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1、单元6,电子点火系统,课题1 概 述,6.1.1 汽车电子点火技术的发展 汽车电子点火技术是汽车技术与电子技术相结合的产物。随着汽车工业与电子工业的不断发展,汽车点火系统的电子化程度越来越高。1960年,美国克莱斯勒(CHRYSLER)汽车公司与日本日产(NISSAN)汽车公司开始采用二极管整流的交流发电机,并在此后开始采用晶体管电压调节器和晶体管点火装置,接着又逐步实现其集成化。,6.1.2 汽车点火系统的类型 汽车点火系统主要可以分为传统点火系统、普通电子点火系统和计算机控制的电控点火系统3大类型。,1.传统点火系统 传统点火系统又可分为磁电机点火系统和蓄电池点火系统。,(1)磁电机点火系
2、统,(2)蓄电池点火系统,此外,为了减少对大气的污染,改善混合气的燃烧状况,以及为节油而燃用稀混合气等,都需要提高点火电压及点火能量,而传统点火系统已无法胜 任。,2.普通电子点火系统 该点火系统是利用晶体管或晶闸管作为开关,接通与断开点火线圈一次电流的点火装置。,(1)普通电子点火系统的优点,1)用晶体管控制点火线圈一次电流,使其数值不受触点面积限制,可以增,大,因此可以配以高能点火线圈。,2)晶体管的开关速度高,高压电形成迅速,火花能量大,点火可靠。,3)减小了火花塞积炭的影响,即使火花塞严重积炭(如积炭阻值小到100k )也能产生足够的二次电压,实现可靠点火。,4)点火时间精确,混合气燃
3、烧迅速完全,汽车的经济性、动力性好。,5)能适应现代汽车发动机高转速、高压缩比和向多缸方向发展的要求, 有利于汽车的高速化。,6)点火电压高,点火能量大,可以在稀混合气工况下可靠点火,可有效地减,少废气污染和节约用油。,7)对无线电干扰少,结构简单,质量小,体积小,使用和维护方便。,(2)普通电子点火系统的类型,1)按有无触点可以分为有触点半导体辅助点火系统和无触点电子点火系 统。,2)按储能方式可以分为电感储能电子点火系统和电容储能电子点火系统 。,3)按触发方式可以分为磁脉冲式(磁感应式)、霍尔式、光电式和振荡式4种电子点火系统。,在各种电子点火系统中,有触点半导体辅助点火系统结构最简单,
4、成本最低,但在一定程度上仍无法避免传统点火系统的缺点。,3.计算机控制点火系统 计算机控制的点火系统是在现代轿车中广泛应用的一种新型点火系统 。,(1)目的及能力要求,1)复习传统点火系统电路的基本组成及工作原理。,2)能够讲述传统点火系统各组成元件的作用。,3)比较传统点火系统与普通电子点火系统、计算机控制点火系统的电路 基本组成,并找出它们之间的相同点和不同点。,4)能够指出普通电子点火系统和计算机控制点火系统中新增元件代替传 统点火系统的功能。,(2)准备,(3)步骤,1)认识各台架中的元件,观察其外形。,2)说明各元件的相互关系及在汽车上布置的位置。,3)用回路的方法分析各台架中电路的
5、工作过程。,(4)注意事项,(5)讨论,普通电子点火系统是通过将晶体管串联在点火线圈一次绕组电路中,利用晶体管来断开和接通一次回路,而“白金”触点则接在晶体管基极电路中,只是作为晶体管的触发控制器,所以通过触点的电流很小,不会使触点因过载而产生烧蚀问题。,课题2 普通电子点火系统,6.2.1 有触点的普通电子点火系统,1.有触点电感储能式电子点火系统 国产BD71F型有触点电感储能式电子点火系统电路如图6-1所示。,图6-1 国产BD71F型有触点电感 储能式电子点火系统电路,2.有触点电容储能式电子点火系统 在电容储能式电子点火系统中,火花放电的能量是以电场的形式储存在专门的储能电容器中,并
6、在适当的时刻将能量输送到点火线圈中去,产生 高压电,实现电火花点火。,图6-2 电容储能式电子点火系 1蓄电池 2直流升压器 3触发器 4晶闸管 5储能电容器 6点火线圈 7火花塞,(1)组成,(2)工作原理,1)接通点火开关,直流升压器投入工作,将12V的低压电升高到约400V,并 不断向储能电容器充电。,2)发动机旋转,带动分电器轴转动,使触点反复开、闭。当触点打开时,触 发器输出信号电压,使晶闸管导通。,3)晶闸管导通后,储能电容器经晶闸管向点火线圈一次绕组放电。与此 同时,在二次绕组中产生高压电动势,使火花塞跳火,点燃混合气。,图6-3 博世型有触点电容储能式电子点火系统电路,(3)实
7、际电路分析,1.无触点电感储能磁脉冲式电子点火系统 磁脉冲式(又称磁感应式)电子点火系统是用磁脉冲信号发生器替代传统的断电器。,1)磁脉冲式点火信号发生器主要由定时转子1、永久磁铁4、铁心3和绕在铁心上的传感线圈2组成,其中定时转子的齿数与发动机的气缸数相等,其工作原理如图6-4所示。,6.2.2 无触点普通电子点火系统,图6-4 丰田汽车磁脉冲式点火信号发生器 1定时转子 2传感线圈 3铁心 4永久磁铁 5分电器轴,2)开关放大器组装在一个小盒内,其基本电路如图6-5中的2所示,它是利用信号发生器产生的电压信号,控制晶体管V4的导通与截止,从而控制大功率晶体管V8导通与截止,使点火线圈工作。
8、图中,开关放大器有5个晶体管。,图6-5 丰田汽车磁脉冲式无触点电子点火系统电路,3)电路分析:接通点火开关S。发动机未发动时,传感线圈的输出电压为零。P点的电位由R1与传感线圈电阻R分压决定。设P点的电位为UP,其设计值高于晶体管V4的导通电压,使V4导通。V4导通时V6的基极电位接近于零,于是V6截止。V6截止时,蓄电池通过R5向V7提供基极电流,使V7导通。V7导通时通过R7给V8提供正向偏置,使V8导通,点火线圈低压电路接通,其通路为:蓄电池“+”极点火开关S附加电阻Rf点火线圈一次绕组N1V8(ce极)搭铁蓄电池“-”极。于是,一次绕组有电流通过,铁心形成磁场。,2.无触点电感储能霍
9、尔式电子点火系统 无触点电感储能霍尔式电子点火系统是利用霍尔效应原理制成霍尔脉冲信号发生器。,图6-6 霍尔效应基本原理图,图6-7 无触点霍尔式电子点火系统原理框图 1霍尔脉冲信号发生器 2放大器,(1)霍尔脉冲信号发生器 霍尔电压与通过霍尔元件的电流和磁感应强度成正比,与基片的厚度成反比,即:,图6-8 霍尔脉冲信号发生器结构 1霍尔元件 2触发器转子 3永久磁铁,(2)无触点霍尔式点火电路,图6-9 无触点霍尔式点火系统电路原理图,无触点电感储能光电式电子点火系统是应用光电效应的原理,以发光元件、光敏元件和遮光盘组成光电脉冲信号发生器来产生脉冲信号电压, 并经放大电路放大后,推动大功率晶
10、体管工作,控制点火线圈一次绕组电路的通断,使二次绕组产生高压电,实现点火的。,(1)光电效应传感器,图6-10 光电脉冲产生原理 1光源 2遮光盘 3光敏元件,3.无触点电感储能光电式电子点火系统,(2)光电式电子点火控制器,图6-11 光电式电子点火控制器电路,无触点振荡式电子点火系统是利用振荡式传感器作为开关电路的触发器,来控制大功率晶体管的导通与截止,即控制点火线圈低压电路通、断,在二次绕组中产生高压电来实现点火的。,4.无触点振荡式电子点火系统,图6-12 振荡式传感器 1振荡线圈L1 2正反馈线圈L2 3铁心 4定时转子 5耦合线圈L3,(1)振荡式传感器,(2)无触点振荡式电子点火
11、控制器,图6-13 无触点振荡式电子点火控制器电路,无触点电容储能式电子点火系统与有触点电容储能式电子点火系统相比,其主要区别在于用信号发生器取代了断电器。,图6-14 无触点电容储能式电子点火系统电路,5.无触点电容储能式电子点火系统,(1)信号发生器,(2)升压器,1)接通点火开关,蓄电池电流经点火开关S、线圈L1、电阻R2和电阻R1 构成回路,电阻R1的电压为晶体管V1提供正向偏置,使其导通。其电路 为:蓄电池“+”极点火开关S晶体管V1(ec)变压器线圈L2搭铁 蓄电池“-”极。由于L2中有电流流过,于是在L1和L3中产生感应电动 势。这时,因反馈线圈L1产生的电动势为上负下正,它与蓄
12、电池的电动势 串联相减,使晶体管V1的基极电位迅速下降,加速导通,直至饱和。,2)V1饱和后,中的感应电动势下降回零,V1的基极电位回升,L2中的电流,减小,在L1中又感应出上正下负的电动势,使基极电位迅速升高,集电极电 流急剧减小,直至完全截止。接着又是V1的导通饱和截止。如此反 复,便在L3中感应出交流电动势,经V2整流,得到约400V的直流电压。,(3)点火工作过程,1)直流升压器输出400V直流电压,不断有规律地向储能电容C2充电,储存 电能。,2)当信号发生器输出正脉冲信号电压时,经V4加在晶闸管的门极上,形成 触发电压,使其导通。于是储能电容C2经晶闸管向点火线圈一次侧放电,与此同
13、时,在二次绕组中感应出高压电动势。,3)其他元件的作用:C1保护晶体管V1;R2调节直流升压器的输出功率和振 荡频率(即改变了L1、R2、R1、C1回路中的时间常数);R3吸收线圈L3的 反向电动势,以免其与UC2串联后反向击穿V2。,图6-15 解放CA1092汽车电子点火系统的组成及电路连接,图6-16 解放CA1092汽车点火器外形,图6-17 解放CA1092汽车电子点火器内部电路,图6-18 闭合率,图6-19 低速推迟点火与发动机转速的关系,图6-20 磁感应信号发生转子,图6-21 上海桑塔纳轿车电子点火系统的组成,图6-22 上海桑塔纳轿车电子点火系统电路,图6-23 上海桑塔
14、纳轿车电子点火系统的点火器外形,图6-24 上海桑塔纳轿车电子点火系统点火器的内部电路,图6-25 桑塔纳轿车电子点火系统简化后的基本电路,图6-26 桑塔纳轿车电子点火系统的工作波形,神龙富康轿车K2D发动机采用磁感应式电子点火系统,其电路图如图6-27所示,接线图如图6-28所示,主要包括点火开关、点火线圈、装有磁感应式信号发生器的分电器、点火器、点火电容和火花塞等。,3.神龙富康轿车电子点火系统,图6-27 K2D发动机电子点火系统电路图,图6-28 K2D发动机电子点火系统的接线图,图6-29 分电器和点火器,1)掌握普通电子点火系统的线路连接及电流走向分析。,2)掌握检查点火信号发生
15、器和点火控制器的性能。,3)掌握普通电子点火系统常见故障的检测方法和步骤。,4)能用常用检测维修工具对普通电子点火系统进行维护及故障排除。,(2)准备,(1)目的及能力要求,2)实验原理及说明:电子点火系统的主要元件包括点火线圈、点火器分 电器总成、火花塞、点火开关、高压线、电源等,其中分电器总成的结 构最为复杂,各种类型的分电器的结构略有区别,点火系统的其他机件基 本不需要拆装,因此本节以分电器的拆装与维护为主要内容。通过分电 器的拆装,进一步熟悉分电器的结构和工作情况,学会拆装分电器的基本 步骤和基本技能。在分电器拆装前,应准备好结构完整的分电器及相应 的拆装工具、量具和维护分电器所需的材
16、料。,图6-30 桑塔纳轿车分电器的结构,(3)步骤,1)桑塔纳轿车分电器总成的拆装。,分电器在进行组装时,应按与拆卸相反的顺序进行 。,图6-31 霍尔传感器检测电路,2)桑塔纳轿车分电器总成的维护及检查。,图6-32 真空调节器的检查,图6-33 离心调节器的检查,(4)注意事项,图6-34 分火头的检查,图6-35 分火头电阻的测量,1)在能力训练过程中,因无触点式点火系点火线圈的二次电压很高,诊断 操作时应防止高压电电击;同时,高压线连接必须牢固可靠,否则可能造成 分电器盖、分火头及点火线圈等击穿而损坏。,2)安装接线时,必须正确,特别应注意电源极性不可接反,否则极易损坏点 火控制器。,前面所述的电子点火系统,取消了断电器的触点,采用了先进的多功能专用点火芯片为核心的电子组件,配上高能点火线圈,课题3 计算机控制点火系统,图6-36 发动机转速与负荷对 点火提前角的影响,6.3.1 计算机控制点火系统的组成,图6-37 计算机控制的点火系统组成框图,1.电源 电源一般由蓄电池和发电机
