汽油机点火系统混合气击穿电压的实验研究
汽油机点火系统混合气击穿电压的实验研究
来源：《汽车与配件》发布时间：2012-09-06
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点火线圈是汽油机点火系统中的核心零部件之一，其性能直接影响发动机的各项参数指标。长期以来，国内一直缺乏对点火线圈性能的实车评估手段。研究击穿电压的影响因素，拟定实车不同转速下的极限击穿电压获取方法，对评估点火线圈输出电压是否满足点火系统要求是非常必要的，对点后续火线圈的选型和开发有十分重要的意义。
火花点火过程的不同阶段及击穿电压的定义
整个火花点火过程分为：预击穿阶段、击穿阶段、电弧放电阶段、电弧到辉光放电的过渡阶段和辉光放电阶段。
预击穿
阶段可以通
过汤森放电
理论进行解
释，预击穿
阶段如图2
红色框图所
示。当线圈
充电结束断
开初级回路
后，次级感
应电动势增
大，至火花
塞电极之间
的电场呈逐
渐增加的态
势。中心电
极(阴极)表
面的电子在
电场作用下
加速并逃逸
出来，以最
快的速度奔
向侧电极
(阳极)，形成电流并达到接近饱和的状态。随着电场强度的增加，更多的阴极电子开始飞向阳极，并在电场的作用下获得足够的动能。在飞行路径上，加速的电子和气体原子以一定概率发生碰撞，并产生新的自由电子，自由电子倍增。被撞击后的气体原子由于失去了电子而变成正离子，在电场的作用下飞向阴极撞击出更多的电子(二次电子发射)。当电子数量呈几何倍数增加并达到极限时，原本绝缘的气体被击穿，变成等离子态。
击穿阶段如图2蓝色椭圆框图所示。当混合气被击穿时，间隙阻抗迅速下降，电压迅速衰减，电流达到峰值，一个很窄的圆柱状等离子体通道建立起来，电能几乎可以无损失地通过等离子体通道，使它的温度达到60000K，压力上升到几十个MPa，从而产生一个强烈的基波向四周传播，使等离子体的体积迅速膨胀。击穿阶段的时间很短，约10ns。
电弧放电阶段紧随击穿阶段。击穿阶段末期形成了电极间的等离子体通道，间隙阻抗迅速下降。因此，此阶段的放电特征是两极总压降很低，只有50~100V。电流强度却很高，大于100mA。随着电流的逐步衰减，放电过程进入到了辉光放电阶段。辉光放电最主要特征是两极压降高，电流强度较小(气体离子化能力变弱)。
击穿电压
击穿阶段最主要的参数就是击穿电压，它的大小直接决定了点火系统的性能；理论上讲，
击穿电压越
低对点火越
有利，不但
可以降低点
火线圈的负
担(线圈的
输出电压无
法达到击穿
电压，失火
频繁发生)，
而且防止了
火花塞被击
穿的风险
(击穿电压
过高甚至达
到火花塞陶
瓷体的击穿
电压值，火
花塞被打穿
至点火系统
失效)。
击穿电
压主要和点
火缸压、火花塞间隙相关；此模型没有考虑电极几何外形(空气间隙型、半沿面型、沿面型等)、材料和次级电压上升率对击穿电压的影响。以下将给出击穿电压影响因素的试验研究。
混合气击穿电压影响因素的试验研究
在以上的理论分析中提到，混合气的击穿电压主要和点火正时所对应的缸压和火花塞电极的两极间隙有关；为了验证理论模型的正确性并考核其它因素对击穿电压的影响，对相关影响因素进行了实车验证，试验包括：
1.不同负荷(点火正时所对应的缸压)下混合气击穿电压对比试验。
2.不同火花塞两极间隙下混合气击穿电压对比试验。
3.不同次级电压上升时间混合气击穿电压对比试验。
4.不同空燃比下混合气击穿电压对比性试验。
试验设备布置
本试验在国内批产的某型1.8L轿车上进行。
点火线圈采用1×1顶置式线圈，线圈发动机控制器(ECU)驱动接口和电瓶接口通过信号转接器连入匹配用ECU，地线接口通过耐高温线束连接到发动机壳体上。电流探头夹在点火线圈的地线接口和发动机地之间的线束上，并通过信号放大器将处理后的信号输入给示波器；点火线圈输出端通过三通头连接到火花塞接线螺帽上，三通另一端与TEK高压探头相连，测量点火线圈点火过程中点火线圈的输出电压波形；TEK高压探头将电压信号衰减1000倍后输入给示波器信号采集通道；试验过程中，通过示波器观察点火过程中点火线圈输出电压和放电电流随时间的变化。
实验结果及分析
不同负荷(点火
正时所对应的缸压)
下混合气击穿电压
对比试验
发动机负荷影
响点火正时所对应
的缸压的大小，负
荷越大，缸压也越
大。本试验采用相
对充气量rl代表发
动机的负荷大小，
相对充气量rl的定
义如下：
其中P1-当前情况下，进气门关闭时缸内压力；
V1-当前情况下，进气门关闭时缸内体积；T1-当前情
况下，进气门关闭时缸内温度；T0-标准情况下，进气门关闭时缸内温度(273K)；P0-标准情况下，进气门关闭时的缸内压力(1013mbar)。
试验条件如下：发动机转速选取：2500r/min；相对充气量rl代表发动机的负荷大小，分别选取：20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%；充电时间选取：2ms；观察不同点火正时缸压对混合气击穿电压的影响，试验结果如图3所示。
从图4中可以看出，随着负荷rl的增大，混合气的击穿电压成上升趋势，辉光放电阶段的自持电压也随之升高。其原因在于随着发动机负荷的增加，点火时的缸压升高，在火花塞间隙处的混合气密度增加，两极间的气体分子数量增多，击穿该混合气所需要的能量增加，击穿电压也需要提高。此试验结论也同以上经验公式所描述的规律一致。
不同火花塞两极间隙下混合气击穿电压对比试验
取常规间隙火花
塞和极限间隙火花塞
(200小时台架耐久后
的老化火花塞)进行对
比试验，常规间隙为
0.7mm，极限间隙为
1.3mm；转速选取
1500r/min、相对充气
量rl为30%、充电时
间2ms；试验结果如
图4所示。
从图4可以看出，
随着火花塞间隙的增大，击穿电压成上升趋势，火花持续时间也变短。火花塞间隙增大相当于两极间的气体分子数量增多，也需要更大的能量和击穿电压对混合气进行击穿。同时，对于相同的线圈充电能量，在击穿阶段耗费的能量越大，后续火花的持续能量和时间也越短。
不同次级电压上升时间对混合气击穿电压的影响
初级电流越大，次级电流上升的时间越短。初级电流和充电时间成正比，本试验采用充电时间衡量次级电压上升时间的大小；试验工况选择：发动机转速1500r/min、相对充气量rl为30%、充电时间1ms、2ms、3ms、4ms；试验结果如图5所示。
当充电时间增大时，次级电压上升时间缩短，击穿阶段的时间缩短，但是对击穿电压的大小几乎是没有影响的。这反映出击穿电压主要取决于火花塞特性(间隙、形状等)及其附近的混合气特性(密度、流动特性、空然比等)，而跟点火系统的充电时间无关。
混合气空燃比对混合气击穿电压的影响
实际驾驶过程中，在一些特殊工况下，混合气的空燃比与最优空燃比(lambda=1.0)会存在比较大的偏差(加浓保护、过渡工况、冷起动后的暖机阶段等等)；因此，考核不同空燃比对击穿电压的大小是否有影响也是非常必要的。此试验在如下工况下进行：发动机转速为1500r/min、相对充气量rl为30%、空燃比lambda取为0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3；试验结果如图6所示：
从图中可以看出，空燃比lambda=0.7时，混合气最容易被击穿；随着空燃比的增加，击穿电压随之增加，当lambda=0.9时基本达到峰值，之后随着lambda的继续增加，击穿电压又有所下降。由此可见，混合气的构成成分对击穿电压有一定影响，这跟混合气不同组分具有不同的击穿电压特性有关。
汽油机的点火系统
第九章汽油机的点火系统 一、教学目标 通过本章的学习，让学生了解汽油机点火系统的作用。使学生掌握蓄电池点火系统的组成及工作原理；掌握电子点火系统的组成及工作原理；掌握磁电机点火系统的组成及工作原理。 二、教学基本要求 1.掌握蓄电池点火系的工作原理及主要组成部件的结构及原理。 2.掌握电子点火系统的类型，重点了解无触点晶体管点火系的组成及工作原理。 3.掌握磁电机点火系统的组成及高压电产生的原理。 三、各节教学内容及学时分配 第一节汽油机点火系的功用与分类，计划0.5学时。 第二节蓄电池点火系统，计划1.5学时。 第三节晶体管点火系统，计划1学时。 第四节磁电机点火系统，计划1学时。 四、重点与难点 1.重点 （1）点火时间对汽油燃烧的影响，点火提前角应怎样随着发动机负荷，转速及油品的性质的变化而变化。 （2）蓄电池点火系的工作原理及主要部件的构造及原理。 （3）磁电机点火系统的组成及工作原理。 2.难点
（1）蓄电池点火系统中影响高压电的因素。 （2）晶体管点火系统的工作原理。 五、内容的深化和拓宽 1.将汽油机点火系统出现故障时与汽油机的故障现象结合起来，使学生能够更好的理解点火系统的作用。 2.在讲述点火系统点火提前角的调节装置的作用时，结合发动机的实际工作，如果真空式点火提前角调节机构中的真空管没有与进气管接上，对发动机的影响怎样。 3.讲述磁电机点火系的原理时应与蓄电池点火系统进行比较，讲解其区别与联系。 六、教学手段及注意内容 1.以教师讲解为主，辅以多媒体中的动画演示，建立学生的形象思维；中间穿插情景教学模式，设置故障现象，引发学生积极思考，适当提问，以加深学生对某些重点知识的印象。 2.在讲解晶体管点火系时，注意电感储能式与电容储能式工作原理的区别。 七、主要参考书目 [1]《拖拉机汽车学》上册（内燃机构造与原理），高连兴主编，中国农业出版社，2009 [2]《汽车拖拉机学》第一册（发动机构造与理论），许绮川主编，中国农业出版社，2006 [3]《汽车构造》，陈家瑞主编，人民交通出版社， 2009
通用小型汽油机电控点火系统的设计
通用小型汽油机电控点火系统的设计及标定 匡欣1刘胜吉2李崇尚3 （1.南通理工学院汽车学院，南通226002；2.江苏大学汽车学院，镇江212013；3.常州柴油机厂，常州213002）摘要：随着各国环保意识的加强，排放法规日益严格，这对通用小型汽油机提出了更高的技术要求。为此，以168F通用小型汽油机为研究样机，根据样机的特点，设计了一套低成本、开环控制方式的电控喷油和点火系统。本文以电控点火系统为研究对象，结合美国环境保护署（EPA）法规要求，综合考虑排放性能、动力性能及经济性能，对点火提前角进行标定，制取了最佳点火提前角MAP图。研究了点火提前角度对发动机性能的影响，得到满足排放法规的点火提前角控制策略。试验表明：采用电控点火系统后，保持原机标定功率，整机排放量值大幅度降低，燃油经济性也有所改善，可以满足美国EPA第三阶段排放限值，并有潜力达到更为严格的法规要求。关键词：通用小型汽油机电控点火系统点火提前角EPA Abstract: As the strengthening of countries environmental awareness, emissions regulations are increasingly stringent, which puts forward a higher technical requirements to the universal small gasoline. Therefore, taking a 168F universal small gasoline as the prototype for the study, according to the characteristics of the prototype, a low-cost and open-loop electronically controlled fuel injection and ignition systems is designed. In this paper, putting the electronically controlled ignition system as the research object, combined with the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) regulations, considering emission, dynamic and economic performance, the ignition advance angle is calibrated and the MAP of the best ignition advance angle is obtained. The effect on engine performance from the ignition advance angle is studied and the ignition advance angle control strategy which meets emissions regulations is obtained. Experiments show that: After the use of electronically controlled ignition system, the prototype dynamic and economic performance is improved; the whole machine specific emission is significantly lower than the original machine which can meet EPA emission limits for the third stage, and it is potential to achieve the more stringent regulatory requirements. Key words: Universal Small Gasoline Engine, Electronic Control, Ignition System, Ignition Advance Angle, EPA 0引言 通用小型汽油机，其主要用于提供发电机组、草坪花园设备、农业机械及非道路用车辆的动力。由于其体积小、重量轻、价格便宜、使用方便等优点，得到广泛应用，且大量用于出口销售。目前，电子点火系统已在通用小型汽油机上广泛应用，与传统触点式点火系统相比点火性能提高，但其点火提前角的控制仍为机械控制，难于按工况性能精确控制点火提前角，导致汽油机性能难以优化。随着美国和欧盟排放法规的加严，批量生产的产品已难以满足高端市场低排放产品性能的要求[1]。 电控技术可以通过判断发动机所处工况，精确地柔性控制供油量、点火提前角等参数，使发动机以良好的状态在所用工况下运行。电控系统已在汽车发动机上得到广泛应用，根据通用小型汽油机的排放、性能要求以及低成本特点，在不采用后处理技术的条件下，开发设计了一款适合通用小型汽油机使用的开环电控喷油和点火系统。本文以电控点火系统为研究对象，并通过试验标定制取最佳点火提前角MAP图。研究工作对改善小型汽油机的使用性能和排放性能，保护自然环境，具有重要意义。1 电控点火系统的设计 以168F通用小型汽油机为研究样机，样机具体参数如表1所示。 闭环控制方式的电控系统传感器数量多，电控系统复杂，发动机闭环控制需使用三效催化剂、氧传感器和爆震传感器，成本高，在小型汽油机产品开发和推广使用方面有较大困难。针对小型汽油机要求的排放限值，开环控制不需采用催化剂等后处理能满足要求，系统结构大大简化、成本低，因此控制方式选用开环系统。 表1 168F汽油机的主要参数 结构型式 单缸、风冷、四 冲程、回弹式绳索起动缸径×行程/mm × mm 总排量/cm3 压缩比 标定功率/kW（转速/r·min-1） 68×54 196 8.5 3.8（3600） 开环控制方式的电控系统主要由传感器、ECU控制器和控制执行系统三部分组成[2]。如图1所示，控制执行系统包括四部分：电控喷油、电控点火，怠速控制和故障检测与安全系统。ECU 采用了低成本、高性
汽油机电控点火系统教案
第三章汽油机电控点火系统
教案（章节备课）
教案内…容 一、点火提前角的控制 1．点火提前角对发动机性能的影响 如点火提前角过大，大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞所消耗的压缩功增加，缸内最高压力升高，末端混合气自燃所需的时间缩短，爆燃倾向增大；过小（点火过迟），燃烧延伸到膨胀过程，燃烧最高压力和温度降低，传热损失增多，排气温度升高，功率降低，爆燃倾向减小，NO x排放降低。 2．最佳点火提前角确定依据 （1）发动机转速随着转速的升高点火提前角增大。采用ESA控制系统，更接近理想的点火提前角。 （2）发动机负荷歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前角小，反之点火提前角大。 （3）燃油辛烷值辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大，反之应减小。 . （4）其他因素燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度。 3．控制点火提前角的基本方法 起动时的点火提前角是固定的，一般为10°左右，与发动机工况无关。 起动后的点火提前角控制有： （1）实际点火提前角=初始点火提前角＋基本点火提前角＋修正点火提前角 （2）实际点火提前角=初始点火提前角×点火提前角修正系数 点火时间由进气歧管压力信号（或进气量信号）和发动机转速确定的点火提前角和修正量决定。 4．点火提前角的修正 : （1）水温修正 1）暖机修正冷车起动后，冷却水温度过低，增大点火提前角。随温度升高点火提前角变化如图。 点火提前角的暖机修正曲线 控制信号有：冷却水温度信号、进气歧管压力（或进气量）信号、节气门位置信号。 2）过热修正发动机处于正常的工况（IDL触点断开），当冷却水过高时，为避免爆震，推迟点火提前角。发动机处于怠速工况（IDL触点闭合），
汽油机电控点火系统试题答案
班级电控发动机模块五考试试题 姓名座号分数 一、填空题（每空1分，共45 分） 1.使发动机产生最大输出功率的点火提前角称为最佳点火提前角 2.电控点火系统一般由电源传感器 ECU 点火器、点火线圈、分电器、火花塞等组 成 。 3.对应发动机每一工况都存在一个最佳点火提前角。 4.最佳点火提前角应使发动机气缸内的最高压力出现在上止点后10 5.最佳点火提前角的数值与燃料性质转速负荷 燃烧室的形状等很多因素有关。 6.辛烷值较低的汽油抗暴性较。点火提前角则应 7.日本丰田车系中，实际的点火提前角等于初始点火提前角 基本点火提前角和修正点火提前角之 和。 8.点火提前角的主要修正项目有水温修正怠速稳定修正 空燃比反馈修正爆震传感器 9.水温修正可分为暖机修正过热修正修正。 10.爆燃传感器一般安装在气缸体上
起动开关信号 。 12.点火提前角随着发动机的负荷增大而 减小 13.点火提前角的控制包括 起动时点火提前角的控制 动后点火提前角的控制 两种基本工况控制。 15.汽油的辛烷值越高，抗爆性越 —好—，点火提前角可适当 类型。 及爆燃强度。 有关。 20.发动机正常运转时，主 ECU 根据发动机—转速 ____________ 和 信号确定基本点火提前角。 21.压电式非共振爆燃传感器中，当发生爆燃时，压电元件将 信号转变为—电 _______ 信号输送给ECU 22.点火过晚会造成 发动机性能下降、排气管温度过热 -。 11.起动时点火提前角的控制信号主要是 发动机转速信号 14.汽油机电控点火系统的功能主要包括 点火提前角 通电时间 爆燃控制 .及三个方面。 16.爆燃传感器有—电感式 和 ___ 压电式 两种 17. 一般采用 _____ 发动机振动 的方法来判断有无爆燃 18.点火提前角随着发动机转速升高而 增大—。 19.爆震和—丿点火时刻 有密切关系，同时还与汽油的 辛烷 负荷 压力 23. IGT 为 点火正时 信号，IGF 为___点火确认
汽油机点火系基本电路
模块九：蓄电池点火系 单元一蓄电池点火系的基础知识 一、教学内容： 1．蓄电池点火系的组成及高低压电路 2．点火线圈的组成作用 3．分电器的组成、结构，原理 4．电容器、火花塞和点火开关 二、教学目的及要求： 1．掌握蓄电池点火系的基本组成。2．熟悉电池点火系高、低压电路。3．能说明点火线圈、分电器总成、火花塞的内部结构。4．能说明点火线圈及附加电阻的作用。5．能说明分电器总成各组成部分的作用。6．理解点火提前角的含义。 7．了解离心点火调节器和真空点火调节器的工作原理。 8．掌握火花塞的热特性对发动机工作的影响，会正确选用火花塞。 9．掌握并理解点火过早或过迟的危害。10．理解点火开关的控制原理。 课题1：蓄电池点火系的组成及电路 汽油发动机气缸内的燃料和空气的混合气多采用电火花点燃的，为了在气缸中产生电火花，必须采用专门的点火系统。目前应用的点火系统有蓄电池点火系、磁电机点火系和晶体管点火系。蓄电池点火系是以蓄电池为电源，具有电感储能元件，带有触点机构的传统的点火装置。由于其结构简单、工作可靠，长期以来在汽车上得到广泛使用。蓄电池点火系的命名是因其电源为蓄电池而得名。蓄电池点火系又称为传统点火系。 一、蓄电池点火系工作时必须满足的基本要求 为了保证在各种工况和使用条件下能可靠而准确的点火，蓄电池点火系应满足以下三个基本要求： 1．产生足以击穿火花塞间隙的电压 实践证明，发动机在满负荷低转速时需要8000～10000伏的高压才能跳火，起动时需要的跳火电压可达17000伏。为了保证可靠的点火，点火系还必须留有一定的次
级电压储备量，使之在所有的情况下均能提供足够的击穿电压。但是过高的次级电压 又会给绝缘带来难题，并使成本增高，因此，次级电压通常被限制在30000伏以内。 2． 电火花应具有足够的能量 在发动机正常工作时，混合气压终了的温度接近其自燃温度，这时电火花只需要 1～5毫焦的能量就已足够。但起动时由于混合气雾化不良，废气稀释严重，加之电极 温度低，所需点火能量最高可达100毫焦。因此，通常要求点火系提供的点火能量不 得低于50毫焦，而且电火花还应有一定的火花持续时间，通常不少于500μs 。 3． 点火时间与发动机的工作情况应相适应 因为混合气在发动机的气缸内从开始点火到完全燃烧需要一定的时间（千分之几 秒），所以要使发动机产生最大的功率，就不应在压缩行程终了（上止点）点火，而 应适当提前一个角度。这样当活塞到达上止点时，混合气已经接近充分燃烧，发动机 才能发出最大功率。当发动机气缸的多少、负荷的大小、转速的变化、燃用汽油的品 质不同等，都直接影响气缸内混合气的点火时间，基于使发动机能发出最大的功率， 点火装置必须适应上述情况的变化，实现最佳点火。 二、传统点火装置的组成及功用 传统点火系的组成如图2-9-1所示： 1． 电源：电源为蓄电池和发电机，其标称电压为12V 。 2． 点火开关：其作用是控制仪表电路、点火系初级电路、起动机的继电器电路等。 3． 点火线圈：其作用是将低电压变为高电压，所以也叫变压器。 4． 分电器（断电器配电器）：其作用是接通和切断低压电路，使点火线圈及时产 生高压电。按发动机各气缸的点火顺序送至火花塞，同时自动和人为地调整点火时间。 5． 电容器：减小断电器触点的火花，延长使用寿命，提高点火高电压，它与断电 图2-9-1传统点火系电路 a)触点闭合；b ）触点分开 1-配电器的中心电极；2-侧电极；3-分火头；4-次级绕组；5-初级绕组；6-点火开关；7-活动触点 臂；8-固定触点；9-电容器；10-凸轮；11-火花塞。
电控发动机点火系统
电控发动机点火系统 一、填空题 1. 爆燃传感器有________和________两种类型。 答案：电感式；压电式 2. 无分电器独立点火方式其特点是每缸有________个点火线圈。 答案：1 3. 电感式爆燃传感器利用________原理检测发动机爆燃。压电式爆燃传感器利用________原理检测发动机爆燃。 答案：电磁感应；压电效应 4. 水温修正可分为________、________修正。 答案：暖机修正；过热修正 5. 点火提前角的修正方法有________和________两种方法。 答案：修正系数法；修正点火提前角法 6. 电控点火系统一般由________、________、_______、________、点火线圈、分电器、火花塞等组成。 答案：电源；传感器；ECU；点火器 7. 点火提前角的控制包括________、________两种基本工况控制。 答案：起动时点火提前角的控制；起动后点火提前角的控制 8. 电控点火系点火线圈初级电路的通电时间由________控制。 答案：ECU 9. 汽油机点火系统有________和________两大类。 答案：传统点火系统；计算机控制的点火系统 10. 无分电器电控点火系统分为________、________、________三种类型。 答案：独立点火；同时点火；二极管配电点火方式 11. IGt为________信号，IGf为________信号。 答案：点火控制；点火确认 12. 点火提前角的主要修正项目有________、________、________等。 答案：水温修正；怠速稳定修正；空燃比反馈修正 13. 爆燃传感器向ECU输入爆燃信号时，电控点火系统采用________模式。 答案：闭环控制 14. 消除爆燃的有效措施为________。 答案：推迟点火 15. 同时点火方式的点火线圈数量是气缸数的________。 答案：一半 16. DLI系统即为________。 答案：无分电器的电子点火系统 17. ________是爆燃控制系统的主要元件，其功能是________。 答案：爆燃传感器；用来检测发动机有无爆燃发生及爆燃强度 18. 发动机正常运转时，主ECU根据发动机________和________信号确定基本点火提前角。 答案：转速；负荷 19. 电感式爆燃传感器主要由_______、________、________及外壳等组成。 答案：铁心；永久磁铁；线圈
发动机-点火系统工作原理
发动机－点火系工作原理 字体: 小中大| 打印编辑：master 发布时间：2008-5-26 12:26 查看次数：347次 关键词：点火系组成 发动机中促使火花塞按时产生电火花的装置称之为点火系。 汽油机内的可燃混合气是靠火花塞产生的电火花点燃的。为了产生电火花，需要供给高压电。从蓄电池或发电机来的低压电流经过点火线圈，电压骤然升高到1万V左右，再经过分电器将高压电分配给每个气缸的火花塞。此时在火花之间的隙缝产生电火花，按照发动机气缸的工作按时将各缸的可燃混合气点燃。 汽车点火系和一般家用电器的连接不同，由于汽车的电器设备的电压较低(6V、12、24V)，人体接触没有危险，所以只采用单根导线连接。即用一根导线将电源的一极与电器设备的一极相连电源的另一极用搭铁线与车架或车身相连。相当于一般电路的接地线，汽车行业称之为搭铁。 汽车的点火系主要由蓄电池、发电机、点火开关、点火线圈、电容器、分电器(断电器和配电器)、火花塞以及高压线和附加电阻等组成。 点火线圈由初级线圈(低压部分)和次级线圈(高部分)组成。与初级线圈相连的是点火开关、断电器和电容器。与次级线圈相连的有配电器、高压线和火花塞。接通点火开关，低压电流从蓄电池流向点火线圈的初级线圈，它的周围产生的磁场因受到点火线圈中铁芯的作用而增强，由于断电器的作用，切断了初级低压电路，初级电流突然下降到零，铁芯中的磁通量也很快消失，与此同时在次级线圈中则感应出高压电流通过火花塞的两极产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气。 当某个气缸的活塞到达压缩冲程终了时，分电器内的分火头刚好转到与这个气缸火花塞接通的侧电极上，此时断电器的触点也刚好打开，次级电路在感应出的高压电通过分火头、侧电极和高压线流向火花塞，产生电火花。 在发动机正常工作的条件下，由发电机向蓄电池和点火系供电；如果耗电量大，则由蓄电池和发电机共同供电；在发动机起动时，发电机无法发电，则由蓄电池供电。当汽车消耗掉大量电流后，发电机将发出的电向蓄电池补充，使它恢复原有的电量，以应坟发电机不发电时的一切电力消耗。
第三章 计算机控制点火系统结构与工作原理
【第三章计算机控制点火系统结构与工作原理】 一、填空题 1 . 在传统的汽油机点火系中，断电器触点的开闭是由__________________ 来控制的。 2 . 点火线圈初级电路的接通时间取决于__________________ 和_______________ 。 3 . 使发动机产生最大输出功率的点火提前角称为_________________ 。 4 . 电控点火系统一般由_________ 、__________ 、_______ 、________ 、点火线圈、分电器、火花塞等组成。 5 . _________________ 是爆燃控制系统的主要元件，其功能是_________________________ 。 6 . 对应发动机每一工况都存在一个_____________ 点火提前角。 7 . 最佳点火提前角的数值与_______ 、______ 、______ 、______ 等很多因素有关。 8 . 点火提前角的主要修正项目有______________ 、__________ 、__________ 等。 9 . 水温修正可分为____________ 、_____________ 修正。 10 . 随发动机转速提高和电源电压下降，初级电流通电时间需__________ 。 11 . 爆燃传感器向ECU 输入爆燃信号时，电控点火系统采用__________ 模式。 12 . 发动机工作时，ECU 根据_______________ 信号判断发动机负荷大小。 13 . 点火系一般是由___________ 、__________ 、_________ 三部分组成。 14 . 初级电路包括__________ 、_____________ 、_____________ 及所有相关的电线和接头。 15 . 在点火系统中必须对____________ 、____________ 、___________ 三方面进行控制。 16 . 点火提前角随着发动机的负荷增大而________ 。 17 . 点火提前角的控制包括___________________ 、________________ 两种基本工况控制。 18 . 汽油机电控点火系统的功能主要包括___________、___________ 、___________ 及三个方面。 19 . 汽油的辛烷值越高，抗爆性越___________ ，点火提前角可适当___________ 。 20 . 采用___________ 系统时，可使发动机的实际点火提前角接近于理想点火提前
点火系统试题
1．为使蓄电池点火系在各种工况下可靠点火，应满足以下三个方面的基本要求，，。 2．传统点火系的工作过程基本可分为，，。3．断电器触点间隙一般为。传统火花塞的电极间隙为。电子点火系统的电极间隙可达到。 4.在传统的汽油机点火系中，断电器触点的开闭是由__________________来控制的。 5.使发动机产生最大输出功率的点火提前角称为_________________。 6.汽油发动机的负荷调节是通过__________________________调节。 7.辛烷值较低的汽油抗暴性较__________。点火提前角则应_________。 1．转速增加，点火提前角应 A 。 A、增加； B、减少； C、不变； 2．火花塞裙部的自净温度为 A 。 A、500—700度； B、750—850度； C、100—200度 3．发动机起动时反转和加速时爆震的原因是 A 。 A、点火过早； B、点火过迟； C、没有点火 4．点火闭合角主要是通过( B )加以控制的。 A．通电电流B．通电时间C．通电电压D．通电速度 5．混合气在气缸内燃烧，当最高压力出现在上止点( B )左右时，发动机输出功率最大。 A．前10°B．后10°C．前5°D．后5° 6．点火系统的二次侧高压是在（ A ）时候产生？ A、初级电路断开的时候B初级电路闭合的时候 C、二次侧电路断开的时候 D、二次侧电路闭合的时候 7．断电器凸轮的凸棱数与发动机气缸数的关系一般应为（A）。 A．1:1 B.1:2 C.1:6 D.不一定 8．分电器轴的旋转速度与发动机转速之间的关系为（B ）。 A.1:1 B.1:2 C.2:l D.1:6 9．传统点火系与电子点火系统最大的区别是（B ）。 A．点火能量的提高；B．断电器触点被点火控制器取代； C．曲轴位置传感器的应用；D．点火线圈的改进 10．闭磁路点火线圈和开磁路点火线圈相比，其铁心不是条形而是( A )字形。 A.“日” B.“田” C.“Y” D.“F” 11．拆下火花塞观察，如为赤褐色或铁锈色，表明火花塞( C )。 A.积炭 B.生锈 C.正常 D.腐蚀 12．分电器电容一短路，断电器的触点（C ）。 A、火花变大 B、火花变小 C、无火花 13．当发动机功率较大、转速较高、压缩比较大时，应选用（C ）火花塞。 A、热型 B、中型 C、冷型
发动机点火系统
发动机点火系统 一、概述 发动机点火方式有炽热点火、压缩着火和电火花点火三种，柴油机用压缩着火，汽油机一般采用电火花点火。 1、对点火系统的要求 点火系统应在发动机各种工况和使用条件下，保证可靠而准确的点火。为此，点火装置应满足下列三个基本要求 1．能产生足以击穿火花塞电极间隙的高压电 实践证明，汽车发动机在满负荷低速时需8~10kV的高压，启动时则常需9~17kV的高压，正常点火一般在15kV以上，为了保证点火可靠，考虑各种不同因素的影响，点火高电压必须有一定的储量，所以点火装置产生的电压一般在15~20kV之间，而且高电压的升值要快。 2．火花塞应具有足够的能量 要使混合气可靠点燃，火花塞产生的火花应具有一定的能量，发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度已接近其自燃温度，因此所需的火花能量很小（1~5MJ）。蓄电池点火系统能发出15~50 MJ的火花能量，足以点燃混合气。但在发动机启动、怠速运转以及节气门急剧打开时，则需较高的火花能量。 启动时，由于混合气雾化不良，废气稀释严重，电极温度低，故所需的点火能量最高。另外，为了提高发动机的经济性，当采用空燃比α=1.2~1.25的稀混合气时，由于稀混合气难于点燃，也需增加火花能量。考虑上述情况，为了保证可靠点火，火花塞一般应保证有50~80MJ 的点火能量，启动时应产生大于100MJ的火花能量。 3．点火时刻应适应发动机的工作情况 因为混合气在发动机的气缸内从开始点火到完全燃烧需要一定的时间（千分之几秒），所以要使发动机产生最大的功率，就不能在压缩行程终了活塞行至上止点才点火，而是需要适当提前一些。 因为发动机气缸的多少，负荷的大小，转速的变化，燃油品质的不同，即是同一发动机由于工况和使用条件的不同等等，都直接影响气缸内混合气的点火时间，为了使发动机能发出最大工功率，点火装置必需适应上述情况的变化实现最佳点火。 2、点火系统的分类 按照点火系统的组成和产生高压的方式不同，发动机的点火系统分为：传统点火系统、半导体点火系统、微机控制点火系统以及磁电机点火系统。 1）．传统点火系统 2）．半导体点火系统 3）．微机控制点火系统 4）．磁电机点火系统 二、传统点火系统组成与工作原理 1、传统点火系统的组成 传统点火系统主要由电源、点火开关、点火线圈、配电器、火花塞等组成，如图9-3所示。 （1）电源电源为蓄电池和发电机，供给点火系统所需电能，标称电压一般是12V。 （2）点火开关点火开关的作用是接通或断开点火系统初级电路。 （3）点火线圈点火线圈即变压器，其功用是将蓄电池12V的低压电变为15~20kV的高压电。 （4）配电器配电器的功用是接通和切断低压电路，使点火线圈及时产生高压电，按发动机各气缸的点火顺序送至火花塞；同时可调整点火时间。
汽油机点火系基本电路
电气部分 蓄电池点火系模块九： 蓄电池点火系的基础知识单元一能说明点火线圈及附加电阻的作用。4．一、教学内容： 蓄电池点火系的组成及高低压电路1．能说明分电器总成各组成部分的作用。5． 点火线圈的组成作用2．理解点火提前角的含义。6． 原理结构，分电器的组成、3．了解离心点火调节器和真空点火调节．7 器的工作原理。火花塞和点火开关电容器、4． 掌握火花塞的热特性对发动机工作的．8教学目的及要求：二、会正确选用火花塞。影响， 掌握蓄电池点火系的基本组成。1．掌握并理解点火过早或过迟的危害。9． 低压电路。熟悉电池点火系高、2．．理解点火开关的控制原理。10 3．能说明点火线圈、分电器总成、火花塞的内部结构。 课题1：蓄电池点火系的组成及电路 汽油发动机气缸内的燃料和空气的混合气多采用电火花点燃的，为了在气缸中产生电火花，必须采用专门的点火系统。目前应用的点火系统有蓄电池点火系、磁电机点火系和晶体管点火系。蓄电池点火系是以蓄电池为电源，具有电感储能元件，带有触点机构的传统的点火装置。由于其结构简单、工作可靠，长期以来在汽车上得到广65 电气部分 泛使用。蓄电池点火系的命名是因其电源为蓄电池而得名。蓄电池点火系又称为传统点火系。一、蓄电池点火系工作时必须满足的基本要求 为了保证在各种工况和使用条件下能可靠而准确的点火，蓄电池点火系应满足以下三个基本要求： 1．产生足以击穿火花塞间隙的电压 实践证明，发动机在满负荷低转速时需要8000～10000伏的高压才能跳火，起动时需要的跳火电压可达17000伏。为了保证可靠的点火，点火系还必须留有一定的次级电压储备量，使之在所有的情况下均能提供足够的击穿电压。但是过高的次级电压又会给绝缘带来难题，并使成本增高，因此，次级电压通常被限制在30000伏以内。
汽油机电控点火系统试题
汽油机电控点火系统试题 第三章习题 一、填空题 1.点火提前角的修正方法有_________________ 和 ________________两种方法。 2.在传统的汽油机点火系中，断电器触点的开闭是由__________________来控制的。 3.点火线圈初级电路的接通时间取决于__________________和 _______________。 4.使发动机产生最大输出功率的点火提前角称为 _________________。 5.电控点火系统一般由_________、 __________ 、 _______ 、 ________、点火线圈、分电器、火花塞等组成。 6.电源一般是由蓄电池和________共同组成。 7._________________是爆燃控制系统的主要元件，其功能是 _________________________。 8.电感式爆燃传感器主要由_______ 、 __________ 、 _________及外壳等组成。 9.电感式爆燃传感器利用 ________________原理检测发动机爆燃。压电式爆燃传感器利用_______________原理检测发动机爆燃。 10.对应发动机每一工况都存在一个_____________点火提前角。 11.最佳点火提前角应使发动机气缸内的最高压力出现在上止点后 _____________。 12.最佳点火提前角的数值与_______、 ______、 ______、 ______ 等很多因素有关。 13.汽油发动机的负荷调节是通过 __________________________调节。 14.辛烷值较低的汽油抗暴性较__________。点火提前角则应_________。 15.发动机起动时，按___________________________对点火提前角进行控制。 16.日
汽油机点火系统常见故障排除方法(一)
汽油机点火系统常见故障排除方法（一） 小型汽油机点火系统常见故障排除方法 (1) 无火花 ①现象 机器不能起动或工作中突然停机，高压线试验时无火花。 ②原因 ·白金接点过脏、不平或间隙不当。 ·电容器击穿或严重漏电。 ·低压电路开路或短路。 ·高压电路开路或短路。 ·火花塞瓷芯破裂、积炭过多或间隙不当。 ③分析与排除 检查电路故障与检查油路故障类似，也要由易到难分段压缩。先从火花塞上取下高压线，让高压线一端距汽油机的气缸盖或其它金属部分5～7mm，快速转动机器，如果有蓝白色的火花出现，说明高压电路正常，故障在火花塞；如无火花，说明高压电路电压过低或无电压。此时，可把高压线更靠近机体试验：如果仍无火花，说明没有高压，可能是电路开路或短路，白金接点张不开、合不上或电容器击穿等；如果高压线距机体很近时能跳火，说明电压过低，一般为白金间隙过脏、间隙不当或烧蚀、电容器漏电或开路。也可能是磁钢失磁、磁阻增大或点火线圈质量降低，但不太常见。 如果火花塞有故障，可先检查电极间隙，再清除瓷芯积炭，也可更换对比。 (2) 火花弱 ①现象 将高压线距机体5～7mm试验时，火花很弱且发红，造成机器不易起动，工作中运转不稳。 ②原因 ·蓄电池电压太低或导线接触不良(指蓄电池点火系统)。 ·低压电路接触不良。 ·白金接点过脏、烧蚀、不平或间隙不当。 ·电容器容量不当或漏电。 ·点火线圈局部短路、受潮或过热。 ·位角调整不当。 ·高压线漏电或断线。 ·磁钢退磁或磁阻过大。 ·火花塞间隙不当、积炭过多、漏电。
③分析与排除 压缩故障的方法与无火花时基本相同。先用高压线试火花，判断故障是在火花塞还是磁电机(或分电器)、高压线。如果故障在磁电机，可以先检查白金接点，再调整位角，然后再检查电容器、点火线圈、磁钢和磁路。判断电容器、点火线圈和磁钢的质量好坏，都可以用代换对比法，这样做既简单又准确。
汽油机点火系
用点火信号传感器取代断电触点 并增加一个电子点火模块， 称为“无触点点火系统” 磁脉冲式点火信号发生器的组成 磁脉冲触发器工作原理 捡拾线圈是在铁心的一端固定有永久磁铁，在铁心另一端的外面缠绕细导线做成的。 捡拾线圈的中心是极靴。 触发轮（reluctor） 捡拾线圈(pickup coil) 磁感线圈向ICM内的晶体管发出切断初级电路的触发信号，这个信号也可以被计算机用来确定活塞位置信息和发动机转速(RPM)。 触发轮的齿使得捡拾线圈周围的磁场强度发生变化 当金属部分接近传感器时，因为与空气相比，金属的导霍尔信号发生器的组成 结构： ?霍尔基片固定在陶瓷基座上 ???
永久磁铁与霍尔组件之间的气隙时，霍，此时不产生霍尔电压，传感器无输出永久磁铁和霍尔基片之间传感器输出电压信号需要经过霍尔集成电路处理（放大，脉冲整形）后，最后输出矩形方波 第二代无触点式电子点火系统 第二代无触点式电子点火系统 真空和离心点火提前装置，在各种工况下的最佳点火提前角试验数据，第二代电子点火系统的原理 第三代电子点火系统的工作原理 四、点火系统的分类 点火线圈上的高压线直接与火花塞相连，系统不再设置分火头机械式的配电装置 点火器 点火线圈 火花塞 爆燃传感器高压线 曲轴位置传感器凸轮轴位置传感器 点火模块和 点火线圈 工作原理：
独立点火方式的优点： 因为每缸都有独立的点火线圈，可以保证点火线圈大 的闭合角和足够高的点火能量。因此，在相同点火能 system ” 又分为两种： 同时点火方式 使用较为广泛，如桑塔纳 2000GSi、3000、捷达 GTX、奥迪Audi200、皇冠等 爆燃是由于压缩比过大，气体压力和温度 过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末 端可燃混合气在燃烧火焰的前锋尚未达到 之前就自行燃烧而导致缸内压力急剧上升， 引起缸体振动的的一种不正常燃烧 爆燃的检测 发动机爆燃的检测方法有： 检测缸体的振动频率； 检测燃烧室压力的变化； 检测混合气燃烧的噪声。测量精度较高，传感器安装方便且输出电压较高。因此采用最广 现在广泛采用的是宽幅压电非共振型爆燃传感器。该类传感器虽输出电压的峰值较低，但可以在较 爆震传感器安装位置爆震传感器作用： 检测特定频率的震动
汽油机电控点火系统教案
汽油机电控点火系统教 案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第三章汽油机电控点火系统 教案（章节备课） 学时
教 案 内 容 一、点火提前角的控制 1．点火提前角对发动机性能的影响 如点火提前角过大，大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞所消耗的压缩功增加，缸内最高压力升高，末端混合气自燃所需的时间缩短，爆燃 倾向增大；过小（点火过迟），燃烧延伸到膨胀过程，燃烧最高压力和温 度降低，传热损失增多，排气温度升高，功率降低，爆燃倾向减小，NO x 排放降低。 2．最佳点火提前角确定依据 （1）发动机转速随着转速的升高点火提前角增大。采用ESA控制系统，更接近理想的点火提前角。 （2）发动机负荷歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前角小，反之点火提前角大。 （3）燃油辛烷值辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大，反之应减小。 （4）其他因素燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度。 3．控制点火提前角的基本方法 起动时的点火提前角是固定的，一般为10°左右，与发动机工况无关。 起动后的点火提前角控制有： （1）实际点火提前角=初始点火提前角＋基本点火提前角＋修正点火提前角 （2）实际点火提前角=初始点火提前角×点火提前角修正系数 点火时间由进气歧管压力信号（或进气量信号）和发动机转速确定的点火提前角和修正量决定。 4．点火提前角的修正 （1）水温修正 1）暖机修正冷车起动后，冷却水温度过低，增大点火提前角。随温度升高点火提前角变化如图。 点火提前角的暖机修正曲线 控制信号有：冷却水温度信号、进气歧管压力（或进气量）信号、节气门位置信号。 2）过热修正发动机处于正常的工况（IDL触点断开），当冷却水过高时，为避免爆震，推迟点火提前角。发动机处于怠速工况（IDL触点闭 合），
发动机点火系统的控制思路
发动机点火系统的控制思路 一、点火提前角控制 （1）点火提前角的控制方法 （a ）点火提前角控制方法概述 ECU 根据汽油机的各种工况信号对点火时刻控制。 根据发动机的转速和进气压力信号从存贮器数据找到相应的基本点火提前角，根据有关传感器信号值加于修正，得出实际点火提前角。 初始点火提前角是指汽油机在各种工况可能具有的最小提前角。 点火定时控制方法的两种基本类型：启动期间的点火时刻控制；以及 正常运行期间的点火时刻控制。 （b ）启动点火定时控制 备用电路控制 在启动期间，当汽油机转速在规定转速（500转/分）以下时，由于进气歧管压力或进气量信号不稳定，点火时刻固定为初始点火提前角。这一提前角由ECU 中的备用电路控制，不需计算处理。 根据水温控制 如日产汽车的ECCS 系统当发动机转速在100转/分以下超低速运行时，把从点火至活塞到达上止点的时间定为常量；转速大于一百时，根据水温选择最佳点火提前角。其中，在零摄氏度以下时应特别加大点火提前角。 （c ）正常运行期间的点火时刻控制 发动机在正常运行时，ECU 根据进气歧管压力和转速确定基本点火提前角，然后根据其它相关信号来修正。 基本点火提前角 冷却水温度（度） 点 火提前角
信号；节气门位置信号；燃油选择开关；爆震信号。 怠速触点断开，发动机处于正常工况运行，ECU根据存储器的数据确定基本点火提前角。 具有爆震控制功能的系统，在 ECU中装有专门用于爆震控制的点火时刻控制数据。 怠速触点闭合：ECU接收的信号有：节门位置信号；汽油机转速；空调信号。怠速触点闭合，怠速工况运转，ECU根据汽油机与空调开关的接通确定基本点火提前角；空调开关接通，由于怠速旁通气量和喷油增加，点火提前角增大。 怠速工况基本点火提前角如图 影响点火提前角的主要因素 1、发动机转速 发动机转速提高后，在给定的时间内曲轴转过的角度会更大，而燃烧速度在相对低的转速下是不会跟随变化的，如果想使燃烧在上止点后(ATDC)10°～15°左右完成，那么必须使点火时刻提前。如发动机在850r／min的怠速时，点火提前角为6°～12°，而转速增加到4000r／min时，点火提前角增大到28°。但当转速继续增加时，由于混合气压力与温度的提高及进气扰流的增强，会使燃烧速度加快，为避免发生爆燃，最佳点火提前角的增加速度就要适当减慢。 2、发动机负荷 在轻载和节气门部分开度时，进气管内的真空度较高，吸进进气管和汽缸内的空燃混合气的数量少。这些稀薄的混合气在压缩终了的压力较低，燃烧速度较慢，为了在上止点后(ATDC)10°～15°左右完成燃烧，点火时刻必须提前。 在大负荷时，节气门全开，大量的空燃混合气被吸入汽缸，并且进气管的真空度低，这就会导致燃烧压力增高，燃烧速度加快。在这样的情况下，必须推迟点火提前角，以防止气体在上止点后(ATDC)10°～15°以前全部燃烧完毕。 3、辛烷值 汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可适当增大；辛烷值越低，抗爆性越差，点火提前角则应相应减小，否则容易产生爆燃。 修正点火提前角 1、暖机修正 发动机冷机起动后，冷却液温度较低且汽油雾化不良，此时应增大点火提前角。在暖
点火系统的组成与工作原理
点火系统得组成与工作原理 一、电控点火系统得类型 １.汽油机点火系统得类型 汽油机点火系主要有:传统点火系统与计算机控制得点火系统两 大类型。传统点火系统又可分为磁电机点火系统与蓄电池点火系统。 (１）磁电机点火系统:电能就是由磁电机本身提供得,其结构复杂,低速时点火性能差,一般只用于无蓄电池得机动车上。 (2)蓄电池点火系统:又称有触点点火系统，其结构简单、工作可靠，在汽车上得到广泛应用。 蓄电池点火系统得主要缺点: 1)高速易断火,不适合高速发动机。 ２)断电器触点易烧蚀,工作可靠性差。 3)点火能量低,点火可靠性差。 (3）微机控制得点火系统:系统中使用模拟计算机根据各传感器信号对点火提前角进行控制。 主要优点: 1)在各种工况及环境条件下，均可自动获得最佳得点火提前角。 2)在整个工作工程中,均可对点火线圈初级回路通电时间与电流进行控制。 ３)采用爆燃控制功能后,可使点火提前角控制在爆燃得临界状态。
2. 电控点火系统得类型:可分为有分电器与无分电器式。 二、基本组成与工作原理 1.基本组成 电控点火系统一般由电源、传感器、ECU 、点火器、点火线圈、分电器与火花塞组成。 电控点火系统得基本组成 电源:一般由蓄电池与发电机共同组成,主要就是给点火系统提供所需得电能。 传感器:用于检测发动机各种运行参数，为 ECU 提供点火控制所需得信号。 ECU:就是电控点火系统得中枢。 点火器:电控点火得执行元件 点火线圈:储存点火所需得能量，并将电源提供得低压电转变为足以在电极间产生击穿火花得１5 ～20KV 得高压电。 分电器:根据发动机点火顺序,将点火线圈产生得高压电依次输送给各缸火花塞。 火花塞：利用点火线圈产生得高压电产生点火花,点燃气缸内得混合气。