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1、第四章 点 火 系 统,第一节 传统点火系统 第二节 普通电子点火系统 第三节 微机控制电子点火系统 第四节 微机控制无分电器点火系统 第五节 点火系统的使用与检测,第一节 传统点火系统,一、传统点火系统的组成及工作原理 1.组成 (1)电源 电源及点火开关，电源为蓄电池和发电机，标称电压多为1214V，其作用是供给点火系统所需的电能。 (2)点火线圈 点火线圈的功用是将12V的低压电转变为1520kV的高压电。 (3)分电器 分电器主要包括断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分。 (4)火花塞 火花塞的作用是将高压电引入气缸燃烧室，产生电火花来点燃混合气。,第一节 传统点火系统,图4-1
2、 传统点火系统的组成 1点火开关 2起动开关 3蓄电池 4起动机 5高压导线 6阻尼电阻 7火花塞 8断电器 9电容器 10点火线圈 11附加电阻 12配电器,第一节 传统点火系统,2.工作原理,图4-2 传统点火系统工作原理示意图,第一节 传统点火系统,图4-3 触点闭合初级电路 等效电路,第一节 传统点火系统,(1)断电器触点闭合，一次电流按指数规律增长 点火系统的一次电路包括蓄电池、点火开关、附加电阻、点火线圈一次绕组、断电器触点和电容器。,图4-4 传统点火系统工作过程波形图 a)一次电流变化 b)二次电压变化 c)二次电流变化 d)火花放电的组成 (触点打开后，时间坐标的比例放大10
3、倍),第一节 传统点火系统,(2)断电器触点打开，二次绕组产生高电压 触点闭合后，一次电流按指数规律增长，当闭合时间为tb，i1增长到IP时，触点被凸轮顶开。,图4-5 触点打开后的等效电路,第一节 传统点火系统,(3)火花塞电极间的火花放电过程 通常火花塞的击穿电压Uj总低于U2max，在这种情况下，当二次电压U2达到Uj时，就使火花塞电极间隙被击穿而形成电火花，在二次电路中出现i2，如图4-4c所示。 二、影响二次电压的因素 1.传统点火系统的工作特性,图4-6 传统点火系统的工作特性,第一节 传统点火系统,2.影响二次电压的其他因素 (1)发动机的气缸数 从式(4-14)可知，二次电压的
4、最大值将随发动机气缸数的增加而降低。,图4-7 缸数不同时与 发动机转速的关系,第一节 传统点火系统,(2)火花塞积炭 火花塞的积炭层是具有一定电阻的导体，因此相当于在火花塞电极间并联了一个分路电阻，使二次电路形成闭合回路。 (3)点火线圈的温度 使用中，当点火线圈过热时，由于一次绕组的电阻增大，使一次断电电流减小，也会使二次电压降低。 三、传统点火系统的构造 1.点火线圈 (1)开磁路式点火线圈 如图4-8所示，点火线圈的中心是用硅钢片叠成的铁心，在铁心外面套上绝缘的纸板套管，套管上绕二次绕组，用直径为0.060.10mm的漆包线绕1100023000匝。,第一节 传统点火系统,图4-8 开
5、磁路式点火线圈 a)电路原理 b)结构示意图 1“-”接线柱 2外壳 3导磁钢套 4二次绕组 5一次绕组 6铁心 7绝缘座 8附加电阻 9“+”接线柱 10接起动机的接线柱 11高压线接头 12胶木盖 13弹簧 14橡胶罩 15高压阻尼线 16橡胶密封圈 17螺钉 18附加电阻盖 19附加电阻瓷质绝缘体 20附加电阻固定架 21绝缘纸 22封料,第一节 传统点火系统,(2)闭磁路式点火线圈 闭磁路式点火线圈的结构如图4-10a所示。,图4-9 开磁路式点火线圈的磁路 1磁力线 2铁心 3一次绕组 4二次绕组 5导磁钢片,第一节 传统点火系统,2.分电器 (1)配电器 配电器由配电器盖和分火头组
6、成。,图4-11 分电器的构造 1分电器盖 2分火头 3断电器凸轮和离心调节器横板 4分电器盖弹簧夹 5断电器活动触点臂弹簧及固定夹 6固定触点及支架 7调整螺钉 8接头 9弹簧 10真空点火提前调节器膜片 11真空点火提前调节器外壳 12拉杆 13油杯 14固定销及联轴器 15联轴器钢丝 16联轴器 17离心调节器底板 18离心调节器弹簧 19调节器重块 20拨板 21断电器底板 22真空调节器拉杆销及弹簧 23电容器 24油毡 25断电器接线柱 26分电器轴 27分电器外壳 28中心电极 29分高压线插孔 30中央高压线插孔,第一节 传统点火系统,(2)断电器 断电器由触点副和凸轮组成(凸
7、轮的凸角数与气缸数相等)，其作用是用来接通和断开一次电路。 (3)电容器 电容器装在分电器的壳体上，其结构如图4-13所示。,图4-12 断电器 1接线柱 2活动触点臂与活动触点 3固定触点与支架 4固定螺钉 5偏心调整螺钉 6断电器活动底板 7分电器壳 8断电器凸轮 9分电器轴 10油毡 11胶木顶块 12销轴 13触点臂弹簧片,第一节 传统点火系统,图4-13 电容器 1蜡纸 2铝箔 3外壳 4引出线,第一节 传统点火系统,(4)点火提前机构 分电器上装有随发动机转速和负荷的变化而自动改变点火提前角的离心式点火提前机构和真空式点火提前机构。 1)离心式点火提前机构 离心式点火提前调节装置是
8、在发动机转速变化时，自动改变断电器凸轮与分电器轴之间的相位关系，从而改变点火提前角的。 2)真空式点火提前机构 真空式点火提前调节装置是在发动机负荷(即节气门开度)发生变化时，自动改变断电器触点与凸轮之间的相位关系，从而改变点火提前角的。,第一节 传统点火系统,图4-14 真空式点火提前机构工作原理图 a)节气门开度小 b)节气门开度大 1分电器壳体 2活动底板 3触点副 4拉杆 5膜片 6弹簧 7真空连接管 8节气门 9凸轮,3)辛烷选择器 为了适应不同汽油的不同抗爆性能，在换用不同品质的汽油时，应适当调整点火时刻，为此在分电器上常装有辛烷选择器。,第一节 传统点火系统,3.火花塞,图4-1
9、5 火花塞的结构 1接线螺母 2绝缘体 3金属杆 4，8内垫圈 5壳体 6导电玻璃 7多层密封垫圈 9侧电极 10中心电极,第二节 普通电子点火系统,一、概述 1.传统点火系统存在的问题 (1)火花能量的提高受到限制 现代汽车发动机以其高转速、高压缩比及燃用稀混合气为特点，对点火能量的要求越来越高。 (2)触点故障多、寿命短 传统点火系统中，一次电流的通断由断电器触点控制。 (3)对火花塞积炭和污染敏感 传统点火系统中二次电压上升速率低(一般需120s)，故对火花塞积炭和污染很敏感。 2. 电子点火装置的优点,第二节 普通电子点火系统,1)因为无机械触点或一次电流不经过触点，所以不存在触点氧化
10、、烧蚀、变形、磨损等问题，使用中几乎不需要维修和经常换件，同时可以增大一次断电电流值，提高二次电压，有效地改善和保证点火性能。 2)电磁能量得到充分利用，高电压形成迅速，火花能量大。 3)减小了火花塞积炭的影响。 4)点火时间精确，混合气能得到完全燃烧，可以在稀混合气工况下照常点火，从而保证了发动机在降低油耗的基础上，减少废气污染，获得最好的动力性。 5)对无线电干扰小，结构简单，重量轻，体积小，保养维修简便。 3.电子点火系统的种类,第二节 普通电子点火系统,(1)按点火装置有无触点分类 1)触点式电子点火装置，又称半导体管或晶体管辅助点火装置。 2)无触点电子点火装置，又称全晶体管点火装置
11、。 (2)按点火能量的储存方式分类 1)电感储能式电子点火装置。 2)电容储能式电子点火装置。 (3)按点火提前角的控制方式分类 1)普通电子点火系统。 2)微机控制点火系统。 二、电容放电式电子点火系统(CDI) 1.组成与基本原理,第二节 普通电子点火系统,图4-16 电容放电式点火系统 1直流升压器 2晶闸管 3分电器 4火花塞 5触发器 6点火线圈 7储能电容器 8振荡器,2.电容储能式电子点火系统的优缺点 3.电容放电式电子点火系统的应用前景,第二节 普通电子点火系统,三、电感储能式电子点火系统,图4-17 无触点电子点火系统的组成 1火花塞 2分电器总成 3信号发生器(传感器) 4
12、点火开关 5点火线圈 6点火器 7蓄电池,第二节 普通电子点火系统,1.磁感应式电子点火系统,图4-18 磁感应式无触点电子点火系统电路图 1点火信号发生器 2点火器 3分电器 4火花塞 5点火线圈,第二节 普通电子点火系统,图4-19 磁感应式信号发生器 的基本结构 1信号转子 2永久磁铁 3铁心 4磁通 5传感线圈 6空气隙,第二节 普通电子点火系统,(1)信号发生器 其功用是产生信号电压，控制点火装置的工作。,图4-20 磁感应式信号发生器工作原理,第二节 普通电子点火系统,图4-21 传感线圈中的磁通密度及感应电动势,(2)电子点火装置的工作原理 点火器组装在一个小盒内，,第二节 普通
13、电子点火系统,其基本电路如图4-18所示。 1)当发动机未工作，传感器的信号转子不动时，传感器无输出信号，点火线圈一次绕组有电流流过。 2)起动发动机，分电器开始转动，信号发生器开始产生交变电动势信号。 3)当传感线圈输出“-”信号(即A端为“-”、B端为“”)时，V1则加正向电压而导通。 4)其他元件的作用。 2.霍尔效应式电子点火系统,第二节 普通电子点火系统,图4-22 桑塔纳轿车霍尔式电子点火系统 1蓄电池 2点火开关 3点火线圈 4点火器 5分电器 6火花塞,(1)点火信号发生器 1)霍尔效应 霍尔效应是由美国科学家霍尔(Edward H Hall)于1879年发现的，其原理如图4-
14、23所示。,第二节 普通电子点火系统,图4-23 霍尔效应原理,第二节 普通电子点火系统,图4-24 霍尔式分电器结构 1分火头 2触发叶轮 3永久磁铁 4霍尔集成块,第二节 普通电子点火系统,2)霍尔信号发生器的基本结构 图4-24所示为装有霍尔式点火信号发生器的分电器结构。,图4-25 霍尔集成电路内部原理框图,3)霍尔集成电路的工作原理 霍尔信号发生器的工作原理如图4-26所示。,第二节 普通电子点火系统,图4-26 霍尔式点火信号发生器的工作原理 a)触发叶轮的叶片进入空气隙 b)触发叶轮的叶片离开空气隙 1触发叶轮的叶片 2霍尔元件 3信号发生器底座 4永久磁铁 5导磁板,第二节 普
15、通电子点火系统,图4-27 霍尔式电子点火装置工作波形 a)通过霍尔元件的磁通密度B b)霍尔电压 c)信号发生器输出的信号电压 d)点火线圈的一次电流 e)点火线圈的二次电压,第二节 普通电子点火系统,(2)点火器,图4-28 德国Bosch公司霍尔式电子点火装置电路图 1蓄电池 2点火开关 3外加电阻 4点火线圈 5点火控制器 6点火信号发生器,第二节 普通电子点火系统,(3)霍尔式无触点电子点火装置的优点 与磁感应式电子点火装置相比，霍尔式电子点火装置由于其点火信号发生器输出的点火信号幅值、波形不受发动机转速的影响，即使发动机转速很低时，也能输出稳定的点火信号，因此低速性能好，有利于发动
16、机的起动。 3.光电式电子点火系统,图4-29 光电式电子点火系统 1点火器 2点火开关 3点火线圈 4光电式点火信号发生器 5分火头 6遮光盘 7分电器 8火花塞,第二节 普通电子点火系统,A.TIF,0430.TIF,第二节 普通电子点火系统,图4-30 光电式点火信号发生器工作原理 1光源 2光接收器 3遮光盘 4分电器轴,图4-31 光电式点火装置电路,第三节 微机控制电子点火系统,一、微机控制点火系统的组成,图4-32 微机控制电子点火系统的组成 1各种传感器 2ECU 3点火器 4点火线圈 5火花塞,1.传感器,第三节 微机控制电子点火系统,(1)曲轴位置传感器 该传感器包括曲轴转角和曲轴位置信号两
