第7章  汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)

內(nèi)容提要 1．   汽油機(jī)對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的基本要求 2．   傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、工作原理及存在的缺陷 3．   電子點(diǎn)火系統(tǒng)的分類、組成、結(jié)構(gòu)與工作原理 4．   微機(jī)控制的電子點(diǎn)火系統(tǒng)的特點(diǎn)、分類、組成與工作原理 5．   蓄電池的構(gòu)造與工作原理 6．   硅整流交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 7．   電壓調(diào)節(jié)器的分類、結(jié)構(gòu)與工作原理

圖7-1  點(diǎn)火提前角與轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的關(guān)系

當(dāng)汽油機(jī)轉(zhuǎn)速升高（節(jié)氣門開度等其它條件不變），由于單位時(shí)間轉(zhuǎn)過的曲軸轉(zhuǎn)角增大，燃燒的延續(xù)角變大，后燃增加，就必需把**佳點(diǎn)火提前角加大。

圖7-2  點(diǎn)火能量對(duì)汽油機(jī)燃料消耗的影響

2. 點(diǎn)火能量  即點(diǎn)火所需要的能量，它是電流和電壓的函數(shù)。點(diǎn)火能量小，火花弱，難于可靠點(diǎn)燃混合氣，尤其是燃用稀混合氣，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生斷火現(xiàn)象。

圖7-3 傳統(tǒng)點(diǎn)火系的組成 1-電容器  2-斷電器  3-配電器  4-點(diǎn)火線圈  5-附加電阻  6-點(diǎn)火開關(guān) 7-電流表  8-蓄電池  9-起動(dòng)機(jī) 10-高壓導(dǎo)線  11-阻尼電阻  12-火花塞

圖7-4  開磁路式點(diǎn)火線圈 1-高壓接線頭  2-膠木蓋 3-負(fù)極接線柱  4-外殼  5-導(dǎo)磁鋼套    6-次級(jí)繞組  7-初級(jí)繞組  8-鐵心  9-絕緣座  10-起動(dòng)機(jī)接線柱  11-正極接線柱  12-附加電阻

圖7-5  閉磁路式點(diǎn)火線圈 1-“日”字形鐵心  2-初級(jí)繞組接線柱  3-高壓接線柱  4-初級(jí)繞組  5-次級(jí)繞組

圖7-6  閉磁路式點(diǎn)火線圈的磁路 1-空氣隙  2-“日”字形鐵心  3-次級(jí)繞組  4-初級(jí)繞組

（2）閉磁路式點(diǎn)火線圈（圖7-5）采用“日”字形鐵心，初級(jí)繞組繞在里面，次級(jí)繞組繞在初級(jí)繞組的外面。其磁路如圖7-6所示，磁力線經(jīng)鐵心形成閉合磁路（為了減小磁滯現(xiàn)象，常設(shè)有一個(gè)很微小的間隙），由于鐵比空氣的導(dǎo)磁性能好一萬倍，故磁損比開磁路點(diǎn)火線圈小得多。在相同初級(jí)能量情況下，次級(jí)獲取的能量大，能量變換效率高。此外，閉磁路式點(diǎn)火線圈體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，廣泛用于電子點(diǎn)火系統(tǒng)中。

圖7-7  分電器 1-分電器蓋  2-分火頭  3-斷電器凸輪  4-分電器蓋彈簧夾  5-斷電器活動(dòng)觸點(diǎn)臂彈簧及固定夾  6-固定觸點(diǎn)及支架  7-調(diào)整螺釘  8-接頭  9-彈簧  10-真空點(diǎn)火提前器膜片  11-真空點(diǎn)火提前器外殼  12-拉桿  13-油杯  14-固定銷及聯(lián)軸器  15-聯(lián)軸器鋼絲  16-扁尾聯(lián)軸器  17-離心點(diǎn)火提前器底板  18-離心調(diào)節(jié)器彈簧  19-離心調(diào)節(jié)器重塊  20-橫板  21-斷電器底板  22-真空點(diǎn)火提前器拉桿銷及彈簧  23-電容器  24-油氈  25-斷電器接線柱  26-分電器軸  27-分電器殼體  28-中心電極  29-高壓分線插孔  30-中央高壓線插孔

（3）電容器   安裝在分電器的外殼上，它與斷電器觸點(diǎn)并聯(lián)，其作用是減

圖7-8  斷電器 1-接線柱  2-活動(dòng)觸點(diǎn)臂與活動(dòng)觸點(diǎn)  3-固定觸點(diǎn)及支架  4-固定螺釘  5-偏心調(diào)整螺釘  6-斷電器活動(dòng)底板  7-分電器殼  8-斷電器凸輪  9-分電器軸  10-油氈  11-膠木頂塊  12-觸點(diǎn)臂彈簧片

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)一定值時(shí)，重塊離心力克服彈簧拉力向外飛開，通過銷釘，帶動(dòng)斷電凸輪順著旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一定角度，使點(diǎn)火時(shí)刻隨轉(zhuǎn)速升高而提前。

圖7-9  離心式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置 1-凸輪固定螺釘  2-斷電器凸輪  3-撥板  4-分電器軸  5-重塊  6-彈簧  7-托板  8-銷釘  9-柱銷

2）真空式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置能隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角。它位于分電器外殼側(cè)面（圖7-10）內(nèi)，由膜片7分隔成二室 ，右室有彈簧4壓住膜片，并通過連接管5與進(jìn)氣管相通；左室通大氣，并有拉桿8連接膜片和斷電器底板2。

圖7-10  真空式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置 a)  節(jié)氣門部分開啟（小負(fù)荷時(shí)）   b)  節(jié)氣門全開（滿負(fù)荷時(shí)） 1-分電器殼體  2-斷電器底板  3-真空點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置外殼  4-彈簧  5-真空連接管  6-節(jié)氣門  7-膜片  8-拉桿  9-斷電器觸點(diǎn)  10-斷電器凸輪

（1）火花塞的作用  用來將高壓電引入燃燒室，產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃混合氣。

圖7-11  普通型火花塞 1-接線螺母  2-絕緣體  3-接線螺桿  4-墊圈  5-火花塞殼體  6-密封劑  7-密封墊圈  8-紫銅墊圈  9-側(cè)電極  10-絕緣體裙部  11-中心電極

（2）火花塞結(jié)構(gòu)  它有多種形式，普通型火花塞結(jié)構(gòu)如圖7-11所示，在鋼質(zhì)殼體5的內(nèi)部固定有高氧化鋁陶瓷絕緣體2，在絕緣體中心孔的上部有金屬桿3，桿的上端有接線螺母1，用來接高壓導(dǎo)線，下部裝有中心電極11，金屬桿與中心電極之間用導(dǎo)體玻璃密封，銅制內(nèi)墊圈4起密封和導(dǎo)熱作用。殼體的上部有便于拆裝的六角平面，下部有螺紋，用于把火花塞安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋內(nèi)，殼體下端焊接有彎曲的側(cè)電極9。

圖7-12  火花塞的類型 a)  冷型     b)  普通型    c)  熱型

火花塞絕緣體紫銅墊圈8（圖7-11）以下的錐形部分10稱為絕緣體裙部（圖7-12的A段）。試驗(yàn)表明，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，火花塞絕緣體裙部的溫度若保持在500℃～600℃之間時(shí)，落在絕緣體上的油粒能立即被燒掉，不會(huì)產(chǎn)生積炭，這個(gè)溫度稱之為火花塞的自凈溫度。當(dāng)裙部溫度低于自凈溫度時(shí)，火花塞容易產(chǎn)生積炭，使點(diǎn)火不可靠，甚至不點(diǎn)火；若裙部溫度高于自凈溫度，混合氣與其接觸時(shí)，可能在火花塞點(diǎn)火之前就自行著火，出現(xiàn)早燃等不正常燃燒現(xiàn)象。

圖7-13  火花塞的構(gòu)型 a) 多極型（2極）  b) 多極型（4極）  c) 沿面跳火型  d)絕緣體突出型  e)U型槽型      f) 電阻型  g) 錐座型  h) 標(biāo)準(zhǔn)型  I) 細(xì)電極型

冷型火花塞裙部短，吸熱面積小，傳熱距離短，散熱快，裙部溫度低，它適用于高壓縮比、高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程中氣缸溫度高，散熱較慢；熱型火花塞裙部長，受熱面積大，傳熱距離長，散熱慢，裙部溫度高，它適用于低壓縮比、低轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)；普通型火花塞性能介于兩者之間。

圖7-14  傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理 1-蓄電池  2-電流表  3-點(diǎn)火開關(guān)  4-附加電阻  5-點(diǎn)火線圈  6-初級(jí)繞組  7-次級(jí)繞組  8-電容器  9-斷電器  10-分電器    11-火花塞

當(dāng)斷電器觸點(diǎn)被頂開時(shí)，分電器10的分火頭正好對(duì)準(zhǔn)分電器蓋上的某缸旁電極，二次電流從點(diǎn)火線圈的次級(jí)繞組→點(diǎn)火開關(guān)→蓄電池→搭鐵→火花塞的側(cè)電極→中心電極→配電器→次級(jí)繞組。

圖7-15  觸點(diǎn)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理圖

觸點(diǎn)式電子點(diǎn)火系又稱半導(dǎo)體輔助點(diǎn)火系統(tǒng)，它是將一只高反壓的晶體三極管VT串聯(lián)在點(diǎn)火線圈的一次電路中（圖7-15），控制一次電路的通斷。斷電器的觸點(diǎn)串聯(lián)在三極管的基極電路中，觸點(diǎn)開閉控制三極管導(dǎo)通和截止。

圖7-17  磁電式信號(hào)發(fā)生器 1-底板  2-活動(dòng)底板  3-信號(hào)發(fā)生器線圈  4-永久磁鐵  5-信號(hào)轉(zhuǎn)子

圖7-16  磁電式電子點(diǎn)火系統(tǒng) 1-分電器  2-火花塞  3-蓄電池  4-點(diǎn)火開關(guān)  5-點(diǎn)火線圈  6-點(diǎn)火控制器  7-磁電式信號(hào)發(fā)生器

1.磁電式電子點(diǎn)火系統(tǒng)  它主要由點(diǎn)火線圈、火花塞、分電器、磁電式信號(hào)發(fā)生器和點(diǎn)火控制器等組成（圖7-16）。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是用磁電式信號(hào)發(fā)生器和點(diǎn)火控制器取代傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)中的斷電器，控制點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組通斷。

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凸齒與鐵心正對(duì)時(shí)，磁通量**大；當(dāng)鐵心位于兩凸齒之間時(shí)，磁通量**小。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)磁通量變化時(shí)，位于磁場(chǎng)中的

圖7-18  磁通量與輸出信號(hào)的波形

線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量變化率成正比（圖7-18）。當(dāng)磁通量為**大或**小時(shí)，其變化率為零，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。磁通量變化率**大時(shí)（圖中a、c點(diǎn)），線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)**大。由于磁通方向的變化，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向也不同，有正、負(fù)半波之分。

圖7-19  霍爾式信號(hào)發(fā)生器 1-觸發(fā)葉輪  2-霍爾集成塊  3-永久磁鐵

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，信號(hào)發(fā)生器就有信號(hào)輸出。當(dāng)信號(hào)發(fā)生器輸出正脈沖信號(hào)時(shí)，A點(diǎn)為正，B點(diǎn)為負(fù)，VT₁管受反向偏置電壓而截止，P點(diǎn)仍保持較高的電位。這樣VT₂導(dǎo)通，VT₃截止，VT₄和VT₅導(dǎo)通，點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組有電流通過。

圖7-20  霍爾式信號(hào)發(fā)生器的工作原理 a)  觸發(fā)葉輪的葉片進(jìn)入空氣隙  b)  觸發(fā)葉輪的葉片離開空氣隙 1-導(dǎo)磁板  2-永久磁鐵  3-觸發(fā)開關(guān)板  4-觸發(fā)葉輪的葉片  5-霍爾元件

當(dāng)觸發(fā)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每當(dāng)葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時(shí)（圖7-20a），磁場(chǎng)被觸發(fā)葉輪的葉片旁路，霍爾元件不受磁場(chǎng)的作用，不產(chǎn)生霍爾電壓。當(dāng)觸發(fā)葉輪的葉片離開永久磁鐵與霍爾元件對(duì)之間的空氣隙時(shí)（圖7-17b），永久磁鐵的磁通便通過導(dǎo)磁板作用于霍爾元件上，在霍爾元件上產(chǎn)生霍爾電壓。

圖7-21  點(diǎn)火控制器電路（L479集成塊）

（2）點(diǎn)火控制器  它采用多功能專用點(diǎn)火集成電路模塊，功能強(qiáng)、性能優(yōu)越、工作可靠、價(jià)格低。圖7-21所示是以L497專用點(diǎn)火集成電路模塊為核心組成的電子點(diǎn)火控制器電路。它除了具有點(diǎn)火控制功能外，還具有點(diǎn)火線圈限流保護(hù)功能、閉合角控制功能、停車斷電保護(hù)功能、電流上升率控制功能、過電壓保護(hù)功能等。

圖7-22  光電式信號(hào)發(fā)生器 1-遮光盤  2-分火頭  3-光源  4-光接受器  5-集成電路  6-活動(dòng)底板

（1）光電式信號(hào)信號(hào)發(fā)生器  它由光源、光接受器、遮光盤、集成電路等組成（圖7-22）。光源為砷化鎵發(fā)光二極管，通電時(shí)發(fā)出紅外線光束。為增強(qiáng)光線強(qiáng)度，采用一近似半球形的透鏡聚集。發(fā)光二極管耐震、耐高溫，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)150⁰C時(shí)仍可正常工作，具有性能可靠、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

圖7-23  光電式電子點(diǎn)火系電路圖

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)發(fā)生器的遮光盤隨分電器軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)遮光盤的缺口處于光源與接受器之間時(shí)，發(fā)光二極管的紅外線光束照射到光敏三極管基極上，光敏三極管導(dǎo)通；當(dāng)遮光盤的缺口離開光源與接受器后，發(fā)光二極管的紅外線光束被遮光盤遮住，光敏三極管基極失電，由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止。分電器旋轉(zhuǎn)一圈，光敏三極管導(dǎo)通、截止各N次（N為發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)）。集成電路將光敏三極管輸出的開關(guān)信號(hào)進(jìn)行放大等處理。

圖7-24  振蕩式信號(hào)發(fā)生器 1-正反饋線圈（L2）  2-振蕩線圈（L3）  3-鐵氧體  4-E形鐵心  5-負(fù)反饋線圈（L1）  6-分火頭  7-信號(hào)轉(zhuǎn)子  8-鐵氧體耦合桿

（1）振蕩式信號(hào)發(fā)生器  它由信號(hào)轉(zhuǎn)子與振蕩式信號(hào)發(fā)生器等組成（圖7-24）。信號(hào)轉(zhuǎn)子7為一塑料圓鼓，在其周圍嵌入與氣缸數(shù)相等的鐵氧體耦合桿8。信號(hào)轉(zhuǎn)子安裝在分火頭6驅(qū)動(dòng)的軸上，通過離心提前機(jī)構(gòu)由分電器軸驅(qū)動(dòng)。

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子的鐵氧體耦合桿未對(duì)準(zhǔn)傳感器的E形鐵心時(shí)，磁路的磁阻大，L₂與L₃的耦合很弱，而L₁此時(shí)為VT₁提供負(fù)反饋，振蕩器不工作，VF₂無正向偏壓處于截止?fàn)顟B(tài)。復(fù)合三極管VT₃獲得正向偏壓而導(dǎo)通。VT₃的基電流電路：蓄電池正極→點(diǎn)火開關(guān)（S）→控制器接柱→R₉→R₆→R₇→VT₃其極→發(fā)射極

→R₈→搭鐵→蓄電池負(fù)極。

圖7-26  安裝在火花塞頂部的點(diǎn)火線圈 1-火花塞   2-點(diǎn)火線圈

有分電器點(diǎn)火系統(tǒng)存在以下缺陷：高壓電經(jīng)分火頭、旁電極、高壓線等點(diǎn)火能量損失大，高速、多缸時(shí)點(diǎn)火能量得不到保證（受閉合角限制），點(diǎn)火正時(shí)誤差大（由于機(jī)械傳動(dòng)誤差），無線電干擾嚴(yán)重等。

圖7-27  雙缸同時(shí)點(diǎn)方式

2.雙缸同時(shí)點(diǎn)火方式  雙缸同時(shí)點(diǎn)火方式一個(gè)點(diǎn)火線圈同時(shí)給兩個(gè)缸點(diǎn)火（圖7-27）。這種點(diǎn)火方式要求共用一個(gè)點(diǎn)火線圈的兩缸工作相位相差360o曲軸轉(zhuǎn)角。這樣當(dāng)一缸接近壓縮行程上止點(diǎn)時(shí)，另一缸接近排氣行程上止點(diǎn)，點(diǎn)火時(shí)兩缸的火花塞同時(shí)跳火，處于排氣行程的氣缸的點(diǎn)火是無效點(diǎn)火，處于壓縮行程的氣缸的點(diǎn)火是有效點(diǎn)火。目前雙缸同時(shí)點(diǎn)火方式應(yīng)用較多。

圖7-28  微機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)

它主要由各種傳感器、微機(jī)控制器、點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈、火花塞等組成(圖7-28)。

圖7-29  基本點(diǎn)火提前角與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷關(guān)系圖（脈譜圖）   a)微機(jī)控制   b)機(jī)械式調(diào)節(jié)

（1）點(diǎn)火提前角控制  影響點(diǎn)火提前角的因素眾多，關(guān)系復(fù)雜，其中**主要的是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。因此，人們通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行大量的試驗(yàn)，測(cè)出在不同工況下，使其動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放凈化性能等達(dá)到**佳值時(shí)的點(diǎn)火提前角數(shù)值，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出點(diǎn)火提前角與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷之間的關(guān)系圖，稱之為脈譜圖（圖7-29a是微機(jī)控制的脈譜圖。圖7-29b表示機(jī)械式點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)裝置，只是由幾個(gè)簡單的曲面組成）。將該圖以數(shù)據(jù)形式儲(chǔ)存到ECU的存儲(chǔ)器(ROM)中。還儲(chǔ)存有根據(jù)試驗(yàn)確定的的各種修正和控制程序，用于在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度變化、起動(dòng)工況、爆震情況下的點(diǎn)火提前角控制。在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作時(shí)，利用這些數(shù)據(jù)控制發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角，使其動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放凈化性達(dá)到**佳值。

圖7-30  暖機(jī)點(diǎn)火提前角修正特性

4）修正點(diǎn)火提前角控制：它是基本點(diǎn)火提前角乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)得到的點(diǎn)火提前角。不同的型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其修正系數(shù)各不相同，所修正的項(xiàng)目也不盡相同。

圖7-31  怠速穩(wěn)定點(diǎn)火提前角修正特性

怠速穩(wěn)定修正：發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速運(yùn)行期間，因負(fù)荷變化而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動(dòng)，怠速不穩(wěn)。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于所設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，微機(jī)根據(jù)其目標(biāo)轉(zhuǎn)速的差值大小適當(dāng)增大點(diǎn)火提前角；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，則適當(dāng)減小點(diǎn)火提前角。ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)、節(jié)氣門位置信號(hào)、車速信號(hào)、空調(diào)開關(guān)信號(hào)等作出怠速穩(wěn)定點(diǎn)火提前角修正，修正特性如圖7-31。

圖7-32  空燃比反饋點(diǎn)火提前角修正

空燃比反饋修正：裝有氧傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)電子控制根據(jù)氧傳感器的反饋信號(hào)空燃比進(jìn)行修正時(shí)，隨著噴油量的增加或減少，會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性，控制器在控制噴油量減少的同時(shí)，適當(dāng)?shù)卦龃簏c(diǎn)火提前角。ECU根據(jù)氧傳感器反饋信號(hào)、節(jié)氣門位置信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度信號(hào)、車速信號(hào)作出空燃比反饋點(diǎn)火提前角修正（圖7-32）。

圖7-33  發(fā)動(dòng)機(jī)過熱點(diǎn)火提前角修正

ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度信號(hào)、節(jié)氣門位置信號(hào)作出過熱點(diǎn)火提前角修正，其特性如圖7-33所示。

圖7-34  閉合角脈譜圖

（2）閉合角控制  閉合角控制是指對(duì)點(diǎn)火線圈初級(jí)電路通電時(shí)間的控制。一方面，當(dāng)點(diǎn)火線圈的初級(jí)電路被接通后，只有通電時(shí)間達(dá)到一定長度，初級(jí)電流才能達(dá)到飽和值，才能保證在斷開初級(jí)電路時(shí)，能產(chǎn)生足夠的次級(jí)電壓和點(diǎn)火能量。另一方面，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果通電時(shí)間過長，點(diǎn)火線圈由于過熱而易損壞。因此需要對(duì)點(diǎn)火線圈初級(jí)電路通電時(shí)間即閉合角進(jìn)行控制。

圖7-35  蓄電池的構(gòu)造 1-正極板  2-負(fù)極板  3-肋條  4-隔板  5-護(hù)板  6-封口料  7-負(fù)極接線柱  8-加液孔蓋  9-連接板  10-正極接線柱  11-接線柱襯套  12-殼體

其主要功用是向起動(dòng)機(jī)供電。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，為起動(dòng)機(jī)提供200A～600A的起動(dòng)電流，大功率柴油機(jī)啟動(dòng)電流達(dá)到1000A。目前，汽車上普遍采用的鉛酸蓄電池(簡稱蓄電池)，具有內(nèi)阻小，能在短時(shí)間內(nèi)輸出大電流，起動(dòng)性能好，工藝簡單，造價(jià)低等特點(diǎn)。下面介紹這種蓄電池的構(gòu)造與工作原理。

PbO2 +  Pb +  H2SO4        PbSO4 +  PbSO4 + 2H2O

放電

正極板

負(fù)極板

電解液

電解液

正極Pb→Pb2++2e 板

負(fù)極板

充電

 

圖7-36  蓄電池放電原理

由此可見，放電過程正負(fù)極活性物質(zhì)不斷變成Pb²⁺，溶于電解液，與電解液中的SO₄^2-反應(yīng)生成PbSO₄，分別沉附在正負(fù)極板表面，使電解液中H₂SO₄減少，H₂O增加，電解液密度降低，所以通過密度計(jì)測(cè)量電解液密度，就可以知道蓄電池存電情況，一般蓄電池充足電時(shí)的電解液密度為1.24～1.31g/cm³,每降低0.01 g/cm³,相當(dāng)蓄電池放電6％。

圖7-37  免維護(hù)蓄電池 1-電池接線柱  2-模壓代號(hào)  3-殼體  4-下滑面  5-袋狀隔板  6-鉛鈣合金柵架  7-高密度活性物質(zhì)  8-極板連接夾和單格連接器  9-液、氣隔板  10-安全通氣孔  11-電解液密度觀測(cè)孔

1）加液蓋通氣采用安全通氣裝置，可以阻止水蒸氣和硫酸氣體排出，因而減少了電解液的消耗，并可避免可燃分解氣體與外部火花接觸而產(chǎn)生爆炸，也減少正負(fù)極接線柱的腐蝕。有的免維護(hù)電池在通氣塞中裝有催化劑鈀，可幫助水解的氫氧離子結(jié)合成水后再回到蓄電池中去，進(jìn)一步減少了電解液的消耗。

串聯(lián)的單格電池?cái)?shù)

蓄電池類型

額定容量

蓄電池特征

圖7-38  硅整流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造 1-后端蓋  2-滑環(huán)  3-電刷  4-電刷彈簧  5-電刷架  6-磁場(chǎng)繞組  7-定子繞組  8-定子鐵芯  9-前端蓋  10-風(fēng)扇  11-皮帶輪  12-整流器總成  13-硅二極管  14-爪形磁極

（2）定子  固定在發(fā)電機(jī)殼體上，用來產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。它由定子鐵心8和三相定子繞組7組成。定子鐵心由相互絕緣且內(nèi)圓帶槽的環(huán)狀硅鋼片疊成，三相定子繞組對(duì)稱安放在定子鐵心槽內(nèi)。

硅整流二極管通常直接壓在散熱板上或發(fā)電機(jī)后蓋上，其中壓裝在發(fā)電機(jī)后

圖7-39  硅二極管安裝示意圖

端蓋上的三只硅二極管引線為負(fù)極，外殼為正極，俗稱“負(fù)極管”，管殼底部用黑字標(biāo)記；壓裝在散熱板上的三只二極管，其引線為正極，外殼為負(fù)極，俗稱“正極管”，管殼底部用紅字標(biāo)記。這樣發(fā)電機(jī)后端蓋和散熱板便組成了發(fā)電機(jī)整流器總成。散熱板通常用鋁合金制成，以利于散熱，它與后端蓋用絕緣材料制成的墊片隔開，并用螺栓通至后端蓋外部，作為發(fā)電機(jī)的火線接柱“+”。

圖7-40  硅整流交流發(fā)電機(jī)工作原理 a）內(nèi)部電路   b）電壓波形 1-勵(lì)磁繞組  2-三相定子繞組  3-磁場(chǎng)接線柱（F1）  4-磁場(chǎng)接線柱（F2）  5-輸出接線柱（+）  6-正極二極管  7-負(fù)極二極管  8-搭鐵接線柱（E）  9-中性接線柱（N）

（4）端蓋和冷卻風(fēng)扇  硅整流發(fā)電機(jī)前端安裝有前端蓋9（圖7-38），內(nèi)有軸承支承轉(zhuǎn)子軸；后端裝有后端蓋，也裝有支承轉(zhuǎn)子軸的軸承。還裝有整流器支架，炭刷和炭刷架及所有的接線柱。整體式交流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)器（后述）也裝在后端蓋上。為了使硅二極管散熱良好，端蓋一般都由鋁合金制成，前端蓋外側(cè)還安裝有冷卻風(fēng)扇10，許多發(fā)電機(jī)上有前后2個(gè)風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。

圖7-41  單觸點(diǎn)振動(dòng)式電壓調(diào)節(jié)器 1-鉸鏈  2-銜鐵  3-觸點(diǎn)  4-觸點(diǎn)  5-支架  6-絕緣條  7-鐵心  8-磁化線圈  9-磁軛  10-支架  11-彈簧

1. 電壓調(diào)節(jié)器作用  汽車發(fā)電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)通過風(fēng)扇傳動(dòng)皮帶驅(qū)動(dòng)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在很大范圍內(nèi)變化，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之變化，從而引起發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化。而汽車用電設(shè)備和蓄電池的充電電壓是恒定的（一般為12V），因此汽車發(fā)電機(jī)必須配用電壓調(diào)節(jié)器，以便在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，保持發(fā)電機(jī)輸出電壓在規(guī)定范圍（13.8～14.8V）內(nèi)。

圖7-42  發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)曲線

當(dāng)發(fā)電機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器觸點(diǎn)在彈簧作用下保持閉合，電流從蓄電池→調(diào)節(jié)器觸點(diǎn)→發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組→發(fā)電機(jī)→搭鐵形成回路。此時(shí)調(diào)節(jié)器線圈中雖也有電流流過，但由于電壓較低，調(diào)節(jié)器線圈電流較小，產(chǎn)生的電磁力矩還不能克服彈簧所產(chǎn)生的力矩，故觸點(diǎn)保持閉合。

圖7-43  雙觸點(diǎn)振動(dòng)式電壓調(diào)節(jié)器 1-電壓調(diào)節(jié)器  2-交流發(fā)電機(jī)  3-電流表  4-蓄電池  5-用電設(shè)備  6-點(diǎn)火開關(guān)  K1-低速觸點(diǎn)  K2-高速觸點(diǎn)

2) 雙觸點(diǎn)振動(dòng)式電壓調(diào)節(jié)器:單觸點(diǎn)振動(dòng)式電壓調(diào)節(jié)器存在觸點(diǎn)火花大，調(diào)節(jié)范圍小等問題，人們又開發(fā)了雙觸點(diǎn)振動(dòng)式電壓調(diào)節(jié)器（圖7-43）。

圖7-44   晶體管調(diào)節(jié)器的工作原理

圖7-44所示的晶體管調(diào)節(jié)器由功率開關(guān)三極管、信號(hào)放大和控制電路、電壓信號(hào)的檢測(cè)電路等三部分組成。V₂是功率開關(guān)三極管，用來接通和切斷發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)電路，它串聯(lián)在磁場(chǎng)繞組的電源端，晶體三極管V₁構(gòu)成信號(hào)的放大和控制電路，它將電壓檢測(cè)電路送來的信號(hào)進(jìn)行放大處理后控制功率三極管的導(dǎo)通和截止；發(fā)電機(jī)電壓信號(hào)的檢測(cè)電路由電阻R₁、R₂和穩(wěn)壓管VD組成，電阻R₁、R₂構(gòu)成一分壓器，接入發(fā)電機(jī)的輸出端和搭鐵端之間，用來檢測(cè)發(fā)電機(jī)的輸出電壓。從電阻R₁上取出總電壓U_AC的一部分U_AB作為調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)電壓，由于

圖7-45   整體式交流發(fā)電機(jī) 1-發(fā)電機(jī)  2-勵(lì)磁二極管  3-輸出整流二極管  4-中性點(diǎn)整流二極管  5-三相定子繞組  6-勵(lì)磁繞組  7-內(nèi)裝式電壓調(diào)節(jié)器  8-電壓調(diào)節(jié)器的傳感器  9-充電指標(biāo)燈接線柱  10輸出接線柱

集成電路調(diào)節(jié)器由于體積小巧，可以安裝在發(fā)電機(jī)外部，也可以安裝在發(fā)電機(jī)內(nèi)部，與發(fā)電機(jī)組成一個(gè)完整的充電系統(tǒng)，稱為內(nèi)裝式調(diào)節(jié)器。具有內(nèi)裝式調(diào)節(jié)器的交流發(fā)電機(jī)稱為整體式交流發(fā)電機(jī)（圖7-45）。

本章小結(jié) 1.          汽油機(jī)要求點(diǎn)火系按發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度等運(yùn)轉(zhuǎn)工況變化，自動(dòng)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角，提供足夠的點(diǎn)火能量，可靠點(diǎn)燃混合氣。 2.          點(diǎn)火系統(tǒng)分為傳統(tǒng)點(diǎn)火系、電子點(diǎn)火系、微機(jī)控制點(diǎn)火系和磁電機(jī)點(diǎn)火系等幾種。 3.          傳統(tǒng)點(diǎn)火系由點(diǎn)火線圈、分電器、火花塞、電源、點(diǎn)火開關(guān)和高壓導(dǎo)線等組成。 4.          電子點(diǎn)火系由電子點(diǎn)火器、分電器、點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器、點(diǎn)火線圈、火花塞、高壓導(dǎo)線等組成。點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器有磁電式、霍爾式、光電式和震蕩式等種類。 5.          微機(jī)控制點(diǎn)火系由傳感器（轉(zhuǎn)速傳感器、位置傳感器、爆燃傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、溫度傳感器等）、微機(jī)控制器、點(diǎn)火器、火花塞等組成。它具有控制精度高，考慮因素全面，點(diǎn)火能量大，高速適應(yīng)性好，故障自診斷等優(yōu)點(diǎn)，可有效提高汽油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能。 6.          汽車電源由蓄電池和發(fā)電機(jī)組成。蓄電池是個(gè)化學(xué)電源，其充放電是可逆的。發(fā)電機(jī)一般采用硅整流發(fā)電機(jī)，并通過電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，保持輸出電壓基本穩(wěn)定。集成電路電壓調(diào)節(jié)器具有體積小、工作可靠、使用中不需保養(yǎng)與維護(hù)等特點(diǎn)，在現(xiàn)代汽車上已得到廣泛應(yīng)用。

F

5

TC

漢語拼音字母，表示火花塞的結(jié)構(gòu)類型及主要型式尺寸。各字母的含義見附表1

阿拉伯?dāng)?shù)字，表示火花塞的熱值

漢語拼音字母，表示火花塞的派生產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)特性、材料特性及特殊技術(shù)要求。各字母的含義見附表2

 

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