1、第四章點(diǎn)火系統(tǒng),第一節(jié) 點(diǎn)火系統(tǒng)的構(gòu)造 第二節(jié) 點(diǎn)火系統(tǒng)的使用與維護(hù) 練習(xí)與思考題,第一節(jié) 點(diǎn)火系統(tǒng)的構(gòu)造 一、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng) 1傳統(tǒng)點(diǎn)火系的組成 傳統(tǒng)點(diǎn)火系的組成見圖4.1。主要包括： (1) 電源。它供給點(diǎn)火系統(tǒng)所需的電能，由蓄電池和發(fā)電機(jī)提供。 (2) 點(diǎn)火線圈。其作用是將電源12 V的低壓電變成1520 kV的高壓電。,(3) 分電器。它包括斷電器、配電器、電容器和點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)等部分。各部分作用如下： 斷電器：接通與切斷點(diǎn)火線圈初級(jí)電路。 配電器：將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電按汽缸的工作順序送至各缸火花塞。 電容器：減小斷電器觸點(diǎn)火花，延長觸點(diǎn)使用壽命并提高次級(jí)電壓。 點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)：隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

2、速、負(fù)荷和汽油辛烷值的變化而改變點(diǎn)火提前角。 (4) 火花塞。其作用是將高壓電引入汽缸燃燒室，產(chǎn)生電火花來點(diǎn)燃混合氣。 (5) 點(diǎn)火開關(guān)。其作用是控制點(diǎn)火系統(tǒng)的初級(jí)電路。 (6) 附加電阻。其作用是改善點(diǎn)火性能和起動(dòng)性能。,(3) 分電器。它包括斷電器、配電器、電容器和點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)等部分。各部分作用如下： 斷電器：接通與切斷點(diǎn)火線圈初級(jí)電路。 配電器：將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電按汽缸的工作順序送至各缸火花塞。 電容器：減小斷電器觸點(diǎn)火花，延長觸點(diǎn)使用壽命并提高次級(jí)電壓。 點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)：隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和汽油辛烷值的變化而改變點(diǎn)火提前角。 (4) 火花塞。其作用是將高壓電引入汽缸燃燒室，產(chǎn)生電火花

3、來點(diǎn)燃混合氣。 (5) 點(diǎn)火開關(guān)。其作用是控制點(diǎn)火系統(tǒng)的初級(jí)電路。 (6) 附加電阻。其作用是改善點(diǎn)火性能和起動(dòng)性能。,1配電器；2高壓導(dǎo)線；3火花塞；4附加電阻；5點(diǎn)火線圈； 6點(diǎn)火開關(guān)；7蓄電池；8起動(dòng)機(jī)；9電容器；10斷電器 圖4.1 傳統(tǒng)點(diǎn)火系的組成,2. 傳統(tǒng)點(diǎn)火系的工作原理 在傳統(tǒng)點(diǎn)火系中，蓄電池或發(fā)電機(jī)供給的12 V低壓電，經(jīng)點(diǎn)火線圈和斷電器轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘?，再?jīng)配電器分送到各缸火花塞，使其電極間產(chǎn)生電火花。其工作原理見圖4.2。,圖4.2 傳統(tǒng)點(diǎn)火系的工作原理,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，斷電器軸連同凸輪一起在發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，斷電器觸點(diǎn)交替地閉合和打開。當(dāng)觸點(diǎn)閉合時(shí)，接通點(diǎn)

4、火線圈初級(jí)繞組的電路；當(dāng)觸點(diǎn)分開時(shí)，切斷初級(jí)繞組的電路，使點(diǎn)火線圈的次級(jí)繞組中產(chǎn)生高壓電。當(dāng)火花塞的電極間隙被擊穿時(shí)，產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃混合氣。其工作過程可分為以下三個(gè)階段。,(1) 觸點(diǎn)閉合，初級(jí)電流增長。在點(diǎn)火開關(guān)接通的情況下，當(dāng)觸點(diǎn)閉合時(shí)，點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組中有電流通過，流過初級(jí)繞組的電流稱為初級(jí)電流i1(圖4.2中實(shí)線箭頭所示)，其電路是：蓄電池正極電流表點(diǎn)火開關(guān)點(diǎn)火線圈“”開關(guān)接線柱附加電阻“開關(guān)”接線柱點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組“”接線柱斷電器觸點(diǎn)搭鐵蓄電池負(fù)極。此時(shí)初級(jí)電流i1增長，但由于初級(jí)繞組中產(chǎn)生了一個(gè)與初級(jí)電流i1方向相反的自感電動(dòng)勢，它阻礙了初級(jí)電流的迅速增長，使初級(jí)電流i1按指數(shù)規(guī)

5、律增長，見圖4.3(a)。如果觸點(diǎn)不分開，經(jīng)過一段時(shí)間(約20 ms)后，初級(jí)電流i1將達(dá)到最大穩(wěn)定值。,(2) 觸點(diǎn)分開，次級(jí)繞組中產(chǎn)生高壓電。當(dāng)斷電器凸輪轉(zhuǎn)過一定角度后，便將觸點(diǎn)頂開，初級(jí)電路被切斷，初級(jí)電流i1迅速下降到零，它所形成的磁場也迅速消失，在初級(jí)繞組和次級(jí)繞組中都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。初級(jí)繞組匝數(shù)少，產(chǎn)生200300 V的自感電動(dòng)勢；次級(jí)繞組由于匝數(shù)多，產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢高達(dá)1520 kV。,初級(jí)繞組中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢在觸點(diǎn)分開時(shí)，將作用在觸點(diǎn)之間，并擊穿觸點(diǎn)間隙形成火花，使初級(jí)電流i1通過觸點(diǎn)間的火花放電而繼續(xù)形成通路。初級(jí)電流i1不能迅速斷流，就會(huì)造成鐵芯中磁場的下降速率減小而使次

6、級(jí)繞組的互感電動(dòng)勢降低。此外，觸點(diǎn)間的火花會(huì)很快燒蝕觸點(diǎn)，使點(diǎn)火系統(tǒng)不能正常工作。為此，在斷電器觸點(diǎn)之間并聯(lián)一個(gè)電容器C1，使觸點(diǎn)分開瞬間初級(jí)繞組中的自感電動(dòng)勢迅速向電容器C1充電，減小觸點(diǎn)火花，提高次級(jí)繞組的互感電動(dòng)勢。,同時(shí)，次級(jí)繞組中產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢將向分布在次級(jí)電路中的分布電容C2充電。分布電容C 2是分布在高壓導(dǎo)線與高壓導(dǎo)線之間、高壓導(dǎo)線與機(jī)體之間、火花塞中心電極與側(cè)電極之間的電容，它相當(dāng)于一個(gè)并聯(lián)在次級(jí)繞組兩端的電容器C2。如果火花塞電極間隙很大，不能擊穿，則次級(jí)電壓將達(dá)到最大值U2max，鐵芯中積蓄的磁場能全部轉(zhuǎn)變?yōu)镃1、C2的電場能。次級(jí)電壓達(dá)到最大值以后，將隨初級(jí)電流的變化進(jìn)

7、行衰減振蕩，如圖4.3(b)中虛線所示。,(3) 火花塞電極間隙被擊穿，產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃混合氣。通?；鸹ㄈ膿舸╇妷篣j總是低于U2max，這樣，當(dāng)增長的次級(jí)電壓U2達(dá)到Uj時(shí)，就使火花塞電極間隙擊穿而形成電火花，使次級(jí)電流i2(圖4.2中虛線箭頭所示)迅速增加，次級(jí)電壓U2急劇下降，見圖4.3(b)、(c)。,圖4.3 傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)工作過程波形圖 (a) 初級(jí)電流的變化；(b) 次級(jí)電壓的變化； (c) 次級(jí)電流的變化(觸點(diǎn)打開后，時(shí)間坐標(biāo)的比例放大10倍),火花塞電極間隙擊穿以后，儲(chǔ)存在C1、C2中的電場能首先被放出來。這部分由電容器儲(chǔ)存的能量維持的放電稱為“電容放電”，其特點(diǎn)是放電時(shí)間極

8、短，放電電流很大。由于電火花是在次級(jí)電壓達(dá)到最大值U2max以前發(fā)生的，所以電容放電只消耗了磁場能的一部分。火花塞間隙擊穿以后，阻力減小，鐵芯中剩余的磁場能將沿著電離了的火花塞間隙緩慢放電，形成“電感放電”(又稱“火花尾”)，其特點(diǎn)是放電時(shí)間較長，放電電流較小，放電電壓較低。實(shí)驗(yàn)證明，電感放電的持續(xù)時(shí)間越長，點(diǎn)火性能越好。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間，斷電器凸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)各缸按點(diǎn)火順序輪流點(diǎn)火一次。若要停止發(fā)動(dòng)機(jī)的工作，只要斷開點(diǎn)火開關(guān)，切斷初級(jí)電路即可。,3. 影響擊穿電壓的因素 火花塞電極之間產(chǎn)生火花的電壓稱為擊穿電壓，影響擊穿電壓的因素有： (1) 火花塞電極間隙； (2) 汽缸內(nèi)混合氣的壓力與溫度；

9、 (3) 電極的溫度與極性； (4) 發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況。,二、無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng) 無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)取消了斷電器的觸點(diǎn)，用點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生點(diǎn)火信號(hào)，控制點(diǎn)火系統(tǒng)工作。它可以避免由觸點(diǎn)引起的各種故障，減少了保養(yǎng)和維護(hù)工作；還可以增大初級(jí)電流，提高次級(jí)電壓和點(diǎn)火能量；同時(shí)可改善混合氣的燃燒狀況，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，并減少排氣污染。,無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系一般由點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器、電子點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈、火花塞等組成，見圖4.4。其基本工作原理為：轉(zhuǎn)動(dòng)分電器使點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生脈沖電壓信號(hào)，此脈沖電壓信號(hào)經(jīng)電子點(diǎn)火器大功率晶體管前置電路的放大、整形等處理后，控制串聯(lián)于點(diǎn)火線圈初級(jí)回路的大功率晶體管的導(dǎo)

10、通和截止。大功率晶體管導(dǎo)通時(shí)，點(diǎn)火線圈初級(jí)通路，點(diǎn)火系統(tǒng)儲(chǔ)能；當(dāng)輸入電子點(diǎn)火器的點(diǎn)火信號(hào)脈沖使大功率晶體管截止時(shí)，點(diǎn)火線圈初級(jí)斷路，次級(jí)繞組便產(chǎn)生高壓電。無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系按信號(hào)發(fā)生器的型式不同可分為磁脈沖式、霍爾效應(yīng)式、光電式等多種。,1點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器；2電子點(diǎn)火器；3附加電阻； 4點(diǎn)火線圈；5點(diǎn)火開關(guān)；6火花塞 圖4.4 無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系的基本組成,1. 磁脈沖式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置 圖4.5是豐田汽車常用的磁脈沖式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置。它由點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器、電子點(diǎn)火器、分電器、點(diǎn)火線圈、火花塞等組成。,1信號(hào)發(fā)生器；2電子點(diǎn)火器；3點(diǎn)火線圈； 4點(diǎn)火開關(guān)；5蓄電池 圖4.5 磁脈沖式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)

11、火裝置,1) 磁脈沖式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器的工作原理 該點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器(或叫傳感器)是一個(gè)磁脈沖式信號(hào)發(fā)生器，用來產(chǎn)生點(diǎn)火信號(hào)，控制電子點(diǎn)火器的工作。它安裝在分電器內(nèi)，由分電器軸帶動(dòng)的信號(hào)轉(zhuǎn)子、永久磁鐵和繞在支架上的傳感線圈等組成，見圖4.6(a)、(b)。其信號(hào)轉(zhuǎn)子上的凸齒數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸數(shù)相同。永久磁鐵的磁通經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)子凸齒、線圈鐵芯構(gòu)成回路。當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子由分電器軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子凸齒與線圈鐵芯間的空氣間隙將發(fā)生變化，磁路的磁阻隨之改變，使通過傳感線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在傳感線圈內(nèi)感應(yīng)出交變電動(dòng)勢，見圖4.6(c)。,1傳感線圈；2永久磁鐵；3信號(hào)轉(zhuǎn)子 圖4.6 磁脈沖式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器的工作原理

12、 (a) 點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)；(b) 原理示意圖；(c) 輸出信號(hào),該點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器具有點(diǎn)火信號(hào)電壓的大小隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化的特點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器磁路的磁阻變化速率提高，相應(yīng)磁通量的變化速率也提高，傳感線圈產(chǎn)生的信號(hào)電壓也就隨之增大，從而使得點(diǎn)火的擊穿電壓提前到達(dá)，點(diǎn)火相應(yīng)提前。利用這一特點(diǎn)，若將其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，使點(diǎn)火提前角隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化正好滿足發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化對(duì)點(diǎn)火提前角的實(shí)際需要，就可以省去離心點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)器。,2) 電子點(diǎn)火器的工作原理 電子點(diǎn)火器(見圖4.5)將從點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器得到的信號(hào)進(jìn)行整形、放大以控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通斷。它由點(diǎn)火信號(hào)檢出電路(三極管

13、VT2)、信號(hào)放大電路(三極管VT3、VT4)和功率放大電路(大功率三極管VT5)等組成。其工作原理如下： VT2為觸發(fā)管，當(dāng)它導(dǎo)通時(shí)，其集電極的電位降低，使VT3截止。VT3截止時(shí)，蓄電池通過R5向VT4提供偏流，使VT4導(dǎo)通。VT4導(dǎo)通時(shí)R7上的電壓降又加在VT5的發(fā)射極上，使VT5導(dǎo)通。這樣初級(jí)繞組便有電流通過，其電路是：蓄電池正極點(diǎn)火開關(guān)SW附加電阻Rf點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組大功率三極管VT5搭鐵蓄電池負(fù)極。,當(dāng)VT2截止時(shí)，蓄電池通過R2向VT3提供偏流，使VT3導(dǎo)通。VT3導(dǎo)通則VT4截止，VT5也截止，于是，點(diǎn)火線圈的初級(jí)電流被切斷，次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓電，擊穿火花塞間隙，點(diǎn)燃混合氣。 電

14、路中三極管VT1的基極和發(fā)射極相聯(lián)，相當(dāng)于發(fā)射極為正、集電極為負(fù)的二極管，起溫度補(bǔ)償作用。其工作原理為：當(dāng)溫度升高時(shí)，VT2的導(dǎo)通電壓會(huì)降低，使VT2導(dǎo)通提前而截止滯后，從而導(dǎo)致點(diǎn)火推遲。VT1與VT2型號(hào)相同，具有同樣的溫度特性系數(shù)，故在溫度升高時(shí)，VT1的正向?qū)妷阂矔?huì)降低，使P點(diǎn)電位UP下降，正好補(bǔ)償了溫度升高對(duì)VT2工作電位的影響，而使VT2的導(dǎo)通和截止時(shí)間與常溫時(shí)相同。,2. 霍爾效應(yīng)式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置 1) 霍爾效應(yīng)原理 霍爾效應(yīng)的原理見圖4.7。當(dāng)電流I通過放在磁場中的半導(dǎo)體基片(即霍爾元件)且電流方向和磁場方向垂直時(shí)，在垂直于電流和磁場的半導(dǎo)體基片的橫向側(cè)面上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓

15、，這個(gè)電壓稱為霍爾電壓UH?；魻栯妷旱母叩团c通過的電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，可用下式表示： 式中：RH霍爾系數(shù)； d半導(dǎo)體基片厚度； I電流； B磁感應(yīng)強(qiáng)度。,由上式可知，當(dāng)通過的電流I為一定值時(shí)，霍爾電壓UH將隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小而變化；同時(shí)也可看出，霍爾電壓UH的高低與磁通的變化速率無關(guān)。,2) 霍爾效應(yīng)式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器 霍爾效應(yīng)式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的，它裝在分電器內(nèi)。其基本結(jié)構(gòu)見圖4.8(a)，它由觸發(fā)葉輪和信號(hào)觸發(fā)開關(guān)等組成。,1觸發(fā)葉輪；2霍爾集成塊；3信號(hào)觸發(fā)開關(guān)； 4永久磁鐵；5導(dǎo)磁板；6導(dǎo)線 圖4.8 霍爾效應(yīng)式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器的組成和原理 (a) 結(jié)構(gòu)；(b)

16、觸發(fā)葉輪的葉片進(jìn)入空氣隙；(c) 觸發(fā)葉輪的葉片離開空氣隙,觸發(fā)葉輪1與分火頭制成一體由分電器軸帶動(dòng)，其葉片數(shù)與汽缸數(shù)相等。信號(hào)觸發(fā)開關(guān)3由霍爾集成塊2和帶導(dǎo)磁板的永久磁鐵4組成?；魻柤蓧K2的外層為霍爾元件，同一基板的其它部分制成集成電路。由于霍爾信號(hào)發(fā)生器工作時(shí)，霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓UH是mA級(jí)，信號(hào)很微弱，還需要信號(hào)處理，這一任務(wù)由集成電路完成。這樣霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓UH信號(hào)經(jīng)過放大、脈沖整形，最后以整齊的矩形脈沖(方波)信號(hào)輸出。,其工作原理如圖4.8(b)、(c)所示。觸發(fā)葉輪1的葉片在霍爾集成塊2和永久磁鐵4之間轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每當(dāng)葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時(shí)，磁場即被葉

17、片旁路，霍爾元件上不產(chǎn)生霍爾電壓。當(dāng)觸發(fā)葉輪的葉片離開空氣隙時(shí)，永久磁鐵的磁通便通過霍爾元件經(jīng)導(dǎo)磁板構(gòu)成回路，霍爾元件產(chǎn)生霍爾電壓。電子點(diǎn)火器就是依靠信號(hào)發(fā)生器輸出的方波信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)并控制點(diǎn)火系統(tǒng)工作的。,3) 電子點(diǎn)火器 霍爾效應(yīng)式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火器一般由專用點(diǎn)火集成塊IC和一些外圍電路組成。該點(diǎn)火器除具有開關(guān)功能(即接通和切斷初級(jí)電路)外，還具有許多功能，如限流控制、閉合角控制、停車斷電保護(hù)等功能。這使該點(diǎn)火系顯示出了更多的優(yōu)越性，如點(diǎn)火能量高，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)基本保持恒定，高速不斷火，低速耗能少，起動(dòng)可靠等。圖4.9是霍爾效應(yīng)式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置的原理圖。,圖4.9 霍爾效應(yīng)式無觸點(diǎn)電子

18、點(diǎn)火裝置原理圖,3. 光電式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置 光電式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置是采用光電式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生點(diǎn)火信號(hào)，控制電子點(diǎn)火器和點(diǎn)火系的工作。光電式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器也安裝在分電器內(nèi)，它由安裝在分電器軸上的轉(zhuǎn)盤和安裝在分電器底板上的光觸發(fā)器組成。轉(zhuǎn)盤的外緣開有與發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸數(shù)相對(duì)應(yīng)的缺口。光觸發(fā)器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管的光線照射光敏三極管時(shí)，光敏三極管導(dǎo)通，產(chǎn)生與曲軸位置相對(duì)應(yīng)的電壓脈沖，即點(diǎn)火信號(hào)，見圖4.10。,1發(fā)光二極管；2轉(zhuǎn)盤；3光敏三極管 圖4.10 光電式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器示意圖,光電式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器的缺點(diǎn)是抗污能力差，發(fā)光元件和光敏元件上一旦沾上灰塵和油污就會(huì)影響正常

19、的信號(hào)電壓的產(chǎn)生，故這種點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器對(duì)分電器的密封性要求高。因此，光電式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用不如磁脈沖式和霍爾效應(yīng)式的廣泛。,三、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng) 采用計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際點(diǎn)火提前角接近理想點(diǎn)火提前角。在各種運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，點(diǎn)火提前角可獲得復(fù)雜而精確的控制。在怠速時(shí)，最佳點(diǎn)火提前角的主要目標(biāo)是運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、排放污染最低、油耗最小；在部分負(fù)荷時(shí)，主要要求降低油耗和提高行駛特性；在大負(fù)荷時(shí)，重點(diǎn)是提高最大轉(zhuǎn)矩和避免工作中產(chǎn)生爆震。,1. 計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成 計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制器、點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈等組成，見圖4.11。,圖4.11 計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)原理圖,1)

20、 傳感器 傳感器(包括各種開關(guān))主要有：曲軸位置傳感器、空氣流量計(jì)(或絕對(duì)壓力傳感器)、水溫傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、氧(O2)傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、爆震傳感器、空調(diào)開關(guān)信號(hào)等。,2) 電子控制器 電子控制器的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各傳感器輸入的信息及內(nèi)存的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算、處理、判斷，然后輸出指令(信號(hào))控制有關(guān)執(zhí)行器(如點(diǎn)火器)的動(dòng)作，達(dá)到快速、準(zhǔn)確控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作的目的。 電子控制器的基本組成見圖4.12，它包括輸入回路、輸出回路、A/D轉(zhuǎn)換器、微型計(jì)算機(jī)以及電源電路、備用電路等。,圖4.12 電子控制器的基本組成,在計(jì)算機(jī)的只讀存儲(chǔ)器ROM中，存放著各種程序和該車在各種工況下最優(yōu)化

21、的點(diǎn)火提前角等數(shù)據(jù)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，計(jì)算機(jī)根據(jù)各傳感器及開關(guān)信號(hào)輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)信息，時(shí)刻檢測曲軸位置及發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速。根據(jù)此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，查出此時(shí)此刻的基本點(diǎn)火提前角，并根據(jù)此時(shí)的工況進(jìn)行修正，計(jì)算出最佳點(diǎn)火提前角。計(jì)算機(jī)適時(shí)按最佳點(diǎn)火提前角向輸出回路發(fā)出指令，控制點(diǎn)火器切斷點(diǎn)火線圈初級(jí)電流，產(chǎn)生高壓電，并按發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火順序分配到各缸火花塞進(jìn)行點(diǎn)火。,3) 點(diǎn)火器 點(diǎn)火器即執(zhí)行器。它的作用是根據(jù)電子控制器輸出的指令，通過內(nèi)部的大功率三極管的導(dǎo)通和截止，控制初級(jí)電流的通斷，完成點(diǎn)火工作。,2. 計(jì)算機(jī)對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻的控制方式 1) 開環(huán)控制方式 開環(huán)控制是指計(jì)算機(jī)檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工作狀態(tài)信息，

22、并根據(jù)這些信息從內(nèi)部存儲(chǔ)器中查出相應(yīng)的點(diǎn)火提前角，然后輸出控制信號(hào)對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻進(jìn)行控制。這種控制方法對(duì)控制結(jié)果不予以反饋。開環(huán)控制所用的控制數(shù)據(jù)是經(jīng)過大量的試驗(yàn)優(yōu)化的結(jié)果，是綜合考慮到經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、排放等要求而確定的。,2) 閉環(huán)控制方式 閉環(huán)控制是指計(jì)算機(jī)以一定的點(diǎn)火提前角控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，同時(shí)還不斷地檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的有關(guān)工作狀態(tài)，然后根據(jù)檢測到的信息(反饋信號(hào))再對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行控制(修正)。在進(jìn)行閉環(huán)控制時(shí)，反饋信號(hào)可以有多種，如爆震信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)、汽缸壓力信號(hào)等，但目前汽車上最實(shí)用的是使用爆震傳感器檢測發(fā)動(dòng)機(jī)是否有爆震信號(hào)，對(duì)點(diǎn)火提前角實(shí)現(xiàn)最佳控制。,3. 無分電器電子點(diǎn)火系統(tǒng) 無分電器電

23、子點(diǎn)火系統(tǒng)分為兩種：一種方式為每兩缸共用一個(gè)點(diǎn)火線圈，兩缸同時(shí)點(diǎn)火，見圖4.13；另一種方式為每缸一個(gè)點(diǎn)火線圈，各缸獨(dú)立進(jìn)行控制，見圖4.14。,1曲軸位置傳感器；2電子控制裝置；3點(diǎn)火器； 4點(diǎn)火基準(zhǔn)判斷；5點(diǎn)火分配器；6點(diǎn)火線圈；7火花塞 圖4.13 兩缸共用一個(gè)點(diǎn)火線圈的點(diǎn)火系統(tǒng),圖4.14 每缸一個(gè)點(diǎn)火線圈的點(diǎn)火系統(tǒng),四、點(diǎn)火系統(tǒng)的主要部件 1. 分電器 1) 傳統(tǒng)分電器 傳統(tǒng)分電器由斷電器、配電器、電容器和點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)等組成，見圖4.15。 (1) 斷電器。斷電器由固定在斷電器底板上的斷電器觸點(diǎn)和斷電器凸輪組成。斷電器的觸點(diǎn)由鎢制成，一觸點(diǎn)固定，另一觸點(diǎn)活動(dòng)。固定觸點(diǎn)搭鐵，它固定在活

24、動(dòng)底板上，可借助轉(zhuǎn)動(dòng)偏心螺釘調(diào)整觸點(diǎn)間隙。,圖4.15 傳統(tǒng)分電器結(jié)構(gòu)示意圖,(2) 配電器。配電器安裝在斷電器的上方，它由膠木制的分電器蓋和分火頭組成。分電器蓋的中央有一高壓線座孔(中央電極)，其內(nèi)裝有帶彈簧的炭柱，壓在分火頭的導(dǎo)電片上。分電器蓋的四周均布有與發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸數(shù)相等的旁電極，可通過高壓分線與各缸火花塞相聯(lián)。分火頭裝在分電器凸輪的頂端，隨凸輪一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)斷電器觸點(diǎn)分開時(shí)，分火頭上的導(dǎo)電片總是正對(duì)某一旁電極。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，斷電器觸點(diǎn)分開的瞬間，來自點(diǎn)火線圈的高壓電經(jīng)中央電極的炭柱、分火頭上的導(dǎo)電片，以火花形式跳到旁電極上，再經(jīng)高壓導(dǎo)線送往火花塞。,(3) 點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)發(fā)

25、動(dòng)機(jī)的工作影響很大，應(yīng)當(dāng)在活塞達(dá)到上止點(diǎn)前點(diǎn)火，使氣體壓力在活塞位置相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)到上止點(diǎn)后1015時(shí)達(dá)到最高值。,點(diǎn)火時(shí)，曲軸的曲拐位置與壓縮行程結(jié)束，活塞在上止點(diǎn)時(shí)曲拐位置之間的夾角為點(diǎn)火提前角。最佳點(diǎn)火提前角最主要的影響因素是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和混合氣的燃燒速度。當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著負(fù)荷的加大，點(diǎn)火提前角應(yīng)適當(dāng)減小；發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷減小時(shí)，點(diǎn)火提前角應(yīng)當(dāng)加大。當(dāng)負(fù)荷一定時(shí)，點(diǎn)火提前角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速提高適當(dāng)增大。 在分電器中一般設(shè)有兩套自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角的裝置。一套能隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角的離心式點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)裝置，另一套是按發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷不同而自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角的真空式點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)裝置。,2) 無

26、觸點(diǎn)分電器 無觸點(diǎn)分電器主要由點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器、配電器和點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置組成。配電器和離心式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置與傳統(tǒng)分電器相類似。霍爾效應(yīng)式分電器的真空點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置拉桿拉動(dòng)的是裝有霍爾傳感器的托盤，見圖4.16中的5。磁脈沖式分電器的點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置拉桿拉動(dòng)的是與固定極爪相連的托板，見圖4.17中的3。,1真空點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置；2分電器殼；3托板； 4信號(hào)轉(zhuǎn)子；5轉(zhuǎn)子軸 圖4.17 磁脈沖式分電器結(jié)構(gòu),2. 點(diǎn)火線圈 點(diǎn)火線圈由初級(jí)繞組、次級(jí)繞組和鐵芯等組成。按磁路的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為開磁路式點(diǎn)火線圈和閉磁路式點(diǎn)火線圈。 1) 開磁路式點(diǎn)火線圈 開磁路式點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)見圖4.18。點(diǎn)火線圈的

27、中心是用硅鋼片疊成的鐵芯，在鐵芯外面套上絕緣的紙板套管，套管上繞有次級(jí)繞組，它用直徑為0.060.10 mm的漆包線繞11 00023 000匝。初級(jí)繞組用直徑為0.51.0 mm的高強(qiáng)漆包線，繞在次級(jí)繞組的外面，以利于散熱，一般繞230370匝。繞組繞好后在真空中浸以石蠟和松香的混合物，以增強(qiáng)絕緣。繞組和外殼之間裝有導(dǎo)磁鋼套，底部有瓷質(zhì)絕緣支座，上部有絕緣蓋，外殼內(nèi)充滿瀝青或變壓器油等絕緣物，以加強(qiáng)絕緣并防止潮氣侵入。,圖4.18 開磁路式點(diǎn)火線圈 (a) 結(jié)構(gòu)示意圖；(b) 三接線柱式原理圖；(c) 二接線柱式原理圖,圖4.18 開磁路式點(diǎn)火線圈 (a) 結(jié)構(gòu)示意圖；(b) 三接線柱式原理

28、圖；(c) 二接線柱式原理圖,三接線柱式點(diǎn)火線圈的絕緣蓋上有接線柱“”、“開關(guān)”、“開關(guān)”和高壓插孔，它們分別接斷電器、起動(dòng)機(jī)附加電阻短路接線柱、點(diǎn)火開關(guān)和配電器。它與兩接線柱式點(diǎn)火線圈的主要區(qū)別是外殼上裝有一個(gè)附加電阻。附加電阻接在標(biāo)有“開關(guān)”和“開關(guān)”的兩接線柱上，與點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組串聯(lián)。附加電阻可用低碳鋼絲、鎳鉻絲或純鎳絲制成，具有受熱時(shí)電阻迅速增大，而冷卻時(shí)電阻迅速降低的特性。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，附加電阻可自動(dòng)調(diào)節(jié)初級(jí)電流，改善高速時(shí)的點(diǎn)火特性。 當(dāng)初級(jí)電流流過開磁路式點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組時(shí)，使鐵芯磁化，其磁路見圖4.19。由于磁路的上、下部分都是從空氣中通過的，鐵芯未構(gòu)成閉合磁路，

29、因而稱為開磁路式點(diǎn)火線圈。,1磁力線；2鐵芯；3初級(jí)繞組；4次級(jí)繞組；5導(dǎo)磁鋼套 圖4.19 開磁路式點(diǎn)火線圈的磁路,2) 閉磁路式點(diǎn)火線圈 閉磁路式點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)見圖4.20。在“口”字形或“日”字形鐵芯內(nèi)繞有初級(jí)繞組，在初級(jí)繞組外面繞有次級(jí)繞組，初級(jí)繞組在鐵芯中的磁通，通過鐵芯形成閉合磁路，故稱其為閉磁路式點(diǎn)火線圈。 與開磁路式點(diǎn)火線圈相比，閉磁路式點(diǎn)火線圈具有漏磁少、轉(zhuǎn)換效率高、體積小、質(zhì)量輕、鐵芯裸露易于散熱等優(yōu)點(diǎn)，故已在電子點(diǎn)火系中廣泛采用。,1初級(jí)繞組；2次級(jí)繞組；3鐵芯；4正接線柱； 5負(fù)接線柱；6高壓接線柱；7磁力線 圖4.20 閉磁路式點(diǎn)火線圈 (a) 閉磁路點(diǎn)火線圈；(b)

30、 “口”字形鐵芯；(c) “日”字形鐵芯,3. 火花塞 火花塞的工作條件極其惡劣，它要受到高壓、高溫以及燃燒產(chǎn)物的強(qiáng)烈腐蝕，因此必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能夠承受沖擊性高壓電的作用，能承受劇烈的溫度變化，具有良好的熱特性，并要求火花塞的材料能抵抗燃?xì)獾母g。,1) 火花塞的結(jié)構(gòu) 火花塞的結(jié)構(gòu)見圖4.21。在鋼制殼體5的內(nèi)部固定有高氧化鋁陶瓷絕緣體2，使中心電極與側(cè)電極之間保持足夠的絕緣強(qiáng)度。絕緣體孔的上部裝有金屬桿3，通過接線螺母與高壓導(dǎo)線相連，下部裝有中心電極10。金屬桿與中心電極之間用導(dǎo)電玻璃6密封。中心電極用鎳錳合金制成，具有良好的耐高溫、耐腐蝕和導(dǎo)電性能。火花塞借殼體下部的螺紋旋入汽缸蓋

31、中，旋緊時(shí)密封墊圈受壓變形保證殼體與缸蓋之間密封良好。為了適應(yīng)不同發(fā)動(dòng)機(jī)的需要，火花塞因下部的形狀和絕緣體裙部長度的不同有多種形式。,1接線柱；2絕緣體；3金屬桿；4墊圈；5殼體； 6導(dǎo)電玻璃；7多層密封墊圈；8內(nèi)墊；9側(cè)電極；10中心電極 圖4.21 火花塞的構(gòu)造,2) 火花塞的特性與種類 火花塞工作時(shí)，周期性地受到高溫燃?xì)獾淖饔?，使絕緣體裙部溫度升高，這部分熱量主要通過殼體、絕緣體、中心電極、金屬桿等傳至缸體或散發(fā)到空氣中。當(dāng)吸收和散發(fā)的熱量達(dá)到平衡時(shí)，火花塞的各個(gè)部分將保持一定的溫度。火花塞的發(fā)火部位吸熱并向發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系散發(fā)的性能，稱為火花塞的熱特性。實(shí)踐證明，當(dāng)火花塞絕緣體裙部的溫度保

32、持在500600時(shí)，落在絕緣體上的油滴能立即燒去，不形成積炭，這個(gè)溫度稱為火花塞的自凈溫度。低于這個(gè)溫度時(shí)，火花塞常因產(chǎn)生積炭而漏電，導(dǎo)致不點(diǎn)火；高于這個(gè)溫度時(shí)，則當(dāng)混合氣與熾熱的絕緣體接觸時(shí)，可能早燃而引起爆燃，甚至在進(jìn)氣行程中燃燒，產(chǎn)生回火現(xiàn)象。,火花塞的熱特性主要取決于絕緣體裙部的長度。絕緣體裙部長的火花塞，受熱面積大，傳熱距離長，散熱困難，裙部溫度高，稱為熱型火花塞；反之，裙部短的火花塞，受熱面積小，傳熱距離短，容易散熱，裙部溫度低，稱為冷型火花塞。熱型火花塞適用于低速、低壓縮比、小功率發(fā)動(dòng)機(jī)；冷型火花塞適用于高速、高壓縮比、大功率發(fā)動(dòng)機(jī)。 火花塞的熱特性常用熱值或熾熱數(shù)表示。我國是以

33、絕緣體裙部長度標(biāo)定的熱值(111)來表示火花塞的熱特性的。熱值代號(hào)1、2、3為熱型火花塞；4、5、6為中型火花塞；7、8、9、10、11為冷型火花塞。 常用火花塞的種類見圖4.22。,圖4.22 常用火花塞的種類,3) 火花塞的編號(hào) 根據(jù)我國國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，火花塞型號(hào)由以下三部分組成： 第1部分為漢語拼音字母，表示火花塞的結(jié)構(gòu)類型及主要型式尺寸。各字母的含義見表4.1。,第2部分為阿拉伯?dāng)?shù)字，表示火花塞熱值，見表4.2。,第3部分為漢語拼音字母，表示火花塞派生產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)特性、材料特性及特殊技術(shù)要求等。無字母者為普通型火花塞。在同一產(chǎn)品型號(hào)中，需用兩個(gè)字母表示時(shí)，按下列順序排列：P屏蔽型火花塞；R

34、電阻型火花塞；B半導(dǎo)體型火花塞；T絕緣體突出型火花塞；Y沿面跳火型火花塞；J多電極火花塞；H環(huán)狀電極火花塞；U電極縮入型火花塞；VV型電極火花塞；C鎳銅復(fù)合電極火花塞；G貴金屬火花塞；F非標(biāo)準(zhǔn)火花塞。 例如：F5RTC型火花塞，表示螺紋規(guī)格為M141.25、旋合長度為19 mm、殼體六角對(duì)邊為20.8 mm、熱值為5的帶電阻、鎳銅復(fù)合電極、絕緣體突出型平座火花塞。,第二節(jié) 點(diǎn)火系統(tǒng)的使用與維護(hù) 一、點(diǎn)火系統(tǒng)的使用 點(diǎn)火系統(tǒng)在使用過程中，應(yīng)注意以下事項(xiàng)： (1) 連接點(diǎn)火線圈時(shí)應(yīng)注意火花塞電極的極性?；鸹ㄈ姌O的極性對(duì)擊穿電壓有影響，當(dāng)中心電極為負(fù)、側(cè)電極為正(正搭鐵)時(shí)，火花塞工作電壓可降低2

35、0%左右，同時(shí)可延長火花塞的使用壽命，減輕分火頭的燒蝕。對(duì)于初、次級(jí)線圈繞向相同的點(diǎn)火線圈，低壓接線柱連線不同時(shí)，則高壓線路可能出現(xiàn)正極搭鐵和負(fù)極搭鐵兩種情況，見圖4.23。,圖4.23 低壓電路連接對(duì)次級(jí)電路極性的影響 (a) 低壓電路負(fù)極搭鐵、高壓電路正極搭鐵； (b) 低壓電路、高壓電路均為正極搭鐵,(2) 安裝分電器時(shí)，必須保證點(diǎn)火正時(shí)正確。 (3) 電子點(diǎn)火裝置必須有可靠的搭鐵，盡量減小搭鐵處的接觸電阻，以確保電路穩(wěn)定可靠地工作。 (4) 接線必須正確、牢固。 (5) 電子點(diǎn)火系中的點(diǎn)火線圈一般為專用高能點(diǎn)火線圈，不能用普通點(diǎn)火線圈代替。 (6) 洗車時(shí)應(yīng)盡量避免水濺到點(diǎn)火電子組件和分電器內(nèi)。 (7) 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不可拆去蓄電池連接線，也不可用“刮火”的方法檢查發(fā)電機(jī)的發(fā)電情況，以免產(chǎn)生瞬間過電壓而損壞點(diǎn)火電子組件。 (8) 當(dāng)需拆、接電子點(diǎn)火裝置連接導(dǎo)線或安裝和拆卸檢測儀器時(shí)，應(yīng)先關(guān)斷點(diǎn)火開關(guān)或斷開蓄電池的搭鐵線。,二、點(diǎn)火系統(tǒng)的維護(hù)與檢修 1點(diǎn)火系統(tǒng)的維護(hù) 為了保證點(diǎn)火系統(tǒng)正常工