第四章点火系..ppt
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1、第四章第四章 汽车点火系统汽车点火系统41 发动机对点火系统的要求发动机对点火系统的要求 42 传统点火系统的组成与工作原理传统点火系统的组成与工作原理43 电子点火系统概述电子点火系统概述44 电子点火系统的工作原理电子点火系统的工作原理45 电子点火装置的结构原理电子点火装置的结构原理 按电能来按电能来源不同源不同按结构按结构形式形式传统点火系传统点火系传统点火系传统点火系触点点火系触点点火系触点点火系触点点火系电子点火系电子点火系电子点火系电子点火系微机控制点火系统微机控制点火系统微机控制点火系统微机控制点火系统蓄电池点火系蓄电池点火系蓄电池点火系蓄电池点火系磁电机点火系磁电机点火系磁电
2、机点火系磁电机点火系赛车赛车赛车赛车分类分类v点火系功用点火系功用v点火系点火系把电源系统把电源系统1015V的低压电转变成的低压电转变成1520kV的高压电,的高压电,再按照发动机工作顺序适时再按照发动机工作顺序适时地引入气缸,在火花塞上产生电火花,点燃混合地引入气缸,在火花塞上产生电火花,点燃混合气,从而使发动机正常工作。气,从而使发动机正常工作。4 41 1 发动机对点火系统的要求发动机对点火系统的要求点火系统中汽油机点火系统中汽油机应在发动机各种工况和使用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条件下保证可靠而准确地点火,为此应满足,为此应满足以下三个方面的要求:以下三个方面
3、的要求:(1 1)能产生足以击穿火花塞间隙的电压)能产生足以击穿火花塞间隙的电压(2 2)火花应具有足够的能量)火花应具有足够的能量(3 3)点火时刻应适应发动机的工况)点火时刻应适应发动机的工况(1 1)能产生足以击穿火花塞间隙的电压)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火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称为为击穿电压击穿电压。点火系产生的次级电压必须高于击穿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:因素影响,其中主要有:(a a)火花塞电极间隙和形状)
4、火花塞电极间隙和形状(b b)气缸内混合气体的压力和温度)气缸内混合气体的压力和温度(c c)电极的温度和极性)电极的温度和极性(d d)发动机的工况)发动机的工况火花塞电极间隙和形状火花塞电极间隙和形状 火花塞电极的间隙火花塞电极的间隙越大,气体中的电越大,气体中的电子和离子受电场力子和离子受电场力的作用越小,不易的作用越小,不易发生碰撞电离,击发生碰撞电离,击穿电压就越高,见穿电压就越高,见图图4-14-1;电极的尖端;电极的尖端棱角分明,所需的棱角分明,所需的击穿电压低。击穿电压低。气缸内混合气体气缸内混合气体的压力和温度的压力和温度v混合气的压力越混合气的压力越大,温度越低,大,温度越
5、低,其密度就越大,其密度就越大,离子自由运动距离子自由运动距离就越短,不易离就越短,不易发生碰撞电离,发生碰撞电离,击穿电压就越高,击穿电压就越高,见图见图4-24-2。(10kPa)电极的温度和极性电极的温度和极性 火花塞电极的温度越高,电极周围的气体密度越小,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。中心电极是负极时其击穿电压时,击穿电压就较低。中心电极是负极时其击穿电压比中心电极是正极时约降低比中心电极是正极时约降低20%20%40%40%,见图,见图4-34-3。发动机的
6、工况发动机的工况发动机转速发动机转速 击穿电压与发动机转速的击穿电压与发动机转速的关系见图关系见图4-44-4。发动机高。发动机高速工作时,气缸内的温度速工作时,气缸内的温度升高,使气缸的充气量减升高,使气缸的充气量减小,致使气缸中压力减小,小,致使气缸中压力减小,因而火花塞的击穿电压随因而火花塞的击穿电压随转速的升高而降低。发动转速的升高而降低。发动机在起动和急加速时击穿机在起动和急加速时击穿电压升高,而全负荷且稳电压升高,而全负荷且稳定工作状态时击穿电压较定工作状态时击穿电压较低。低。火花塞的击穿电压火花塞的击穿电压还随发动机工况的还随发动机工况的不同而不同,起动不同而不同,起动发动机时,
7、击穿电发动机时,击穿电压最高。汽车加速压最高。汽车加速时,由于大量的冷时,由于大量的冷混合气突然吸入气混合气突然吸入气缸,使火花塞中心缸,使火花塞中心电极的温度降低、电极的温度降低、气缸压力升高,因气缸压力升高,因此击穿电压也较高。此击穿电压也较高。混合气空燃比混合气空燃比 见图见图4-54-5,由图可见,由图可见,混合气过稀和过浓时击混合气过稀和过浓时击穿电压都会升高。此外,穿电压都会升高。此外,发动机的功率、压缩比发动机的功率、压缩比以及点火时刻等因素也以及点火时刻等因素也影响击穿电压的高低。影响击穿电压的高低。为了保证点火的可靠性,为了保证点火的可靠性,点火系必须有一定的次点火系必须有一
8、定的次级电压储备。但过高的级电压储备。但过高的次级电压,将造成绝缘次级电压,将造成绝缘困难,使成本提高。困难,使成本提高。(2)(2)火花应具有足够的能量火花应具有足够的能量v发动机正常工作时,由于混合气发动机正常工作时,由于混合气压缩终了的温度接近其自燃温度,压缩终了的温度接近其自燃温度,仅需要仅需要1-5mJ1-5mJ的火花能量。的火花能量。v但在混合气过浓或是过稀时,发但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。开时,则需要较高的火花能量。v经济性和排气净化要求提高火花经济性和排气净化要求提高火花能量。能量。v电子点火系
9、一般应具有电子点火系一般应具有80-100mJ80-100mJ的火花能量,起动时应产生高于的火花能量,起动时应产生高于100mJ100mJ的能量。的能量。(3)(3)点火时刻应适应发动机的工况点火时刻应适应发动机的工况v首先,点火系统应按发动机首先,点火系统应按发动机循环顺序点火。循环顺序点火。v其次,应具有最佳点火提前其次,应具有最佳点火提前角。角。v影响最佳点火提前角的因素影响最佳点火提前角的因素v(a a)发动机转速;)发动机转速;v(b b)发动机负荷;)发动机负荷;v(c c)起动与怠速;)起动与怠速;v(d d)汽油辛烷值;)汽油辛烷值;v(e e)压缩比;)压缩比;v(f f)混
10、合气成分;)混合气成分;v(g g)进气压力。)进气压力。4 42 2 传统点火系的组成与工作原理传统点火系的组成与工作原理1 1、电源:、电源:蓄电池和发电机,标称电压蓄电池和发电机,标称电压12V,12V,作用是供给点作用是供给点火系电能。火系电能。2 2、点火线圈:、点火线圈:功用是将功用是将12V12V低压电转变为低压电转变为151520kV20kV的高压的高压电。电。3 3、分电器:、分电器:包括断电器、配电器、电容器、点火提前机包括断电器、配电器、电容器、点火提前机构。构。(1 1)断电器:)断电器:由触点和凸轮组成,作用是接通和断开初由触点和凸轮组成,作用是接通和断开初级电路。级
11、电路。(2 2)配电器:)配电器:由分电器盖和分火头组成,分电器盖上有由分电器盖和分火头组成,分电器盖上有旁电极,功用是将高压电按发动机气缸工作顺序分别传给旁电极,功用是将高压电按发动机气缸工作顺序分别传给各缸火花塞。各缸火花塞。一、传统点火系的组成传统点火系的组成(3 3)电容器:)电容器:与断电器并联,功用是减小触点间电火花,与断电器并联,功用是减小触点间电火花,延长触点寿命,提高次级电压。延长触点寿命,提高次级电压。(4 4)点火提前机构)点火提前机构 (a a)离心点火提前机构随发动机转速自动调节点火离心点火提前机构随发动机转速自动调节点火提前角。提前角。(b b)真空点火提前机构随发
12、动机负荷自动调节点火)真空点火提前机构随发动机负荷自动调节点火提前角。提前角。4 4、火花塞:、火花塞:功用是将点火线圈高压电引入气缸燃烧室,功用是将点火线圈高压电引入气缸燃烧室,并在电极间产生电火花,点燃混合气。并在电极间产生电火花,点燃混合气。5 5、点火开关:、点火开关:功用是控制点火系统的初级电路的通断。功用是控制点火系统的初级电路的通断。二、传统点火系统的工作原理二、传统点火系统的工作原理1、低压电路(初级电路)、低压电路(初级电路)v低压电路(初级电路):低压电路(初级电路):v点火开关点火开关SWSW接通,断电器触点闭合,初级电接通,断电器触点闭合,初级电路接通路接通v电源电源+
13、电流表电流表点火开关点火开关SWSW点火线圈点火线圈“开开关关+”+”接柱接柱附加电阻附加电阻RfRf 点火线圈点火线圈“开关开关”接柱接柱点火线圈初级绕组点火线圈初级绕组点火线圈点火线圈“-”-”接柱接柱断电器触点断电器触点搭铁搭铁电源电源-2、高压电路(次级电路)、高压电路(次级电路)v高压电路(次级电路):高压电路(次级电路):v断电器触点由闭合变成断开时,初级电路断开,断电器触点由闭合变成断开时,初级电路断开,次级绕组产生高压电,产生次级电流。次级绕组产生高压电,产生次级电流。v点火线圈次级绕组点火线圈次级绕组点火线圈点火线圈“开关开关”接柱接柱附加电阻附加电阻RfRf点火线圈点火线圈
14、“开关开关+”+”接柱接柱点火开点火开关关SWSW电流表电流表电源电源搭铁搭铁火花塞旁电极火花塞旁电极火花塞中心电极火花塞中心电极高压导线高压导线分电器分电器高压导高压导线线次级绕组次级绕组v旁电极为正,中心电极为负,可降低击穿电压。旁电极为正,中心电极为负,可降低击穿电压。三、传统点火系统的缺陷三、传统点火系统的缺陷(1 1)触点容易烧蚀;)触点容易烧蚀;(2 2)活化能量的提高受到限制;)活化能量的提高受到限制;(3 3)高速时次级电压低;)高速时次级电压低;(4 4)对火花塞积炭和污染比较敏感)对火花塞积炭和污染比较敏感。4 43 3 电子点火系概述电子点火系概述1 1、电源:、电源:蓄
15、电池和发电机,标称电压蓄电池和发电机,标称电压12V,12V,作用是供给点作用是供给点火系电能。火系电能。2 2、点火线圈:、点火线圈:功用是将功用是将12V12V低压电转变为低压电转变为151520kV20kV的高压的高压电。电。3 3、分电器:、分电器:包括点火信号发生器、配电器、点火提前机包括点火信号发生器、配电器、点火提前机构。构。(1 1)点火信号发生器点火信号发生器:功用是根据发动机气缸点火时刻功用是根据发动机气缸点火时刻要求产生控制点火的脉冲信号。要求产生控制点火的脉冲信号。(2 2)配电器:)配电器:由分电器盖和分火头组成,分电器盖上有由分电器盖和分火头组成,分电器盖上有旁电极
16、,功用是将高压电按发动机气缸工作顺序分别传给旁电极,功用是将高压电按发动机气缸工作顺序分别传给各缸火花塞。各缸火花塞。一、电子点火系的组成电子点火系的组成(3 3)点火提前机构)点火提前机构 (a a)离心点火提前机构随发动机转速自动调节点火离心点火提前机构随发动机转速自动调节点火提前角。提前角。(b b)真空点火提前机构随发动机负荷自动调节点火)真空点火提前机构随发动机负荷自动调节点火提前角。提前角。4 4、点火控制器:、点火控制器:由半导体元件组成的电子开关电路,功由半导体元件组成的电子开关电路,功用是根据点火信号发生器产生的点火脉冲信号,接通用是根据点火信号发生器产生的点火脉冲信号,接通
17、和切断点火线圈初级电路。和切断点火线圈初级电路。5 5、火花塞:、火花塞:功用是将点火线圈高压电引入气缸燃烧室,功用是将点火线圈高压电引入气缸燃烧室,并在电极间产生电火花,点燃混合气。并在电极间产生电火花,点燃混合气。6 6、点火开关:、点火开关:功用是控制点火系统的初级电路的通断。功用是控制点火系统的初级电路的通断。二、电子点火系统的分类 1 1 1 1、按储能方式、按储能方式、按储能方式、按储能方式(1 1)电感储能电子点火系:火花能量以磁场形式储存在点火线)电感储能电子点火系:火花能量以磁场形式储存在点火线圈中,如蓄电池点火系;圈中,如蓄电池点火系;(2 2)电容储能电子点火系统:火花能
18、量以电场的形式储存在专)电容储能电子点火系统:火花能量以电场的形式储存在专门的储能电容器中。门的储能电容器中。2 2、按点火信号的产生方式、按点火信号的产生方式(1 1)有触点式;)有触点式;(2 2)无触点式。)无触点式。3 3 3 3、按信号发生器产生点火信号的原理、按信号发生器产生点火信号的原理、按信号发生器产生点火信号的原理、按信号发生器产生点火信号的原理(1 1)磁感应式)磁感应式磁感应式传感器;磁感应式传感器;(2 2)霍尔式)霍尔式霍尔式传感器;霍尔式传感器;(3 3)光电式)光电式光电式传感器。光电式传感器。三、电子点火系统的优点三、电子点火系统的优点(1 1)无触点,可保证稳
19、定的点火正时,避免对)无触点,可保证稳定的点火正时,避免对出点的维修;出点的维修;(2 2)可适当增大初级电流,初级电流上升快,)可适当增大初级电流,初级电流上升快,刺激电压稳定,火花能量大;刺激电压稳定,火花能量大;(3 3)方便的通过恒流控制、闭合角控制、点火)方便的通过恒流控制、闭合角控制、点火正时控制等电路,进一步改善点火特性。正时控制等电路,进一步改善点火特性。44 电子点火系统的工作原理电子点火系统的工作原理 动力:动力:发动机运转发动机运转配气凸轮轴旋转配气凸轮轴旋转信号发生信号发生器转子旋转器转子旋转信号发生器产生信号电压信号发生器产生信号电压点火控点火控制器制器控制大功率三极
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