内蒙工业大学本科毕业论文
1.指示功和平均指示压力
所谓的指示功是指工质在气缸内完成一个循环所得到的有用功，用Wi表示指示功Wi的P-V示工图中闭合曲线所占有的面积求出，即
Wi?Fi?a?b （2-4） 所谓的平均指示压力Pmi是衡量发动机实际循环动力性能方面的一个重要指标。 2.指示功率
发动机单位时间内所做的指示功称为指示功率，用Pi表示。 3.指示热效率和指示燃油消耗率
指示热效率是实际循环指示功与所消耗的燃料的热值之比值，用ηit表示，即 ?it?Wi （2-5） Qi式中：Qi为获得指示功Wi所消耗的燃料热量。
指示燃油消耗率是指单位指示功的耗油量，通常以每千瓦小时的耗油量来表示。符号位bi.
二、发动机的有效指标
有效指标是指以发动机输出轴上所得到的功率为基础的性能指标。用符号下标e表示。
1.有效功率
发动机功率输出轴上得到的净功率即为有效功率，用符号Pe表示。发动机的有效功率可以利用各种形式的测功器和转速计量器计算而得。
2.有效转矩
发动机工作时，由功率输出轴输出的转矩称为有效转矩，用符号Ttq表示。 3.有效热效率和有效燃油消耗率
有效热效率和有效燃油消耗率是衡量发动机经济性的重要指标。 有效热效率是实际循环有效功与所消耗的燃料热量的比值，用符号η ?et?式中：?m为机械效率，?m?Pe即： et表示，
WeWi?m （2-6） ?Q1Q1Pi。
有效燃油消耗率be是单位有效功的耗油量，通常以每千瓦小时有效功消耗的燃料量来表示，即：
6
内蒙工业大学本科毕业论文
b?B?103 （2-7） Pe式中：B为每小时燃油消耗量，pe为有效功率。
2.2 发动机点火系统
2.2.1 发动机点火系统的工作原理
点火系统是汽油发动机的一个重要组成部分，其功用是将电源的低压电变为高压电，然后按发动机各缸的工作顺序适时地将电火花送入气缸点燃可燃混合气，并能够适应发动机工况和使用条件的变化，自动调节点火时刻，实现可靠而准确的点火。点火系统工作性能的优劣，直接决定着汽车的动力性、经济性及排气污染程度。
以下是发动机点火系统的工作原理介绍：电源是蓄电池，其电压为12V或24V，由点火线圈和断电器共同产生高压10000 V以上。分初级回路和次级回路。点火线圈实际上是一个变压器，主要由初级绕组，次级绕组和铁芯组成。断电器是一个凸轮操纵的开关。断电器凸轮由发动机配气凸轮驱动，并以同样的转速旋转，即曲轴齿轮每转两圈，凸轮轴转一圈，为了保证曲轴转两圈各缸轮流点火一次，断电器凸轮的凸棱数一般等于发动机的气缸数，断电器的触点与点火线圈的初级绕组串联，用来切断或接通初级绕组的电路。
触点闭合时，初级电路通电，电流从蓄电池的正极经点火开关，点火线圈的初级绕组，断电器触点，接地流回蓄电池的负极，为低压电路。 触点断开时，在初级绕组通电时，其周围产生磁场，并由于铁芯的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电路迅速下降到零，铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多，导线细的次级绕组中感应出很高的电压，使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生火花。 初级绕组中电流下降的速度愈大，铁芯中磁通的变化就愈大，次级绕组中的感应电压也就愈高。 初级电路为低压电路，次级电路为高压电路。 在断电器触点分开瞬间，次级电路中分火头恰好与侧电级对准，次级电路从点火线圈的次级绕组，经高压导线，配电器，火花塞侧电级，蓄电池流回次级绕组。
2.2.2 发动机电子控制点火技术
点火控制技术水平的高低直接影响到汽油发动机的动力性、经济性和排放性能。汽油发动机点火控制系统由微机控制点火系统和发动机爆震控制系统两个子系统组成。微机控制点火系统与发动机爆震控制系统相互配合，能将点火提前角控制在最佳
7
内蒙工业大学本科毕业论文
值，使可燃混合气燃烧后产生的温度和压力达到最大值，从而能够显著提高发动机的动力性，同时还能提高燃油经济性和减少有害气体的排放量。[3]
一、微机控制点火系统的组成
汽车发动机微机控制点火系统主要由曲轴位置传感器（CPS）、凸轮轴位置传感器（CIS）、空气流量传感器（AFS)、节气门位置传感器(TPS)、冷却液温度传感器(CTS)、进气温度传感器(IATS)、车速传感器(VSS)、各种控制开关，电控单元ECU、点火控制器、点火线圈以及火花塞等组成。
二、微机控制点火系统高压电的分配方式
微机控制点火系统高压电的分配方式可分为机械配电方式和电子配电方式两种。 （一） 机械配电方式
机械配电方式是指由分火头将高压电分配至分电器盖旁电极，再通过高压线输送
到各缸火花塞上的传统配电方式。其点火系统的组成以及原理图如图2-3、图2-4： 机械配电方式存在以下缺点：
1、分火头与分电器盖旁电极之间必须保留一定的空隙才能进行高压电分配，因此，必然损失一部分火花能量，同时也是一个主要的无线电干扰源；
2、为了抑制无线电的干扰信号，高压线采用了高阻抗电缆，也要消耗一部分能量；
3、分火头、分电器盖火锅高压导线漏电时，会导致高压电火花减弱、缺火或断火；
4、曲轴位置传感器转子由分电器轴驱动，旋转机构的机械磨损会影响点火时刻的控制精度。
（二）电子配电方式
电子配电方式是指在点火控制器控制下，点火线圈的高压电按照一定的点火顺序，直接加到火花塞上的直接点火方式。
采用电子配电方式分配高压电的点火系统称为无分电器点火系统DLI，由于机械配电方式存在上述缺点，因次，越来越多的汽车采用电子配电方式控制点火。常用的电子配电方式分为双缸同时点火和各缸单独点火两种配电方式。
1、双缸同时点火控制
双缸同时点火是指点火线圈每产生一次高压电，都使两个汽缸的火花塞同时跳火。次级绕组产生的高压电将直接加在两个气缸（四缸发动机的1、4缸或2、3缸；六缸发动机的1、6缸、2、5缸或3、4缸）的火花塞电极上跳火。
8
内蒙工业大学本科毕业论文
图2-3 传统点火系统的组成 1—蓄电池 2—点火起动开关 3—点火线圈 4—点火分电器 5—点火电容器 6—断路器 7—火花塞
图2-4 传统点火系统的基本工作原理
双缸同时点火时，一个汽缸处于压缩行程末期，是有效点火，另一个汽缸处于排气行程末期，缸内温度较高而压力很低，火花塞电极间隙的击穿电压很低，对有效点火汽缸火花塞的击穿电压和火花放电能量影响很小，是无效点火。曲轴旋转一转后，两缸所处行程恰好相反。双缸同时点火时，高压电的分配方式又分为二级管分配和点火线圈分配两种形式。下面主要介绍点火线圈分配式双缸同时点火的控制：
利用点火线圈直接分配高压的同时点火电路原理图如图2-5所示：桑塔纳2000GSi、捷达AT、奥迪Audi200型轿车点火系统采用了这种点火方式。
点火线圈组建由两个（4缸发动机）独立的点火线圈组成，每个点火线圈供给成对的两个火花塞工作（4缸发动机的1、4缸和2、3缸分别共用一个点火线圈）。点火控制组件中设置有与点火线圈数量相等的功率三极管，分别控制一个点火线圈工作。点火控制器根据电控单元ECU输出的点火控制信号，按点火顺序轮流触发功率三极管导通与截止，从而控制每个点火线圈轮流产生高压电，在通过高压线直接输送到成对的两缸火花塞电极间隙上跳火点燃混合气。
2、各缸单独点火控制
点火系统采用单独点火方式时，每一个汽缸都配有一个点火线圈，并安装在火花塞上方，在点火控制器中，设置有与点火线圈相同数目的大功率三极管，分别控制每个线圈次级绕组电流的接通与切断，其工作原理与同时点火方式相同。
单独点火的优点是省去了高压线，点火能量损耗进一步减少；此外，所有高压部件都可安装在发动机汽缸盖上的金属屏蔽罩内，点火系对无线电的干扰可大幅降低。
9
内蒙工业大学本科毕业论文
图2-5 点火线圈分配高压同时点火电路原理图
2.2.3 发动机点火系统的发展历程
发动机点火系统自1910年首次安装在汽车上以来，主要经历了触点式点火系统、半导体辅助点火系统、普通电子点火系统、微机控制点火系统等 4 个发展阶段。[4] 一、 触点式点火方式
传统的触点式点火系统是全部由机械部件控制的点火系统，主要由电源、分电器、点火线圈、高压线、火花塞等机件组成，其工作原理是：当发动机运转时，发动机凸轮轴驱动分电器轴转动，分电器内的断电器凸轮轴也随之转动；断电凸轮顶着触点臂，使白金触点交替地开闭，接通和切断初级电流，从而在点火线圈的次级绕组中感应出高压电；高压电经分火头、配电器，按发动机的点火顺序被分配给各缸火花塞，最终产生电火花，点燃可燃混合气。实物图及工作原理图见图2-6、图2-7：
图2-6 传统触点式点火系统
10