《发动机构造》课程授课教案（讲义）第八章 发动机点火系

第八章发动机点火系统知识点：·传统点火系统组成与工作原理·点火时刻·传统点火系统主要元件的结构·电子点火系统·微机控制点火系统·汽车电源教学重点：·点火正时·点火提前角·点火系统图教学难点：·点火正时与点火提前角的调整教学方法及手段：·重点介绍、简要介绍、重点分析、归纳小结、多媒体教学内容：教学内容：生了解点火系的功用和基本要求一、点火系概述：1.点火系作用按工作顺序，定时供给足够能量的高压电于火花塞，产生火花，点燃正常工作时，1-5mJ即可点火；起动时，需100mJ才能点火；且电火花要持续一定的时间，不小于500微秒2.分类点火系按照组成和产生高压电方法不同，可以分为分类与组成电源产生高压的方法1.蓄电池点火系蓄电池或发电机点火线圈和断电器2.半导体点火系蓄电池或发电机点火线圈和半导体元3.磁电机点火系磁电机3.要求（1）在火花塞两电极间产生足够高的次级电压。（2）火花具有一定的能量。（3）在任何工况下，均获得最佳点火提前角。（4）汽车发动机的点火系同汽车上的其它电器设备一样采用单线制连

第八章 发动机点火系统 知识点： ·传统点火系统组成与工作原理 ·点火时刻 ·传统点火系统主要元件的结构 ·电子点火系统 ·微机控制点火系统 ·汽车电源 教学重点： ·点火正时 ·点火提前角 ·点火系统图 教学难点： ·点火正时与点火提前角的调整 教学方法及手段： ·重点介绍、简要介绍、重点分析、归纳小结、多媒体 教学内容： 第一讲教学内容： 简单介绍： 要求学生了解点火系的功用和基本要求 一、点火系概述： 1. 点火系作用 按工作顺序，定时供给足够能量的高压电于火花塞，产生火花，点燃混合气。 正常工作时，1-5mJ 即可点火； 起动时，需 100mJ 才能点火； 且电火花要持续一定的时间，不小于 500 微秒 2.分类 点火系按照组成和产生高压电方法不同，可以分为 分类与组成 电 源 产生高压的方法 1．蓄电池点火系 蓄电池或发电机 点火线圈和断电器 2．半导体点火系 蓄电池或发电机 点火线圈和半导体元件 3．磁电机点火系 磁电机 3.要求 （1）在火花塞两电极间产生足够高的次级电压。 （2）火花具有一定的能量。 （3）在任何工况下，均获得最佳点火提前角。 （4）汽车发动机的点火系同汽车上的其它电器设备一样采用单线制连接，即一

端搭铁。无论是正极搭铁还是负极搭铁，均应保证点火瞬间火花塞中心电极为热的金属表面比冷的金属表面容易发射电子，发动机工作时，火花塞的中侧电极温度高。生了解传统点火系的组成与工作原理二、传统点火系统组成与工作原理1.点火系的组成：蓄电池点火系主要由蓄电池（storage battery）、发电机（generator)）(igniting switch）、点火线圈（ignition coil)、断电器（contact brea电器（distributor）、电容器（capacitor）、火花塞（sparkplug）、高压导tension cable）、阻尼电阻（suppressor resistor）等组成点火系统图：供给路线图B蓄电池点火系组成2.工作原理点火线圈和分电器把12V/24V的低压电变成1万伏以上的高电压，并分配到各缸火花塞。应根据发火顺序连接高压导线与火花塞：凸轮每转一周，各缸按发火顺序点火一次触点闭合时，在初级绕组通电时，其周围产生磁场，并由于铁芯的作月当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电路迅速下降到零，铁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多，导线细的次级绕组中感应出很使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生火花。原理图：专统点火系统原理图

端搭铁。 无论是正极搭铁还是负极搭铁，均应保证点火瞬间火花塞中心电极为负，因为， 热的金属表面比冷的金属表面容易发射电子，发动机工作时，火花塞的中心电极较 侧电极温度高。 简单介绍 要求学生了解传统点火系的组成与工作原理 二、传统点火系统组成与工作原理 图 6-1：供给路线图 图 6-2：传统点火系统原理图 1.点火系的组成： 蓄电池点火系主要由蓄电池(storage battery)、发电机(generator)、点火开关 （igniting switch）、点火线圈(ignition coil)、断电器(contact breaker)、配 电器(distributor)、电容器(capacitor)、火花塞（spark plug）、高压导线（high tension cable）、阻尼电阻(suppressor resistor)等组成 点火系统图： 2．工作原理 点火线圈和分电器把 12V/24V 的低压电变成 1 万伏以上的高电压，并将此电压 分配到各缸火花塞。 应根据发火顺序连接高压导线与火花塞； 凸轮每转一周，各缸按发火顺序点火一次 触点闭合时，在初级绕组通电时，其周围产生磁场，并由于铁芯的作用而加强。 当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电路迅速下降到零，铁芯中的磁 通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多，导线细的次级绕组中感应出很高的电压， 使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生火花。 原理图 ：

初级触点闭合触点断开生理解点火正时点火提前角和影响它的因素三、点火时刻1.点火正时汽油机工作混合气的点火燃烧需占一定的时间（千分之几秒），由于发动高，此时间却占相当大的曲轴转角工作混合气在气缸容积不断增大的情况下燃烧，点火过退：此时：散热表面增大，散热损失增大：压力降低，气体作功能力下降：汽油机发出功率减少而油耗增大；出现发动机过热和排气升温现象。（甚至排气管内燃烧）点火过早·活塞还在上移过程中，气体压力已经达到相当大的数值，塞向上运动。·发出功率减少，油耗增大；·汽油机工作不稳，出现过热、爆震现象，加速运动部件和员2.点火提前角：点火时曲轴的曲拐位置与活塞在压缩上止点时曲拐位夹角。3．点火提前的原因：为充分利用燃烧热能，应使活塞达上止点前的某一使缸内压力于压缩上止点后10~15°CA达到最高值。主要影响因素：工作转速n（nt，点火提前角t）

重点介绍： ·要求学生理解点火正时点火提前角和影响它的因素 三、点火时刻 1．点火正时 汽油机工作混合气的点火燃烧需占一定的时间（千分之几秒），由于发动机转速很 高，此时间却占相当大的曲轴转角 点火过迟：工作混合气在气缸容积不断增大的情况下燃烧 ， • 此时：散热表面增大，散热损失增大； • 压力降低，气体作功能力下降； • 汽油机发出功率减少而油耗增大； • 出现发动机过热和排气升温现象。 （甚至排气管内燃烧） 点火过早： ·活塞还在上移过程中，气体压力已经达到相当大的数值，阻碍了活 塞向上运动。 ·发出功率减少，油耗增大； ·汽油机工作不稳，出现过热、爆震现象，加速运动部件和轴承的磨 损。 2．点火提前角： 点火时曲轴的曲拐位置与活塞在压缩上止点时曲拐位置之间的 夹角。 3．点火提前的原因：为充分利用燃烧热能，应使活塞达上止点前的某一时刻点火， 使缸内压力于压缩上止点后 10~15°CA 达到最高值。 主要影响因素：工作转速 n；（n↑，点火提前角↑ ） 触点闭合 触点断开

负荷；（t，点火提前角+）理解可燃混合气成分与汽油机性能的关系燃料的抗爆性。4.点火提前角调节装置（结构及原理见下节）自动调节装置：离心式点火提前调节装置真空式点火提前调节装置手动调节装置：辛烷值校正器四传统点火系统主要元件的结构了解点火系统各个零部件1.分电器：组成：分电器是由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置组成。功用：(1)接通或断开初级电路(2)将点火线圈产生的高压电按照发动机分配给各缸火花塞(3)根据发动机转速和负荷自动调节点火时刻1）断电器功用：周期地接通和断开初级电路，使初级电流发生变化，以便在点感应生成次极电压断电器图2）配电器功用：是将点火线圈中产生的高压电，按照发动机的工作顺序轮流分缸的火花塞上3）电容器功用：在点火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电火花，防止并可加速点火线圈中的磁通变化率，提高点火电压。电容器po.点火提前角调节方法图

重点掌握 要求学生理解可燃混合气成分与汽油机性能的关系 负荷；(↑,点火提前角↓） 燃料的抗爆性。 4．点火提前角调节装置（结构及原理见下节） 自动调节装置：离心式点火提前调节装置 真空式点火提前调节装置 手动调节装置：辛烷值校正器 简单了解 要求学生了解点火系统各个零部件 四 传统点火系统主要元件的结构 图 6-3：断电器图 图 6-4：电容器 图 6-5：点火提前角调节方法图 1． 分电器： 组成：分电器是由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置组成。 功用： (1)接通或断开初级电路 (2)将点火线圈产生的高压电按照发动机分配给各缸火花塞 (3)根据发动机转速和负荷自动调节点火时刻 1） 断电器 功用：周期地接通和断开初级电路，使初级电流发生变化，以便在点火线圈中 感应生成次极电压。 2） 配电器 功用：是将点火线圈中产生的高压电，按照发动机的工作顺序轮流分配到各气 缸的火花塞上 3）电容器 功用：在点火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电火花，防止触点烧损， 并可加速点火线圈中的磁通变化率，提高点火电压

4）点火提前调节装置方法点火提前角为零改变凸轮与轴改变触点与凸轮的相对位置位点火提前角调节方法一触点2-断电器凸轮：3-分电器轴：4-断电器底版离心式点火提前调节装置图（1）离心式点火提前调节装置离心点火担前调节器节装置真空式点火提前调节装置图（2）真空式点火提前调节装置I真空式点火提前调5.辛烷值校正器作用：换用不同牌号汽油时，改变初始点火提前角。方法：首先将分电器外壳固定螺栓旋松，若想增大点火提前角，则使分电分电器轴旋向转一个角度，反之则顺旋转方向转一个角度（带动触点相对

图 6-6：离心式点火提前调节装置图 图 6-7：真空式点火提前调节装置图 4）点火提前调节装置 方法： （1）离心式点火提前调节装置 （2）真空式点火提前调节装置 5．辛烷值校正器 作用：换用不同牌号汽油时，改变初始点火提前角。 方法：首先将分电器外壳固定螺栓旋松，若想增大点火提前角，则使分电器外壳逆 分电器轴旋向转一个角度，反之则顺旋转方向转一个角度（带动触点相对凸轮移动

点火线圈图一个角度)。然后，将固定螺栓拧紧。2.点火线圈：火花塞图3.火花塞：功用：将高压电引入燃烧室产生火花并点燃混合气。TYY氏热值火花室中热值火花室高热值火花室教学内容五、电子点火系统了解电子点火系的合个部件和工作原理。传统点火系统的缺点：1.触点容易烧蚀；2.因触点容许电流不超过5A，次级电压及火花能量的提高受到限制3.初级电流和次级电压的大小随发动机转速的升高和气缸数的增多而多缸发动机高速时点火不可靠；4.次级电压上升速率比较慢，对火花塞积炭和污染比较敏感。电子点火系统的优点1.克服了与触点有关的一切缺点，改善了点火性能

图 6-8：点火线圈图 图 6-9：火花塞图 一个角度）。然后，将固定螺栓拧紧。 2． 点火线圈： 3.火花塞： 功用：将高压电引入燃烧室产生火花并点燃混合气。 第二讲教学内容 简单介绍 要求学生了解电子点火系的合个部件和工作原理。 五、电子点火系统 传统点火系统的缺点： 1. 触点容易烧蚀； 2. 因触点容许电流不超过 5A，次级电压及火花能量的提高受到限制； 3. 初级电流和次级电压的大小随发动机转速的升高和气缸数的增多而下降，使 多缸发动机高速时点火不可靠； 4. 次级电压上升速率比较慢，对火花塞积炭和污染比较敏感。 电子点火系统的优点： 1. 克服了与触点有关的一切缺点，改善了点火性能；

可增大初级电流（7~8A），提高次级电压，改善发动机高速时的点3.有利于改善发动机的动力性、经济性和排气净化性能；大大减轻了对无线电的干扰；5．结构简单，质量轻，体积小，使用维修方便简图：（见下页）火系图（一）、半导体点火系统大体分为以下3类：1、由电磁、红外或霍尔元器件构成的非接触式断电器组成的点火系统点点火器，其放大电路又分晶体管电路和电容放电电路两种。2、ECU(Blectronic Control Unit)控制的点火系由 ECU 中的微处理器转角传感器的信号确定点火时刻，因而它没有断电器，只有分电器，根据的信号直接控制点火线圈初级电路的通断。3、无分电器点火系统(Distributor-LessIgnition）是当前最先进的）曲轴传感器送来的不仅有点火时刻信号，而且还有气缸识别信号，从而使能向指定的汽缸在指定的时刻送去点火信号。（二)、信号发生器(传感器）原理利用了一一些半导体元件替代了蓄电池点火系中的断电器，产生脉冲信常用的传感器有霍尔式、电磁式和光电式。1.蛋尔式传感器（图8-16）：由信号盘叶片、永久磁铁、霍尔芯片及霍尔等构成。当叶片从槽中移出时，点火线圈初级线圈由导通状态变为断路次级线圈产生高电压

图 6-10： 半导体点火系图 2. 可增大初级电流（7~8A），提高次级电压，改善发动机高速时的点火性能； 3. 有利于改善发动机的动力性、经济性和排气净化性能； 4. 大大减轻了对无线电的干扰； 5. 结构简单，质量轻，体积小，使用维修方便 简图：（见下页） (一)、半导体点火系统大体分为以下 3 类: 1、由电磁、红外或霍尔元器件构成的非接触式断电器组成的点火系统称为无触 点点火器，其放大电路又分晶体管电路和电容放电电路两种。 2、ECU(Electronic Control Unit)控制的点火系由 ECU 中的微处理器根据曲轴 转角传感器的信号确定点火时刻，因而它没有断电器，只有分电器，根据 ECU 送来 的信号直接控制点火线圈初级电路的通断。 3、无分电器点火系统(Distributor-Less Ignition)是当前最先进的点火系统， 曲轴传感器送来的不仅有点火时刻信号，而且还有气缸识别信号，从而使点火系统 能向指定的汽缸在指定的时刻送去点火信号。 （二）、信号发生器(传感器) 原理： 利用了一些半导体元件替代了蓄电池点火系中的断电器，产生脉冲信号点火， 常用的传感器有霍尔式、电磁式和光电式。 1. 霍尔式传感器（图 8-16）:由信号盘叶片、永久磁铁、霍尔芯片及霍尔传感器槽 等构成。当叶片从槽中移出时，点火线圈初级线圈由导通状态变为断路状态，使 次级线圈产生高电压

霍尔式传感器图OD霍尔式传感器2.电磁式传感器：由转子和线圈组成。转子固定在分电器轴上，线圈固定壳体上。永久磁铁的磁力线经转子、线圈、托架构成封闭回路，转子旋转转子凸起与托架间的磁隙不断变化，通过线圈的磁通也不断变化，线圈中电磁式传感器图应电压，并以交流形式输出。号的产电式传感器3.光电式传感器（图8-19和图8-20)：主要由发光二级管、光敏二级管控制电路组成。发光二级管和光敏二级管位置相对，分别位于遮光盘光电式传感器图盘固定在凸轮轴上，与凸轮轴一同旋转。U大传盛电子点火线路图（三）、电子点火器：原理：电子点火器是电子点火系的核心，其基本作用是将点火脉冲发生器的以控制初级回路的通断状态

图 6-11：霍尔式传感器图 图 6-12：电磁式传感器 图 图 6-13：光电式传感器图 图 6-14：电子点火线路 图 2.电磁式传感器：由转子和线圈组成。转子固定在分电器轴上，线圈固定在分电器 壳体上。永久磁铁的磁力线经转子、线圈、托架构成封闭回路，转子旋转时，由于 转子凸起与托架间的磁隙不断变化，通过线圈的磁通也不断变化，线圈中便产生感 应电压，并以交流形式输出。 3． 光电式传感器(图 8-19 和图 8-20)：主要由发光二级管、光敏二级管、遮光盘和 控制电路组成。发光二级管和光敏二级管位置相对，分别位于遮光盘两侧。遮光 盘固定在凸轮轴上，与凸轮轴一同旋转。 （三）、电子点火器： 原理： 电子点火器是电子点火系的核心，其基本作用是将点火脉冲发生器的信号放大， 以控制初级回路的通断状态

ToCoil子点火器原理图口北部控单CU)点系的心根发机种

介 绍：要 求学生了解 ECU 点火系 统。 六 . 点火系统的微机控制 电 子 控 制 单 元 (ECU) 是 点 火 系 统 的 核心。 它 根 据 发 动 机 各 种 0 20 40 60 80 100 第一季度 第三季度 东部 西部 北部

感信经计求最点时和级圈电间在当候发器出火号！先转信和气求基的火前再据温动导速导调关对本火

传 感 器 信 号 经 过 计 算 求 出 最 佳 点 火 时 刻 和 初 级 线 圈 通 电 时间， 并 在 适 当 时 候 给 发 火 器 发 出 点 火 信号。 CPU 首 先 据 转 速 信 号 和 吸 气 量 求 出 基 本 的 点 火 提 前 角。再 根 据 水温、 起 动 信号、 车 速 信号 、 空 调 开 关 等 对 基 本 点 火