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1、 山東建筑大學(xué)商學(xué)院 汽車發(fā)動機構(gòu)造 課 題： 現(xiàn)代汽車發(fā)動機電子點火系及發(fā)展趨勢 學(xué)生姓名： 張厚良 學(xué) 號： 2008091140 班 級： 營 銷082 指導(dǎo)老師： 閆法義 日 期： 2011.10.10 摘要：點火系統(tǒng)是汽油發(fā)動機重要的組成部分,對發(fā)動機的性能有著決定性的影響。本文簡要介紹了汽油發(fā)動機點火系統(tǒng)的基本工作原理。在此基礎(chǔ)上,綜述了現(xiàn)代電子點火系統(tǒng),尤其是點火能量及點火控制系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢。隨著發(fā)動機向高轉(zhuǎn)速、稀混合氣方向發(fā)展,普通電子點火系統(tǒng)已不能滿足要求,高能微機

2、控制點火系統(tǒng)將成為今后點火系統(tǒng)的發(fā)展方向。 在現(xiàn)代汽車的高速汽油發(fā)動機上，已經(jīng)采用由微電腦控制的點火系統(tǒng)，也稱數(shù)字式電控點火系統(tǒng)。這種點火系統(tǒng)由微電腦（ECU）、各種傳感器和點火執(zhí)行器三部分組成。 實際上在現(xiàn)代發(fā)動機中，汽油噴射與點火這兩個子系統(tǒng)都受同一個ECU控制，合用一組傳感器。傳感器基本上與電控汽油噴射系統(tǒng)中的傳感器相同，例如有曲軸位置傳感器（CKP）、凸輪軸位置傳感器（CMP）、節(jié)氣門位置傳感器（TPS）、進氣歧管壓力傳感器（MAP）、爆震傳感器等。其中爆震傳感器是電控點火專用的一個很重要的傳感器（尤其是采用了廢氣渦輪增壓裝置的發(fā)動機），它能夠監(jiān)測發(fā)動機是否爆燃及爆燃的程度，作

3、為反饋信號使ECU指令實現(xiàn)點火提前，使發(fā)動機不會爆燃又能獲得較高的燃燒效率。 數(shù)字式電控點火系統(tǒng)（ESC）按照結(jié)構(gòu)分為分電器式與無分電器式（DLI，也稱為直接點火系統(tǒng)（DIS））兩種類型。分電器式電控點火系統(tǒng)只用一個點火線圈產(chǎn)生高壓電，然后由分電器按照點火順序依次在各缸火花塞點火。由于點火線圈初級線圈的通斷工作由電子點火電路承擔(dān)，因此分電器已取消斷電器裝置，僅起到高壓電分配職能。 雙缸點火方式 雙缸點火方式指兩個氣缸合用一個點火線圈，因此這種點火方式只能用于氣缸數(shù)目為偶數(shù)的發(fā)動機上。如果在4缸機上，當(dāng)兩個缸活塞同時接近上止點時（一個是壓縮另一個是排氣），兩個火花塞共用同一個點火線圈

4、且同時點火，這時候一個是有效點火另一個則是無效點火，前者處于高壓低溫的混合氣之中，后者處于低壓高溫的廢氣中，因此兩者的火花塞電極間的電阻完全不一樣，產(chǎn)生的能量也不一樣，導(dǎo)致有效點火的能量大得多，約占總能量的80左右。 單獨點火方式 單獨點火方式是每一個氣缸分配一個點火線圈，點火線圈直接安裝在火花塞上的頂上，這樣還取消了高壓線。這種點火方式通過凸輪軸傳感器或通過監(jiān)測氣缸壓縮來實現(xiàn)精確點火，它適用于任何缸數(shù)的發(fā)動機，特別適合每缸4氣門的發(fā)動機使用。因為火花塞點火線圈組合可安裝在雙頂置凸輪軸（DOHC）的中間，充分利用了間隙空間。由于取消分電器和高壓線，能量傳導(dǎo)損失及漏電損失極小，沒有機

5、械磨損，而且各缸的點火線圈和火花塞裝配在一起，外用金屬包裹，大幅減少了電磁干擾，可以保障發(fā)動機電控系統(tǒng)的正常工作。 發(fā)動機－點火系工作原理 汽油機內(nèi)的可燃混合氣是靠火花塞產(chǎn)生的電火花點燃的。為了產(chǎn)生電火花，需要供給高壓電。從蓄電池或發(fā)電機來的低壓電流經(jīng)過點火線圈，電壓驟然升高到1萬V 左右，再經(jīng)過分電器將高壓電分配給每個氣缸的火花塞。此時在火花之間的隙縫產(chǎn)生電火花，按照發(fā)動機氣缸的工作按時將各缸的可燃混合氣點燃。 汽車點火系和一般家用電器的連接不同，由于汽車的電器設(shè)備的電壓較低(6V、12、24V)， 人體接觸沒有危險，所以只采用單根導(dǎo)線連接。即用一根導(dǎo)線將電源的一極與電器設(shè)備的一

6、 極相連電源的另一極用搭鐵線與車架或車身相連。相當(dāng)于一般電路的接地線，汽車行業(yè)稱之 為搭鐵。 汽車的點火系主要由蓄電池、發(fā)電機、點火開關(guān)、點火線圈、電容器、分電器(斷電器和配電器)、火花塞以及高壓線和附加電阻等組成。 點火線圈由初級線圈(低壓部分)和次級線圈(高部分)組成。與初級線圈相連的是點火開關(guān)、斷電器和電容器。與次級線圈相連的有配電器、高壓線和火花塞。接通點火開關(guān)，低壓電流從蓄電池流向點火線圈的初級線圈，它的周圍產(chǎn)生的磁場因受到點火線圈中鐵芯的作用而增強，由于斷電器的作用，切斷了初級低壓電路，初級電流突然下降到零，鐵芯中的磁通量也很快消失，與此同時在次級線圈中則感應(yīng)出高壓電流通過

7、火花塞的兩極產(chǎn)生電火花，點燃氣缸內(nèi)的可燃混合氣。當(dāng)某個氣缸的活塞到達壓縮沖程終了時，分電器內(nèi)的分火頭剛好轉(zhuǎn)到與這個氣缸火花塞接通的側(cè)電極上，此時斷電器的觸點也剛好打開，次級電路在感應(yīng)出的高壓電通過分火頭、側(cè)電極和高壓線流向火花塞，產(chǎn)生電火花。在發(fā)動機正常工作的條件下，由發(fā)電機向蓄電池和點火系供電；如果耗電量大，則由蓄電池和發(fā)電機共同供電；在發(fā)動機起動時，發(fā)電機無法發(fā)電，則由蓄電池供電。當(dāng)汽車消耗掉大量電流后，發(fā)電機將發(fā)出的電向蓄電池補充，使它恢復(fù)原有的電量，以應(yīng)墳發(fā)電機不發(fā)電時的一切電力消耗。 蓄電池類似一個能源轉(zhuǎn)換裝置。在充電時，將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能貯存起來。用電時，又將貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡?/p>

8、能。汽車上的用電大發(fā)動機的起動機，在起動時要消耗幾百安培的電流酸性蓄電池由于在短期內(nèi)能輸出大電流所以它非常適用于起動。蓄電池幾部貯有電解液，具有腐蝕性，故應(yīng)特別注意勿使它和皮膚接觸。近年來國內(nèi)外汽車廣泛使用三相硅整流交流發(fā)電機發(fā)電。通過6 個或8 個二極管組成三級橋式全波整流電路(整流器)，將三相繞組中產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姟? 發(fā)電機的發(fā)電量是隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化而變化的。當(dāng)發(fā)電機的電壓超過恒定值(如13V)時，就需要加以限制。現(xiàn)在常用的限壓裝置有晶體管電壓調(diào)節(jié)器、集成電路調(diào)節(jié)器及機械式調(diào)節(jié)器等，其中機械式調(diào)節(jié)器在新式轎車上已很少采用。晶體管電壓調(diào)節(jié)器是利用晶體三級管的開關(guān)作用控制發(fā)電機的

9、磁場，在發(fā)電機轉(zhuǎn)速變經(jīng)時保持其輸出電壓不變。集成電路調(diào)節(jié)器的工作原理與前者類似，不同點是將所有元件集成在一個半導(dǎo)體基片(集成電路)上。由一索的體積小，工作可靠，無須維護，故被廣泛使用。 分電器由斷電器、配電器、電容器和點火提前調(diào)節(jié)裝置組成。 斷電器的作用是周期性地接通和斷開初級電路，以使次級電路中感應(yīng)出高壓電。它的主要部分是一對觸點。一個是固定的，另一個是活動的。這兩個觸點一般時間是閉合的，活動觸點隨發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動而開合。在觸點分開的瞬間，次級電路中的電壓最高。此時配電器剛好將次級電路接通，使高壓電流流向火花塞。觸點的間隙要按規(guī)定保持一事實上。太大則使閃級電壓變低。太小則觸點間產(chǎn)生火花，

10、使初級電路斷電不良，所以必須對間隙加以調(diào)整并固定好，還要經(jīng)常加以檢查調(diào)整。 配電器的作用是將高壓電按婦動機各氣缸的工作湎序輪流分配給各氣缸的火花塞。它由分電器蓋和分火頭線成。分電器蓋的中心也與點火線圈的高壓輸出線相連，蓋周圍的也與氣缸數(shù)相等，應(yīng)按氣缸的工作須序分別與各氣缸的火花塞相連。活塞在氣缸里動到什么位置將混合氣點燃對發(fā)動機工作的優(yōu)劣極為關(guān)鍵。從點燃混合氣到混合氣完全燃燒所經(jīng)歷的時間約2ms。但因發(fā)動機的轉(zhuǎn)速很高，所以在這段時間里，曲軸已轉(zhuǎn)過相當(dāng)大的角度。如果在活塞向上運動到達最高點時點火，混合氣一邊燃燒，活塞一邊下行使燃燒空間增大，燃燒壓力不但不增加，反而因空間加大而降低，結(jié)果造成發(fā)動

11、機的功率降低。這是我們不希望見到的。為此，我們希望活塞向上運動，尚未到達最高點時點火，讓燃氣的壓力在活塞位置相當(dāng)于曲軸曲柄轉(zhuǎn)過最高點之后一個角度時達到最大值。 汽車點火系中產(chǎn)生電火花的設(shè)備是火花塞?；鸹ㄈ惺芨邏骸⒏邚姸蓉摵?、化學(xué)腐蝕和熱負荷，在忽冷忽熱交變頻率很高的環(huán)境下工作。它的電極和裙部遭受高溫燃氣的腐蝕，因此它的電極必須用傳熱性好、耐高溫及搞腐蝕的材料制成?；鸹ㄈ闹饕撬臒崽匦?。要使火花塞正常地工作，必須保持適當(dāng)?shù)臏囟?。低于這個溫度，火花塞因積炭而漏電，打不著火；高于這個溫度，混合氣接觸火花塞未步火而自燃引起爆震。這個適當(dāng)溫度稱之為自凈溫度(500-600C)。在這個溫度下給氣

12、中的油滴燃燒不易形成積炭，從而保證發(fā)動機能連續(xù)地正常工作，當(dāng)你購置了新車后，也應(yīng)了解所用火花塞的熱值。 傳統(tǒng)的蓄電池點火系存在著以下缺點：當(dāng)電器角點打開時，觸點間產(chǎn)生火花，使觸點本身逐漸燒蝕影響斷電器的使用壽命；火花塞積炭時不能點火；發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速時易缺火?；谝陨媳举|(zhì)性的缺點，所以無觸點電子點火技術(shù)近年來得到長足的發(fā)展。 無觸點點火系采用傳感器代替斷電器觸點，產(chǎn)生點火信號。傳感器有多種形式，如磁肪沖式、霍爾效應(yīng)式及光電式等。某些因家還采用集成電路點火器，它的電路連接簡單，工作可靠，此外，還有一種電容放電式半導(dǎo)體點火系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將蓄電池的電能以電場形式貯存在電容器中，需要點火時，所貯電能

13、向點火線圈的初級線圈放電從而在次級電路中感應(yīng)出主壓電。 盡管以上各種點火系統(tǒng)對于處長角點壽命是有效的，但對點火提前的要求人需依傳統(tǒng)的點火提前裝置來實現(xiàn)。由于這些裝置實際工作起來并不絕對可靠，所以目前出現(xiàn)一咱微電腦控制的半導(dǎo)體點火系統(tǒng)。它可在發(fā)機任何工作善下保證最佳的點火時刻。該系統(tǒng)一般由傳感器、微電腦及點火器等組成。不同車型所用的微電腦控制系統(tǒng)并不完全相同，但它們的工作原理是類似的。它是利用各傳感器(溫度、負荷、位置、轉(zhuǎn)速、爆震)接受如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷、冷卻水溫等隹息，通過電路反饋給微電腦，電腦根據(jù)這些信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)，計算出鞭工作狀況下最佳的點火提前角和初級電路民時間。然后根據(jù)其他信息進行

14、修正。最后根據(jù)計算結(jié)果，在最佳時間向點火器發(fā)出信號，接通初級電路，再經(jīng)過最佳時間切斷電路，致使次級電路中感應(yīng)生成高壓電，經(jīng)配電器送往火花塞產(chǎn)生電火花，點燃混合氣。發(fā)動機由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的全過程稱之為起動過程。為了完成發(fā)動機起動過程設(shè)置的裝置稱為起動系統(tǒng)。只有證發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)動起來，氣缸才能不斷地吸入可燃事氣，并經(jīng)過壓縮、點燃、膨脹和排出廢氣以實動機的工作循環(huán)，因此起動裝置必須具備以下各種要求：有足夠的力矩來克服發(fā)動機內(nèi)部機件的阻力；在一定范圍的氣溫下能可靠地起動，起動需時短；操作方便能連續(xù)多次起動；耗能少等。 現(xiàn)代汽車起動時所用的動力來自于自身配備的起機。起動機作為機械動力源，通過電機軸

15、上的齒輪與發(fā)動機曲軸后端的飛輪外緣齒圈相嚙合，通電后帶動飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動。起動機的電源來自蓄電池。在寒冷季節(jié)里，為了便于起動，往往需要將機油、汽油和冷卻液加溫。起動裝置主要是起動機。它由串激直流電動機、操縱機構(gòu)和離合機構(gòu)所組成。直流電動機低轉(zhuǎn)速時扭矩大，轉(zhuǎn)速高時扭矩逐漸變小，很適合做起動機之用。發(fā)動機起動后，起動機必須立即與飛輪齒圈分離，為此，在起動機上設(shè)有脫開機構(gòu)。在起動時，能保證起動機的動力傳遞給飛輪。起動完畢后，能立即脫開嚙合，切斷傳遞動力，令發(fā)動機不再動起動機運轉(zhuǎn)。這種開合機構(gòu)稱之為離合器。它有滾柱式、摩擦片式及彈簧式等。近年來式汽車上出現(xiàn)了用永磁材料制作的磁極起動機。它的結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量小，具有廣闊的發(fā)展前景。 通過上述重點的介紹，可以確認發(fā)動機是一部由各個系統(tǒng)組成，并由這些系統(tǒng)協(xié)同工作的復(fù)雜機器。當(dāng)然，汽車還有其他相當(dāng)重要的部分如底盤、車身、電器等，在汽車工作時各司其職。但缺少發(fā)機——整個汽車的動力源，其他部分就成了無本之木，它們的工作就無從談起。