汽油机点火系统和发动机起动系统.pptx

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1、第一节 概 述 一、点火系统：点火系功用：按发动机点火次序在规定时刻供给火花塞足够能量的直流高压电，使其两电极间产生电火花点燃混合气，使发动机做功。击穿电压应能达到1520kV。按照点火系的组成和产生高压电的方法不同，分为传统点火系、半导体点火系、微机控制点火系等。二、起动系统：从发动机的曲轴在外力作用下开始转动，到发动机开始自动怠速运转的全过程，为发动机的起动过程。发动机常用的起动方式有：人力起动、辅助汽油机起动和电力起动机起动。第1页/共31页起动方式 1.人力起动 人力起动目前主要用于大功率柴油机的辅助汽油机的起动。在一些装用中、小功率汽油机的汽车上，还备有起动摇柄和起动爪，作为后备起动

2、装置，或用于检修、调整发动机或起动电路故障时转动曲轴。对于柴油机，由于起动转矩和起动转速要求很高，不可能使用手摇起动，因此其曲轴上无起动爪。2.辅助汽油机起动 只用于大功率柴油机的起动，其起动装置体积大、结构复杂。3.电力起动机起动 以电动机作为动力源，当电动机轴上的驱动齿轮与发动机飞轮周缘上的环齿啮合时，电动机旋转而产生的动力，就通过飞轮传递给发动机的曲轴，使曲轴旋转、发动机起动。电动机以蓄电池为电源，结构简单、操作方便、起动迅速而可靠。目前，几乎所有的汽车发动机都采用电力起动机起动。第2页/共31页第二节：传统点火系统 一、传统点火系统的组成：二、点火系统的工作过程：三、汽油机的点火时刻：

3、四、传统点火系统主要零部件的结构和工作原理：如图所示。第3页/共31页1-点火开关 2-电流表 3-蓄电池 4-起动机 5-高压导线 6-高压阻尼电阻 7-火花塞 8-电容器 9-断电器 10-配电器 11-点火线圈 12-附加电阻第4页/共31页一、点火系统组成 1.点火线圈：将12V的低压直流电转变为1520kV的高压直流电。2.分电器：在发动机工作时按发动机要求的点火时刻与点火顺序，将点火线圈产生的高压电分配到相应气缸的火花塞上。3.火花塞：将高压电引入燃烧室，并提供一个跳火间隙。4.电源：点火系工作时所需要的电能，由蓄电池和发电机两个电源供给。如图所示。第5页/共31页断电器1-固定盘

4、 2-片簧 3-销钉 4-活动触点臂 5-托板 6-固定螺钉 7-调节螺钉 第6页/共31页配电器 配电器安装在断电器上方，它由胶木制的分电器盖1和分火头2组成。分火头插装在断电器凸轮3的顶端，和断电器凸轮一起旋转，其上有金属导电片。第7页/共31页电容器 1-金属箔2-盖板3-外壳 4-绝缘纸 第8页/共31页点火提前调节装置 调节的方法有两种，一是断电器触点不动，转动凸轮，改变其于触点间的位置；另一是保持凸轮不动，转动触点，改变其与凸轮间的位置。1.离心式点火提前调节装置：2.真空式点火提前调节装置：a a a a）点火提前角为零）点火提前角为零）点火提前角为零）点火提前角为零 b b b

5、 b）转动凸轮使点火提前角增大）转动凸轮使点火提前角增大）转动凸轮使点火提前角增大）转动凸轮使点火提前角增大c c c c）转动断电器底板连同触点使点火提前角增大）转动断电器底板连同触点使点火提前角增大）转动断电器底板连同触点使点火提前角增大）转动断电器底板连同触点使点火提前角增大1-1-1-1-触点触点触点触点 2-2-2-2-凸轮凸轮凸轮凸轮 3-3-3-3-凸轮轴凸轮轴凸轮轴凸轮轴 4-4-4-4-断电器底板断电器底板断电器底板断电器底板 点火提前角点火提前角点火提前角点火提前角第9页/共31页1.离心式点火提前调节装置 发动机转速变化时，它自动地改变断电器凸轮与分电器轴之间的相位关系，

6、以改变点火提前角。离心式点火提前调节装置通常装在断电器固定板下面。其功用是随发动机转速的变化而自动改变点火提前角。1-1-1-1-凸轮；凸轮；凸轮；凸轮；2-2-2-2-带孔拨板；带孔拨板；带孔拨板；带孔拨板；3 3 3 3、9-9-9-9-重块；重块；重块；重块；4-4-4-4-销钉；销钉；销钉；销钉；5-5-5-5-轴销；轴销；轴销；轴销；6-6-6-6-托板；托板；托板；托板；7-7-7-7-轴；轴；轴；轴；8 8 8 8、10-10-10-10-弹簧弹簧弹簧弹簧第10页/共31页2.真空式点火提前调节装置 在发动机负荷（即节气门开度）变化时，该装置自动地调节点火提前角。它用改变断电器触

7、点与凸轮之间相位关系的方法，在发动机负荷增大时自动地减小点火提前角。1-1-1-1-分电器亮分电器亮分电器亮分电器亮2-2-2-2-断电器底板断电器底板断电器底板断电器底板3-3-3-3-真空点火提前调节装置外壳真空点火提前调节装置外壳真空点火提前调节装置外壳真空点火提前调节装置外壳4-4-4-4-弹簧弹簧弹簧弹簧5-5-5-5-真空连接管真空连接管真空连接管真空连接管6-6-6-6-化油器节气门化油器节气门化油器节气门化油器节气门7-7-7-7-膜片膜片膜片膜片8-8-8-8-拉杆拉杆拉杆拉杆9-9-9-9-断电器触点断电器触点断电器触点断电器触点10-10-10-10-断电器凸轮断电器凸轮

8、断电器凸轮断电器凸轮a a）节气门部分开启）节气门部分开启b b）节气门全开）节气门全开c c）节气门全闭）节气门全闭第11页/共31页火花塞1-接线螺母2-绝缘体3-接线螺杆4-垫圈5-火花塞壳体6-密封剂7-密封垫圈8-紫铜垫圈9-侧电极10-绝缘体裙部11-中心电极 a a a a）冷型）冷型）冷型）冷型 b b b b）普通型）普通型）普通型）普通型 c c c c）热型）热型）热型）热型 第12页/共31页第三节：半导体点火系统 传统点火系存在如下缺点：断电器触点分开时，在触点之间产生火花，使触点逐渐氧化、烧蚀，因而断电器触点的使用寿命短；在火花塞积炭时，因火花塞漏电而二次电压升不上

9、去，不能可靠地点火；点火线圈产生的高压电随发动机转速的升高和气缸数的增多而下降，因此在高速时容易出现缺火等现象。采用半导体点火系统可以改善发动机的高速性能；在火花塞积炭时仍有较强的跳火能力；可以减小触点火花，延长触点的使用寿命，还可以取消触点进一步改善点火性能。因此，采用半导体点火系可以提高发动机的动力性、经济性，并减少排气污染。半导体点火系，分为有触点式半导体点火系和无触点半导体点火系两种类型。第13页/共31页1.磁脉冲式无触点点火系 由安装在分电器内的传感器1、点火电控单元2、点火线圈3、点火开关4和蓄电池5等组成。第14页/共31页传感器 传感器是一个磁脉冲式点火信号发生器，用来在发动

10、机工作时产生点火信号。它由安装在分电器轴上的信号转子1、安装在分电器底板上的永久磁铁4和绕在铁心3上的传感线圈2等组成。磁通量与电压信号的关系。a a a a）转子凸齿转向线圈铁心）转子凸齿转向线圈铁心）转子凸齿转向线圈铁心）转子凸齿转向线圈铁心 b b b b）转子凸齿与线圈铁心中心线对齐）转子凸齿与线圈铁心中心线对齐）转子凸齿与线圈铁心中心线对齐）转子凸齿与线圈铁心中心线对齐 c c c c）转子）转子）转子）转子凸齿离开线圈铁心凸齿离开线圈铁心凸齿离开线圈铁心凸齿离开线圈铁心 1-1-1-1-信号转子信号转子信号转子信号转子 2-2-2-2-传感线圈传感线圈传感线圈传感线圈 3-3-3-

11、3-铁心铁心铁心铁心 4-4-4-4-永久磁铁永久磁铁永久磁铁永久磁铁第15页/共31页点火电控单元 点火电控单元用来将传感器输入的脉冲信号整形、放大，转变为点火控制信号，经开关型大功率晶体三极管，控制点火线圈一次电路的通、断和点火系的工作。第16页/共31页2.霍耳效应式 霍尔效应式无触点点火系由内装霍尔发生器的分电器、放大器、点火线圈和火花塞等组成。利用霍耳元件的霍耳效应制成传感器，产生点火信号，控制点火系的工作。装有霍耳发生器的分电器结构如图所示。霍耳发生器结构及工作原理。第17页/共31页 霍尔效应式无触点点火装置，点火正时精度高，耐久性好，同时不受温度、湿度、灰尘、油污的影响，不需保

12、养与维护，使用寿命长，是一种新型的点火系。1-分电器盖 2-防尘罩 3-分火头 4-触发叶轮 5-触发开关 6-固定板 7-分电器外壳 8-真空点火提前调节装置第18页/共31页霍耳发生器 由触发叶轮1和信号触发开关4组成。触发叶轮 与分火头制成一体并由分电器轴带动，其上有与气缸数相等的叶片。信号触发开关由霍尔集成电路2和带导磁板的永久磁铁3组成。霍尔集成电路的外层为霍尔元件，同一基板的其它部分制成放大回路。触发叶轮的叶片在霍尔集成电路和带导磁板的永久磁铁之间转动。1-1-1-1-触发叶轮触发叶轮触发叶轮触发叶轮2-2-2-2-霍尔集成电路霍尔集成电路霍尔集成电路霍尔集成电路 3-3-3-3-

13、带导磁板的永久磁铁带导磁板的永久磁铁带导磁板的永久磁铁带导磁板的永久磁铁4-4-4-4-信号触发开关信号触发开关信号触发开关信号触发开关5-5-5-5-专用插座专用插座专用插座专用插座 第19页/共31页a）触发叶片进入空气隙中 b）触发叶片离开空气隙1-触发叶轮的叶片 2-霍尔集成块 3-永久磁铁 4-霍尔传感器 5-导板第20页/共31页第四节：微机控制点火系统 磁感应式和霍尔效应式半导体点火系仍存在较多缺点，特别是对点火时刻（点火提前角）的控制，调节能力有限，控制精度较低。因此，仅靠机械的调整方法实现最佳点火时刻非常困难，不能适应现代发动机的需要。微机控制技术在汽车上的应用，为控制点火时

14、刻找到了最有效的手段。它可使发动机在任何工况下都处于最佳的点火时刻，从而更进一步改善发动机的动力性，降低排气污染。目前在一汽奥迪 200、上海桑塔纳 2000 型轿车、北京切诺基吉普车的发动机上都采用了微机控制的半导体点火系。一、微机控制的半导体点火系统：主要由传感器、电控单元(ECU)、点火电子组件、点火线圈和点火开关等组成，如图所示。二、无分电器式点火系统：无分电器式点火系是采用微机技术，根据发动机转速和负荷传感器的信号控制点火提前角，精确地控制发动机在各种工况下的最佳点火时刻。无分电器式点火系分为二极管分配式和点火线圈分配式两大类。第21页/共31页电控单元 电控单元是发动机的一种综合控

15、制装置，其主要部件是微机。电控单元的基本组成如图10-22所示。它包括输入、输出回路、A/D 转换器、微机以及电源电路和备用电路等。第22页/共31页点火器 点火器是综合控制中的执行器之一，其功用是根据电控单元输出的指令信号），通过内部大功率三极管的接通和截止，控制一次电路的通断，完成点火工作。第23页/共31页点火线圈分配式 点火线圈分配式无分电器式点火系，由微机系统直接将点火线圈产生的高压电送往各缸的火花塞，它有同时点火和单独点火两种型式。第24页/共31页第五节：发动机起动系统 一、起动机的组成：起动机由直流电动机1、传动机构2、控制机构3等组成。二、电磁啮合式起动机：第25页/共31页

16、电动机 直流电动机在直流电压的作用下产生的旋转力矩，称为电磁力矩或电磁转矩。起动发动机时，它通过驱动齿轮、飞轮的环齿驱动发动机的曲轴旋转，使发动机起动。它由磁极、电枢、换向器、机壳及端盖等组成。1-1-1-1-前端盖前端盖前端盖前端盖 2-2-2-2-电刷和电刷架电刷和电刷架电刷和电刷架电刷和电刷架 3-3-3-3-励磁绕组励磁绕组励磁绕组励磁绕组 4-4-4-4-磁极铁心磁极铁心磁极铁心磁极铁心 5-5-5-5-机壳机壳机壳机壳 6-6-6-6-整流子整流子整流子整流子 7-7-7-7-电枢电枢电枢电枢 8-8-8-8-后端盖后端盖后端盖后端盖第26页/共31页传动机构 一、功用：传动机构安

17、装在电动机电枢的延长轴上，用来在起动发动机时，将驱动齿轮与电枢轴连成一体，并使驱动齿轮沿电枢轴移出与飞轮环齿啮合，将起动机产生的电磁转矩传递给发动机的曲轴，使发动机起动；在发动机起动后，驱动齿轮转速超过电枢轴转速时，传动机构中的超速保护装置使驱动齿轮与电枢轴自动脱开，防止电动机超速。二、类型：惯性啮合式传动机构：强制啮合式传动机构：电枢移动式传动机构：三、超速保护装置：滚柱式单向离合器：弹簧式单向离合器：摩擦片式单向离合器：第27页/共31页传动机构类型 1.惯性啮合式传动机构：接通起动机起动发动机时，驱动齿轮靠惯性力的作用，沿电枢轴移出与飞轮环齿啮合，使发动机起动；发动机起动后，驱动齿轮转速

18、提高在惯性力的作下自动沿电枢轴退回，脱离与飞轮的啮合。2.强制啮合式传动机构：接通起动开关起动发动机时，驱动齿轮靠杠杆机构的作用沿电枢轴移出，与飞轮环齿啮合，发动机起动后，切断起动开关，外力的作用消除后，驱动齿轮在回位弹簧的作用下沿电枢轴退回，脱离与飞轮的啮合。3.电枢移动式传动机构：起动机不工作时，在弹簧的作用下起动机的电枢与磁极错开，接通起动开关起动发动机时，靠磁极磁力克服弹簧拉力的作用移动整个电枢，在电枢与磁极对齐的过程中驱动齿轮移出与飞轮进入啮合。第28页/共31页滚柱式单向离合器1-1-1-1-起动机驱动齿轮起动机驱动齿轮起动机驱动齿轮起动机驱动齿轮 2-2-2-2-外座圈外座圈外座

19、圈外座圈 3-3-3-3-内座圈内座圈内座圈内座圈 4-4-4-4-滚子滚子滚子滚子 5-5-5-5-柱塞柱塞柱塞柱塞 6-6-6-6-花键套筒花键套筒花键套筒花键套筒 7-7-7-7-弹簧弹簧弹簧弹簧 8-8-8-8-飞轮齿圈飞轮齿圈飞轮齿圈飞轮齿圈 a:a:a:a:组成组成组成组成b:b:b:b:起动时起动时起动时起动时 c:c:c:c:起动后起动后起动后起动后 d:d:d:d:楔形缺口开楔形缺口开楔形缺口开楔形缺口开在外座圈上的在外座圈上的在外座圈上的在外座圈上的单向离合器单向离合器单向离合器单向离合器第29页/共31页控制机构 1.控制机构的功用：控制起动机主电路的通、断和驱动齿轮的移出与退回。2.控制机构的类型：起动机的控制机构也称为操纵机构。有两种形式：(1)直接操纵式控制机构：由驾驶员通过起动踏板和杠杆机构，直接操纵起动开关接通起动机的主电路，并使驱动齿轮移出与飞轮环齿啮合。(2)电磁操纵式控制机构：由驾驶员通过起动开关操纵起动机的电磁开关，或通过起动继电器操纵起动机的电磁开关，接通起动机的主电路，并将驱动齿轮推出与飞轮啮合。第30页/共31页感谢您的观看。第31页/共31页