汽车电器之点火系！

汽油机气缸内的混合气是点燃还是压燃？

气缸内的混合气是电火花点燃。产生电火花的电压，是高压还是低压？

一、点火系统的作用

将蓄电池（或发电机）供给的低压电转变为高压电，并按照发动机的作功顺序与点火时刻的要求，适时准确地将高压电送至各缸的火花塞，点燃气缸内的混合气。

二、点火系的发展及组成

1、传统点火

2、电子点火

3、有配电器微机控制点火

传感器-ECU-点火控制器-点火线圈-配电器-火花塞

4、微机控制同时点火（点火线圈分配式）

传感器-ECU-点火控制器-点火线圈–火花塞

5、微机控制单独点火方式

传感器-ECU-点火控制器-点火线圈-火花塞

三、发动机对点火系统的要求

（一）产生足以击穿火花塞间隙的电压

实践证明：

发动机满负荷、低转速需Uj=8～10kv；

发动机起动时， Uj =17～20kv；

考虑：

余量、绝缘、成本

设计 Uj = 30kv；

Uj的高低取决于下列因素：

1.火花塞电极间隙和形状

2.火花塞电极温度

3.作用火花塞高压电极性

4.气缸内混合气压力和温度

5.发动机工况（高速、低速、加速）

（二）电火花应具有足够的能量

焦耳 = 电压×电流×时间

（J） （V）（A）（S）

发动机正常工作，火花能量小：1～5mJ

可靠点火：50～80mJ

可靠起动： 100mJ

（三）点火时刻应适应发动机工况

1.点火时刻

点火时机—转速、负荷、汽油辛烷值；

点火顺序—气缸设计的工作顺序；

2.最佳点火时机

混合气完全燃烧后的气缸最大压力，应出现在活塞压缩上止点后，曲轴转角的10～150 。

点火过早—爆燃、油耗↑功率↓，易损机件。

点火过迟—压力降低、功率↓，发动机过热。

3.最佳点火提前角θ

发动机功率最大，油耗最低时的点火提前角。

影响最佳点火提前角的因素：

（1）发动机转速 n

n↑，θ ↑。（但增量应不同）

n低时，随着n↑ ，θ增量应该大 。（温度低、扰流差，燃烧速度慢）

n高时，随着n↑ ，θ增量应减小。（压力大、温度高、扰流强-燃烧速度快；）

——设置离心自动调节点火提前角装置。

折线变化规律由什么结构保证？

离心块两弹簧弹力一强一弱；

（2）发动机负荷（节气门开度）

怠速：

节气门全闭，真空孔位于节气门上方，点火提前角不变。

小负荷：

节气门略开，真空孔位于节气门下方，真空度最大，点火提前角增大。

大负荷：

节气门全开，真空孔处真空度减小，点火提前角随之减小。

依据发动机负荷的变化，自动调节点火提前角——设置真空自动调节点火提前角装置。

（3）汽油辛烷值

汽油辛烷值越高，抗爆性越好，初始点火提前角应该相应增大——设置人工调节（转动分电器外壳）

气缸压缩比；混合气成分；进气温度、压力；火花塞电极数量；均会影响点火提前角——微机控制点火。

---

传统触点式点火系统

一 、点火系统组成

电路连接：

★点火电路原理：

二、高压电的产生（ 打开点火开关）

（一）触点闭合，初级绕组N1电路接通

电流通路：

蓄电池+—点火开关—初级绕组N1—断电器触点—搭铁—蓄电池-；

初级绕组通过电流且增长，引起磁场变化，在初级绕组中产生自感电动势，由于其方向与电流方向相反，阻碍初级绕组电流增长，使磁场变化速率低，在次级绕组中产生互感电动势大约为2000V。

（二）触点张开，初级绕组N1电路切断

初级电流消失，引起磁场变化，在初级绕组中产生自感电动势，由于阻碍初级电流消失，磁场变化率低，在次级绕组中产生互感电动势大约为4000V。

自感电动势eL的危害：

1.击穿断电器触点间隙，产生电火花，烧蚀触点；

2.阻碍初级绕组电流消失，使磁通变化速率降低，次级绕组产生的高压电降低；

（三）设置电容器协助点火线圈产生高压电

电容器与断电器触点并联；

断电器触点闭合时，电容器被短路；

触点张开时，电容器吸收自感电动势，加速初级电流消失，提高磁场变化率，在次级绕组中产生互感电动势大约为20000V。

点火系的工作过程可分三个阶段：

初级绕组电路接通；

初级绕组电路切断；

击穿火花塞间隙，点燃混合气；

（四）、高压电流通路

点火线圈次级绕组N2”+”—点火开关—蓄电池—搭铁—火花塞—高压线—配电器—点火线圈次级绕组N2”-”

三、使用因素对高压电的影响

（一）发动机曲轴转速

曲轴转两转，分电器轴转一转，由配电器按照点火顺序将高压电送至各缸火花塞跳火一次。

a.曲轴转速越高，初级绕组通电时间越短，磁通变化率越低，次级绕组产生的高压电也就越低。

b.转速过低，高压电也越低。

（二）发动机气缸数

气缸数越多，初级绕组通电时间越短，磁通变化率越低，次级绕组产生的高压电也就越低。

同一点火线圈，用于4缸和6缸发动机时，极限转速不同。

（三）火花塞积炭

正常时：

火花塞中心电极与旁电极间电阻值很大，U2未达到Uj时，电极间隙不会击穿。

积炭时：（窜油、混合气浓）

在火花塞电极间并联一个积炭电阻Rj-能量泄漏、失火。

检查：

高压电路断开间隙3～4mm—“吊火”

能否长期“吊火”使用 ？

（四）容电器容量

标值：0.15～0.35μf

容量过大：充放电时间过长，低压电流消失缓慢，磁通变化速率降低，次级电压降低。

容量过小：充电时间过短，触点间产生电火花，低压电流消失缓慢，磁通变化速率降低，次级电压降低。

（五）断电器触点

1.触点间隙

标值：0.35～0.45mm

触点间隙过大，触点闭合角减小，时间缩短，低压电流值减小，磁通变化速率降低，次级电压降低。

触点间隙过小，尽管触点闭合角增大，触点闭合时间增长，低压电流值增大，但由于触点张开间隙过小，易产生电火花，使低压电流消失缓慢，磁通变化速率降低，次级电压降低。

提示：

触点间隙过大，触点张开时机过早，点火提前角增大，易产生爆震。

2.触点接触电阻

触点氧化、烧蚀、弹片弹力过弱，均会使接触电阻增大；

触点接触电阻增大，低压电流值减小，磁通变化速率降低，次级电压降低。

（六）点火线圈温度

环境温度升高；

发动机过热；

调节电压过高；

均会导致点火线圈过热，使初级绕组电阻增大，通过的电流减小，引起磁通变化速率降低，使次级绕组感应电压降低。

一般要求：T不大于80 ℃

四、点火系统各部件构造

（一）分电器

断电器

配电器

容电器

离心自动调节机构

真空自动调节机构

1、断电器

触点：

钨合金；固定触点搭铁；活动触点绝缘；触点张开间隙由偏心螺钉调整。

凸轮：凸角数=气缸数

2、配电器

分电器盖，分火头，胶木制成。

分火头安装在分电器轴顶端，并随其转动，其上导电片传递高压电。

分电器盖上制有高压插孔；

旁插孔数=气缸数

3、容电器

作用：吸收自感电动势，保护触点不烧蚀，协助点火线圈产生高压电。

并联在触点两端；

容量=0.15～0.35uf；

耐压：600V；

绝缘电阻：50MΩ。

结构：

两片锡箔作电极，绝缘纸绝缘。卷成圆柱体，装入金属壳内。

4、点火提前角自动调节机构

（1）离心自动调节机构

作用：

依据发动机转速的变化，自动调节点火提前角。

组成：

与凸轮制成一体的拨板、离心块、弹簧。

注：两弹簧一软一硬

工作：

转速升高，离心力增大，离心块外甩，使凸轮随着分电器轴转动的同时，又提前转过一定的角度—提前顶开触点，使点火提前。

（2）真空自动调节机构

作用：

依据发动机负荷的变化，自动调节点火提前角。

组成：

真空驱动器；

拉杆；

底板带动触点；

工作：

怠速：节气门全闭，真空孔位于节气门上方，点火提前角不变。

小负荷：节气门略开，真空孔位于节气门下方，真空度最大，拉杆拉动底板带动触点，逆着分电器轴的旋转方向转过一个角度—点火提前角增大。

大负荷：节气门全开，真空孔处真空度减小，点火提前角随之减小。

5、辛烷值选择器

更换汽油号数，可作预置提前和滞后。

一般转动分电器外壳，即可实现：

a.逆着分电器轴的转动方向，转动分电器外壳，点火提前。

b.顺着分电器轴的转动方向，转动分电器外壳，点火迟后。

6、对分电器结构说明

①需要调整的三个间隙：

触点、凸轮轴、分电器轴；

②需要润滑的三个部位：

凸轮、凸轮轴、分电器轴承；

③不能漏装的几处垫片：

凸轮顶端、凸轮拨板下端、托板下端、壳下端。

（ 二）点火线圈

1.结构型式

（1）开磁路

条形铁心上绕2个线圈：

初级线圈N1：

线径：0.5～1.0mm；

匝数：200～300；

阻值：1.2～1.8Ω

次级线圈N2：

线径：0.06～0.10mm；

匝数：1200～2000；

阻值：5 KΩ

磁阻大； 能量传递效率低，仅60%；

（2）闭磁路

硅钢片制成“日”字形，预留间隙–减小磁滞。

磁阻小，能量传递效率高，可达75%。

2.附加电阻Rf

作用：根据发动机转速变化，自动调节通过点火线圈初级绕组电流值， 防止：

a.发动机低转速时，点火线圈不过热；

b.发动机高转速时，火花塞不断火；

材料：低炭钢丝；

特点：其电阻值随温度的升高而增大；

连接：串联在点火线圈初级绕组电路中；

调节过程：

转速升高，低压电流减小，温度降低，附加电阻阻值减小，使低压电流减小的少—火花塞不断火；

转速降低，低压电流增大，温度升高附加电阻阻值增大，使低压电流增大的少—点火线圈不过热；

型式：

1.缠绕成电阻丝，附加在点火线圈上；

2.制成导线，包扎在线束中；

注：起动发动机时，附加电阻Rf必须被短路。

（三）火花塞

1.作用

将高压电引入燃烧室，在电极间形成电火花，点燃混合气。

2.工作条件及要求

（1）足够的机械强度

承受燃烧后的高压5.58～6.68Mpa（60～70kg/Cm2）的冲击。

（2）绝缘性能要好，承受30kV高压电。

（3）承受温度的反复变化

高温1500℃～2200℃，进气冷却温度50℃～60℃。

（4）耐腐蚀

高温燃烧产物：臭氧、一氧化碳、氧化硫等。

（5）适当的间隙及正确安装位置

3.结构

钢制壳体—高氧化铝陶瓷绝缘体；

中心电极、侧电极—镍锰合金

电极间隙：

传统点火：0.6～0.7mm

电子点火：1.0 ～ 1.2mm

4.热特性

—指火花塞散热能力；

火花塞散热能力取决于绝缘体裙部长度；

自净温度：500℃～750℃

低于该温度—易积炭；

高于该温度—易炽点火（爆燃）；

裙部长，吸热多，散热慢—热型；

裙部短，吸热少，散热快—冷型；

热特性标定——我国用热值标定：

1、2、3 —低热值（热型）—低压缩比、低功率、低转速发动机；

4、5、6 —中热值（中型）

7、8、9 —高热值（冷型）—高压缩比、大功率、高转速发动机；

---

电子点火系统

一、传统点火系统存在的不足

1.点火可靠性差

触点氧化、烧蚀、跳振均导致接触不良；

2.点火线圈产生次级电压不稳定

转速变化，影响触点闭合时间，导致次级电压不稳定；

3.点火能量低

触点通过电流受限制；

4.对火花塞积炭敏感、干扰大

二、电子点火系统的组成

电源

点火开关

附加电阻

点火线圈

配电器

信号发生器

点火控制器

火花塞

三、电子点火系统部件结构与原理

（一）磁感应式电子点火系统

解放CA1092型汽车电子点火装置：

1、磁感应式信号发生器

（1）结构

①信号转子

凸齿数=气缸数

信号转子安装在分电器轴顶端，随轴转动的同时，又能与轴作相对运动

②传感器头

固定在分电器外壳内。

铁心

感应线圈

导磁板

永久磁铁

（2）信号电压的产生

信号转子转动，铁心磁通发生变化，感应线圈中产生感应电压，其数值将随转速的升高而增大。

2、点火控制器控制过程

（二）霍尔式电子点火系统

1.霍尔效应

硅片上方放置一块永久磁铁，与磁场垂直方向通过电流，在其侧面可测量出电压UH—霍尔电压。

2.霍尔信号发生器结构

（1）信号转子（触发叶轮）

叶片数=气缸数

（叶片与窗口宽度比为：7∶3）

信号转子安装在分电器轴顶端，随轴转动的同时，又能与轴作相对运动。

（2）触发开关

永久磁铁、导磁板、集成电路

三根引线：电源线、信号线、搭铁线

（3）霍尔信号发生器工作过程

触发叶轮随分电器轴转动：

a.叶片进入气隙，磁通被短路，UH=0；

b.叶片离开气隙，磁通穿过半导体基片，UH≠0；

因为UH为mV级，数值很小，经集成电路放大、整形，并转换成矩形脉冲信号，控制点火控制器工作。

3.点火控制器

（1）点火控制器功能：

点火功能；

限流功能；

导通时间控制功能；

停车断电保护功能；

（2）高压电的产生

叶片进入气隙，UH=0，大功率管T导通—储存磁场能。

叶片离开气隙，UH≠0，大功率管T截止—产生高压电。

来源：汽车结构透视