内蒙工业大学本科毕业论文
第一章 绪 论
1.1 课题研究的背景及现状
随着汽车工业的迅猛发展和汽车相关的各种法规日趋强化和完善，以及广大市民对构建绿色环保家园的强烈呼吁,人们对汽车性能指标的需求也是越来越高,。因此发动机作为汽车的心脏,直接影响着汽车的经济性、动力性、耐久性和使用可靠性，故此对于具有资金密集、技术密集、综合性强、经济效益高等特性的汽车工业，世界各个工业发达国家几乎无一例外的把汽车工业作为国民经济的支柱产业。
随着经济的发展，这几年来我国汽车行业的发展非常迅速，例如长城系列汽车飞速发展。但是因为其起步很晚，并且基础较弱，还存在着不少需要解决的问题，尤其是汽车点火系统的检测设备和方法还很落后，已成为了阻碍汽车电器产品开发和应用的根本原因。汽车发动机系统各个部件的高质量和高性能，除了要有先进的生产工艺和材料保证外，还必须有功能全、精度高、可靠性好的各种电子辅助设备。据调查，为了提高汽车发动机的动力性、燃油经济性以及控制尾气污染物的排放量，各个汽车生产厂家纷纷采用电控燃油系统汽油机，电控汽油机主要是对发动机的喷油和点火进行控制，通过各种传感器传回的发动机参数，经过CPU计算出最佳的喷油量和点火时刻，使发动机工作在各种性能指标限制下的最佳状态，点火系统使发动机的重要组成部分，它的设计的好坏对发动机的动力性、燃油经济性和排放有很大的影响。目前，国内电控系统大多采用国外产品，自主设计的电控系统尚在实验室中不能形成产品，主要的问题是控制的精确性和可靠性难以达到且成本较高，而国外却经历了近五十年的发展，已形成了完整的开发体系和完善的市场。
汽车工业是一个国家发展的重要标志，我国近年来汽车的销售量和保有量迅猛发展，我国每年都要花费大量外汇进口汽车电控产品并且这成了制约我国汽车行发展的瓶颈，点火控制系统是汽车电控单元的一个主要控制部分，对它的研究对我国汽车行业的发展有现实的意义。[1]
1.2 课题研究的目的及意义
时代的迅猛发展引导着当今社会各个行业与时俱进，吃、穿、住、行等行业的超前的、一流的生产技术以及运行模式统领着时代的发展。然而在我国这个人口大国，“行”却制约着大多数人的生活，制约着他们的生活的节奏，城市的地铁、公交车、出租车、私家车时时刻刻奔跑在各自的航线上，故此，当代汽车行业的发展便成为一
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代主流。然而汽车性能的高低不仅影响着消费者的生活更影响着全球的环境问题。故此本设计的目的诣在研究影响发动机动力性和燃油经济性等性能的主要因素——发动机点火系统。从发动机点火系统的的发展、结构特点、工作原理的区别综合分析点火系统的各个性能，总结无分电器点火系统与其他点火系统的优缺点所在。
本设计针对当代汽车以及汽车点火系统的发展现状，论述了微机控制点火系统的组成和工作原理；分析了微机控制点火系统与传统点火系统的区别，通过对各类点火系统的点火电压波形的测试，对大众2QVS电喷发动机试验台以及凌志LS400 1UZ-FE发动机试验台点火系统波形的测试分析，总结出了无分电器点火系统的优点所在，为进一步研究和开发汽油发动机点火控制系统提供较有价值的资料。
1.3 本文设计研究的主要内容
通过对汽车点火系统背景及现状的了解而确定本设计的主要研究内容，本设计首先通过对发动机原理以及发动机点火系统工作原理的介绍初步了解汽车发动机无分电器点火系统的基本结构与工作原理；其次通过实验对比分析各类点火系统的结构区别与工作原理的区别；通过对大众2QVS电喷发动机试验台以及凌志LS400 1UZ-FE试验台点火系统的波形测试实验，对比分析无分电器双缸同时点火系统与微机控制的有分电器点火系统的工作性能的区别所在；最后根据查阅资料以及实验对比数据总结分析各类点火系统的优缺点。
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第二章 发动机原理以及发动机点火系统的概述
2.1 发动机实际循环与性能指标
2.1.1 发动机理论循环概述
一、发动机理论循环
发动机是将热能转变成为机械能的一种热力机械，其热能由燃料燃烧产生。发动机的实际热力循环是燃料的热能转变为机械能的过程，它由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等多个过程所组成，由于工质存在之和量的变化，所以整个过程是不可逆的。然而在能量的转变过程中，实际循环存在着一系列不可避免的损失，其物理化学过程更是很难确切的描述在发动机实际热力过程中。但是为了了解发动机热能利用的完善程度、能量相互转换的效率、寻求提高热能利用率的途径，在不失其基本物理化学过程特征的前提下将发动机的实际循环进行若干简化，从而提出一种便于作定量分析的假想循环，事实证明这种假象循环是可行的、实用的，为讨论实际循环提供了理论依据。这种假想循环称为发动机的理论循环。利用发动机理论循环能够清楚的比较和说明影响发动机热能利用完善程度的主要因素。[2]
在发动机理论循环讨论中所采取的简化假定是：
工质为理想气体，在整个过程中保持物理及化学性质不变，其状态参量的变化完全遵守气体状态方程pV=nRT。
气缸内系统为闭口系统，不考虑实际存在的工质更换及漏气损失，工质数量保持不变，循环是在定量工质下进行。
把气缸内工质压缩和膨胀堪称是完全理想的绝热等熵过程，工质与外界不进行热交换：工质比热容为常数。
用假想的定容或定压加热和定容放热来代替实际的燃烧和换气过程。
根据对燃烧过程即加热方式的不同假设，发动机理论循环有三种形式，分别是等容加热循环、等压加热循环和等容等压加热循环。这三种理论循环的P-V示工图如图2-1所示：
由于汽油机属于均匀混合气的逐渐爆炸燃烧，燃烧速度很快，而在上止点附近容积变化又较小，因此燃烧过程相当于等容加热。
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图2-1 发动机理论循环
a）混合加热循环 b）等容加热循环 c）等压加热循环
循环热效率和循环平均压力是评定发动机理论循环经济性和动力性的两个重要指标。在工程热力学中已知，混合加热循环热效率计算公式如下： ?tm?1?式中：ε为压缩比，??1?k?1?p?k?1 （2-1） ?(?p?1)?k?p(??1）Vc （Va为气缸总体积，Vc为气缸压缩体
VaVc?(Vs?Vc)积，Vs为气缸工作容积）：λp为压力升高比，?p?PZ(δ为后膨胀比，??PC ；ρ为膨胀比，??VZVZ??
?VbVz）；k为绝热指数，空气的k为1.4。
等容加热循环（ρ=1）的热效率ηtv为： 1 ?tv?1?k?1 （2-2）
?等压加热循环（λp=1）的热效率ηtp为:
?k?1 ?tp?1?k?1? (2-3)
?k(??1)1对上述三种理论循环的热效率进行比较看出，当压缩比相同时，等容加热循环的热效率最高。
四冲程发动机的实际循环与热损失
发动机的冲程即为行程，发动机的工作工程就是实际循环不断重复的工程，发动机实际循环由进气、压缩、燃烧=膨胀、排气五个过程组成，较之理论循环复杂得多，存在必不可免的许多损失，他不可能达到理论循环那样高的效率。为使实际循环获得改善，减少与理论循环指标的差距，有必要分析实际循环与理论循环的差异所在，以及引起实际循环各项热损失的原因，以求不断改善实际循环，促进发动机产品的改进
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和发展。下图为四冲程发动机的示功图：
图2-2 四冲程发动机示工图
a)进气过程 b)压缩过程 c）膨胀过程（作功过程） d)排气过程
发动机的热损失受到很多因素的影响，其主要因素有：工质的影响，换气损失，汽缸壁的传热损失，时间损失，燃烧损失，涡流与节流损失，泄露损失等因素的影响。
2.1.2 发动机的性能指标
发动机的性能指标是指在发动机处于正常运行状态下，描述和表征发动机性能和工作状态的一组参数或指标，用这组参数或指标可以定性或定量的比较、分析发动机的工作性能，是评价发动机性能高低的有效尺度。发动机的性能指标可分为指示指标和有效指标。
一、发动机的指示指标
指示指标是以工质对活塞做功为基础的性能指标，主要是衡量发动机工作过程的好坏。
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