汽车电器与电子控制技术-点火系

汽车发动机中的燃烧室里，装有火花塞，产生电火花，点燃可燃混合气。在火花塞两电极之间，加上直流电压后，可燃混合气会产生电离。当电压升高到一定值时，火花塞两级气体间隙被击穿，产生电火花，此时活塞处于压缩行程的上止点附近，从而使气体燃烧产生巨大的压力推动活塞向下运动。

点火系的作用：将电池或发动机的低电压变成高电压（20～30kv）在按照发动机各气缸的工作次序，点燃气缸中的可燃混合气。

概述

一、点火系发展历史

十九世纪八十年代， 出现磁电机为电源的点火系

二十世纪初，  出现传统点火系，即以蓄电池和发电机为电源的点火系

二十世纪六十年代， 出现电子点火系

二十世纪七十年代初 出现无触点的电子点火系。目前，使用广泛

二十世纪七十年代末 开始使用微机控制点火时刻的电子控制系统。

目前，最先进的：无分电器的电子点火系

点火系的分类 

按点火电源分：

电机式 ：应用在摩托车及大型拖拉机上

蓄电池式：应用广泛

按存储能量的方式分类：

电感储能式：应用广泛

电容储能式：赛车

按点火信号产生的方式分类（电子点火系）

磁感应式

霍耳效应式

光电式

电磁振荡式

汽车发动机对点火系的要求

迅速产生足以击穿火花塞间隙的高电压

影响火花塞击穿电压的因素

火花塞两电极之间的距离 ↑

气缸压力  ↓  击穿电压↓

气缸中空气的温度  ↑

（2）电火花应具备足够高的能量

点火能量不足时，会使发动机启动困难，发动机的动力性下降，油耗和排污增加，甚至于发动机不能工作。

起动时，通常电火花至少应具有0.1焦耳的能量，发动机正常工作时，电火花只要有0.01～0.05焦耳的能量就可以点燃混合气。

（3）点火时刻应适应发动机的工况

点火时刻由点火提前角表示。当发动机的转速或负载发生变化时，可以通过点火提前机构进行自动调节。

转速 ↑

点火提前角 ↑ ，

负载 ↓ 

传统点火系的工作原理及个主要元件

传统点火系的组成

传统点火系的组成由电源（蓄电池）、发电机（图中未画出）、点火开关、点火线圈、断电器、配电器、电容器、火花塞、高压导线、阻尼电阻等组成。点火系能将12V~24V的低压电转变为20kV以上的高压电是靠点火线圈和断电器来共同完成的。然后，再由配电器分配到各缸火花塞，点火线圈实际上是一个变压器，它主要由一次绕组、二次绕组和铁心组成。断电器实际上是一个由凸轮操纵的开关，主要由断电器凸轮、触点育、触点组成。断电器凸轮由发动机凸轮轴驱动，并以同样的转速旋，即曲轴每转两转，凸轮轴转一转。为了保证曲轴每转两转各缸轮流点火一次，断电器凸轮的凸桂数与发动机的气缸数相同。断电器的触点与点火线圈的一次绕组串联，用来接通或切断点火线四一次绕组的电路。配电器由分电器盖与分火头组成，分火头安装在断电器轴上，与轴一起旋转。分电器盖上有中心电极和若干个侧电极，侧电极的数目与发动机气缸数相等，经高压导线与各火花塞相连。

二、传统点火系的工作原理

点火线圈一次绕组5的一端经点火开关6与蓄电池相连，另一端接活动触点7，固定触点已通过断电器外壳接地，断电器触点间并联有电容9。接通点火开关，当断电器触点闭合时，低压的一次电流（流进一次绕组中的电流称为一次

电流）由蓄电池的正极经点火开关6到点火线圈的一次绕组5（240～370匝的粗导线）到断电器触点臂7、触点8到搭铁流回蓄电池的负极，由于回路中流过的是低压电流，所以称这条电路为低压电路或一次侧电路。一次绕组通电时，其周围产生磁场。当断电器凸轮顶开触点时，一次侧电路被切断，一次电流迅速下降到零，铁心中的磁通随之迅速衰减，在二次绕祖上感应出高的电压。使火花塞两电极之间的间隙被击穿，产生火花。

点火线圈二次绕组中的感应电压称为二次电压，其中通过的电流称为二次电流。二次电流所流过的电路称为二次电路或高压电路。  发动机工作时，在断电器触点7与8分开瞬间，二次侧电路中分火头3恰好与侧电极对准。二次电流从点火线圈的二次绕组  4→蓄电池正极→蓄电池→搭铁火花塞侧电极11下一火花塞中心电极11上一高压导线一配电器旁电极→2分火头3→配电器中心电极1→点火线圈二次绕组4（由于高压电流是点火线圈中的二次侧感应电流，故其方向与原低压电流相反）。

传统点火系的点火过程

触电闭合，一次电流形成并增长阶段

触电打开，产生二次侧高压阶段

火化放电阶段

传统点火系的主要元件 

点火线圈：

开式线圈——两接线柱，附加电阻

——三接线柱

闭式线圈——漏磁少，能量损失少

分电器：

断电器——触点，控制一次电流的通闭；凸轮

配电器——分火头；旁电极

电容器——减小触点火花，提高二次电压

点火提前机构——离心点火提前机构：随转速变化而调节；  真空点火提前机构：随负荷变化而调节。

（3）火花塞：

热特性

要使火花塞能正常工作，其绝缘体下部裙部的温度应保持在500～750℃，这样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉，不致形成积炭，通常称这个温度为火花塞的“自净温度”。如果温度低于自净温度，就可能使油雾聚积成油层，引起积炭而漏电，导致不能点火。若温度过高，则混合气与炽热的绝缘体接触时，会引起炽热点火而形成爆燃，甚至在进气过程中燃烧，产生化油器回火现象，使发动机遭受损坏。

三、传统点火系的工作特性

传统点火系的工作特性

定义：点火系发出的最大电压随发动机转速或分电器转速而变化的关系。

二次电压随发动机转速得升高而降低。

发动机的转速越高，触点闭合时间也越短，二次电压就越低；但发动机转速过低，触点打开慢，反而使二次侧电压降低。

由于二次电压随转速升高而降低，所以发动机在高速时容易断火。

只有n

影响二次电压的因素

发动机的汽缸数对二次电压的影响。

二次电压最大值随气缸数量升高而降低。

为了提高传统点火系在多缸、高速发动机上工作的可靠性，可以通过增大一次断开电流，延长触点闭合时间等方法改善点火特性。

火花塞积炭时对二次电压的影响

若化油器调节不当或润滑油过多，会在火花塞绝缘体上形成积炭相当于火花塞电极之间并联了一个分路电阻，使二次电路在火花塞被击穿之前已构成闭合回路，造成漏电，使二次电压降低，降低点火性能，严重时，不能形成电火花，丧失点火能力。

补救办法：在积炭严重时，不能点火，可以采用吊火的方法，即拔出高压导线，使其与火花塞间保留3～4毫米的间隙即可。此方法只能临时补救，不能长期使用，增加点火线圈的负担。

电容对二次电压的影响

电容越小，二次电压越高，实际上，电容不能过小。电容器应与点火线圈匹配，取0.15～0.35uF，分布电容可以起到抗干扰的作用。

触点间隙对二次电压的影响

间隙过大，二次电压降低，主要是因为闭合时间短。

间隙过小，二次电压也会降低，是因为触点火花严重。

国产汽车触点最大间隙为0.35～0.45毫米。

点火线圈温度对二次电压的影响

通常情况下，点火线圈的温度不超过80度。