项目4 汽车点火系（课件）-《汽车常规电气设备构造与维修》同步教学（人民交通出版社第三版）

项目四 汽车点火系统 任务一 点火系概述 【知识储备】 一、点火系的作用 对于汽油发动机，吸入气缸内的可燃混合气在压缩终了时由电火花点燃而开始燃烧，燃烧产生的强大的压力即推动活塞向下运动而作功。为此，在汽油机上设有一套能在气缸内产生电火花的系统，称为点火系。 点火系的作用是将蓄电池或发电机的低压电转变成高压电，再按照发动机的工作顺序适时将高压电分送给需要点火气缸的火花塞，产生电火花以点燃可燃混合气。 二、点火系的要求 无论是哪一类的点火装置，均有共同的技术性能要求，即应在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而准确地点火，为此应满足以下三个方面的要求： 1．能产生足以击穿火花塞间隙的电压 火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称为击穿电压。点火系产生的次级电压必须高于击穿电压，才能使火花塞跳火。击穿电压的大小受很多因素影响，其中主要有： （1）火花塞电极间隙和形状 火花塞电极的间隙越大，气体中的电子和离子受电场力的作用越小，不易发生碰撞电离， 击穿电压就越高；电极的尖端棱角分明，所需的击穿电压低，如图4-1所示。 图4-1 火花塞间隙与击穿电压的关系 （2）气缸内混合气体的压力和温度 混合气的压力越大，温度越低，其密度就越大，离子自由运动距离就越短，不易发生碰撞电离，击穿电压就越高，如图4-2所示。 图4-2 气缸内混合气体的压力和温度与击穿电压的关系 （3）电极的温度和极性 火花塞电极的温度越高，电极周围的气体密度越小，击穿电压就越低；针状的中心电极为负极且温度较高时，击穿电压就较低，如图4-3所示。 图4-3 电极的温度和极性与击穿电压的关系 （4）发动机的工作情况 ① 发动机转速 击穿电压与发动机转速的关系如图4-4所示。发动机高速工作时，气缸内的温度升高，使气缸的充气量减小，致使气缸中压力减小，因而火花塞的击穿电压随转速的升高而降低。发动机在起动和急加速时击穿电压升高，而全负荷且稳定工作状态时击穿电压较低。 图4-4 击穿电压与发动机转速的关系 ② 混合气空燃比 如图4-5所示，混合气过稀和过浓时击穿电压都会升高。 图4-5 混合气空燃比与击穿电压的关系 此外，发动机的功率、压缩比以及点火时刻等因素也影响击穿电压的高低。为了保证点火的可靠性，点火系必须有一定的次级电压储备。但过高的次级电压，将造成绝缘困难，使成本提高。 2．火花应具有足够的能量 发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度接近其自燃温度，仅需要1-5mJ的火花能量。但在混合气过浓或是过稀时，发动机起动、怠速或节气门急剧打开时，则需要较高的火花能量。 随着现代发动机对经济性和排气净化要求的提高，都迫切需要提高火花能量。因此，为了保证可靠点火，高能电子点火系一般应具有80～100mJ的火花能量，起动时应产生高于100mJ的火花能量，如图4-6所示。 图4-6 火花能量与启动时间的关系 3．点火时刻应适应发动机的工作情况 对于多缸发动机，点火系应按发动机的工作顺序进行点火。通常六缸发动机的点火顺序为1-5-3-6-2-4，四缸发动机的点火顺序为1-3-4-2或1-2-4-3。点火时刻对发动机性能影响很大，从火花塞点火到气缸内大部分混合气燃烧，并产生高的爆发力需要一定的时间，虽然这段时间很短，但由于曲轴转速很高，在这段时间内，曲轴转过的角度还是较大的。若在压缩上止点点火，则混合气边燃烧，活塞边下移而使气缸容积增大，这将导致燃烧压力低，发动机功率也随之减小。因此要在压缩接近上止点前点火，即点火提前。 从发出电火花开始至活塞到达上止点为止的一段时间内曲轴转过的角度。称为点火提前角。 如果点火提前过小，当活塞到达上止点时才点火，则混合气的燃烧主要在活塞下行过程中完成，即燃烧过程在容积增大的情况下进行，使炽热的气体与气缸壁接触的面积增大，因而转变为有效功的热量相对减少，气缸内最高燃烧压力降低，导致发动机过热，功率下降。 如果点火提前过大，由于混合气的燃烧完全在压缩过程进行，当活塞到达上止点之前即达最大，使活塞受到反冲，发动机作负功，不仅使发动机的功率降低，并有可能引起爆燃和运转不平稳现象，加速运动部件和轴承的损坏。 实践证明，燃烧最大压力出现在上止点后10°～15°时，发动机的输出功率最大，此时所对应的点火提前角为最佳点火提前角。 最佳点火提前角影响因素很多，最主要的因素是发动机转速、负荷、冷却液温度及燃油品质等。 当发动机转速一定时，随着负荷的加大，节气门开度增大，进入气缸内的可燃混合气量增多，则压缩终了时混合气的压力和温度增高，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，