第三部分 点火系统.doc

第三部分 点火系统
一 简答题
1．传统点火系的组成。
传统点火系由蓄电池（发电机）、点火开关、点火线圈、断电器、配电器、高压线、火花塞等部件组成。
蓄电池（发电机）：提供点火能量。
点火开关：控制和切断点火电路。
点火线圈：将12V的低压直流电变成15000—20000V的高压电。
断电器：控制点火电路的通断的，使点火线圈能产生高压电。
配电器：将高压电按发动机作功顺序分配，经过高压线送到火花塞中。
高压线：将高压电送入火花塞中。
火花塞：点燃气缸内的可燃混合气。

2．传统点火系是如何产生高压电火花的？
1）断电器触点闭合时：断电器触点闭合时，接通初级电路，电流流过点火线圈的初级线圈，在线圈周围产生磁场，把电能转换成磁场能。
2）断电器触点打开：
⑴断电器触点打开时，初级电路断开，电流突变在初级线圈中产生自感电动势，约200--300V。
⑵由于电磁感应，在次级绕组中会产生感应电动势，其值取决于两线圈的匝数比（47--70），该电压值约为12000--21000V之间，此电压加在火花塞电极两端，其中旁电极为正极。
⑶如果该电压达到一定的数值，在压缩终了时足以击穿火花塞之间的混合气，产生电火花，点燃混合气。
3）结论：断电器的开闭由断电器凸轮轴控制，凸轮由发动机的凸轮轴或汽油泵驱动，凸轮的凸角数与气缸数相等。这样，发动机的曲轴旋转两周，凸轮轴旋转一周，每个气缸按顺序点火一次。

3．点火系的次级电压都要受到哪些因素的影响？它们是如何影响的？
1）发动机转速与气缸数对次级电压的影响。随着发动机转速的提高和气缸数的增加，次级电压下降。
2）火花塞积炭对次级电压的影响。火花塞积炭时，相当于在火花塞电极间并联一个电阻，将次级回路闭合，产生漏电，使电压U2max 不能上升到最大值，从而降低了点火性能。当积炭严重时，电极间将不能产生火花而“断火”，影响发动机的正常工作。
3）电容器对次级电压的影响。电容器C1与C2对次级电压的影响：如C1过小，触点间的火花严重，线圈中部分磁场能在火花放电时消耗了；火花严重时，初级电流的下降率变慢，使次级电压降低。C1的正常值 为0.12--0.25μF。
C2是次级绕组的分布电容，受布线的限制不可能很小，另外屏蔽装置会加大次级绕组的电容。
4）断电器触点间隙对次级电压的影响。间隙过大，闭合时间短，初级电流下降，次级电压下降；间隙过小，分离不彻底，磁通的变化率下降，次级电压下降。
5）点火线圈温度对次级电压的影响。温度过高，初级绕组的电阻增大，初级电流下降。正常情况下，点火线圈的温度不应超过80℃ 。

4．附加电阻是如何改善点火系的性能的？
附加电阻的作用是用于改善点火系的工作特性，使发动机转速较低时，阻值增大，而高转速时阻值减小。
其工作原理是：
1）发动机转速低时→触点闭合时间长→初级电流增加→流过附加电阻的电流增加→附加电阻的温度升高→阻值加大→初级电流下降，限制了初级电流的增加，使点火线圈不至于过热。
2）发动机转速升高→闭合时间下降→初级电流下降→电阻阻值减少→使初级电流下降较少，避免了高速时发生断火现象。
3）在起动时，由于蓄电池电压下降较多，为了增加初级电流，将附加电阻短路，防止初级电流下降太多，保证了可靠点火。

5．电容器有何作用？
电容器的作用是吸收触点断开时初级绕组中产生的自感电动势，减小触点间的火花，保护触点。

6．为何要有点火提前？点火提前要怎样来表示？
因为火花塞产生火花点燃混合气后，火焰需要一定的时间才能传播至整个燃烧室，即从开始点火到混合气燃烧到产生最大压力，有一定的时间延迟。如果到压缩终了再点火，产生最大压力时活塞已处于下行位置，此时不可能获得最大功率。所以需要点火提前。
汽油机点火时刻用点火提前角来表示。点火提前角是指从火花塞开始跳火到活塞行至上止点为止这一段时间曲轴转过的角度。

7．随发动机工况的改变，点火提前角应怎样变化？
当发动机的转速发生变化时，点火提前角应作相应的变化，转速增大，点火提前角加大，反之减小。
当发动机的负荷发生变化时，点火提前角也要作相应的变化，负荷加大，点火提前角减小，反之加大。

8．离心调节器是怎样改变点火提前角的？
离心式点火提前装置是根据发动机转速的变化自动调节点火提前角的，由一端固定在分电器小轴上的两个离心块和两根粗细不等的弹簧等组成，其基本原理是通过离心力的变化自动调节点火提前角，具体的工作原理如下：
当发动机的转速升高时，分电器的转速随之升高，两重块在离心力作用下，克服弹簧外力向外甩开，同时带动拨板和凸轮沿凸轮旋转的方向相对于分电器轴转动一个角度，点火提前角增大。转速越高，离心块离心力越大，点火提前角越大。
当转速降低时，弹簧将重块拉回，凸轮逆旋转方向回转，点火提前角减小。
为了使点火提前角的变化基本适应发动机的要求，离心调节器中的两个弹簧的弹力是不同的，低速时，只有弹力小的弹簧起作用，提前角的增加幅度较大；高速时，两个弹簧共同起作用，提前角增加的幅度较小。当转速达到一定值时，点火提前角不再增加。

9．真空调节器是怎样改变点火提前角的？
真空式点火提前装置是通过改变触点与凸轮之间的相对位置实现点火提前角的改变的，其由一个带膜片的机构组成，膜片的一端通大气，另一端与节气门的下方相通，其工作原理如下：
1）小负荷时：节气门开度也小，节气门下方及管道的真空度增大，真空吸力吸引膜片压缩弹簧而拱曲，通过拉杆拉动底板带着断电器触点逆着分电器轴旋转方向转动一定角度（凸轮位置相对不变），使凸轮提前将触点打开，于是点火提前角增大。负荷越小，节气门开度也越小，真空度越高，点火提前角越大。
2）大负荷时：节气门开度增大，真空度减小，膜片在弹簧力的作用下压向左方，拉杆拉动断电器底板顺着凸轮的旋转一个角度，使点火提前角减小。
3）发动机怠速和起动时：节气门接近关闭，吸入孔在节气门的上方，该处的真空度几乎为零，弹簧失去膜片使点火提前角最小或接近为零。

10．断电器触点间隙的大小、对点火性能有何影响？
断电器的触点由活动和固定两个触点组成，触点由钨合金材料制成，其中固定触点搭铁,活动触点接点火线圈的“-”接线柱。触点的最大断开间隙值为0.35--0.45mm，可通过固定触点上的静触点偏心螺钉来进行调节。
触点的接触好坏直接影响点火系的工作情况：触点接触不良，初级电流减小，点火电压降低；
触点的间隙和闭合角变化，影响触点的闭合和断开时间。触点间隙大，闭合角小；而触点间隙过小，闭合角过大。

11．火花塞的热特性对发动机工作有何影响？
火花塞热特性就是指火花塞发火部位的热量向发动机冷却系统散热的性能。
影响火花塞热特性的主要因素是火花塞裙部的长度。裙部较长时，受热面积大，吸收热量多，而散热路径长，散热少，裙部温度较高，把这种火花塞称为“热型”火花塞。反之，当裙部较短时，吸热少，散热多，裙部温度较低，把这种火花塞成为“冷型”火花塞。
火花塞热特性常用热值表示。国产火花塞热值分别用1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、…阿拉伯数字表示。1、2、3为低热值火花塞；4、5、6为中热值火花塞；7、8、9及以上为高热值火花塞。热值数越高，表示散热性越好。因而，小数字为热型火花塞，大数字为冷型火花塞。

12．电感储能电子点火系是怎样产生高压电的？
电子点火系由蓄电池或发电机向点火系提供电能，晶体管控制点火时刻，点火时刻的调节采用机械式调节机构或电子调节机构。电子点火系的点火电压和点火能量高，受发动机工况和使用条件的影响小，结构简单，工作可靠，维护、调整工作量小，节约燃油，减小污染，现已普遍使用。

13．电磁感应式点火信号发生器的工作原理。
磁感应点火信号发生器是利用电磁感应的基本原理工作的。信号转子由分电器轴带动旋转，在旋转过程中，信号转子的凸齿与铁心之间的气隙在不断发生改变，使得通过其中的磁通量作相应的变化。由于磁通量的变化，在线圈中产生了大小和方向都不断发生变化的感应电动势。通过该交变的感应电动势，输出一个交变的信号，控制初级电路的通断。
工作原理如下：
1）当信号转子不动时，磁通量不发生改变，无感应电动势输出。
2）当信号转子的两个凸齿中央正对铁心的中心线时，磁路中凸齿与铁心间的空气隙最长，通过线圈的磁通量最小，磁通的变化率为零；
3）当信号转子的凸齿逐渐接近铁心时，凸齿与铁心间的气隙越来越小，线圈的磁通量不断增大，当凸齿的齿角与铁心边线相对时，磁通的变化率最大。
4）随着转子的旋转，凸齿逐渐对正铁心，此时磁通的变化率在下降。当凸齿的中心与铁心正对时，空气隙最小，通过线圈的磁通量最大，但磁通的变化率为零，感应电动势为零。
5）当凸齿离开铁心时，气隙在逐渐增大，磁通的变化率开始减小，感应电动势的方向发生改变，大小也随着凸齿的位置发生变化。

14．霍尔效应式点火信号发生器的工作原理。
霍尔效应：处在磁场中的半导体基片（霍尔元件）通电时，在垂直于磁场的方向上便会产生一个与电流和磁通密度成正比的电压，此电压即为霍尔电压，这种现象称为霍尔效应。
工作原理：
1）当叶片处在永久磁铁与霍尔元件之间时，永久磁铁的磁场被叶片短路，霍尔元件上的磁通量为零，没有霍尔电压输出，集成电路输出高电压。
2）当叶片离开永久磁铁时，霍尔元件上又有磁通，产生霍尔电压，集成电路输出低电压。
3）由于霍尔电压的值较弱，不能直接作为点火系的控制信号，要经过集成电路放大、整形后使用。
4）霍尔式点火装置为有源点火装置。

15．光电式点火信号发生器的工作原理。
光电式信号发生器的由信号转子、光源和光接收器等组成。光源是一个钾化镓发光二极管，发射接近红外线频率的不可见光束经其前面的半球形透镜聚集，限制了光线的宽度。通过一个光敏二极管作为光接收器接收发光二极管发射的光源。
工作原理：信号转子由分电器轴驱动，其上的叶片（遮光片）数与发动机的气缸数相等。当信号转子随分电器轴旋转时，叶片和缺口不断地经过光源和光敏二极管之间，光敏管在光源照射下，输出低电平，在没有光源的情况下，输出高电平，故产生脉冲信号，经过电子控制器处理后，输出点火信号。
特点：输出电压的幅值不受发动机转速的影响，可靠性较高。

16．丰田汽车点火器的工作原理。
丰田汽车采用的是磁感应式信号发生器的晶体管点火装置，其工作原理如下：
1）接通点火开关信号发生器不工作时：
接通点火开关后，VT1导通→VT2导通→VT3截止→VT4导通→VT5导通，接通初级电路。
2）信号发生器输出的电压为上正下负时：
VT1截止，但P点仍保持高电位，VT2导通→VT3截止→VT4导通→VT5导通，接通初级电路。
3）信号发生器输出信号为上负下正时：
VT1导通，P点电位下降，当P点电位低于VT2的导通电压时，VT2截止→VT3导通→VT4截止→VT5截止，切断初级电路。
如此往复，信号发生器输出交变信号，控制大功率三极管的导通与截止，使点火电路接通与断开，在次级产生高压，点燃混合气。

17．点火系使用时注意事项。
1）在停车、检查或进行必要的拆装时，应先关闭点火开关；
2）蓄电池要处于充足电的状态，点火系中各导线要联接好，特别是搭铁必须良好。
3）在更换点火系部件时，一般应更换同型号的，避免各种型号混用，不能用普通点火线圈取代专用点火线圈。
4）在车上进行焊接时，要先拆除蓄电池接线。
5）冲洗车辆时，应避免水溅入电子器件内。
6）判断故障时，不要使用刮火的方法试电；
7）发动机运转时，严禁拆卸蓄电池。

18．点火系不能点火故障判断方法。
1）检查蓄电池电压是否正常；
2）检查各处导线连接情况；
3）判断故障在高压电路还是低压电路。观察高压放电情况(通过高压电路检查)：接通点火开关，将接入分电器盖的中央高压线拔出，距离发动机机体4--6mm，起动发动机观察高压火的情况。如果火花强烈（蓝色火花），说明低压电路工作正常，如果无火花或火花很弱，低压电路有故障。
4）高压电路故障的判断方法。高压电路的故障有：分火头、分电器盖、点火正时错乱、火花塞和分高压线等器件。
检查分火头：打开分电器盖，拔出中央高压线，使其距分火头4--6mm，起动发动机或人工接通及切断断电器触点，如果高压线与分火头之间有火花，说明分火头的绝缘性能损坏，无火花表明分火头良好。
检查分电器盖：将各分高压线拔下一一试火，如果火花强烈，故障在火花塞或点火正时错乱。无火花，可测量分高压线的导通情况或更换分电器盖。
火花塞检查：更换后进行对比试验。若更换后发动机运转更不平稳，表明之间的火花塞正常。
5）低压电路故障的判断方法。通过观察电流表的指示来判断，无电流：有断路故障；有读数，但不间歇摆回零位，有短路或搭铁故障：(1)若电流值10A左右，附加电阻串入，初级绕组未串入；(2)若电流3--5A，断电器触点不能打开、电容器烧蚀；若车上不带电流表，可通过万用表进行逐点测量，通过是由后向前的方法进行。

19．如何检查磁感应信号发生器。
检查转子与定子之间气隙，应为0.2--0.4㎜，如不符，进行调整；
检查感应线圈电阻，电阻无穷大，则为线圈断路；过大或过小都需更换信号发生器总成。

20．如何检查霍尔式信号发生器。
1）关掉点火开关；
2）打开分电器盖，拔下分电器盖上的中央高压线并搭铁；
3）将电压表两触针接在霍尔信号发生器连接器信号线（绿白线）和搭铁线（棕白线）间（或控制器插头3 、6 之间） ；
4）合上点火开关，起动发动机，观察电压表读数，当触发叶轮的叶片在空气隙时，其电压值为2--9V ；当触发叶轮的叶片不在空气隙时，其电压值为0.3--0.4V ；若与标准不符，应更换霍尔传感器。

21．如何检查磁感应式点火器的性能？
1）高压试火的方法：在确定点火信号发生器和点火线圈等均良好，可用高压试火法检查点火控制器是否良好。方法是：将分电器中央高压线拔出，高压线端距缸体5--8㎜，接通点火开关，转动分电器，看是否跳火。如果火花强则说明点火控制器良好，否则，应予以更换。
2）模拟点火信号法：用1.5V的干电池代替信号发生器，正反向各接一次，用万用表测量点火器与点火线圈之间连线的电压，如果正向时为1-2V，反向时为12V，则点火器工作正常。