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汽车电气设备第四章点火系统

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    • 1、第四章 点火系统 概述 1 点火系的功用 点火系的作用是将汽车的低压电变为高压电 并 适时送到点火缸火花塞 击穿火花塞间隙 点燃混合 气 使发动机做功 第一节 概 述 1 传统 点火系 2 普通 电子点 火系 3 微 机控制 点火系 已淘汰 正在淘汰 正在广泛应用 2 点火系的种类 3 发动机对点火系的要求 1 能产生足以击穿火花塞 间隙的电压 8 10kV 2 火花应具有一定的能量 50 80mJ 3 点火时间应适应发动机 的工况 最佳点火时间 第二节 普通电子点火系 一 传统点火系 1 组成 点火开关 作用 是控制电路通电 电源 作 用是供给 电能 点火线圈 作用是 将12V低压电变为15 25KV高压电 分电器 作用是适时控 制初级电路通断 按顺 序分配火花到各缸 火花塞 作用是将高 压电引入气缸并产生 火花点燃混合气 附加电阻 作用 是改善点火性能 和起动性能 2 工作原理 3 传统点火系点火过程 初级电路接通 点火线圈积蓄能量 初级电路切断 点火线圈产生次级高压 次级高压加到火花塞上 击穿火花塞间隙 点 燃混合气 接通 切断 必须自动完成 二 无触点电子点火系 1 无触点电子

      2、点火系统的类型 1 磁感应式无触点电子点火系统 2 霍尔式无触点电子点火系统 3 光电式无触点电子点火系统 4 电磁振荡式无触点电子点火系统 2 无触点电子点火系的组成 点火开关 作 用是控制电路 通电 电源 作 用是供给 电能 点火线圈 作用 是将12V低压电 变为15 25KV高 压电 点火器 作用是控 制初级电 路通断 分电器 提供点火信 号 按顺序分配火花 到各缸 按发动机工 况改变点火时间 火花塞 作用 是将高压电引入 气缸并产生火花 点燃混合气 3 无触点电子点火系的分电器 分电器结构分三部分 1 信号发生器 磁感应式 霍尔式 光电式 电磁振荡式 2 配电器 3 点火提前机构 真空提前机构 作用是随发动机负荷的变化自动改变点火提前角 离心提前机构 作用是根据转速的变化自动改变点火提前角 传统点火系和电子点火系的比较 1 电子点火系中由点火控制器初级电路通断 传统 点火系没有点火器 2 电子点火系的分电器和传统点火系的分电器机构 不同 3 电子点火系点火能量高 性能好 二 电子点火系分电器的结构和工作原理 1 磁感应式 磁脉冲式 信号发生器 1 组成 信号转子 永 久磁铁 铁

      3、心 传感 线圈 2 作用 产生点火控 制信号 送到点火器 3 安装位置 安装在分 电器中原来安装断电 器触点的活动底板上 2 配电器 配电器的作用是 将高压电 按发动机点火顺序分配给各 缸 1 由分电器盖和分火头组成 2 分电器盖 3 分火头装分电器凸轮轴上 导电片将中央高压电引入 旁电极 和旁电极之间有 0 25 0 8mm的间隙 4 分缸线现在多为阻尼线 3 点火提前机构 点火提前机构 作用是根据 发动机的转速 负荷自动改 变点火提前角 1 离心提前机构 作用是根据 转速的变化自动改变点火提 前角 2 真空提前机构 作用是随发 动机负荷的变化自动改变点 火提前角 3 辛烷值选择器 人工调节器 2 真空提前机 构 作用是随 发动机负荷 的变化自动 改变点火提 前角 第四节 点火线圈 点火线圈是 将低压电变为高 压电的主要部件 是汽车点火系 的高压电源 一 点火线圈 的结构 1 开磁路点火线 圈 第四节 点火线圈 一 点火 线圈 的结 构 2 闭磁 路点 火线 圈 第四节 点火线圈 二 附加电阻 1 作用 解决点火线圈高速断火和低速发热的问题 2 在起动时为获得较强的点火能量 需将附加

      4、电阻 短路 有起动机电磁开关自动完成 三 点火线圈的检验 点火线圈的检验主要包括 初级绕组和次级绕组的断 路 短路 搭铁故障检验 发火强度检验 1 初级绕组和次级绕组的断路 短路 搭铁故障检验 1 测量电阻法 2 试灯检验法 2 点火线圈的发火强度检验 1 在试验台上进行 2 对比法检验 第五节 火花塞 火花塞的工作条件及对其要求 1 受高压燃气冲击及发动机振动 故应有足够的机械强度 2 受冲击性高电压作用 故应有足够的绝缘强度 3 应能承受温度的剧烈变化 4 火花塞的电极应采用耐腐蚀材料 5 应有适当的电极间隙和安装位置 气密性要良好 火花塞的结构 1 接线螺母 2 高氧化铝陶瓷绝缘体 3 商标 4 钢质壳体 六角形 5 内垫圈 密封导热 6 密封垫圈 7 中心电极导电杆 8 火花塞裙部螺纹 9 电极间隙 10 中心电极和侧电极 11 型号 12 去干扰电阻 提高对点 火系电磁 干扰的抑 制能力 其他一些型式的火花塞 多极 火花 塞 改善点 火性能 V 型 电极火 花塞 其他一些型式的火花塞 火花塞的热特性 火花塞裙部的温度 1 500 700 为自净温度 适当 2 温度过高 形成炽

      5、热点火 损坏发动机 决定受热情况和散热条件 热型 裙部较长 吸热多 散热难 温度高 冷型 裙部较短 吸热少 散热易 温度低 适用于大功率高压缩 比高转速的发动机 功率转速和压缩比 较低的发动机 火花塞的散热 热型和冷型火花塞 火花塞的型号 E 4 T1989年标准 1 表示火花塞结构类型和主要型式尺寸 2 表示火花塞热值 3 表示火花塞派生产品结构特征 发火端特征材料特性及特殊技术要求 12 3 火花塞使用中常见的故障 集炭 烧蚀 烧蚀 第六节 磁脉冲式无触点火装置 磁感应式 电源 点火开关 附加电阻 点火线圈 点火器 配电器 信号发 生器 火花塞 1 磁感应式 磁脉冲式信号发生器 1 组成 信号转子 永久磁铁 铁 心 传感线圈 2 作用 产生点 火控制信号 送 到点火器 3 安装位置 安 装在分电器中原 来安装断电器触 点的活动底板上 4 工作原理 当 信号转子随分 电器轴转动时 信号转子的 凸齿与铁心的 空气隙发生变 化 使通过传 感线圈的磁通 发生变化 因 此传感线圈中 便产生感应的 交变电压信号 用这个信号 作为点火控制 信号 5 转速对信号电压波形的影响 6 铁心间隙对信号对

      6、信号电压波形的影响 A B 第七节 霍尔式无触点电子点火系 1 霍尔效应原理 如图所示 当电流I通过放 在磁场中的半导体基片 称 为霍尔元件 且电流方向和 磁场方向垂直时 在垂直与 电流和半导体基片的横向侧 面上即产生一个电压 这个 电压称为霍尔电压UH 霍尔电压UH的大小 2 霍尔式信号发生器 1 霍尔信号发生器的基本结构 a 触发叶轮 b 霍尔传感器 由永久磁铁霍尔集成块组成 2 霍尔式信号发生器 1 霍尔信号发生器的基本结构 霍尔集成块 霍尔元件和集成电路 2 原理 触发叶轮转动时 每当叶片进入空气隙 磁场被 旁路 霍尔元件不产生霍尔电压 集成电路输出端三 极管截止 信号发生器输出高电位 当触发叶轮离开空气隙 永久磁铁的磁通通过霍 尔集成块 构成回路 这时 霍尔集成块产生霍尔电 压 集成电路输出端三极管导通 信号发生器输出低 电位 叶片不停的转动 信号发生器输出一个矩形波信 号 作为控制信号给点火器 由点火器控制初级电路 的通断 霍尔信号发生器的优缺点 1 工作可靠 无磨损 不受灰尘油污影响 无调整部件 小型坚固 寿命长 2 发动机起动性能好 信号的强弱与发当即转速无关 3 价格

      7、较高 点火器 功能 控制初级电路通断 控制初级 电流大小 控制闭合角大小 停电保 护 过压保护 反向保护 慢恢复控 制 点火器电路图 1 基本功能 接通点火开关 发动机转动 分电器的信号发生 器叶片转动 叶片进入空气隙 信号发生器输出高电 位 送入点火器 点火器通过内部电路适时地驱动末 级大功率三极管导通 初级电路接通 叶片离开空气隙时刻 信号发生器输出端由高电 位下跳为低电位 点火器大功率三极管导通 初级 电路切断 产生次级高压 点火器的其它功能 2 限流控制 恒流控制 桑车采用 高能点火线圈 高能点火 线圈初级电路 电阻小 电感 小初级电流增 长快 初级电 流大 若不控 制 点火线圈 和点火器会因 过热而损坏 点火器的其它功能 3 闭合角控制 闭合角定义 闭合角是 指点火器中 控制初级电 路的大功率 三极管在导 通期间分电 器轴转过的 角度 闭合角控制的必 要性 若不控制 低速时 限流 时间过长 造成 点火线圈寿命降 低 大功率管过 渡发热 3 闭合角控制的方法 在点火器中的闭合角控制电路 使发动机转速低时 延迟大功率管的导通 在转速高时提前导通 使大功 率管VT的导通时间保持不变

      8、 实际上控制下列情况下的时间t2保持不变 转速变化时 电源电压变化时 点火线圈参数变化时 如果转速等因素变化时 导通时间保持不变 则闭 合角 导通角 是变化的 闭合角的变化由点火器中闭合角控制电路控制 4 停车断电保护 因汽车的停驶时 间是随机的 就可 能会处在初级电路 导通期间而停驶 如果此时点火开关 忘记关断 就会导 致点火线圈和大功 率管长期通电而加 速损坏 因此而设 置停车断电保护功 能 第九节 微机控制点火系 1 微机控制点火系的组成 这种点火系统主要由与点火有关的各种传感器 电 子控制器 ECU电脑 点火电子组件 点火器 点 火线圈 配电器 火花塞等组成 如图所示 1 传感器 传感器用来不断地检测与点火有关的发动机工作状 况信息 并将检测结果输入电子控制器 作为运算和 控制点火时刻的依据 各车型使用的传感器类型 数 量 结构及安装位置不同 但其作用大同小异 微机 控制的电子点火系统中所用的传感器主要有以下几种 l 曲轴位置传感器 检测两个信号 曲轴转角 或发动机转速 检测发动机转速信号 曲轴基准位置 点火基准传感器 活塞上止点位置 检测基准缸活塞上止点位置信号 凸轮轴位置传

      9、 感器 2 空气流量计 进气管负压传感器 检测进气量信号 3 冷却液温传感器 检测水温信号 4 氧传感器 检测空燃比浓稀信号 5 节气门位置传感器 检测节气门的开度和加速信号 6 车速传感器 检测车速信号 7 空档开关 检测变速器空档信号 8 点火开关 检测点火状态还是起动状态信号 9 空调开关 检测空调是开还是关信号 10 蓄电池 检测电池电压信号 11 进气温度传感器 检测进气温度信号 12 爆震传感器 检测爆震信号 2 电子控制器 ECU 控制电脑一般被称为ECU 英文为 Electronic Control Unit 它是点火控制系统和喷油控制系统的中枢 作用 是接收上述各有关传感器信号 并按照特定的程序进 行判断 运算后 给点火电子组件输出最佳点火提前 角和初级电路导通时间的控制信号 在现代发动机集 中控制系统中 点火系统仅是电子控制器的一个子系 统 2 电子控制器 ECU 中央处理器 CPU 存储器 RAM ROM 输 入 输出接口 I O 总线及电源供给电路等部分组成 3 点火器 点火器是综合控制的执行器之一 点火器的作用 是根据ECU的指令 通过内部的大功率三极管的导通

      10、 和截止 控制初级电流的的通断 完成点火工作 各种发动机的点火器结构各不相同 有的点火器 除接通 切断初级电路的功能外 还有恒流控制 闭 合角控制 气缸判别 点火监视等功能 也有的发动机不设点火器 控制初级电路的大功 率三极管设在控制器 ECU 内部 4 点火线圈 与微机控制电子点火系所匹配的点火线圈为专用 高能点火线圈 一般采用闭磁路 能量损失小 对外 电磁干扰小 5 分电器 微机控制点火系的分电器结构随发动机型号的不 同有较大差异 由配电器和凸轮轴位置传感器成 现在 不少汽车发动机取消了分电器称无分电器微 机控制点火系 2 微机控制点火系的分类 微机控制点火系统 按照是否保留传统的分电 器 实质上指配电器 可分为两大类 1 有分电器点火系统 2 无分电器点火系统 同时点火方式 单独点火方式 1 有分电器点火系统 非直接点火系统 仍保留分电器的微机控制点火系称为非直接点 火系统 该系统中 点火线圈的高压电是经配电器进行 分配的 即由分火头和分电器盖组成的配电器 依照点火顺序适时地将高压电分配至各气缸 使 各缸火花塞依次点火 2 无分电器点火系统 直接点火系统 该系统中点火线圈上的高压

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