清华大学课件汽车构造I12汽油机点火系统.ppt
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1、,造I,汽车构造I,(12),清华大学汽车工程系,赵雨东,主要内容和学时安排,汽车发动机基本知识 (4 学时) 发动机机体(2学时) 曲柄连杆机构( 3学时) 气门机构( 3学时) 进排气、增压系统及排放 控制装置( 3学时) 汽油机燃油供给系统(4 学时),柴油机燃油供给系统(4 学时) 汽油机点火系统(2学时) 发动机冷却系统(1.5学 时) 发动机润滑系统(1.5学 时) 发动机起动系统与电源 (1学时) 发动机管理系统(2学时),汽油机点火系统,汽油机点火机理,对点火系统的要求 点火系统分类 传统点火系统,半导体点火系统 电控点火系统 火花塞,汽油机点火机理(1),在火花塞的两个电极之
2、间加上 直流电压时,电极之间的气体 便发生电离现象。随着电极间 的电压升高,气体电离的程度 不断增强。当电压增长到一定 值时,火花塞两电极间的间隙 被击穿而产生电火花。 击穿电压一般在820 kV,为使点火可靠,通常点火电压 大于击穿电压。,汽油机点火.swf,级电路通断,初级 线圈电流变化,在 次级线圈(高压电 路)中产生感应电 压,加在火花塞两 个电极上。,汽油机点火机理(2) 点火线圈 低压变高压 汽车蓄电池电压12V 或24V; 控制点火线圈中初,火花,触发信号 点火驱动级,汽油机点火系统,汽油机点火机理,对点火系统的要求 点火系统分类 传统点火系统,半导体点火系统 电控点火系统 点火
3、线圈 火花塞,对点火系统的要求(1),点火能量,点火能量不足,不能点火,引起缺火(失火);点火能量越 大,着火性能越好。,在发动机起动、怠速和急加速等浓混合气工况,以及缸内直 喷发动机稀燃时,都要求更高的点火能量。,需要足够高的次级电压,目前大部分汽油机都能提供,2530kV的次级电压;,点火能量还与次级电流、火花延续时间有关。,点火能量60120mJ(取决于气道喷射、缸内直喷,及有无涡 轮增压),点火线圈的存储能量约为火花能量的1.52倍以上。,缸内压力/bar,对点火系统的要求(2),点火时刻(点火提前 角),在活塞到达压缩上止 点之前火花塞间隙跳 火,使燃烧室内气体 压力在上止点后,10
4、12时达到最大,值。,以点火提前角表示: 从火花塞电极间跳火 开始,到活塞运行至 上始点时的一段时间 内曲轴转过的角度。,点火提前角/CA,对点火系统的要求(3),点火时刻(点火提前角),点火提前角最大值受限于发动机爆震,最小值受限于燃烧界 限或排气温度,点火提前角影响发动机:转矩、有害排放、油耗,转矩:在不发生爆震的条件下,点火尽可能提前(爆震控制),有害排放:提前角越大,HC、NOx越多,油耗:提前角越大,燃油消耗率越小,最佳点火提前根据发动机动力性、燃油经济性和排放的要求 共同确定。,点火提前对排放的影响,点火提前对性能的影响,对点火系统的要求(4),点火时刻(点火提前角),基本点火提前
5、角确定:发动机转速、负荷、混合气浓度 转速,当发动机节气门开度一定时,随着转速增高,燃烧过程所 占曲轴转角增大,这时,应适当加大点火提前角。,负荷,当发动机转速一定时,随着负荷的加大,进入气缸的可燃 混合气量增多,压缩终了时的压力和温度增高,同时,残 余废气在气缸内所占的比例减小,混合气燃烧速度加快, 这时,点火提前角应适当减小。反之,发动机负荷减小 时,点火提前角则应适当增大。,稀混合气,火焰传播慢,需加大点火提前角,点火提前角,MAP,对点火系统的要求(5) 在规定的时刻,按发 动机的点火顺序供给 火花塞以足够能量的 高压电,使其两电极 间产生电火花,点燃 混合气,使发动机正 常燃烧做功。
6、,发火顺序 点火提前角 点火能量 爆震控制,ECM,汽油机点火系统,汽油机点火机理,对点火系统的要求,点火系统分类 传统点火系统,半导体点火系统 电控点火系统 火花塞,点火提前角随发动机 转速、负荷变化 分电依次将高压电 供给火花塞 不同点火系统点火线 圈结构、个数不同,点火系统分类(1) 点火线圈 点火系统正常工作, 需要 产生使点火线圈初级 绕组通断的触发信号,火花,触发信号 点火驱动级,触发方式,点火线圈,点火提前,分电方式,电控,点火系统,传统,点火系统,半导体,点火系统,点火系统分类(2),传统点火系 统,分电器:触 发、点火提 前、分电,传统点火线 圈,点火系统分类(3),半导体点
7、火系统,利用晶体三极管的开关作 用,代替断电器的触点控制 点火线圈初级电路的通、断,用霍尔式、磁电式或光电式 传感器取代断电器控制初级 电路通断。,点火系统分类(4),电控点火系统,电控触发信号,电控点火提前角,分电方式,高压分电器,各缸共用 点火线圈,电控,每缸一个或两缸 一个点火线圈,汽油机点火系统,汽油机点火机理,对点火系统的要求 点火系统分类 传统点火系统,半导体点火系统 电控点火系统 火花塞,点火开关,附 加 电 阻 点火线圈,分电器,断电器 电容器,传统点火系统组成 火花塞 蓄电池 配电器,传统点火系统点火线圈,点火线圈 将电源的低压直流 电,转变为820KV 的直流电,由初级绕
8、组、次级绕组(匝数 比约为1: 100)和铁 芯组成。,接线柱 绝缘盖 高压接头 外壳 安装架 金属套,初级绕组 次级绕组 密封材料 绝缘体 铁芯 BOSCH,接线柱 高压外接头 绝缘纸,绝缘盖,初级绕组,次级绕组,SANTANA,VW,分火头,联轴节,油杯,真空提 前装置,壳体,电 分 功用,初级电路通断开关(触发),将点火线圈产生的高压电按照发 动机分配给各缸火花塞(分电) 凸轮 根据发动机转速和负荷自动调节断电器触点 点火时刻(点火提前角) 及底板总成 组成 电容 由断电器、配电器、电容器、点 火提前调节装置组合而成。,驱动 曲轴或凸轮轴 曲轴转速的一半(四冲程),传统点火系统分电器(2
9、) 断电器,初级电路开关,安装 在分电器壳体内; 由一对钨质触点和断 电器凸轮组成; 断电器凸轮上的凸棱 数和发动机缸数相 等; 凸轮通过离心点火提 前调节器与分电器轴 相联。,活动底板 活动触点臂 分电器轴 断电器凸轮,传统点火系统分电器(3),配电器 中心电极、侧电极和旋转的分 配头; 分配头依次接通对应各缸的侧 电极。,分电器轴 真空提 前装置 离心提前装置,分电器盖 分配头,离心点火提前 断电器凸轮由分电 器驱动轴、离心调 节器底板通过飞块、 驱动板和分电器轴 驱动旋转; 转速升高时,飞块 向外甩,推动凸轮 驱动板相对于分电 器驱动轴顺着旋转 方向转过一定角 度,从而增大点火 提前角。
10、,离心调节器底板,接触面 飞块 分电器轴 凸轮驱动板,传统点火系统分电器(5),真空点火提前,利用进气真空度改变断电器活动底板相对于分电器驱动轴的 角位置。,由真空膜盒、弹簧和拉杆组成,每一真空膜盒有两个气室: 真空室和大气室。,主真空膜盒:起点火提前作用。负荷降低,真空度增大,膜 片带动拉杆右移,点火提前角增大;,副真空膜盒:从属于点火提前系统,起点火推迟作用。怠速 时,节气门上游真空度几乎为零,而下游真空度很大,副真 空膜盒内的膜片带动拉杆左移,点火提前角减小。 主、副真空膜盒综合作用调节点火提前角。,分电器 断电器活 动底板,膜片,进气管,节气门,壳体,真空提 前单元,真空延 迟单元,提
11、前量,延迟量,真空点火提前,传统点火系统工作原理(1),断电器、分配头同,轴,由曲轴或凸轮轴 驱动。,一个工作循环转一圈。 分配头侧电极个数、 断电器凸轮的棱边数 与发动机缸数相同。 断电器触点弹簧使之 有保持闭合的趋势。,传统点火系统工作原理(2),初级绕组接通时,在其周 围产生磁场,铁芯起加强 磁场的作用。,断电器触点断开后,初级 电路被切断,点火线圈初 级绕组中电流迅速下降为 零,线圈周围和铁芯中的 磁场因而迅速衰减,使次 级绕组中感应出很高的电 压。,传统点火系统工作原理(3),触点分开的瞬间,配电器 分配头恰好转到对准一个 侧电极的位置,中心电极 和该侧电极接通。,高电压经配电器作用
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