电子教案
                主讲教师：楚晓华
章  节
（第六讲）
第四章  点火系统
第一节  传统点火系统
课时
2
授课班级
05级1、2、5、6、7班
授课日期
2008-3-5
教学目的
掌握传统点火系统组成和工作原理，理解影响二次电压的因素，掌握传统点火系统的构造。
教学重点
掌握传统点火系统工作原理，理解影响二次电压的因素。
教学难点
理解影响二次电压的因素
教学手段
讲授、多媒体
作业
思考题与习题 4-1、4-2、4-4、4-8
主要参考书目及网络资源
《汽车电器与电子技术》，孙仁云  付百学编著，机械工业出版社，2007年1月
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板书内容：
第四章  点火系统
第一节  传统点火系统
一、传统点火系统的组成及工作原理
1、 组成
2、 工作原理
二、影响二次电压的因素
1、传统点火系统的工作特性
2、影响二次电压的其他因素
三、传统点火系统的构造
1、点火线圈
2、分电器
3、火花塞
讲述内容：
第四章  点火系统
第一节  传统点火系统
一、传统点火系统的组成及工作原理
1、组成
传统点火系统主要由蓄电池、点火开关、分电器、点火线圈、电容器、火花塞
（1）蓄电池
标称电压为12v，其作用是供给点火系所需的电能。
（2）点火开关
控制仪表电路点火系的初级电路以及起动机的继电器电路等。
（3）分电器
由断电器和配电器两部分组成，断电器由触点副和凸轮组成，
其作用是用来接通和切断点火线围的初级电路，使点火线围在次级产生高电压，配电器将点火线圈产生的高电压按气缸的工作顺序送住各缸的火花塞。
（4）点火线圈
为自耦变压器，将低电压变成能击穿火花塞间隙的高电压。
（5）电容器
汽车点火系统电容器与断电器触点并联，减小触点分开时产生的电火花，以免触点烧蚀，延长触点的使用寿命。
（6）火花塞
将高电压引入气缸燃烧时，产生电火花，点燃混合气。
2、工作原理
接通点火开关，起动发动机，曲轴便带动分电器轴旋转，使断电器内触点反复地开闭，切断和接通点火线围的初级绕组电流，在点火线圈的次级绕组感应高电压，并送往火花塞去跳火，点燃混合气。
点火系统的工作过程分为三个阶段；即触点闭合、初级电流增长阶段；触点顶开、次级绕组产生高压阶段；火花塞电极间火花放电阶段。
（1） 触点闭合、初级电流增长阶段
  点火系的初级电路包括蓄电他、点火开关、附加电阻、点火线圈的初级绕阻、分电器的触点及电容等。
触点刚闭合时，初级回路的电流为零，可得如下方程：
解此方程得：
    对汽车点火而言，在触点闭合约20ms，i1就接近于其极限值了。
    初级电流增长时，不仅在初级绕组中产生自感电动势，同时在点火线圈次级的绕组中也会产生感应电动势，但由于磁通的增加较慢，该电动势较小，约为1．5—2kv，尚不能击穿火花塞间隙。
（2） 触点顶开、次级绕组产生高压阶段
触点闭合后，初级电流按指数规律增长，当触点闭合段时间h后，触点被凸轮顶开，此时的初级电流也称为初级断开电流，其值为
  触点打开后，初级电流从iP，迅速降到零，磁通也迅速减小，在初、次级绕组中都产生感应电动势，初级绕组匝数少，产生200-300v的自感电动势，次级绕组匝数多，产生的感应电动势高达15—20kv。
触点打开后，初级电路由R、L、c构成振荡回路，产生衰减振荡。在次级的感应电动势也产生同样的衰减振荡。如果次级电压不能击穿火花塞间隙，则次级电压，在几次振荡后消失。如果次级电压上升到击穿电压认并将火花塞间隙击穿时，则次级电压的变化如图所示。
（3） 火花塞电极间火花放电阶段。
通常火花塞的击穿电压总是低于U2max，当次级电压u2达到击穿电压时，就使火花塞间隙击穿而形成火花，这时在次级电路中出现了次级电压也突然下降。
火花放电一般有电容放电和电感放电两个阶段，电容放电是指火花塞间隙被击穿时，电容C2的储能迅速降放出来，特点是放电时间短(1微秒左右)，放电电流大，可达几十安培。跳火以后，火花间隙的阻力减小，线圈磁场的其余能量沿着电离火花缓慢放电，形成“电感放电”(又称火花放电)，特点是放电时间校长，达数毫秒，但放电电流小(约几十毫安)，放电电压低，约600v，实验证明，电感放电持续时间超低，点火性能越好。
另外，电容放电时，伴随有迅速消失的高频振荡，是产生无线电干扰的主要因素，必须加以抑制。
二、影响二次电压的因素
1、传统点火系统的工作特性
点火系统发出的最大电压随发动机转速的变化而变化的关系称为点火系统的工作特性。
点火系统工作时，二次电压的最大值为将随发动机转速的升高而降低。点火系统的这种工作特性是发动机高速时容易断火的原因、因此，发动机工作时，受点火系统的影响，有一个极限转速超过此转速将不能保证可靠点火。当转速很低时，虽然一次电流能达较大数值，由于触点开缓慢，触点间会形成火花，损失一部分电磁能，因而也会使二次电压降低。
2、影响二次电压的其他因素
1)发动机气缸数  发动机的气缸数越多，凸轮每转一周触点闭合与打开的次数就越多，于是触点的闭合时间缩短，一次断电电流减小，因而使二次电压降低。
2)火花塞积炭  火花塞积炭相当于在电极间并联了一个分路电阻，使二次电路形成闭合回路。当触点打开，二次电压增长时，在二次电路内会形成泄露电流，消耗了一部分电磁能量，使二次电压降低。
3)电容对二次电压的影响  点火系统一次分布电容和二次分和电容减小，会使二次电压的最大值升高。但若—次电容过小，触点火花增加，消耗电磁能，且磁场消失减慢，因而使二次电压降低。二次电容由于二次绕组、配电盘、高压导线和火花塞本身具有一定的电容量，不能降低得太小。另外，为了减少无线电干扰，汽车点火系统中采用屏蔽时，反而会使二次电容增加。
4)触点间隙  触点间隙增大，触点打开时间提前，闭合角减小、因此—次电流减小，从而使二次电压最大值降低。触点间隙减小，触点闭合角增大。使二次电压增大、但触点间隙过小时，会使触点火花加强，反而使二次电压降低。
5)点火线圈的温度  点火线图过热时，线圈电阻增加，使一次断电流减小，降低二次电压。
三、传统点火系统的构造
1、点火线圈
点火线圈是将电源的低电压转变为高电压的基本元件，由一次绕组、二次绕组和铁心等组成。按磁路根据结构特点可分为开磁路和闭磁路两种类型。有触点点火系广泛使用的是开磁路点火线圈，而闭磁路点火线圈多用于高能无触点点火系。
（1）开磁路点火线圈
  为了减少涡流的磁滞损失，铁芯由硅钢片叠成，包在硬纸板套内。套上绕有次级绕组，用直径为0.06mm—0.10mm的漆包线，绕11000一26000匝。一次绕组绕在次级绕组的外边以利散热。初级绕组用直径0. 5mm_ 1.0mm的漆包线绕230一370匝。绕组绕好后在真空中浸以石蜡和松香的混合物．以增强绝缘，绕组和外壳之间，装有导磁用的钢片，用来加强磁通．外壳底部有瓷杯，以防高压电击穿次级绕组的绝缘向铁芯棚外壳放电。为了加强绝缘和防止潮气浸入，可在外壳内填满沥青成变压器油。前者称干式点火线圈，后者称油浸式点火线圈。
此外，根据低压接线柱的数目不同，点火线圈又分为二接线性式与三接线柱式。两者的主要区别是：接线柱式的外壳上装有附加电阻，为了固定该电阻，故增加了低压接线柱，附加电阻则接在接线柱上。
2）闭磁路点火线圈  在闭磁路点火线圈中，由硅钢片叠成口字形或日字形的铁心，初级绕组在铁心中产生的磁通可形成闭合回路。其优点是漏磁少。磁路的磁阻小，能量丝损失小，其能量转换率可高达75%(开磁路点火线圈只有60％)。其次，体积小。可直接装在分电器上。不仅结构紧凑，并可有效的降低次级电容，故在无触点的点火系中被广泛采用。
2、分电器
分电器由断电器、配电器、电容器和点火提前机构等组成。
1）配电器
配电器安装在断电器的上方，由胶木制的分电器盖和分火头组成，分火头连接在凸轮的顶端，与凸轮同步旋转，其上装有金属导电片。分电器盖的中间是高压线座孔．其内装有炭柱，靠弹簧紧压在分火头的导电片上。分电器盖的四周有与发动机气缸数相等的旁电极通至盖上的金属套座孔，以安插高压分线。当分电器轴旋转时，导电片在距离旁电极的间隙出越过。当断电器触点打开时，高压电自导电片跳至与其相对的旁电极，再经高压分线送至火花塞。
断电器主要由断电器触点和断电器凸轮等组成。断电器触点由钨制成，安装在断电器底板上且串联在点火线圈初级绕组电路中。其中一触点固定，另一触点活动。固定触点搭铁且固定在活动板上，可借助偏心螺钉来调节触点间隙。活动触点固定在活动触点臂的一端，臂的另一端有孔，套在销钉上。触点臂经弹、导线与壳体上的接线柱相连。臂中部连有夹布胶木项块，靠弹压紧在凸轮上。凸轮的凸角数与发动机的缸数相等，并经离心调节机构的重心块由分电器轴驱动。
2）断电器
断电器主要由断电器触点和断电器凸轮等组成。断电器触点由钨制版，安装在断电器底板上且串联在点火线圈初级绕组电路中。其中一点固定，另一触点活动。固定触点搭铁且固定在活动板上。可借助偏心螺钉来调节触点间隙。活动触点固定在活动触点臂的一端，臂的另一端有孔，套在销钉上。触点臂经弹、导线与壳体上的接线柱相连。臂中部连有夹布胶木顶块，靠弹压紧在凸轮上。凸轮的凸角数与发动机的缸数相等，并经离心调节机构的重心块由分电器轴驱动。
  3．电容器
    电容器固定在分电器的壳体上，与断电器的触点并联，用来消除触点的火花。
电容器工作时要承受触点打开时初级绕组产生的200一300v自感电动势，故要求其耐压值为500V。
4．点火提前机构
分电器上装有随发动机转速和负荷的变化而自动改变点火提前角的离心提前机构和真空提前机构。在其它使用因素变化时，可适当地进行手动调节。
1)离心提前机构
离心提前机构通常是安装在断电器底板的下方。当发动机的转速升高时，在离心力的作用下，重块克服弹簧拉力向外甩出。其上的销钉推动拨板(凸轮)顺旋转方向相对分电器轴朝前转过一个角度，使凸轮提前顶开触点，点火提前角增大。转速降低时，重块在弹簧力的作用下收回，使点火提前角自动减小。
2）真空提前机构
真空提前机构装在分电器的外侧，主要由膜片、弹簧、拉杆、活动板、触点等组成。调节器内的膜片一侧通大气。另一侧则与节气门下方的小孔相通、拉杆—端与膜片相连，另一端则与分电器活动板或外壳相连。
 
发动机小负荷时，节气门开度小，由于进气歧管的真空度较大，膜片两侧形成压力差、使膜片克服弹簧力向右拱曲，拉杆拉着活动板或分电器外壳连同触点逆凸轮旋转方向相对分电器轴朝后转过一定角度，使触点提前顶开，使点火提前角增大；当大负荷时，进气歧管的真空度小，膜片在弹簧力的作用下向左拱曲，使点火提前角自动减小；发动机起动或怠速时，节气门几乎关闭，小孔位于节气门上方，膜片两侧的压力几乎相等，膜片在弹簧力的作用下使点火提前角最小或者不提前。
3、火花塞
火花塞的作用是将点火线圈产生的高压电引入发动机的燃烧室内，在电极上形成电火花，点燃混合气。
1．火花塞的构造
火花塞的结构如图5—20所示。在钢质的壳体内固定有高氧化铝陶瓷绝缘体，绝缘体中心孔的上部装有金属杆，杆的上端有接线螺母。可接高压线；中心孔的下部装有中心电极，金属杆与中心电极之间利用导电玻璃密封。铜制内垫圈起密封和导热作用。壳体的上部有便于拆装的六角平面，下部有螺纹以备安装，壳体的下端同定有弯曲的侧电极，垫圈以保证火花塞的密封。
火花塞的热持性是用来表征火花塞受热能力的物理量，主要取决于绝缘体裙部的长度。绝缘体裙部长的火花塞，其受热面积大，传热路径长，散热困难．裙部的温度较高．称为“热型”火花塞；反之，裙部短的火花塞，吸热面积小、传热路径短，散热容易，因此裙部的温度低，称为“冷型”火花塞。热型火花塞适用于低速、低压缩比的小功率发动机，冷型火花塞则适用于高速、高压缩比的大功率发动机。
  火花塞的热特性常用热值或炽热数来标定。我国是以火花塞绝缘体的裙部长度来标定，并以l—11以内的阿拉伯数字作为热值代号。
课后体会