開初級(jí)電路，使初級(jí)電流發(fā)生變化，以便在點(diǎn)火線圈中感應(yīng)產(chǎn)生較高的次極電壓。 一對(duì)鎢質(zhì)的觸點(diǎn)，固定觸點(diǎn)固

14、定于托板3上，活動(dòng)觸點(diǎn)固定在觸點(diǎn)臂4的一端。觸點(diǎn)臂的另一端有孔，套在銷釘5上，觸點(diǎn)臂可繞銷釘5自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在觸點(diǎn)臂中部固定有夾布膠木的頂塊，片簧6的彈力使活動(dòng)觸點(diǎn)臂4上的夾布膠木頂塊壓緊在斷電器凸輪上。 凸輪棱數(shù)等于氣缸數(shù)，凸輪軸轉(zhuǎn)速與配氣凸輪軸轉(zhuǎn)速相等。,兩觸點(diǎn)分開時(shí)的最大間隙稱為觸點(diǎn)間隙，一般規(guī)定為0.35~0.45mm。觸點(diǎn)間隙過小，觸點(diǎn)間易出現(xiàn)火花而使初級(jí)電路斷電不良，甚至觸點(diǎn)燒蝕；觸點(diǎn)間隙過大，則觸點(diǎn)閉合時(shí)間縮短，使初級(jí)電

15、流減小，次級(jí)電壓降低，高速時(shí)容易缺火?？尚D(zhuǎn)偏心調(diào)節(jié)螺釘1來調(diào)整觸點(diǎn)間隙，首先，要松開固定托板3的螺釘2。,2、配電器 配電器的作用是將點(diǎn)火線圈中產(chǎn)生的高壓電，按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作次序輪流分配給各氣缸的火花塞上。主要由膠木制成的分電器蓋1和分火頭2組成。分火頭套在斷電器凸輪的延伸端，此延伸端側(cè)面有一平面，借此保證分火頭與凸輪同步旋轉(zhuǎn)。,分電器蓋中央插孔裝有炭精制成的中心觸頭，彈簧始終使其與分火頭頂部的銅片接觸。分電器蓋外圍

16、有與氣缸數(shù)目相等的側(cè)插孔，各嵌有銅套作為側(cè)電極，在分火頭旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)電片依次與個(gè)側(cè)電極接通。 分電器蓋中心插孔與點(diǎn)火線圈次級(jí)電路接通，分電器側(cè)插孔按發(fā)動(dòng)機(jī)各缸發(fā)火次序依次與各缸火花塞中心電極接通。,3、點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置 實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)的方法有兩種：（1）觸點(diǎn)不動(dòng)，使凸輪相對(duì)于其軸順旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度?，如圖9-9b所示。這樣，在活塞尚未到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)（假定點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)裝置不工作時(shí)，點(diǎn)火提前

17、角為零）斷電器觸點(diǎn)即分開，使點(diǎn)火提前。,（2）凸輪不動(dòng)，使觸點(diǎn)（連同固定托板）相對(duì)于凸輪逆旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度?，使點(diǎn)火也提前。,當(dāng)托板隨分電器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，重塊的離心力使小頭端克服彈簧3和9的拉力而繞大頭端的軸銷6轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，通過銷釘5帶動(dòng)軸套11，使斷電器凸輪1順旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過這個(gè)角度，點(diǎn)火提前。,（1）離心式點(diǎn)火提前裝置 它是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化改變凸輪和軸的相位關(guān)系而調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角的。托板7固定在分電器軸8上，重塊4

18、和10的大頭端分別套在托板的兩個(gè)軸銷6上，兩個(gè)重塊的小頭端與托板之間彈簧連接。,與斷電器凸輪1制成一體的軸套11空套在分電器軸8的上部，軸套的下端面有帶腰形孔的撥板2，套在重塊4和10上的銷釘5上。,（2）真空式點(diǎn)火提前裝置 它是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷（節(jié)氣門開度）的變化改變觸點(diǎn)與凸輪的相位關(guān)系而調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角的。 真空式點(diǎn)火提前裝置3固定在分電器外殼1的側(cè)面，其內(nèi)腔被膜片7分割成兩個(gè)腔，左室通大氣，右室為真空室

19、，借真空軟管5接到節(jié)氣門旁的專用通氣孔上。膜片與拉桿8連接成一體，拉桿與斷電器底板連接；右室中安裝彈簧4。當(dāng)節(jié)氣門開度增大時(shí)，膜片右室感受到的進(jìn)氣管真空度減小，彈簧力迫使膜片左移，推動(dòng)斷電器底板順轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，點(diǎn)火推遲。 反之，當(dāng)節(jié)氣門開度減小時(shí)，膜片右移，點(diǎn)火提前。但當(dāng)節(jié)氣門開度處于怠速位置時(shí)，通氣孔在節(jié)氣門前方，,膜片右室真空度為零，點(diǎn)火提前角減至最小或?yàn)榱恪?二、火花塞,火花塞的功用是將點(diǎn)火線圈的脈沖高壓電引入燃燒室，并在兩個(gè)電極

20、之間產(chǎn)生電火花，以點(diǎn)燃可燃混合氣。 高壓電經(jīng)接線螺柱1、接線螺桿3引到中心電極 11，中心電極與接線螺桿之間有密封劑6，防止氣體泄漏；側(cè)電極9焊接在火花塞外殼5上搭鐵，陶瓷絕緣體2固定于之間，有紫銅墊圈8以及密封墊圈4防止氣體泄漏；火花塞外殼5與氣缸蓋之間有密封墊圈7防止氣體泄漏。 火花塞絕緣體紫銅墊圈8以下的錐形部分10稱為火花塞的絕緣體裙部，是吸熱部分，所吸收的高溫?zé)崃拷?jīng)與外殼5接觸的紫銅墊圈4傳遞給氣

21、缸蓋。當(dāng)火花塞絕緣體裙部工作溫度達(dá)到500~600?C時(shí)，落在裙部的油粒能完全燒盡，此溫度稱為火花塞的自凈溫度；若低于此溫度，則容易產(chǎn)生積碳，使火花塞裙部絕緣性能下降，使點(diǎn)火不可靠（裙部發(fā)黑）；當(dāng)溫度高達(dá)800~900 ?C時(shí)，可能產(chǎn)生灼熱表面點(diǎn)火（裙部發(fā)灰白色）。,2、火花塞間隙：中心電極與側(cè)電極之間的間隙。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)一般0.6~0.8mm。3、火花塞間隙為什么不能過大或過?。看穑洪g隙過小，則火花微弱，并且容易產(chǎn)生積碳而漏電；間隙

22、過大，所需擊穿電壓增高，發(fā)動(dòng)機(jī)不易起動(dòng)，而且在高速時(shí)容易發(fā)生“缺火”現(xiàn)象。,1、火花塞分類及選擇依據(jù)： 火花塞分類按絕緣體長(zhǎng)度A可分為冷型（短）、普通型（標(biāo)準(zhǔn)）、熱型（長(zhǎng)）火花塞，選擇的依據(jù)則是視發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的高低。對(duì)高壓縮比的高速發(fā)動(dòng)機(jī)，燃燒氣體溫度高，為防止絕緣體裙部過熱，應(yīng)采用裙部較短的冷型火花塞；對(duì)低壓縮比、長(zhǎng)期在低速運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，為避免裙部積碳，影響點(diǎn)火性能，應(yīng)采用,裙部較長(zhǎng)的熱型火花塞。,三、點(diǎn)火線圈

23、 點(diǎn)火線圈是用來將電源的低電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘姷幕驹?。常用的點(diǎn)火線圈分為開磁路點(diǎn)火線圈和閉磁路點(diǎn)火線圈。,1、開磁路點(diǎn)火線圈： 柱形鐵心，次級(jí)繞組在內(nèi)側(cè)，初級(jí)繞組電流大，在外側(cè)，以利于散熱。 一次繞組在鐵心中產(chǎn)生的磁通，通過導(dǎo)磁鋼套3形成磁回路，磁力線經(jīng)過空氣穿過，磁路的磁阻大，泄漏的磁通量多，即磁路損失大，轉(zhuǎn)換效率低。,2、閉磁路點(diǎn)火線圈： 將一次繞組和二次繞組都繞在口子形或日子形鐵心