1、,*,10.1,点火系的工作原理及其分类,10.2,半导体点火系统,10.3,微机控制点火系统,10.4,电源设备,汽油机点火系统,汽油机点火系统,教学提示,：汽油机燃烧室里装有火花塞，产生电火花，点燃可燃混合气。汽油机点火系统就是完成这一功能的全部设备的总称。点火系统要能按照汽油机的点火次序，在一定的时刻，供给火花塞足够能量的高压电，使其两极间产生电火花，点燃混合气，使发动机做功。,教学要求,：了解点火系统的类型；半导体点火系统的类型、组成，微机控制点火系统的组成和分类以及汽车电源设备。掌握传统点火系统、半导体点火系统工作原理；各种类型微机控制点火系统的原理；汽车常用电源设备的结构。,10.1,点火系统的工作原理,及其分类,10.1.1,点火系统的工作原理,如图,10.1,所示，点火系统由点火线圈、分电器、火花塞、电源、点火开关等组成。,图,10.2,是点火系统的工作示意图。点火线圈一次绕组的一端经点火开关与蓄电池相联，另一端断电器的活动触点臂，断电器的固定触点通过分电器壳体接地。电容器并联在断电器触点之间。其工作过程如下：,接通点火开关，发动机开始运转。运转过程中断电器凸轮不断旋转
2、，使其触点不断地开、闭。当触点闭合时,(,图,10.2a),），电流从蓄电池正极出发，经点火开关、点火线圈初级绕组、断电器的活动触点臂、触点、分电器壳体搭铁，流回负极。,如图,10.3,所示。当点火开关处于接通位置且断电器触点闭合时，一次电流经附加电阻进入一次绕组。起动发动机时驾驶员将点火开关转向起动位置，起动继电器触点吸合，起动机电磁开关的线圈通电，在起动机的主电路接通之前，电磁开关接触盘将接线柱与蓄电池接通，于是附加电阻被短路，,10.1.2,点火系统的分类,发动机点火系统，按其组成和产生高压电方式的不同可分为传统蓄电池点火系统、电子点火系统、微机控制点火系统和磁电机点火系统。,传统蓄电池点火系统以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和断电器的作用，将电源提供的低压直流电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。,电子点火系统以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和由半导体器件组成的点火控制器将电源提供的低压电转为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。是目前国内外汽车上广泛采用的点火系统。,10.
3、2,半导体点火系统,近年来，汽车发动机向着多缸、高速、高压缩比的方向发展，人们还力图通过改善混合气燃烧状况及燃用稀混合气，达到减少排气污染和节约燃油的目的。这些都要求汽车的点火系统能够提供足够高的次级电压、火花能量和最佳点火时刻。传统点火系统已不能满足这些要求。电子点火系统就是应这些要求而研制产生的。,目前使用的半导体点火系统，分为触点式点火系统和无触点半导体点火系统两种。两种电子点火系统都是利用电子元件,(,晶体三极管,),作为开关来接通或断开点火系统的初级电路，通过点火线圈来产生高压电。,10.2.1,触点式半导体点火系统,触点式半导体点火装置利用晶体三极管的开关作用，代替传统点火系统断电器的触点控制点火线圈一次电路的通断，减小了触点电流，可以减小触点火花，延长触点寿命；配用高匝数比的点火线圈，还可增大一次电流，提高二次电压，改善点火性能。,如图,10.4,所示，触点式半导体点火系统在点火线圈初级绕组的电路中，增加了由三极管和电阻、电容等组成的点火控制电路，断电器的触点串联在三极管的基本电路中，用触点开闭时产生的点火信号控制三极管的导通与截止，从而控制点火系统的工作。,10.2.2
4、,无触点半导体点火系统,无触点半导体点火系统利用传感器代替断电器触点产生点火信号，控制点火线圈的通断和点火系统的工作，可以克服与触点相关的一切缺点，在国内外汽车上应用十分广泛。,无触点半导体点火系统主要由点火信号发生器、点火控制器、点火线圈、分电器、火花塞等组成。点火信号发生器用来判定活塞在气缸中的位置，并将非电量的活塞位置信号转变成为脉冲电信号输送到点火控制器，从而保证火花塞在恰当的时刻点火。所以点火信号发生器实际就是一种感知发动机工作状况、发出点火信号的传感器。目前应用较多的有磁脉冲式、霍尔效应式和光电效应式。,1.,磁脉冲式无触点点火装置,该点火装置使用磁脉冲式点火信号发生器。磁脉冲式点火信号发生器（图,10.5,）是依靠电磁感应原理制成的。它一般安装在分电器的内部，由信号转子和感应器两部分组成。信号转子由分电器轴驱动，其转速与分电器轴相同；感应器固定在分电器底板上，由永久磁铁、铁心和绕在铁心上的传感线圈组成。信号转子的外缘有与发动机的气缸数相等的凸齿。永久磁铁的磁力线从,N,极出发，经空气隙穿过转子的凸齿，再经空气隙、传感线圈的铁心回到,S,极，形成闭合磁路。,2.,霍尔效应式
5、无触点点火装置,该点火装置利用霍尔元件的霍尔效应制成传感器，如图,10.6,所示。其工作原理如下：当转子叶片进入永久磁铁与霍尔触发器之间时，永久磁铁的磁力线被转子叶片旁路，不能作用到霍尔触发器上，通过霍尔元件的磁感应强度近似为零，霍尔元件不产生电压；随着信号转子的转动，当转子的缺口部分进入永久磁铁与霍尔触发器之间时，磁力线穿过缺口作用于霍尔触发器上，通过霍尔元件的磁感应强度增高，在外加电压和磁场的共同作用下，霍尔元件的输出端便有霍尔电压输出。发动机工作时，转子不断旋转，转子缺口交替地在永久磁铁与霍尔触发器之间穿过，使霍尔触发器中产生变化的电压信号，并经内部的集成电路整形为规则的方波信号，输入点火控制电路，控制点火系统工作。,霍尔触发器是一个带集成电路的半导体基片。当直流电压作用于触发器的两端时，便有电流,I,在其中通过，如果在垂直于电流的方向还有外加磁场的作用，则在垂直于电流和磁场的方向上产生电压，称为霍尔电压，这种现象称为霍尔效应。如图,10.7,所示。,3.,光电效应式无触点点火装置,光电效应式点火信号发生器是利用光电效应原理，以红外线或可见光光束进行触发的，主要由遮光盘,(,信号
6、转子,),、遮光盘轴、光源、光接收器等组成。光源可用白炽灯，也可用发光二极管。现在绝大多数采用发光二极管。发光二极管发出的红外线光束一般还要用一只近似半球形的透镜聚焦，以便缩小光束宽度，增大光束强度，有利于光接收器接收、提高点火信号发生器的工作可靠性。光接收器可以是光敏二极管或光敏三极管。光接收器与光源相对，并相隔一定的距离，以便使光源发出的红外线光束聚焦后照射到光接收器上。如图,10.8,所示。,10.3,微机控制点火系统,电子点火系统与传统点火系统对点火时刻的调节，基本上都采用离心提前和真空提前两套机械式点火提前调整装置，它们只能根据发动机转速和负荷的变化来调节点火提前角，且调节特性为线性,(,或不同线性的组合,),规律。而发动机的最佳点火提前角除随转速和负荷变化外，还受诸如环境状况、车辆技术状况等的影响，且最佳点火提前角随发动机转速和负荷变化的规律也不是线性的。因此，各种普通电子点火系统都存在着考虑的控制因素不全面、点火提前角控制不精确的缺陷，影响了发动机性能的充分发挥。此外，机械式点火提前调节装置中运动部件的磨损、老化和脏污等，都会引起点火提前角调节特性的改变，使发动机性能下降
7、。,10.3.1,有分电器微机控制点火系统,有分电器微机控制点火系统一般由传感器、微机控制器、点火执行器等组成。如图10.9所示。,10.3.2,无分电器微机控制点火系统,该系统取消了分电器，点火线圈产生的高压电由微机系统直接进行分配。此类系统由低压电源、点火开关、,ECU,、点火控制器、点火线圈、火花塞、高压线和各种传感器等组成。有的无分电器点火系统还将点火线圈直接安装在火花塞上方，取消了高压线。根据高压配电方式的不同分为独立点火方式和同时点火方式两种，其工作原理也各不相同。,独立点火方式因车型的不同，其控制电路也存在一定差异，有些采用一个点火控制器，如图,10.10,所示的日产地平线,2000,轿车的,RB20DC,发动机。,有些则采用多个点火控制器，如图,10.11,所示的奥迪五缸发动机。发动机工作时，,ECU,不断检测传感器的输入信号，根据存储器存储的数据计算并求出最佳点火提前角和通电时间，以点火基准传感器为标准，按照发动机各缸做功顺序，确定每缸点火线圈的接通及通电时间，并将其转换为该缸点火线圈的控制信号。当某缸的控制信号为低电平时，点火控制器中对应此缸的功率晶体管导通，点火线
8、圈通电；当该缸的控制信号变为高电平时，对应的晶体管截止，线圈中电流被切断，次级线圈产生高压电，将火花塞电极击穿点火。独立点火的点火控制器需要判别的点火气缸的数目多，因此气缸判别电路较复杂。,10.4,电源设备,汽车上的点火系统及全车电器设备的电源由蓄电池、发电机及其调节器组成。发动机正常运行时，发电机向点火系统及其他用电设备供电，并同时向蓄电池充电。汽车的用电量过大，超过发电机的供电能力时，蓄电池和发电机共同向点火系统及其他用电设备供电。发动机起动或低速运行时，发电机不发电或电压很低，此时所需要的电能全由蓄电池供给。,10.4.1,蓄电池,按电解液成分的不同，蓄电池分为碱性蓄电池和酸性蓄电池。由于发动机起动时，蓄电池必须能够为起动机提供,200,600A,的电流，有些大功率柴油机起动机的起动电流高达,1000A,，且要持续,5s,以上的时间；在发电机发生故障不能工作时，蓄电池的容量应能维持车辆行驶一定的时间，所以要求蓄电池有尽可能小的内阻以及足够大的容量。铅酸蓄电池内阻小、电压稳定、在短时间内能提供较大的电流，且结构简单、原料丰富，因而在汽车上得到广泛应用。,铅酸蓄电池由极板、隔板、电
9、解液和壳体等组成。如图,10.13,所示。,10.4.2,发电机,汽车上的发电机是用来向用电设备供电，并向蓄电池充电的能源装置。为满足蓄电池的充电要求，发电机的输出电压必须是直流电压；此外，为了向蓄电池充电和向用电设备供电，在汽车运行中发电机的端电压必须保持恒定。所以，车用发电机须配有电压调节器。,目前，国内、外汽车上使用的发电机几乎都是硅整流交流发电机。,1,、硅整流交流发电机,硅整流交流发电机由一台三相同步交流发电机和硅二极管整流器组成。发电机工作时产生的三相交流电通过整流器进行三相桥式全波整流后转变为直流电。硅整流交流发电机由转子、定子、整流器、端盖、风扇叶轮等组成。如图,10.14,所示。,2,、发电机的电压调节器,汽车上的发电机由发动机通过风扇皮带驱动旋转，由于发动机工作时转速在很宽的范围内变化，使发电机的转速随之变化，发电机的电压也将在很宽的范围内变化。汽车用电设备的工作电压和对蓄电池的充电电压是恒定的，一般为,12V,、,24V,或,6V,。为此，要求在发动机工作时，发电机的输出电压也保持恒定，以便保证用电设备和蓄电池正常工作。,因此，汽车上使用的发电机，必须配电压调节器，以便在发电机转速变化时，保持发电机端电压恒定。发电机工作时，电压调节器在发电机电压超过一定值以后，通过调节经过励磁绕组的电流强度来调节磁场磁通的方法，在发电机转速变化时，保持其端电压为规定值。发电机的调节电压一般为,13.5,14.5V(,或,13.8,14.8V),。,小,结,本章介绍汽油机传统点火系统、半导体点火系统以及微机控制点火系统的典型结构及其工作原理。以及汽油机点火系统常用的电源设备。微机控制点火系统一般由传感器、微机控制器及点火控制器等组成，因该系统不受机械调节装置的限制，任何工况下均可保证最佳点火时刻，克服了机械式点火系统的所有缺点，所以目前广为采用。,思,考,题,1.,汽车点火系统有哪些类型？试述传统点火系统的工作原理？,2.,车用发电机为什么要配用电压调节器？它们是怎样进行电压调节的？,3.,微机控制点火系统的优点是什么？它由哪些部分组成？,4.,无触点半导体点火系统由哪几类？简述其传感器工作原理。,5.,微机控制点火系统有哪些类型？分别画其简图并简述其工作原理？,6.,简述发电机各组成部分的功用？,
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