第三章点火系统_汽车电器与电子控制系统（第3版）-QQ阅读男生科幻网

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第三章点火系统

第一节概述

一、对点火系统的要求

汽油发动机点火系统的作用是适时地产生电火花，点燃压缩终了的混合气，以使发动机工作。为确保发动机稳定可靠地工作，对点火系统有如下三个基本要求。

1.能产生足够高的次级电压

点火系统用于点燃混合气的火花塞电极伸入发动机气缸燃烧室内，通过电极之间气体的电离作用产生电弧放电（跳火）。要使电极之间具有很高压力的气体电离而产生电火花，就必须有足够高的电压。使火花塞电极跳火所需的电压称之为击穿电压Uj（或称点火电压），Uj的高低与发动机工况及火花塞的状况有关。

（1）发动机工况气缸内的混合气压力高、温度低时，气体的密度相对较大，气体电离所需的电场力就大，所需的击穿电压也就高。发动机在不同工况下其压缩终了的混合气压力和温度是不同的，因此，当发动机的转速和负荷改变时，火花塞的击穿电压也随之而变。

（2）火花塞电极的温度和极性当火花塞电极的温度超过混合气温度时，击穿电压可降低30%～50%。这是因为在电极温度高时，包围在电极周围的气体密度相对较小的缘故。由于火花塞中心电极的温度相对较高，因此，火花塞的中心电极为负时，火花塞电极的击穿电压可降低20%左右。

（3）火花塞的间隙和形状火花塞电极的间隙增大，在同样的电压下的电场就减弱，使电极间隙间的气体电离所需的电压就得增大。火花塞电极较细或电极表面有沟棱时，在同样的电压下其电场的最强处要大于较粗、表面平的电极，因此，所需的击穿电压可降低。

此外，火花塞电极上积油、积炭时，其击穿电压会相应升高。

点火系统所能产生的电压称为最高次级电压（Um2）。要使发动机在任何工况、状态下火花塞都能可靠跳火，就必须满足Um2>Uj。为此，通常要求点火系统所能产生的最高次级电压Um2在20kV以上。

2.要有足够的点火能量

火花塞跳火后能确保可燃混合气迅速燃烧，还必须要有足够的点火能量。发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度已接近自燃温度，因而所需的火花能量很小，但是发动机在起动、怠速及急加速工况时，由于混合气的温度较低或混合气过浓、过稀等原因，需要有较高的点火能量才能保证混合气可靠燃烧。

点火能量不足时，会使发动机起动困难、点燃率下降，发动机的动力性下降、油耗和排污增加，并可能导致发动机不能起动。

3.点火时间要适当

为使发动机气缸内的燃烧最高压力出现在压缩终了上止点后10°～15°，使混合气的燃烧功率达到最大，就必须在压缩终了前的某个适当时刻点火。某缸火花塞开始跳火到活塞运行至压缩终了上止点的曲轴转角称之为点火提前角。点火提前角过大，压缩行程活塞上行的阻力增大，导致发动机功率下降、油耗增加，且发动机容易产生爆燃；点火提前角过小，混合气燃烧产生的最高压力和温度下降，也导致发动机功率下降、油耗增加，且容易引起发动机过热、排气管放炮等故障。

发动机在不同的转速和负荷下，其点火提前角应是不同的。点火系统应能根据发动机的转速和负荷变化情况，及时调整点火时间，以确保混合气的燃烧及时、完全。

二、点火系统的发展概况

一百多年来，伴随着汽车的发展，汽油发动机的点火技术也逐渐提高。1886年，第一辆以四冲程内燃机为动力的汽车使用的是磁电机点火系统。1907年，美国人首先在汽车上使用蓄电池点火装置，这种用蓄电池和发电机来提供电能的点火系统采用了点火线圈，通过断电器触点来控制点火线圈初级电流的通断，使次级产生高压（图3-1a）。最初的蓄电池点火系统无点火提前角自动调节装置，一直到了1931年，美国人才首先使用了能根据发动机负荷和转速自动调节点火提前角的真空、离心点火提前调节装置。此后，这种触点式点火装置逐步得到完善，在汽车上得到了广泛的应用，并被称之为“传统点火系统”。

随着人们对汽车发动机动力性、经济性及排放控制要求的日益提高，传统点火系统因其触点本身所固有的缺陷也越来越显现出来。20世纪60年代初期，出现了一种晶体管辅助点火系统，这种点火系统增加了一个电子放大器（图3-1b），使得点火性能得到了较大的提高。由于晶体管辅助点火系统还保留了触点，不能完全消除由触点本身所造成的一些缺点，因而，很快就被无触点的电子点火系统所取代（图3-1c）。无触点电子点火系统在20世纪60年代末期开始推广应用之后，在汽车上得到了广泛的应用。现在，传统点火系统已被淘汰。