2010迪尔发动机教案 汽油机点火系统

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1、225内容提要1．汽油机对点火系统的基本要求2．传统点火系统的组成、结构、工作原理及存在的缺陷3．电子点火系统的分类、组成、结构与工作原理4．微机控制的电子点火系统的特点、分类、组成与工作原理5．蓄电池的构造与工作原理6．硅整流交流发电机的结构与工作原理7．电压调节器的分类、结构与工作原理第7章汽油机点火系统7．1汽油机对点火系统的基本要求汽油机属于点燃式发动机，要求在压缩行程终，准时、可靠地点燃可燃混合气。尤其是现代车用汽油机，转速高达6000～8000r/min，负荷变化范围广，压缩比增加，排放性能要求严，采用

2、废气再循环和燃用稀的混合气，都给汽油的可靠点燃带来新的困难。要求汽油机点火系统在任何复杂的工况都能以最佳的点火提前角准时点火，同时点火能量足以维持各种浓度和条件的混合气的正常燃烧。7.1.1点火提前角1．点火提前角是指火花塞跳火瞬时到活塞行到上止点时所转过的曲轴转角。从第4章汽油机燃烧过程分析可知，燃料燃烧需要一段时间，为了使气缸内最高燃烧压力出现在上止点后120～15OCA，就需要将点火时间提前到上止点前的某一时刻。大量试验表明，点火提前角是影响汽油机动力性能、经济性能和排放性能的一个主要而敏感的因素。2．最佳点

3、火提前角一般指发动机转速和节气门开度一定时，改变点火提前角，对应于发动机功率最大、油耗最低的点火提前角。它是通过发动机台架试验来确定的。试验实践证明，最佳点火提前角应能够使汽油机的燃烧临近爆燃（但不产生爆燃）的时刻。应该指出，不同发动机有不同要求，同一发动机在不同工况也有不同要求，有的追求的目标是动力性和燃油经济性，而有的追求的是排放性能，不同的要求最佳点火提前角不同，所以最佳点火提前角是相对的，反映了设计者的一种思想和理念。225225最佳点火提前角受众多因素影响，当发动机结构和使用燃料一定条件下，主要受转速和负

4、荷影响（图7-1）。由于发动机每一工况点的最佳点火提前角不同，所以显示出弯曲不平的复杂曲面。图7-1点火提前角与转速和负荷的关系当汽油机转速升高（节气门开度等其它条件不变），由于单位时间转过的曲轴转角增大，燃烧的延续角变大，后燃增加，就必需把最佳点火提前角加大。当汽油机负荷加大（转速等其它条件不变），每循环吸入气缸的混合气量增加，燃烧的延续角也变大，后燃增加，也必需把最佳点火提前角加大。除此，最佳点火提前角还与混合气浓度、气缸内气流运动、进气温度、冷却液温度、气缸磨损状况、蓄电池存电情况、有否爆燃产生等众多因素有关

5、，是个复杂的多因素非线性函数关系，应该综合考虑。传统的汽油机点火系统无法完成这个任务，电子点火系统却能较好胜任。7.1.2击穿电压与点火能量1.击穿电压汽油机是在火花塞的两个电极之间加上高压直流电压，使电极之间的空气发生电离进而击穿跳火点燃可燃混合气，使火花塞两电极板间产生击穿的电压称为击穿电压。击穿电压过低，火花塞将无法工作。击穿电压与火花塞电极板间的距离（火花塞间隙）、气缸压力和温度等有关，火花塞间越大，缸内压力越高，温度越低，则击穿电压越高。为了使汽油机在各种工况下都能可靠点火，要求击穿电压应大15～20KV

6、。图7-2点火能量对汽油机燃料消耗的影响2.点火能量即点火所需要的能量，它是电流和电压的函数。点火能量小，火花弱，难于可靠点燃混合气，尤其是燃用稀混合气，有时会产生断火现象。点火能量对汽油机的动力性能、经济性能和排放性能也有重要影响，图7-2所示是单缸试验机在低速部分负荷常用工况时火花能量变化对燃料消耗的影响，可见点火能量太小，燃料消耗显著升高；随着点火能量的增大，燃料消耗下降。225225点火能量与火花塞间隙、点火系统各零部件结构参数、发动机运行状况与火花塞积炭等使用因素有关。试验表明，传统点火系在发动机高速运转

7、时，初级绕组的能量显著下降，最低时仅有10～20mJ，而保证发动机在任何恶劣的条件下可靠点火时初级绕组贮能应在40mJ以上，所以传统点火系不能适应现代汽油机要求。而采用高能点火器线圈、电子点火器、多极火花塞、双火花塞等措施可有效提高点火能量。7.1.3汽油机点火系分类车用汽油机一般均采用12～24V的蓄电池升压至15～20KV，击穿安装在气缸内的火花塞间隙，进行高能点火。能够按时在火花塞电极间产生火花的全部装置，被称为汽油机点火系统。按照点火系统的组成和产生高压电的方法不同，点火系统可以分成传统点火系、电子点火系、

8、微机控制点火系和磁电机点火系，其主要特点如表7-1所示。表7-1汽油机点火系分类与特点分类点火电源升压装置点火装置点火时间控制性能特点应用传统点火系蓄电池发电机点火线圈、机械断电器火花塞断电器(机械式)高速点火能量小，点火时间控制精度差，触点易烧蚀部分汽车(轿车不用)电子点火系蓄电池发电机点火线圈、电子控制器火花塞三极管(电子)点火能量大,点火时间控制精度低