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柴油机在压缩行程终了时，缸内空气温度高达773~973K（500~700°C），大大超过柴油的自然温度473~673K（200~400°C）。故柴油喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行着火燃烧。而汽油机在压缩行程终了时，其缸内混合气温度可达573~673K（300~400°C），低于汽油的自燃温度，根本不能自行着火燃烧。为了确保其顺利燃烧膨胀作功。在燃烧室内设置产生电火花的火花塞。通常将能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部装置称为汽油机点火系。 汽油机点火系的功用：按汽油机各缸的点火顺序和一定的点火提前角，及时供给火花塞足够的高压电，使其两极间产生足够强烈的电火花，保证混合气点燃、燃烧膨胀作功。 汽油机点火系的分类：过去按照点火系组成和产生高压电方法的不同，分为蓄电池点火系（传统点火系）、半导体点火系和磁电机点火系三类。当前人们又习惯将其分为触电点火系和无触点点火系两类。 一、典型触电点火系
典型触电点火系实际就是传统点火系，多称蓄电池点火系，其结构组成如图5-35所示。它主要由低压电路和高压电路两部分组成。低压电路包括：低压电源蓄电池11和发电机（图中未画出），点火开关1、电流表10、断电器4、电容器5以及点火线圈2内部的带有附加电阻12的初级绕组（粗线所示）；高压电路包括：点火线圈中的次级绕组（细线所示）、分电器3、高压导线7、火花塞6及阻尼电阻8.
点火系将12V或24V的低电压转变为10000V以上的高压电是由点火线圈和断电器共同完成，其结构原理如图5-36所示。点火线圈实际上是一个变压器，主要由初线绕组4、次级绕组5和铁心组成。断电器是一个由凸轮操纵的开关，主要由断电器凸轮7、触电臂8、触电9组成。断电器凸轮由发动机配气机构凸轮轴上的螺旋齿轮驱动，并以同样的转速旋转，即曲轴每转两转凸轮7转一转。为了保证曲轴每转720°各缸轮流点火一次。断电器凸轮的凸起数则等于发动机气缸数。断电器的触电与点火线圈的初级绕组串联，用于接通或断点火线圈初级绕组的电路。分电器（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并与该轴一起旋转，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，经高压导线与各缸火花塞相连。
整个点火系的工作原理如图5-3所示。点火线圈的初级绕组5的外接头经点火开关6与蓄电池相连，内接头接活动触电臂7，固定触电8通过断电器外壳接地，断电器触电间并联有电容器9；次级绕组4的内接头与初级绕组的内接头相连，其外接头通过中央高压线与分火头相接，然后间接通过各侧电极、侧高压线与各火花塞接通。驾驶员接通点火开关，当断电器触点闭合时，低压的初级电流由蓄电池的正极经点火开关，点火线圈的初级绕组（200~300匝的粗导线）、断电器触电臂、触电、搭铁流回蓄电池的负极如图5-37a）所示。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初级电路。初级绕组通过时，其周围产生磁场，并由于铁心的作用而加强。当断电器凸轮顶开触电时，初级电路被切断，初级电流迅速下降为零，铁心中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多（15000~23000匝）导线细的磁极绕组中感应出很高的电压，使火花塞两电极之间的间隙击穿，产生强烈电火花。初级绕组中电流下降的速率愈大，铁心中磁通变化率愈大，从而磁极绕组中的感应电压愈高。点火线圈磁极绕组中的感应电压称为次级电压，其内通过的电流称为次级电流。次级电流所流过的电路称为次级电路或高压电路。发动机工作时，当断电器触电分开瞬间，次级电路所流过的电路称为次级电路或高压电路。发动机工作时，当断电器触电分开瞬间，次级电路中分火头按要求恰与某一侧电极对准接触，如图5-37b）所示。次级电流则从点火线圈的次级绕组，依次通过中央高压线、中心电极、分电头、侧电极到火花塞，在越过火花塞间隙后经发动机体、蓄电池、点火开关及初级绕组返回次级绕组。虽然次级电压很高，但次级电流平均值却很小，故对蓄电池并无任何不利影响。 点火线圈铁心中的磁通发生变化时，不仅在次级绕组中产生高压电（互感电压），同时也在初级绕组中产生自感电压和电流。当断电器触电分开初级电流下降瞬间，自感电流方向与原初级电流方向相同，其电压高达300V左右。因此在触电分开的瞬间，触点间将产生强烈的电火花。这不仅会使触电迅速烧蚀，影响断电器正常工作，同时使初级电流变化率下降，次级绕组中感应电压降低，使火花塞间隙中火花变弱，难以点燃混合气。当断电器触电闭合时，初级绕组中也有自感电流产生，但其方向与初级电流的方向相反，使初级电流的增长速度减慢。可见，初级绕组中的自感电流对高压电的产生极为不利。为了消除自感电流的不利影响，在断电器触点间并联有电容器。当断电器触电分开时，自感电流便充入电容，减小了断电器触点间的火花，加速初级电流和磁通的衰减，从而提高了次级电压。 次级电压的大小与初级电流的大小相关，初级电流愈大，铁心中的磁通愈强。当触电分开时，磁通的变化率就愈大，感应的次级电压也愈高；为此应尽可能增大流过初级绕组中的电流。但是在断电器触电闭合期间，初级电流按指数规律由零开始逐渐增大，需要经过一定时间才能达到按欧姆定律得出的稳定值。实际是，由于凸轮转速很高，触电每次保持闭合的时间总是少于初级电流增长到稳定值所需时间。所以当触电分开时初级电流总是小于其稳定值。因此，当发动机转速升高时，由于触电闭合时间缩短，初级电流减小，感应的次级电压下降；反之，发动机转速较低，所得初级电流增大，次级电压升高。 若点火线圈按发动机高速设计，则低速时初级电流将过大，容易使点火线圈过热；若按低速时绕组不致过热设计，则高速时又将使初级电流过小而次级电压过低，不能保证可靠地点火。为解决这一矛盾，可在初级电路中串联一个其电阻值能随温度而变化（温度愈高则电阻愈大）的附加电阻（热敏电阻）2，如图5-38所示。随着发动机转速降低而初级电流加大，附加电阻的电阻值因本身温度升高而增大，因而使初级电流减小，点火线圈不致过热。当发动机转速升高时，初级电流减小，但同时附加电阻的电阻值却因温度降低而减小，故又使初级电流下降较少，这样，附加电阻就起了保持初级电流基本稳定的作用。
发动机在起动时，通过起动机的电流极大。使蓄电池端电压急剧下降。此时，为了保证初级电流的必要强度，可将附加电阻短路。参看图5-38，当点火开关9处于接通位置且断电器触电3闭合时，初级电流经附加电阻2进入初级绕组。起动发动机时，驾驶员接通起动开关8、起动机电磁开关的线圈通电，在起动主电路接通之前，电磁开关接触盘7先将附加电阻短路，接线柱6与蓄电池4接通，于是附加电阻2短路，使初级电流由蓄电池直接进入初级绕阻。 汽油机点火提前与柴油机供油提前一样对发动机的工作影响很大。从火花塞点火开始到混合气燃烧而使气缸内压力上升到最高值，是需要一定时间。虽然时间很短，但发动机转速很高，在过段时间内曲轴转过的角度却可达相当大的数值。若火花塞恰好在活塞到达上止点瞬时点火，混合气一面燃烧，活塞一面下移而使气缸容积增大，导致燃烧压力降低，发动机功率随之减小，如图5-39a）所示，表示点火过迟；若火花塞在到达上止点前点火，使气体压力在活塞位置相当于曲轴转到上止点后10°~15°时达到最高值，如图5-39b）所示。这样气体能在作功行程中得到比较完全的膨胀，而热能得到有效利用。点火时，曲轴的曲拐位置与压缩行程结束而活塞在上止点时曲拐位置的夹角称为点火提前角；若点火提前角过大（即点火过早），则活塞还在向上止点移动过程中，气体压力已达到最大数值。这时气体压力作用方向与活塞的运动方向相反，于是在示功图上便出现了“套环”，如图5-39c）所示。此时有效功率减小，发动机功率也将减小。
最佳点火提前角随许多因素而变。最主要的因素是发动机转速和混合气的燃烧速度。而混合气的燃烧速度又与混合气的成分、发动机的结构（燃烧室形状压缩比等）及其它一些因素有关。因此，当某型号发动机转速一定时，随着负荷的加大（节气门开度加大），进入气缸的可燃混合气增多，压缩终了时的压力和温度增高，同时残余废气在缸内混合气中所占的百分数下降，因而混合气燃烧速度增大。这时，点火提前角应适当减小。反之，发动机负荷减小时，点火提前角则应加大；若节气门开度一定时，发动机转速增高，燃烧过程所占曲轴转角增大，这时应适当加大点火提前角，否则燃烧会延续整个膨胀过程，造成功率和经济性下降。因此，点火提前角应随转速增高适当增大。 汽油机在工作过程，其负荷和转速均经常在变化。为了使发动机在各种工况都能适时地点火，在点火系中一般设有两套自动调节点火提前角的装置。一套能随发动机转速的变化而自动改变点火提前角（离心式点火提前调节装置）。此外，最佳点火提前角还与所用汽油的抗爆性有关。使用辛烷值较高即抗爆性较好的汽油时，允许用较大的点火提前角。故当发动机换用不同牌号的汽油时，点火提前角也应作相应的调节。为此，点火系中还设有一套手动调节装置（辛烷值校正器）。 典型触电点火系属于机械触电断电式点火系统，该系统自1910年首先用于美国Cadillac轿车以来，已有90年的历史，几经改进，结构也已定型，技术相当成熟，基本满足发动机在各工况工作的要求。但仍存在一些根本缺陷为了从根本上克服典型触电是点火系缺陷，早在50年代初人们就开始探索，取得了许多优异成果。无触点点火系则有效的克服解决了典型触电点火系的所有不足。 二、无触点点火系
无触点点火系又称电子点火系，虽然过去曾一段时期将电子点火系分为有触电和无触点两类，而有触电式称为半导体辅助点火系，从运用以来到目前已被逐渐淘汰。所以电子点火系在应用中只有无触点点火系。电子点火系的主要特点是用无触式点火信号发生器和电子点火控制器（点火器）取代原来的机械式触电断电器，利用点火信号发生器产生控制信号，并由该控制信号控制电子点火器工作，再由电子点火控制点火线圈中初级电流的通断。但在该系统中，点火正时调节装置仍然以机械离心式和真空式为主，其基本组成如图5-40所示。主要由点火信号发生器（传感器）、电子点火控制器（点火器）、点火线圈、分电器、高压阻尼线（高压线）及火花塞等组成。 无触点点火系根据点火信号发生器的工作原理或使用的传感器不同分为：磁感应式（磁脉冲式）、霍尔效应式、光电效应式、电磁振荡式和磁敏电阻式等5种类型。其中磁感应式应用最广泛，霍尔效应式次之，其他应用较少或少见。 磁感应式无触点点火系 磁感应式无触点点火系又称为磁脉冲式或磁电传感式无触点点火系。目前国产CA1091、CA1093、EQ1090型等载货汽车采用磁感应式无触点点火系，在国外也比较普及。
磁感式无触点点火系其结构原理如图5-41所示。该点火系由安装在分电器内的传感器（磁感应式点火信号发生器）1、电子点火控制器（点火器），分电器3、点火线圈5、火花塞4以及点火开关和蓄电池组成。 磁感应式点火信号发生器是一个传感器，其功用是在发动机工作时及时产生点火信号。它是由靠分电器轴带动且转速与之相等的信号转子4，安装在分电器地板上的永久磁铁3和绕在铁心2上的传感线圈1等三部分组成如图5-42所示。
信号转子的凸齿与发动机气缸数相等。永久磁铁的磁通经转子的凸齿、传感线圈的铁心、永久磁铁构成回路，如图中虚线所示。当信号转子不转动，通过传感器线圈的磁通量固定不变，不会产生感应电动势，传感线圈两引线输出电压信号为零。当信号转子转动时，转子凸齿与线圈铁心间的空气间隙不断变化，穿过传感线圈铁心中的磁通量也不断变化，根据电磁感应原理，当穿过传感线圈的磁通量发生变化时，感应电动势的大小与磁通的变化速率成正比，其方向则是阻碍磁通的变化，感应电动势大小为：
式中：E——感应电动势； N——传感线圈匝数； dΦ/dt——磁通变化率。 由于信号转子凸齿与铁心及永久磁铁之间的空气间隙发生周期性变化，于是传感线圈两引线之间有交变信号输出。当信号转子凸齿逐渐靠近线圈铁心时，如图5-42a）所示。凸齿与铁心之间的空气间隙逐渐减小，通过传感线圈的磁通量则逐渐增多。即在图5-43中磁通变化曲线上的a点时，磁通的变化率最大、传感线圈中产生的感应电动势达到最大值。随着转子转动，传感线圈中的磁通量增加速度减慢，传感线圈中产生的感应电动势减小。当信号转子凸齿与铁心中心线正好对正时，如图5-42b）所示，凸齿与铁心之间的空气间隙最小。穿过传感线圈的磁通量最大，但磁通的变化率为零，感应电动势减小到零。信号转子继续转动，凸齿渐渐离开传感线圈铁心，凸齿与线圈铁心间的空气间隙逐渐加大、穿过线圈铁心的磁通量则逐渐减少，在线圈中产生的感应电动势加大，但方向与磁通增加时相反。当信号转子转到图5-42c）位置时，磁通量减少的速率最大，传感线圈中的感应电动势反向达到最大值。同理，随着信号转子不断旋转，在传感线圈中产生如图5-43所示大小和方向不断变化的感应电动势。
点火控制器是由三极管T1和T2组成的点火信号检出电路，三极管T3、T4等组成的开关信号放大电路，T5等组成的功率输出电路和稳压管Z1~Z4组成的安全保护电路组成。打开点火开关，当三极管T2通导时，C点的电位降低，T3截止而其集电极电位升高，使T4、T5导通，则初级电路被接通。初级电流由蓄电池正极出发经点火开关K、点火线圈的初级绕阻N1、晶体管T5，搭铁流回蓄电池负极。当三级T2截止时，C点的电位升高，三极管T3导通，其集电极电位降低，三极管T4、T5截止，于是初级电路被截断，次级绕组中产生高压电、击穿火花塞4间隙，点燃混合气。T2的导通和截止取决于P点的电位。P点的直流电位是一定的，且略高于T2的工作电位。而三极管T1的基极与发射极短接，在该电路中相当于一个发射极为正集电极为负的二极管。当点火信号发生器输出的交变信号电压使A点的电位高于P点的直流电位时，T1因承受反向电压而截止。这时，P点的电位高于T2的工作电位，所以T2导通，从而T5也导通，使P点的电位降低。当P点电位低于T2的工作电位时，T2截止，从而T5截止使初级电流中断，在次级绕阻N2中感应出次级高压电供火花塞点火。 稳压管Z1和Z2用来限制点火信号发生器输出电压的幅度，保护三极管T1和T2不被击穿；稳压管Z3和电容C2用来稳定电源电压，可防止电源电压波动而引起误点火；稳压管Z4对初级绕组N1中初级电流切断时所产生的自感电动势限幅。保护三极管T5不被损坏。 目前，在多数国家生产的磁感应式无触点点火系中，采用集成电路点火控制器并与点火信号发生器的传感线圈制成一体，安装在分电器内。或将点火控制器分为两个部分，一部分是整形，放大电路，与传感线圈制成一体；另一部分是能量输出级的晶体管（相当于T4和T5），安装在点火线圈上，以利于散热。集成电路点火控制器，简化了点火系的电路连接，提高点火系工作的可靠性。但是该点火系还存在没有恒电流控制，导通角控制，停车断电保护等功能的不足。 欢迎转载中国专用汽车网文章，转载请注明出处!本文网址：http://www./Article/Detail/65113 |
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