2022年发电机电子点火系统的探索 .pdf

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1、摘要随着微电子技术、 计算机技术和控制技术的迅猛发展，利用电子技术来控制发动机点火系统， 提升发动机的性能、 节约能源和降低废气污染已经成为发动机电子技术的发展趋势。 点火系统的工作对发动机的性能有着决定性的影响，它直接影响燃烧过程的质量，从而影响发动机的动力性、经济性、排放污染以及工作稳定性。尤其现在发展到了电子点火系统， 它的最大特点就在于实现了点火提前角的自动控制，可最大限度的提高发动机的性能。本文重点对发动机点火系统进行了探索。本文概述了传统发动机的点火系统，发动机点火系统的发展历程，着重介绍了发动机的电子点火系统。为更好的了解发动机的点火系统，了解点火系统对发动机性能的影响，了解各种

2、发动机点火系统的工作原理，寻求改进点火系统的方法。此外，本文还介绍了几种常见的发动机电子点火系统，简要说明了这几种发动机点火系统的工作原理， 主要电子部件以及它们的优缺点。本文还对传统发动机点火系统和现代电子点火系统进行了些比较，以更好的了解现代的电子点火系统。在此基础上，本文简单介绍了现在国内外发动机点火系统的现状，对于发动机点火系统的发展趋势和技术创新具有重要的意义。关键词： 发动机；电子点火系统；发展历程；发展趋势名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 41

3、 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书Abstract Along with the microelectronic technology, the computer technology and control technologys rapid development, controls the engine ignition system using the electronic technology, promoted engines performance, the frugal energy and reduces the waste gas po

4、llution already to become the engine electronic technology the trend of development. Ignition systems work has the decisive influence to engines performance, its immediate influence combustion process quality, thus affects engines power, the efficiency, the emissions to pollute as well as to work th

5、e stability. Developed the electron ignition system especially now, its most major characteristic lay in has realized the ignition angle of advance automatic control, might maximum limit enhance engines performance. This article key has carried on the exploration to the engine ignition system. This

6、article has outlined the primitive engines ignition system, the engine ignition systems development process, introduced engines electron ignition system emphatically. For the better understanding engines ignition system, understood that the ignition system to engine performances influence, understoo

7、d each kind of engine ignition systems principle of work, seeks the improvement ignition systems method. In addition, this article also introduced several kind of common engine electron ignition system, briefing these kinds of engine ignition systems principle of work, main electronic part as well a

8、s their good and bad points. This article also has carried on a comparison to the traditional engine ignition system and the modern electron ignition system, by better understanding modern electron ignition system. Based on this, this article introduced simply the present domestic and foreign engine

9、 ignition systems present situation, has the vital significance regarding the engine ignition systems trend of development and the technological innovation. Keywords： Engine; Electron ignition system; Development process; Trend of development 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

10、名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书目录引言（绪论） . 1 第一章 发动机点火系统 . 2 1.1 点火系统概述 . 2 1.1.1 点火系统的概念 . 2 1.1.2 点火系统的作用 . 2 1.1.3 点火系统的基本构造. 2 1.2点火系统的工作原理. 3 1.3点火系统的分类 . 6 1.3.1 分类概况 . 6 1.3.2 有机械触点式点火系. 6 1.3.3 电子控制的点火系 . 10 1.3.4 几种点火系的比较 . 10 第二章 点火系统的发展历程 . 12 2.1 点火系统的发

11、展概况. 12 2.2 点火系统的发展过程. 12 2.2.1 磁电机点火系 . 12 2.2.2 传统触点点火系 . 13 2.2.3 半导体辅助点火系 . 14 2.2.4 普通电子式点火系 . 15 第三章 电子点火系统 . 173.1 电子点火系统概述 . 17 3.2 电子点火系统中传统零部件的结构和原理. 18 3.3 常见电子点火系统 . 19 3.3.1 电感储能式电子点火系统. 19 3.3.2 霍尔式电子点火系统. 21 3.3.3 微机控制电子点火系统. 22 3.3.4 光电式无触点电子点火系统. 24 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -

12、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书3.4 高能无触点电子点火系统. 26 第四章 电子点火系统的前景和发展方向 . 284.1 国内外电子点火系统现状. 28 4.2 电子点火系统的发展和前景. 29 4.2.1 电子点火系统的发展趋势. 29 4.2.2 电子点火系统的未来展望与技术创新. 31 结论 . 34参考文献 . 35谢辞 . 37名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -

13、- - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书1 引言（绪论）随着社会的发展，汽车发动机有了很大的发展与改进，发动机的点火系统也由传统触电式发展到晶体管点火系，又发展到计算机控制的点火系，点火时间越来越精确，点火可靠性越来越高，装置越来越复杂，但其维修工作量却越来越少。发动机经生产出来后，对其性能影响最大的可控因素主要有两个：其一是空燃比，其二是点火提前角。点火系统的工作对发动机的性能有着决定性的影响，它直接影响燃烧过程的质量，从而影响发动机的动力性、经济性、排放污染以及工作稳定性。电子点火系统的最

14、大特点就在于实现了点火提前角的自动控制，即可根据发动机的运转工况对点火提前角进行适时控制，因而可获得混合气的最佳燃烧，最大限度地提高发动机的高速性能，改善其动力性。电子点火系统的发展趋于多样化，人们对电子点火系统的研究也越来越多样化。目前国内发动机的点火系统中，电子点火系统已占有较大比例，传统点火系统已处于淘汰的状况。在电子点火系统中，原有的凸轮驱动被脉冲发生器所取代，靠磁变化（无触电） 产生电流及电压脉冲， 并通过该系统的电器来出发高压点火脉冲。国内电子点火系统的生产基本都是按主机厂要求采用相应的国外标准，主要来自德国 VOLKSWAGEN 、法国 PEVGEOT 及美车 GM 公司。 80

15、 年代中期，上海大众公司开始生产桑塔纳轿车，长沙汽车电器厂引进德国BOSCH 公司的霍尔无触电分电器技术，为该车配套、并率先实现了国产化，促使国内电子点火系统真正进入批量生产阶段。现阶段国产电子点火系统也日益完善：点火电子组件中由分立元件发展到厚膜混合集成再发展到目前普遍使用的IC 全集成电路；点火线圈由油浸式发展为干式且多为高能线圈，整个系统向高能点火系统发展；系统中分电器、点火线圈和电子点火组件由三者分别安装发展到三者作为一体的整体式结构。研究本课题，为更好的了解发动机的点火系统，掌握发动机点火系统的发展历程和发展方向，了解点火系统对发动机性能的影响，熟悉发动机点火系统的工作原理，了解各种

16、发动机点火系统的优缺点和适用范围，从而能更好的得到点火系统中各部件工作情况对发动机点火性能的影响情况，寻求改进点火系统的方法。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书2 第一章 发动机点火系统为了更好的学习发动机的电子点火系统，有必要对普通的点火系统做一全面的了解，掌握普通点火系统的特性与不足之处。这一章就普通点火系统的概念、 工作原理、点火方式等做一全面的阐述。1.1 点火系统概述11.

17、1.1 点火系统的概念发动机利用电火花点燃缸内可燃混合气，使之燃烧释放出巨大能量， 推动活塞运动完成做功过程，能适时在燃烧室内产生电火花的装置，称为点火系统。1.1.2 点火系统的作用点火系统的功用就是按照气缸的工作顺序定时地在火花塞两电极间产生足够能量的电火花，以点燃气缸内的混合气。1.1.3 点火系统的基本构造点火系统的基本构造由一组蓄电池、点火开关、高压线圈、分电器及火花塞组成。其中蓄电池、 点火开关、 点火线圈初级线圈、 分电器断电器等结构成普通点火系的低压电路。其工作顺序为电流通过蓄电池正极起动点火开关点火线圈初级线圈分电器断电器活动触点分电器断电器固定触点搭铁蓄电池负极而构成回路。

18、高压电路由点火线圈的次级线圈、 分电器配电器及火花塞构成。 其工作顺序为电流点火线圈次级线圈分电器配电器分火头分电器配电器旁电极火花塞中心电极火花塞旁电极搭铁点火线圈而构成回路1。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书3 图1-1 点火模块结构原理图1.2 点火系统的工作原理1当气缸压缩行程终了时， 火花塞两电极间产生高压电火花，点燃可燃混合气， 使汽油机工作。1. 电火花的形成在常态下

19、，任何气体中都有少量分子游离成正离子和电子，电子可能独立存在，也有可能结合于中性分子而形成负离子。当两电极加有电压时， 正负离子或电子便在电场力的作用下， 分别向两极运动， 其中正离子向负极运动， 负离子和电子则向正极运动，形成电流。离子和电子在运动中会撞击中性分子。当电压较低时，因电子运动速度较慢， 动能较小，不能将中性分子击破。 气体中只有原先存在的少量的离子和电子导电，所以电流非常微小，不能在电极间形成电火花。随着电极两端所加电压的增高，离子和电子向两极运动的速度增快，动能增大。当所加电压足够高时， 电子便能将中性分子击破， 使中性分子分离出正离子和负离子。这些新产生的离子和电子， 在电

20、场力作用下， 也以高速向两极运动， 并且又击破其他中性分子。 如此连续反应， 使电极间隙中形成的离子和电子数目骤然增多。因而电流强度也急剧增大，两极间的气体因大量的离子和电子的激烈运动及碰撞而发热、发光，并因气体受热而产生突然膨胀，发出响声，这就观察到电火花的产生。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书4 图1-2 电火花的形成综上所述，点火花产生的过程主要依赖于离子和电子的动能能否达到

21、一定程度，而这一切又取决于两电极间电压的高低。因此两电极间产生电火花所需要的电压，由以下条件来决定。（1） 电极间隙电极间隙越大， 气体中离子和电子距电极的距离增大，受电场力作用减小，运动速度降低，动能变小，不易将中性分子击破，故若要产生电火花，需要较高的电压。（2） 气体密度气体密度增大，分子间距离缩短，离子与一个分子碰撞后，很快又与第二个分子相碰，因而被电场力加速的时间缩短，运动速度降低，动能减小，所以必须有较高的电压才能跳过相同的间隙。因此气体密度增大， 产生电火花所需电压增高。（3） 电极温度温度越高， 气体受热膨胀越大， 包围在电极周围的气体密度则越小，提高了跳火性能，故只需较低电压

22、就能产生电火花。以上三个因素， 对不同的发动机及不同工况是不一样的，故所需电压也不同。 一般情况下，若电极间隙为 0.6-1.8mm时，需要 7000-8000V以上的电压，为保持汽油机工作可靠，一般点火系所加电压约为10000-20000V。2. 高压电的产生在汽车上通常采用的是直流12V电压，而产生电火花需要10000-20000V 的电压，故需要一个与自耦升压变压器工作原理相同的点火线圈。在条形铁芯上绕有两个线圈，一个圈数较少（约200-350 匝） ，线径较粗（ 0.6-1.0mm） ，经断电器触点与低电压源（蓄电池）相连，称为初级线圈； 而另一个圈数很多 （10000-26000 匝

23、） ，线径很细（ 0.07-0.1mm） ，与火花塞两极相通，称之为次级线圈。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书5 当断电器触点闭合时，通过初级线圈的电流产生磁场，磁场的磁力线穿过两个线圈的各匝径铁芯构成回路；当触点打开时，初级线圈电路切断，电流消失，它所产生的磁场也消失， 磁场的磁力线收缩。 由电磁感应原理知， 不管触点闭合或打开，磁力线都要切割两个线圈各匝，因此，都要感应出电动势

24、。且该电动势的大小，将与穿过该线圈磁力线数 ( 磁通量) 的增减速率成正比。而磁力线数的增减速率又是由初级线圈电流强度的增长和消失的快慢决定的。故要解决次级线圈是互感电动势高低的可题。首先必须研究在触点接通和切断时初级线圈中电流的变化情况。(1) 低压电路接通时当触点将低压电路接通时，低压电流增长，电流流过初级线圈并产生磁场。 由于磁场增强，所以初级线圈中的自感电动势与电流方向相反，阻止初级电流的增长，故初级电流增长缓慢，于是磁力线的增长速率也就缓慢，切割次级线圈的速度不高，故次级线圈感应的电动势不大，约为2000V左右，不能击穿火花塞电极间隙而形成电火花。(2) 低压电路切断时触点张开，低压

25、电流突然切断，引起磁通量突然下降。磁力线便迅速收缩而切割初级线圈和次级线圈各匝，使两个线圈都产生较高的感应电动势。但由于初级线圈中的自感电动势(200-300V) 与原来的电流方向相同，不但要在触点张开的瞬间在触点间形成强烈火花，氧化和烧蚀触点，而且更重要的是阻碍低压电流的迅速消失。降低磁通量的变化速率，影响了次级线圈互感电动势的提高，但比起触点闭合时，触点张开时初级线圈电流的变化速率还是比较高的，故次级线圈的感应电动势也比闭合时要高，约4000V左右，但不能点火。(3) 加装电容器后的工作情况综上所述，在触点张开时，初级线圈的自感电动势要在触点间形成火花， 烧蚀触点， 并使初级电流消失迟缓，

26、 磁通变化速率降低，致使高压线圈中电动势不高。为避免上述不良后果，可在断电器触点旁并联一个电容器。当触点闭合时，电容器被短路，不起任何作用；当触点张开时，在初级线圈自感电动势的作用下，向电容器充电。其作用有两个方面。1由于自感电动势向电容器充电，减弱了触点的火花，延长了触点的寿命。2. 由于电容器容量较小，在很短时间内就能充满，导致自感电流流动时间大幅度缩短，加速了初级线圈中电流的消失，提高了磁通量的变化速率，使高压线圈产生更高的电动势。从上述可知，电容器的容量要足够大，否则，相当于没有电容器，触点间火花又会增强。目前常用的电容器容量为0.17-0.25uf，自感电流流动时间可缩至万分之几秒，

27、高压线圈能产生20000V 左右的感应电动势，从而保证各种条件下火花塞名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书6 点火的要求。由上可知，高压电的产生，不但依靠点火线圈的作用，而且依赖于电容器的作用。若电容器失效，就不能保证火花塞产生足够强的电火花，断电器触点也会迅速烧蚀。（4） 高压电的分配高压电适时分配到各个汽缸，是由配电器担负的。它由旋转的分点头和固定的旁触点组成。当断电器触点打开时，

28、分火头正好与某一旁触点对准。高压电便送到这个旁通点所连的火花塞上而产生电火花。旁触点按点火顺序与各缸火花塞相连，以保证各缸按点火顺序跳火。1.3 点火系统的分类1.3.1 分类概况目前，汽车上广泛应用的点火系统主要有：有机械触点点火系统、 无触点点火系统和电子控制的点火系统等。1.3.2 有机械触点式点火系有机械触点式点火系主要是蓄电池点火系统，也称传统点火系统，其结构简单、工作可靠、维护方便，故现代汽车上仍有不少采用这种点火方式，例如解放、东风金杯、跃进、日本铃木、日本五十铃、丰田系列发动机车型等。蓄电池点火系统主要由：蓄电池 (storage battery)、发电机 (generator

29、)、点火开关（igniting switch ）、点火线圈 (ignition coil)、断电器 (contact breaker)、配电器 (distributor)、电容器(capacitor)、火花塞（ spark plug ）、高压导线（ high tension cable）、阻尼电阻 (suppressor resistor)等组成。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书

30、7 图1-3 蓄电池点火系统简图1. 点火开关 2.高压线圈 3.低压线圈 4.断电臂弹簧 5.断电臂 6.固定触点7. 断电凸轮 8.电容器 9.配电器旁触点 10.分火头 11.火花塞蓄电池点火系的工作原理：电源是蓄电池， 其电压为 12V 或24V ，由点火线圈和断电器共同产生高压10000V以上。点火线圈实际上是一个变压器, 主要由初级绕组 (primary winding),次级绕组（secondary winding）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，凸轮轴转一圈，为了保证曲轴转两圈各缸轮流点火一次，断电

31、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， 初级电流从蓄电池的正极经点火开关、点火线圈的初级绕组、断电器触点臂、 触点，搭铁流回蓄电池的负极， 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， 初级电流迅速下降到零， 铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多， 导线细的次级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， 次级绕组中的感应名师资料总

32、结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书8 电压也就愈高。初级电路为低压电路，次级电路为高压电路。在断电器触点分开瞬间， 次级电路中分火头恰好与侧电极对准，次级电流从点火线圈的次级绕组，经蓄电池正极、蓄电池，搭铁、火花塞侧电极、火花塞中心电极、高压导线，配电器流回次级绕组。蓄电池点火系的主要元件1. 分电器功用：(1) 接通或断开初级电路(2) 将点火线圈产生的高压电按照发动机分配给各缸火花塞(3

33、) 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级电压。断电器的触点间隙一般为0.35 0.45, 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。图1-4 配电器1. 中心电极及带弹簧的炭精柱 2.分火头 3.旁电极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

34、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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书9 前调节装置组成。2. 点火线圈点火线圈的中心是倒磁性良好的铁芯，为了减少涡流损失， 铁芯用互相绝缘的变压器钢片叠成。在铁芯外面套上绝缘的纸板套管，初级线圈就分层绕在这个套管上，为了加强绝缘和免受机械性伤害，每层高压线圈间都用电缆纸隔开，并且最外层还要多包几层或套上纸板套管。图1-5 点火

35、线圈基本结构和工作(a) 触点闭合时的低压电流 (b)触点张开时的自感电流初级线圈分层绕在次级线圈外面，初级线圈通过的电流较大， 为便于散热故将其放在外层。在初级线圈与外壳之间设有倒磁用的变压器钢片，用以加强磁通和减小涡流损失。在铁壳底部置有瓷座， 以防高压电击次级线圈的绝缘向铁芯和壳体放电。在壳体上部有胶木盖， 盖上连接断电器及开关的低压电路接头和接至配电器盖的高压接头。高压接头设在盖的内部，四周较高，以防止高压接头放电至初级线圈。为了加强绝缘并避免线圈受潮，在点火线圈内腔填满复合绝缘物，以充孔隙。 点火线圈的耐压强度， 在很大程度上取决于浸渍绝缘物的品质及工艺。对于工作条件沉重及可靠性要求

36、较高的点火线圈，不是用固体物绝缘，而是用油液进行绝缘。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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书10 3. 火花塞功用：将高压电引入燃

37、烧室产生火花并点燃混合气。自净温度 500600以上，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 ）。1.3.3 电子控制的点火系电子控制的点火系统的控制包括点火提前角的控制、通电时间控制和爆震控制三个方面。它是

38、由电源、传感器、ECU 、点火线圈、点火控制模块、分电器和火花塞等组成5。运行时， ECU 不断地检测发动机的转速、负荷、冷却水温度、进气量等信号，并根据ROM 中的控制程序和参数，计算出该工况下最佳导通时间，并向点火控制模块发出指令。点火控制模块根据 ECU 的点火指令，控制点火线圈初级回路的导通和截止。当初级回路导通时， 点火线圈将初级电流的能量以磁场的形式储存起来。当初级线圈中电流被切断时，在其次级回路中将产生很高的感应电动势（15-20KV），经分电器送到火花塞，点火能量被瞬间释放，迅速点燃汽缸内的混合气，发动机完成做功过程。在有爆震控制的闭环控制系统中，ECU 还可以根据爆震传感器的

39、信号来判断发动机是否发生爆震，并将点火提前角控制在发动机处于接近爆震的范围内，获得最佳的燃烧效率。1.3.4 几种点火系的比较目前，汽车发动机的点火系统大都使用电子控制的点火系统，它将逐步代替传统的点火系统。普通的无触点点火系统采用机械方式调整点火时刻，由于机械装置本身的局限性， 无法保证在各种状况下点火提前角均处于最佳，同时分电器中的运动部件的磨损、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说

40、明书11 松动，影响点火提前角的稳定性和均匀性。电子控制的点火系统则可以完全避免此类现象的产生， 电子控制的点火系统的最大特点在于实现了点火提前角的自动控制，即可根据发动机的运转工况对点火提前角进行适时控制，因而可获得混合气的最佳燃烧，最大限度地提高发动机的高速性能，改善其动力性、经济性和排放性。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书12 第二章 点火系统的发展历程为了更好的了解发动机

41、的点火系统，需要了解发动机点火系统的发展历程。本章简要回顾了发动机点火系统的发展过程，介绍各种发动机点火系统的优缺点。2.1 点火系统的发展概况自汽车研制出来， 发动机的发展就伴随着汽车的发展在快速的进行着，尤其是发动机的点火系统， 点火系统的工作对发动机的性能有着决定性的影响。发动机经生产出来后，对其性能影响最大的可控因素主要有两个：其一是空燃比， 其二是点火提前角。 点火系统的工作对发动机的性能有着决定性的影响，它直接影响燃烧过程的质量，从而影响发动机的动力性、 经济性、排放污染以及工作稳定性。 电子点火系统的最大特点就在于实现了点火提前角的自动控制，即可根据发动机的运转工况对点火提前角进

42、行适时控制，因而可获得混合气的最佳燃烧，最大限度地提高发动机的高速性能，改善其动力性。汽车电子控制装置的开发是从发动机控制开始的，而且是从控制点火时刻开始的。汽车发动机点火系统， 前后经历了磁电机点火系传统触点点火系半导体辅助点火系普通电子式点火系微机控制式点火系的发展过程。伴随着科技的飞速发展，发动机点火系统还将朝着电子化、 智能化方向发展， 点火器件将向小型化、轻型化、集成化与低成本化发展。2.2 点火系统的发展过程2.2.1 磁电机点火系4磁电机点火系是需要点火的发动机的一种点火装置。据天津内燃机研究所截至一九七一年统计，国产中小型汽油机，采用磁电机点火的竟达50种之多，由此可见，磁电机

43、点火系的应用也是相当广泛的。磁电机点火系，旧称“麦尼多”点火系，它主要由磁电机、高压导线和火花塞等机件组成，其中以磁电机为主体。磁电机又称高压磁石发电机，由于它具有体积小、构造简单、工作可靠、使用寿命长、不用经常维护和保养等优点，因此，磁电机点火系得到了广泛的应用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书13 磁电机可分为转圈式、 转磁导子式、 转磁式三种类型， 其中使用最广泛的是转磁式

44、。而转圈式与转磁导子式因构造复杂，工作可靠性差，容易出故障，因此已处于被淘汰的趋势。磁电机是根据电磁感应原理， 首先产生出低压交变电流， 再利用断电器的开闭作用，将低压电流变成高压电流，然后分配给火花塞产生电火花点燃混合气。因此，磁电机产生电火花必须经历三个过程。首先，电枢、铁转子或永久磁铁(即磁钢 )旋转在初级绕组中，感应出低压电流；接着，低压电流产生出一个变化的磁场；最后，变化的磁场在断电器的作用下迅速消失，切割次级绕组， 感应出高压电流，并分配给火花塞产生电火花。显而易见，磁电机实际上是一小型交流发电机与变压器以及断电器等的组合。2.2.2 传统触点点火系图2-1 普通触点式点火系1.点

45、火开关2.点火线圈3.断电器4.配电器5.火花塞6.蓄电池7.电起动机8.电流表传统触点点火系统在汽车上虽已历史悠久，结构也已定型， 但却存在着几个根本性的缺点3：（1） 次级电压最大值随着发动机转速的升高和汽缸数的增加而下降，不能保证高速、高压缩比、多缸发动机的可靠点火。（2） 触点容易烧蚀。在传统点火系统中，初级电流是由触点接通和切断的，当名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书14

46、 触点打开瞬间， 触点间形成火花使触点烧蚀。 又因触点反复关闭， 触点臂顶块与凸轮长期摩擦而磨损，造成触点间隙变化，点火正时不稳定而影响点火系统的正常工作。为此，必须经常打磨触点并调整触点间隙，给使用带来很多麻烦。（3） 由于初级电流的大小受触点允许电流强度的限制，一般不超过 5A，因此次级电压以及火花能量的提高受到了限制。由于传统点火系统存在上述缺点，已不能适应现代汽车发动机向高转速、高压缩比、多缸发展的需要。尤其是近年来，为了减少空气污染，改善混合气的燃烧情况以及为了节油而燃烧使用稀混合气时，都要求提高点火电压和点火能量，而传统点火系统已无法满足这些要求。因此，从70年代以来，各国都在探索

47、改进的途径，生产了各种新型电子点火系统。新型电子点火系统，因无触点，无需维护，可使维修工作大大减少。由于电子点火系统能产生更高的次级电压和火花能量，从而可使发动机启动容易， 工作更加可靠，有减少排气污染，节约能源的优点，所以传统点火系统正在被电子点火系统所取代。2.2.3 半导体辅助点火系半导体辅助点火系统是指利用半导体器件（如三极管、可控硅）作开关，接通与断开点火线圈初级电流的点火系统。图2-2 半导体辅助点火系统半导体点火装置是最早的一种电子与机械相结合的点火装置，其结构特点是保留了原分电器中的断电器触点，增加并利用大功率晶体三极管 （电子元件） 来控制点火名师资料总结 - - -精品资料

48、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 41 页 - - - - - - - - - 合肥工业大学本科毕业论文说明书15 线圈初级电流。另外，在安装时不需对原车点火电路作较大改动。半导体辅助点火系统的性能特点主要有两个：一是通过点火线圈初级绕组的电流被晶体三极管放大了， 这样当三极管截止时， 初级绕组的断开电流大， 点火线圈中磁通变化率高，次级绕组产生的电压相应提高；二是通过断电器触点的电流明显减小，因为此电流并非流过初级绕组的电流，其大小作为初级电流的 1/10 1/20，因而清除了断电器触

49、点严重烧蚀的现象，既延长了触点的使用寿命， 又缩短了触点的维修、 调整的时间（即提高了工作效率）。由此可见，这里的断电器触点不再起着原来的直接控制点火线圈初级电流的作用，而只作为晶体三极管触发导通的控制器。下面介绍一种国产 BD-71F 型晶体管点火装置。 这种晶体管点火装置是根据晶体管开关放大原理设计制成的， 其特点是用一只高反压大功率三极管串联在点火线圈的初级电路中， 代替触点起开关作用， 而触点仅起控制作用。 这种晶体管点火装置与传统的分电器配套工作，因仍有触点，所以属于半导体辅助点火系统，适合于负极搭铁，电源电压为 12V的汽车发动机。 BD-71F 型晶体管点火装置的最大优点是触点无

50、烧蚀，故无需维护， 这是因为通过触点的电流很小，约为0.4-0.5A 。另外由于初级电流不受触点限制，可提高为 8A，加之采用低电阻、低电感、高压比的专用点火线圈，所以次级电压可提高到 30KV ，提高了点火性能，从而使冷启动容易，汽车动力性提高，节油率可达到 3% ，空气污染也相对减小。2.2.4 普通电子式点火系普通电子点火系也就是无触点点火系，它的特点是取消了分电器内的断电触点，而取代它的是以各种形式的点火信号发生器，即传感器。用点火信号发生器代替触点，触发和控制点火系统的工作。 另外由于点火信号发生器产生的信号电压较弱，所以还必须装一个开关放大器， 将该微弱的电信号放大， 然后再控制末