汽油发动机点火系统新技术有哪些_汽油发动机点火系统新技术

1.点火系统的组成有哪些

2.燃油直喷燃烧技术？

3.发动机点火系统的作用、组成和工作原理

汽车汽油发动机点火系统的作用是点燃可燃混合气，让发动机动起来。

分类：

一、传统点火系统：

蓄电池点火系?

磁电机点火系?

二、电子点火系统：

（1）晶体管点火系TI-B

（2）半导体点火系SI

（3）无分电器点火系DIS

结构（以最常见的蓄电池点火系统为例）：

1）组成：电源(蓄电池或发电机)、点火线圈、分电器、火花塞、点火开关及控制电路。

2）工作原理：起动时：蓄电池正极g起动机火线接柱g起动机短路导电片g点火线圈‘开关’接柱g低压线圈g点火线圈低压接柱g分电器触点g搭铁g蓄电池负极。

起动后：发电机‘电枢’g电流表g点火开关g点火线圈‘电源’g热变电阻g点火线圈‘开关’g低压线圈g点火线圈低压接柱g分电器触点g搭铁g蓄电池负极。

高压电路：高压线圈g中央高压线g分火头g分缸g线火塞中心极g火花塞旁电极g搭铁。

蓄电池点火系的主要元件：点火线圈、分电器、电容器、火花塞、高压线等。

汽油机运行时带动断电器凸轮转动，使断电器不断闭合与断开，在触点闭合式，蓄电池提供电流，电流从蓄电池正极经点火线圈的一次绕阻、断电器触电，返回到蓄电池负极。

电流流经点火线圈的一次绕阻时，铁心中产生一个储能用的强磁场，当断电器触点被顶开时，一次电流迅速衰减以至消失，铁心中的磁通随之减小，而在二次绕阻中就感应出点火所需的高电压。这一电压由高压线输送到分电器，在由此输送到各个相应的火花塞上，产生电火花。

点火系统的组成有哪些

浅析提高车用发动机能量利用率介绍如下：

提高车用发动机能量利用率是近年来的研究热点，为此专家们提出了多种新技术和方法。首先，GDI和HCCI燃烧技术的应用和发展为提高汽油机的效率提供了新的途径。这两种技术能够使燃油在发动机内更充分地燃烧，从而提高了燃油的利用率。此外，混合动力技术结合了内燃机和电动机的优势，可以在不同工况下选择最合适的动力源，进一步提高了能量的利用率。

除了上述燃烧技术，利用发动机排气余热的温差发电技术也是一个重要的研究方向。这种方法通过回收发动机排放的热量，将其转化为电能，从而增加了发动机的总效率。同时，利用发动机冷却水余热和排气余热来改善发动机性能的新技术也在不断发展。这种技术通过一套发动机后接的蒸气动力装置，回收发动机的余热能量并转化为机械功，进一步推动了发动机能量利用率的提高。

我们能从哪些方面找到进一步提高发动机能量利用率？

1.提高燃烧效率：燃烧效率的提高可以使燃料在发动机中充分燃烧，减少燃料的浪费，从而提高能量利用率。常见的提高燃烧效率的方法有优化燃烧室设计、提高油品质量、优化点火系统等。

2. 减少摩擦损失：摩擦损失是发动机能量转化过程中的一种损失，也是造成发动机能量利用率下降的因素之一。减少摩擦损失的方法包括使用低摩擦材料、改进润滑系统、优化气缸内表面等。

3. 提高排气能量利用率：发动机排气中含有大量的热能和动能，有效地利用排气能量可以提高发动机能量利用率。常见的方法有用涡轮增压器、废气再循环系统等，以提高排气能量利用率。

4. 优化传动系统：传动系统是发动机能量转化后传递动力的重要环节，优化传动系统可以减少能量转化过程中的损失，提高能量利用率。优化传动系统的方法包括改进齿轮传动、用新型液力变速器等。

5. 提高发动机运行效率：发动机的运行效率直接影响其能量利用率，提高发动机的运行效率可以减少能量的浪费，提高能量利用率。常见的提高发动机运行效率的方法包括优化进气系统、提高气门控制系统精度、用电控喷油系统等。

燃油直喷燃烧技术？

点火系统通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成；分为传统点火系以及电子点火系。点火系统是汽油发动机重要的组成部分，点火系统的性能良好与否对发动机的功率、油耗和排气污染等影响很大。能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机“点火系统”。

电子点火系统的组成如下：

1、电子点火系统普遍用闭磁式点火线圈。闭磁式则用形似Ⅲ的铁芯绕初级线圈，外面再绕次级线圈，磁力线由铁芯构成闭合磁路。闭磁式点火线圈的优点是漏磁少，能量损失小，体积小；

2、分电器，分电器由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置等组成。分电器处理多项工作。第一项工作是将高压从线圈分配到正确的气缸。这由盖子和转子完成。线圈连接到转子，转子在盖子内转动。转子转过每个气缸的触点。当转子的尖端经过每个触点时，线圈产生高压脉冲。脉冲击穿转子和触点之间的间隙（它们不真正接触），然后继续通过火花塞线，到相应气缸的火花塞上；

3、火花塞（sparkplugs），俗称火嘴。它的作用是把高压导线（火嘴线）送来的脉冲高压电放电，击穿火花塞两电极间空气，产生电火花以此引燃气缸内的混合气体。高性能发动机的基本条件：高能量稳定的火花、混合均匀的混合气、高压缩比；

4、点火控制器是发动机控制系统的执行器，其作用是根据微机发出的指令信号，通过内部大功率三极管的导通与截止来控制点火线圈初级绕组电路的通断，使点火线圈产生高压电；

5、点火信号发生器，将非电量转换为电量的传感器，它通过一定的方式将汽车发动机曲轴转过的角度或活塞在气缸的位置转换成相应的电脉冲信号，最后送到电子控制器中，控制初级电路的通断，产生点火信号；

6、电控单元ECU，电控单元的作用是根据发动机各传感器输入的信息和内存的数据及程序，进行运算、处理、判断，然后输出指令控制电子点火控制器，达到准确控制发动机点火的目的。

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发动机点火系统的作用、组成和工作原理

汽油直喷燃烧技术(GDI)就能够将内燃机的燃料效率提高20％。这一新技术的基础技术的应用起源于30年代，但长期以来没有得以发展，只是到了近两年，由于电子技术和其它系统的性能的提高，才使这种新概念有所作为。

目前，一些汽车制造商正在将GDI技术投入实际的制造应用过程。例如Mercury Marine公司就针对其大型发动机开发出了一个用双重空燃直喷燃烧系统的发动机。从1996年起日本的三菱公司也开始了GDI发动机的开发工作，西门子和雷诺两公司也联手致力将GDI技术应用于雷诺的Megane汽车上。同时，Delphi也宣布将和Orbital发动机制造公司共同投资开发一种火花塞和燃油直喷混合的发动机系统，这个系统只需要一个通往汽缸燃烧室的孔。

开发直喷技术的最初想法是由于在大多数的情况下，发动机的空燃比可以调节到比用化学计算法得出的14.7:1更稀薄的状态，而不会对发动机性能造成负面的影响。然而其局限性却是这样的，稀薄混合气体很难点燃，而且还会随之产生相应的排放物，其主要成分是氮氧化合物（NOX）。

用直喷技术后，燃油以细微滴状的薄雾方式进入汽缸，而不是以蒸汽的方式。这也就意味着当燃油雾滴吸收热量变为可燃蒸汽时，实际上对发动机的汽缸起到了冷却的作用。这种冷却作用降低了发动机对辛烷的需要，所以其压缩比可以有所增加。而且正如柴油一样，用较高的压缩比可以提高燃料的效率。

用GDI技术的另一个优点是它能够加快油气混合气体的燃烧速度，这使得GDI发动机和传统的化油器喷射发动机相比，可以很好地适应废气再循环工艺。例如，在三菱的发动机上，当怠速运转过程中如果发动机燃烧不稳定，则发动机可以以40:1的空燃比很平稳地运行（如果用了废气再循环EGR技术，那么发动机的空燃比可以提高到55:1）。

决定一种非常稀薄的混合气体的关键是能否找到一种可靠的点燃它的途径。这就要求在火花塞间隙附近混合气的浓度足够大，以便能点燃。由于火焰的焰心要比火花塞的间隙尺寸大得多，一旦燃烧之后火焰就会向燃烧室内的稀薄气体区域扩散。早期的GDI的开发工作着重于研究能够在炙热状态下，长时间工作点燃可燃物的兆点点火系统。虽然这个系统发出的炙热的、较大的火花能够很容易地将稀薄混合气体点燃，然而由火花塞发出的热量却大大降低了火花塞电极的使用寿命。

用计算机来模拟进出燃烧室的燃料和空气流的情况是一项突破性的技术。燃烧室和活塞的形状、喷油脉冲的能量和方向、活塞和发动机热量的运动情况都会影响油气混合物雾滴的位置。这项技术用了关键性的计算机技术来确定空燃流的情况以及空燃喷射器的最佳位置以及火花塞的相关参数。

两个基本的系统

当这项技术应用于GDI时会产生两个基本的系统，它们分别是HPDI 和 LPDI。HPDI系统依靠高压（100巴或100个大气压力）来迫使燃料进入已经充满空气的燃烧室。在雷诺的IDE发动机中，西门子用了一个三活塞的燃油泵来产生燃料喷射所需的高压。同时，由于用了电磁控制的阀门，使得发动机的控制系统能够根据发动机的运转需要确定进、排气门的正时时间。

Orbital公司的低压直喷系统（LPDI）是对两冲程发动机应用于汽车制造的技术的进一步完善和改进。用LPDI系统后，一定量的燃油被喷射到位于油气混合气喷射装置顶部的气室内。一个皮带或凸轮传动的空气压缩机用来向空气喷射装置提供大约6.5巴的压力。当空气喷射装置的线圈被启动后，空气压力就会使燃油和空气进入到燃烧室中。这个系统发生作用的关键是进入到燃烧室中的燃料流应该是呈现易燃状态。该系统的一个很主要的特点是由于燃料没有处在非常高的压力下，所以也就不需要使用特殊的燃油泵，燃油供油装置产生开裂和泄漏的危险性也小得多。

HPDI 和 LPDI这两个系统都面临着挑战。一是燃油的喷射模式必须十分精确，以便能够以成层的方式正确地将燃料进行分配。在HPDI系统中，这意味着需要更高的喷射压力和更快的喷射速度。西门子公司宣称它目前正在研究高达200巴压力的燃油喷射系统，该系统具有能够在半毫秒内点火的高精度的喷射装置。

要获得较满意的燃空混合气分层就意味着燃烧室和活塞顶部的形状都是非常关键的。这需要对每台发动机使用计算机造型和广泛的测试来确定其最终的形状。这也即是说GDI技术并不能简单地捆绑于现有的发动机上。汽缸和活塞需要进行变动，发动机的电子控制系统的硬件也需要改进。

和传统的发动机燃油泵相比，HPDI系统所需的燃油泵有很大的区别。传统的电动燃油泵需要让燃油流经泵体来保持冷却和润滑。而另一方面，高压HPDI系统的燃油泵却用了与燃油流隔离开的液压泵组件。为了降低在如此高的压力下运转时发生泄漏的可能性，将这两部分的功能隔离开是很有必要的。PSA标致/雪铁龙公司和西门子公司已经组成了一个合资公司来专门为欧洲市场生产这种新型的燃油泵。

　让发动机燃烧非常稀薄的油气混合气体也就意味着其每个燃烧冲程燃烧的燃料量更少，因而产生的功率也就更小。三菱公司的GDI发动机通过用双重模式的燃烧系统突破了这个局限性。对于在正常情况下的诸如城市市区的低负载驾驶工况，燃油在压缩冲程延迟喷射，这一点和柴油发动机一样。这种方式提供了一种极稀薄的油气混合物分层，从而提高了发动机的燃油经济性。当来自不同的发动机传感器的信息探测到驾驶员希望在高负载或高车速下操纵汽车时，喷射脉冲就会提前在进气冲程进行喷射。

这种技术允许发动机使用正常的空燃比。其关键是发动机的电子系统能够实时确定燃油应在何时以何种方式喷射。

GDI技术对发动机排放的影响

GDI技术对发动机的排放具有很重要的影响。你可以想像得到，当较少的燃料在一个富氧的环境中燃烧时，HC和CO的产生量肯定会大大减少。另一方面，氮氧化物NOX的产生则是个问题。为了避免这个问题的发生，三菱的GDI发动机用了30％的EGR比率，并用了一个新型的稀薄NOX气体催化器。这种催化器是一种储藏型的设备，它能够在需要的情况下吸收多余的NOX，然后将HC排放物引入那部分的催化转换器而重新起作用。由于这个装置位于三元催化器的前面，所需要的用于多余的NOX催化的HC的量在此处应该引起注意。

这项新技术至少需要用好几个传感器才能够起作用。人们开发出了一种新型的传感器来探测多余的NOX的水平，这种传感器在很多方面与传统的氧传感器很相似，只不过它的固体电极用了不同的材料，而且它用了两室的设计结构。传统的氧传感器对于用非化学计量法得出混合汽体不起作用，所以在这里还需要一些其它的东西。一种被开发用于ULEV发动机的被称为UEGO分线性氧传感器在这种空燃比的情况下能够良好地工作，并被用于三菱公司的发动机系统中。

正如你所知道的那样，GDI发动机与目前车辆上广泛装备的传统的进油口燃油喷射的发动机有很大的不同，而且这种新型的发动机毫无疑问将在不远的将来得到应用。事实上，丰田公司的混合动力轿车Prius上已经装备了一台这样的发动机，而且福特、通用和克莱斯勒公司都正在对这种新型发动机进行研制。一个积淀了70年的概念正在逐步变为实用的产品，这就是让人值得称道的地方。而所有这一切都要归功于车载的传感器和电子控制系统，以及最终使该项技术浮出水面的计算机建模系统。

发动机点火系统的功能：当汽油发动机工作时，混合气的燃烧是由火花塞的点火来控制的。点火系统的作用是根据发动机的工作状态和顺序，在适当的时间给火花塞提供足够能量的高压，使其电极之间产生火花，点燃混合气，使发动机做功。点火系统是汽油机系统中故障率最高的系统。点火系统的技术状况不仅严重影响发动机的动力性、经济性和排放性能，还决定了发动机能否正常工作。点火能量不足或不点火会导致发动机工作困难，严重时甚至无法工作。点火时间不合适，点火时间过晚发动机功率下降，油耗增加，发动机温度升高；点火时间过早，导致发动机爆震，甚至零件损坏。发动机点火系统的基本部件：-电源：一般由蓄电池和发电机组成，主要为点火系统提供所需的电能。-传感器：用于检测发动机的各种工作参数，并向ECU提供点火控制所需的信号。-ECU：它是电控点火系统的中枢。-点火器：电子点火的执行机构。-点火线圈：储存点火所需的能量，将电源提供的低压电转化为足以在电极间产生击穿火花的15~20kV高压电。-分电器：根据发动机的点火顺序，点火线圈产生的高压电依次输送到各缸的火花塞。-火花塞：利用点火线圈产生的高压产生火花点燃气缸内的混合气。发动机点火系统的工作原理：发动机工作时，ECU根据接收到的传感器信号和存储在存储器中的相关程序和数据，确定最佳点火提前角和通电时间，并向点火器发出指令。点火器根据指令控制点火线圈初级电路的通断。当电路接通时，电流流过点火线圈中的初级电路，点火线圈以磁场的形式储存点火能量。当初级电路被切断时，次级线圈中产生较高的感应电动势(15~20kV)，通过分电器或直接送至工作缸的火花塞。在电控点火系统中，凸轮轴位置传感器产生的G信号和曲轴位置传感器产生的Ne信号作为主控信号。基于G信号，点火控制信号(IGt信号)通过将频率除以1个曲柄角而产生。带分电器的电控点火系统无分电器独立点火模式电控点火控制系统