在现代汽车的高速汽油发动机上,巳经采用由微处理机控制的点火系统,也称数字式电控点火系统

  第一节传统触点式点火系统的原悝与特性

       传统的触点式点火系统经历了一百多年的发展其结构和性能不断地完善，几乎达到了 完美的程度但由于其结构原理本身固有嘚缺陷，被现代汽车所淘汰也是必然的新出厂的 汽车已不再使用触点式点火系统，但一些较早生产的汽车有的还使用触点式点火系统夲章 介绍传统点火系统的主要目的是使读者能全面了解点火系统的结构类型，在熟悉触点式点火 系统的基础上能更好地学习并掌捤电子點火系统的结构、原理及故瘅检修。

一、传统触点式点火系统的工作原理

 1.传统触点式点火系统的基本组成

       传统触点式点火系统的组成如图2-1所示主要由点火线圈型号对照表、分电器、火花塞及其他附

       I一蓄电拽2—笏熔线3—点火开关传统触点式点火系统的组成4 一火花塞5—分电器6~點火线圈型号对照表7—点火线W附加电阻件组成。

       点火线圈型号对照表实际上是一个带有附加电阻的自耦变报器点火系统莴要将电源12V的低壓 转换为20kV以上的高压，实现这个升;1T.过程的就是点火线阁

       断电器：由凸轮和触点绀成，串联在点火线阐初级绕组回路中通过其触点的闭匼和张 开使点火线圈型号对照表初级电流时通时断，从而使点火线圈型号对照表的次级绕组产生很高的互感电动势(配电器由分火头和具囿旁电极的分电器盖绀成，?分火头与断电器卩彳轮同步转动，将点 火线圈产生的岛压按发动机各缸的点火顺序送到各缸火花塞：>

       点火提前调节器：当发动机的转速和负倚改变时，A动调节点火提前角

       点火线圈型号对照表产生的高压电通过配电器和高压导线送人各缸火花塞电极，由火花塞电极产生 电火花点燃混合气

2.传统触点式点火系统的基本原理

       传统触点式点火系统的T?作股理如阁2-2所示，点火线阁2的初級绕组W丨通过断电器 的触点4搭铁由发

动机凸轮轴驱动的分电器轴转动时，带动断电器凸轮6和分火头10 — 起旋转使断电器触点+断地闭合和張幵。

2.2图m 2-2传统戍火系统t作原理

断电S凸轮7—断电2S 8—旁屯极9 一火花寒10—分火先W丨一点火线阁f7级统钳Vt’2—点火线阐次级绕相

当断电器触点闭合时W1通路，在触点闭合瞬间点火线圈型号对照表初级绕组产生一个附碍初 I级电流增长的自感电动势，使得初级电流按图2-3a所示按指数规律上升增长点火线阐 !铁心中磁通货的变化速率也较低。因此次级绕组产生的互感电动势也不大，约1500V左 |右（图2-3b>,此电动势不能用于点火但点吙线圈型号对照表的仞级电流的上升使磁场能呈随之增大。 I闶此触点闭合的这段时间实际上是点火系统的储能过程。

       当断电器触点张开時点火线圈型号对照表初级断路，点火线圈型号对照表初级电流突然减小引起点火线圈型号对照表 !铁心中的磁通虽的迅速减小，点火線圈型号对照表次级绕组产生一个很高的互感电动势www.xuji.co 此时，与断电B9I器凸轮同步旋转的分火头正好转到对宥 分电器盖某个旁电极将次级繞组与萡 要点火缸的火花塞电极接通，使火花塞 电极两端电压迅速升商当火花塞电极 电压升至击穿电压时，火花塞电极就产 十.电弧放电点燃浞合气。点火线阁次 级的电流“通路如图2-21,中箭头所冶

       触点断开瞬间，初级绕组产生的自感电动势为300V左右加在刚刚张开的 触点两端很容易使触点间气隙电离而产 生较强的触点火花。触点间的火花放电 使初级电流继续保持通路导致铁心中 磁通记的下降速率减小，使佽级绕绀的 互感电动势降低而触点间较强火花还 会使触点很快被烧蚀，导致点火系统不 能正常工作触点间并联一个电容，足 利用电容兩端的电压+能突变的特性在触点断开的瞬间吸收初级绕绀的感 电动势，以避免触点间产生很强的火花 而被烧蚀并使初级电流的下降速率增 大，从【ft丨提尚了次级电压

       如果火花塞电极不被击穿，次级电爪就会形成如图2-3b虚线所示的ZifC衰减振荡波形但实际上4火花塞电极间的電瓜仵达到击穿电炫时（远未达到最高次级电压），火花塞电极 间气隙就已被忠穿而产生电弧放电此时火花塞电极上集聚的电荷迅速释放，形成很大的放； 电电流电压随之迅速下降，这一阶段为电容放电其作用主要是使火花塞电极间气体电| 离，形成火焰核心之后点吙线圈型号对照表次级绕组电感尚?的能M继续维持火花放电，此时火花塞j 电极间的电压约在6(X)V左右放电电流也很小，似放电的时间较氏這一-放电阶段为电感 放电，可加热混合气使it:迅速燃烧，当火花不能维持而消失时电感线圈剩余的能域则形 成LC/f叙减振荡（图2-3丨)）。

       点火線阀附加电阻串联在点火线阁初级丨y丨路中该电阻的正温度系数比较大，其作| 用足：在发动机低速时较大的初级电流流经附加电阻，附加 www.xuji.co 电阻的电阻值会因温度升高而敁I 著增大以使初级电流的增长受到限制，避免发动机低速时初级电流过大而使触点火花过i 大、点火线圈型号对照表温度过卨

       在发动机岛速时，流经附加电阻的初级电流较小附加电阻的温度随之降低，其电阻值i也相应减小初级电流随發动机转速的上升而下降的幅度可减小。由此可见点火线圈型号对照表附加电阻可在发动机转速变化时起自动调节初级电流的作用，以妀善点火特性

       发动机起动时，宙要通过起动机电磁开关的附加电阻短路触点或直接用点火开关中的起 动触点将附加电阻短路这是为了茬汽车起动时蓓电池端电压下降很多的情况下，仍保证点 火线圈初级绕组能形成足够大的初级电流以使起动容易。

二、传统触点式点火系统的工作特性

       点火系统工作特性足指点火系统所能产生的最高次级电压仏_随发动机转速变化的规 律（％~,=/(?))

如果不考虑点火线圈型号对照表初、次级能蛍转换损失，在埋论上传统触点式点 火系统的工作特性如下式表示：

式中％——点火系统电源电压；

       C2——分布电容，是吙花塞电极、点火线圈型号对照表绕组匝间、高甩导线等具有电容作用的 电容世总和；

       Th——触点的相对闭合时间即触点的闭合时间与触點开闭周期之比值，％只是与 断电器凸轮的形状和触点的间隙有关相对于发动机转速则是一个不变的每：； n'/n2——点火线圈型号对照表初佽级绕组匝数比。

       传统触点式点火系统的理论特性曲线如图2-4中的虚线所示但实际特性有别于理论特 性。在发动机低

转速范围触点闭合嘚时间长，初级电流较大触点开启的速率低，此时触 点间容易形成较强的触点火花造成点火能fi损失和初级电流的下降速率减小，因而使 下降转速越低，触点的火花就越强"2_下 降也越多。在发动机高转速范围触点开闭的频率 很卨，触点容易形成颤动触点闭合阶段的瞬间断 开，使得其实际闭合时间更短了因而造成点火线 圈的初级电流及最卨次级电压比理论俏史低。

       从传统触点式点火系统工作特性曲線吋知发 动机转速对点火系统最萵次级电压的影响很大。如 果发

动机的转速超过点火系统的姑卨次级电压 (/:■就会低于(/_点火系统就可能會出现断火现 象。因此

把、称为发动机的极限转速。使用传统图2-4传统被点式点火系统的理论特性曲线 火花塞*岛击穿电甩 %—发动机的极艰轉速

       ①发动机能起动但点火幵关回到点火档就会立即熄火。点火线阁附加电阻（附加电阻 线）断路或连接

处松脱就会有这样的故障现潒=> 因为起动时，点火线圈型号对照表初级电流不经附加 电阻所以起动不受影响

，但起动后则会因初级电流断流而发动机立刻熄火。

②發动机熄灭时点火开关如果长时间处于接通状态，就可能导致点火线圈型号对照表过热烧坏 或产生爆炸因为在发动机熄火时，如果断電器触点恰好处于闭合状态就会使点火线圈型号对照表持 续通过比发动机运转时大很多的稳态初级电流，从而导致点火线圈型号对照表過热烧坏甚至产生 爆炸。

①产品代号：由汉语拼音字母DQ表示而“DQG”、“DQD”则分别表示干式点火线 圈和无触点电子点火系统用点火线圈型号对照表。

②电压等级代号：用一位阿拉伯数字表示1 一12V; 2-24V； 6-6V。

③用途代号：用一位阿拉伯数字表示各代号的含义见表2-1。

表2-1点火线圈型號对照表用途代号

④设计序号：用阿拉伯数字表示产品设汁的宄后次序

⑤变形代号：以大写的汉语拼音字母A、B、C……顺序表示（不用0、1)

汾电器总成包括断电器、配电器、点火提前调节器以及电容器等，如图2-9所示

       分电器壳体一般由铸铁制成，下部压有石墨音铜衬套分电器轴在衬套内旋转，缩油杯 中的润滑油润滑分电器各部的结构原理分述如下：

       断电器由触点和凸轮组成（图2-10)，用于周期性地通断点火线闍初级回路触点安装 在相对分电器外壳转动的活动底板上，其中固定触点搭铁固定触点支架6用紧固螺钉7固 定在活动板上。活动触点与殼体之间是绝缘的它通过活动触点臂5经扁形弹簧2及连接线 3与分电器低压接线柱4相通。活动触点臂5有孔端套在活动底板9的销轴上通过扁形弹 簧的弹力，使其犇向断电器凸轮丨0的轴心在断电器凸轮转动时，触点就会周期性地JT?闭

       黹要调整触点的间隙时，可松开固定触点支架6上的紧固锞钉7,旋动偏心睬钉8即可 改变固定触点的位罟

使触点间隙改变。图2-9分电雔总成1 一分电器* 2—分火头3—凸轮4一篇 www.xuji.co 点及断电器底板總成5—电容器6—联轴节7—油杯 8—真空点火提前W节器9 一分电器壳体10—活动底板11 一偏心蟫钉12—固定触点及支架13—活动触点背丨4 一低压接线柱15—嫃空点火提前《节器拉杆16—謨片 |17—真空点火提前渊节器充体丨8—婵簧19 一接头蠟母20—?点臂弹* 21—油毡及油毡夹

       配电器的作用是将点火线圈型號对照表次级产生的高压按点火顺序送至各缸火花塞它由套在断电| 器凸轮上端的分火头5和分电器盖3组成（见图2-11)。分电器盖的中央插孔内囿一弹簧和| 一个接触电刷（小炭柱）接触电刷靠其小弹簧压在分火头的导电片4上。分电器盖中央插| 孔的周围均布有与气缸数相同的旁插孔通过插入高压分线与各缸火花寒相连。旁插孔内连1 接者旁电极2,工作时分火头和断电器凸轮一起旋转，当断电器触点刚刚张开时点吙线i 圈次级产生的高压电经分火头导电片跳至与其相对的旁电极，再经高压分线送至火花寒丨 电极

       点火提前调节装s包括离心点火提前调節器和真空点火提前调节器，用于在发动机工况改变时自动调整点火提前角。图2-10断电器的结构 阐2-J1配电器的结构1 一卡簧2—扁形禅簧3—连接線4 -低压接线柱 丨一中心电& 2—旁电极.3—分电器逋5—活动?点霣6—面定触点支架7—紧蠟钉 4—导电片5—分火头6~小炭柱与弹簧 8—供心?钉9—活动底板10—断电器凸轮丨丨-?油毡

(1)离心点火提前调节器

       离心式点火提前调节器是在发动机转速改变时起作用它使点火提前角随发动机转速上 升洏适当地增大。离心点火提前调节器在断电器触点底板的下面其结构如图2-12所示。

—?块5_择簧6—托板7—销钉8--销轴离心点火提前装诨的托板6凅定在分电器轴3上两个重块4分别套在托板的销轴8 上，离心宽块可绕销轴转动其另一端由弹賛拉向分电器轴心。与断电器凸轮连为一体嘚拨 板套在分电器轴上拨板的槽则插在重块的销钉上。分电器轴转动时通过托板和销轴带动 重块转动，并通过插入拨板槽内的重块销釘带动拨板及断电器凸轮转动

       当发动机的转速增大时，重块的弹簧端在离心力的作用下克服弹簧的拉力向外甩开重块上的销钉则带动撥板及断电器凸轮沿若原旋转方向相对于分电器轴转动相应的角度，使凸 轮提前顶开触点即增大了点火提舫角（图2-l2c)。当发动机转速降低時重块的离心力相 应减小，弹簧将重块拉回一些（图2-12b),使点火提前角自动减小

       在发动机高速范围，转速变化对混合气的燃烧速度影响较夶这时，随着发动机转速的 提髙点火提前角增童应小一些。为此一些离心点火提前装置每个重块设有一粗一细两个 弹簧。细弹簧只偠重块一开始甩开就起作用而粗弹簧的两端钩环呈椭圆形，只有在转速达 到一定值重块外甩的角度较大时才能起作用。这样发动机茬高速范围内，重块有两个弹 资的作用相应的点火提前角的增fi减小。

(2)真空点火提前调节器

       真空点火提前调节器在发动机负荷改变时起作鼡它使点火提前角随发动机的负荷增大 适当减小。真空

点火提前调节器装在分电器壳体的外侧

       真空点火提前调节器的工作原理如图2-13所示其内膜片的左侧通大气，右侧通过真 空管与化油器下体

上位于节气门上方的小孔相通当发动机的负荷增大时，由于节气门的开 度增大节气门小孔处的真空度减小，真空点火提前调节器内的膜片在弹簧力的作用下向左 拱通过拉杆的作用使活动底板顺着分电器轴旋转方姠转过相应的角度图（2-13b),断电器 凸轮顶开触点的时间推迟，从而使点火提前角适当减小当发动机负荷减小时，节气门开度 减小节气门处嘚真空度增大，其真空吸力使膜片克服弹簧力向右拱膜片带动拉杆移动, 使活动底板逆着分电器轴旋转方向转过相应的角度(2-13a)，从而使点火提前角增大

       1—分电器充2—活动板3—断电器社点4 一拉扦5—膜打6—弹簧7—真空管8—节气门9一斯电器凸轮有的分电器，其断电器触点安装在固萣底板上固定底板用蜾钉固定在分电器外壳上， 因此这种形式的分电器，其真空点火提前调节器通过拉动分电器外壳转动来调节点火提前 角在真空点火提前调节器起作用时，可看到分电器随节气门处真空度的变化而转动

       发动机怠速时，节气门关闭节气门上方小孔處真空度接近0,弹簧力将膜片推至左拱 的极限位置，使点火提前角处于最小状态以满足怠速工况点火提前角小或不提前的要求。

       电容器装茬分电器的外壳上它的两个电极由两片铝箔或锡箔组成，在两箔带之间夹有 绝缘蜡纸然后卷成筒状，抽去层间的空气再经沒蜡处理後装在简形的金属外壳中。电容 器中的一条箔带与金厲外壳相接触装在分电器外壳上后，通过分电器的壳体搭铁；另一条 箔带则通过与金厲外壳绝缘的导电片由导线引出接在分电器低压接线柱上。这样电就与断电器触点并联相接。

       ②气缸数代号：以发动机气缸数表示分别以2、4、6、8、9表示，代表2缸、4缸、 6缸、8缸及8缸以上

表2*2分电9结构代号

结构形式 无离心谓节 无真空W锌 拉偏心 拉同心 拉外充 无触点 特殊结構

火花塞的作用是将蒔压引人气缸燃烧室，并产生电火花点燃混 合气。

      火花塞主要由中心电极、侧电极、钢壳、瓷绝缘玻璃等组成如 圖2-14所示。

       火花塞的钢质充体5内部固定有高氧化铝陶瓷绝缘瓷体2绝缘? 体的中心孔装有金屈杆3和中心电极10，金属杆和中心电极之间用 导体箥璃6密封铜制内垫阐起密封和导热作用，壳体的下端是弯曲 的旁电极9,火花塞通过壳体上的嫌纹装在气缸盖上其电极伸入气 缸内的燃烧宰9触点式点火系统火花塞的电极间隙一般为0.6?0.7mm,间隙过 大，所需的击穿电压就高火花塞跳火的可靠性就较差，特别是在发 动机商转速时由於点火系统最高次级电压较低，易发生断火现象； 过髙的击穿电压还会使点火系统蒔压线路的工作负担加大而容易出现 故障间隙过小时，火花塞电极放电时的火焰较小电火 花与周围混合气的接触面积小，传给混合气的有效热能相对较少而 电极吸热相对较多。电极吸收嘚热童通过气缸盖和高压导线散失是 一种热传导损失。因此火花塞电极间隙小，虽然跳火相对容易怛 电极的热传导损失增加，有效嘚点火能S相对减少了这会使火花塞 点燃混合气的可靠性降低。

图2-14火花塞的结构

1 一插线蠼母2—绝嫌瓷 体3—金厲杆4、8—内 绝《 5—光体6—导体 箥瑱7—密封垫》9 一旁电极10—中心电火花塞的结构形式有多种不同结构形式的火 花塞各有其特点。在汽车上较为常见的几种火花塞 

①标准89:絕缘体裙部略缩入壳体下端面这 种形式的火花塞最为常见。 ^ b)

②绝缘体突出型：绝缘体裙部突出壳体端面

       其特点是抗污能力较强，又不嫆易引起炽热点火火花塞电极间欺与火&强度，因此这种火花寒的热适应能力强。

③细电极沏：电极较细可降低跳火电压，同样的跳吙电压则可增加电极的间隙这 种火花塞的突出特点是火花较强，有较强的点火能力

④锥座铟：壳体及旋入螺纹部分成锥形，因而不 用加垫圈就可保持良好的密封性可减小火花塞的安 装体积。

⑤多极塑：侧电极有两个或两个以上其特点是 点火较为可靠，间隙不用经常調整

⑥沿面跳火型：与中心电极组成一对电极的是壳 体下端内侧的圆突面，这种火花塞通常与电容储能式 点火系统配合使用其优点是鈳完全避免炽热点火、抗污能力强；其缺点是稀混合气下的点燃率低，中心 电极容易烧蚀

为抑制点火系统对无线电的干扰，现代汽车上絀 现;T电阻型和屏蔽型火花塞电阻型火花塞是在火花 塞内串联了 5?lOkll的电阻，屏蔽型火花塞则是利用 金属壳体将整个火花寒屏蔽密封起来屏蔽型火花寒 还适用于笛防水、防爆的场合。

       火花塞绝缘体裙部是指伸人到燃烧室部分的绝缘 体由于该部分g缘体与浞合气接触，因而其温喥对 火花塞的工作状态有很大的影响在发动机工作时，如果火花塞绝缘体裙部的温度过低粘上去的汽油粒 或机油不能自行烧掉，就容噫在绝缘体表面形成积炭；气点燃（称为炽热点火）实践证明，火花塞绝缘体上的温度保持在500 ~7001时落在绝 缘体上的汽油粒或机油能自行燒掉而又不会引起炽热点火，这个温度称为火花塞的自洁 温度c火花塞绝缘体的温度取决于它的受热情况和散热条件火花寒的绝缘体裙部長，受热面 积就大吸热容易，而传热距离相对较长散热困难。因此绝缘体裙部长的火花寒其裙部 温度容易升商，此类火花塞称之为“热型”火花塞（图2-l7a)火花塞绝缘体裙部短的，其 受热面积小吸热少，而其传热距离相对较短散热容易。因此这类火花塞其裙部的溫度 不易升高。温度不易升高的火花塞称为“冷型”火花寒（图2-17b)介于热型和冷型之间的

       常用火花塞的结构形式 ?)标准? b)绝缘体突出? c)细電极逝 d)锥座SI e)多极? 0沿面跳火细绝缘体温度如果过高，则容鉍将混合为“中型”火花塞

       热型火花塞适用于压缩比小、转速低、功率小的发 動机，因为这些发动机的燃烧室組度较低；冷沏火花塞 则适用于高压缩比、商转速、大功率的发动机不同类 型的发动机应该配用其热特性相适应的火花塞，否则发 动机就不能正常工作例如，燃烧室温度较低的发动 机错用了偏冷型的火花塞，火花塞就很容易积炭；燃 烧室温度商的发动机如装用了偏热型的火花塞则容易 a> b>引起炽热点火，使发动机产生爆燃

       我国火花塞热特性是以绝缘体裙部长度来标定的，_ *)热S火花塞b)冷5!火花寒 并分别用热值(3 的自然数）表示2*3火花塞裙部长度与热值裙部

根据国家专业标准ZBT 37003—89《火花塞产品沏号编制方法》的规定，火花塞型号由三 部分组成：

①为汉语拼音字母表示火花塞的结构类型及主要形式尺寸，各字母的含义见表2-4

②为阿拉伯数宇，表示火婲塞的热值

③为汉语拼音字母，表示火花塞的派生产品、结构特征、材料特性及特殊技术要求 在同一产品型号中，谣用两个以上宇母來表示时按表2-5所列顺序排列。

表2*4火花塞坊构类型代号

代 号 嫌.纹规格 安装座形式 蜾纹旋合长度/_ 壳体六角对边Anm

代 号 蠓纹规格 安装廉彤式 螺纹旋合长度Amn 壳体六角对边

注：（）表乐非标准的保留产品不推荐使用。

表2-S火花塞特征代号及字母排列*序

序 号 特征代号 结构特征 序 号 特征代號 结构特怔

1 P 屛蔽劫火花塞 7 H 环状电极火花寒

2 R 电阻型火花寒 8 U 电极*入斟火花塞

3 B 半导体拟火花塞 9 V V形电极火花*

4 T 绝缘体突出型火花塞 10 C 镍锎复合电极火花塞

5 Y 沿面跳火5S火花寒 11 G 货金厲火花塞

出型平座火花塞火花塞的电极为镍铜复合材料。

电阻、镍铜复合电极、绝缘体突出沏平座火花寒

高压導线的作用是将点火线圈型号对照表产生的高压输送到各缸火花塞，高压导线的安装位置如图2-18所示

图2-18高压异线的安装位》

       1 一分高压线2—點火线鬭3—中央高压线4—?压插孔5—分电6■—火花寒高压导线要承受20lcV以上的卨压（开路时），瞬间的火花放电电流可达几十安[培],因 此其绝緣性要求较高线径也较粗。此外为防lh.点火系统对无线电的干扰，高压导线结构 JL也采取了抑制尤线电干扰的措施例如，高压导线屮设茛阻尼电阻（图2-19所示的益压导 线则是用碳灌注的柔性尼龙线芯构成阻尼电阻）起到了抑制无线电T?扰的作用。

       有邱卨压导线采用磁场抑淛线防止无线电干扰（图2-20)将抑制线缠绕在髙压导线中 心的导体上，用这种方法屏蔽高压导线产生的电磁T?扰波

图2-19设有阻尼电阻的高汛導线 丨?12-20用进场抑制线屏蔽F扰的高压导线

1—S庙的亚麻线2、5—编织枓料戾3_?丁二烯橡胶 丨一电磁抑《线2—绝缘体3—导线

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