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传统点火系统的组成

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传统点火系统的组成_第1页
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目前汽车上所采用的点火系统大多数为电感储能的点火系统,早期汽车上使用的传统蓄电 池点火系统即为典型的电感储能点火系统,由于电子技术的不断发展,现在汽车上的点火系 统已为电子点火系统或微机控制点火系统所取代,但不管是传统点火系还是电子点火系,其 点火的基本原理是相同的下面首先介绍一下传统的蓄电池点火系的工作情况传统点火系统的组成如图 5 - 20所示,它主要由蓄电池、点火开关、点火线圈和火花塞等组成蓄电池供 给点火系统所需要的电能点火开关接通或断开点火系统电源点火线圈存储点火能量,并 将蓄电池电压转变为点火高压分电器由断电器和点火提前机构等部分组成断电器的作用 是接通或切断点火线圈初级回路;配电器的作用是将点火线圈产生的点火高压,按照发动机 的工作顺序输送给各缸火花塞;点火提前机构的作用是随发动机转速、负荷和汽油辛烷值变 化调节点火提前角火花塞将点火高压引入气缸燃烧室,并在电极间产生电火花,点燃混合 气图 5 - 20 传统点火系统的组成及安装位置传统点火系统的基本工作原理如图 5- 21 所示当点火开关接通、发动机运转时,分 电器轴和断电器凸轮在发动机凸轮轴的驱动下旋转,使断电器触点交替地闭合和打开。

在触 点闭合时,点火线圈的初级绕组形成回路,产生初级电流 i1 ,初级电流所流过的电路称为 低压电路低压电路的路径是:蓄电池正极一电流表一点火开关一点火线圈“+开关”接线 柱一附加电阻R f 一点火线圈“开关”接线柱一点火线圈初级绕组W1 一点火线圈“一” 接线柱一断电器触点K 一搭铁一蓄电池负极初级电流在初级绕组W1中逐渐增大至某一 值并建立较强的磁场当触点打开时,初级电路被切断,初级电流及磁场迅速消失,由电磁 感应定律e=d © /dt =- Ldi/dt可知,在两个绕组中都感应出电动势由于初级电流 迅速消失,变化率di/dt很大,在初级绕组中,可感应出200〜300V的自感电动势U1 由变压器原理可知:U2/U1 = W2/W1,次级电压U2=U1W2/W1由于次级绕组W2的匝数 多,因而在次级绕组内就感应出15〜20KV的互感电动势U2, U2称为次级点火高压,U2 通过高压线输送给火花塞击穿火花塞的电极间隙产生火花,点燃混合气从点火线圈 到火花塞的电路称为高压电路,高压电路的路径是:次级绕组W2—附加电阻一 “+开关” 接线柱一点火开关一电流表一蓄电池一搭铁一火花塞侧电极一中心电极一配电器(旁电极、 分火头)一次级绕组W2 ( i2用虚线表示)。

点火工作原理图 5 - 21 传统点火系统基本工作原理电路与触点并联的电容器 C 的作用是减少触点烧蚀,延长触点寿命,并提高次级电压当触 点打开时,初级绕组中产生的自感电动势向电容器迅速充电,开始充电时,电容器两端电压 为零,随着充电低压的不断提高,触点间隙逐渐增大,在触点间已不易形成电火花同时触 点打开后,初级绕组和电容器形成一个衰减振荡回路,使初级电流迅速切断,加速磁场消失, 有利于次级低压的提高传统点火系虽然在汽车上应用的历史悠久,但由于传统点火系本身存在的固有的 缺点,使其性能满足不了现代发动机对点火系统的要求,所以目前正处于淘汰的阶段,取而 代之的是各种类型的电子点火系统电子点火系统在发动机高速时的点火性能、点火能量方 面有了很大的改善,提高了起动时的点火性能,同时还使无线电干扰减小达到或基本达到 了现代发动机对点火系统的要求电子控制点火系统由传感器及其接口、微机、执行机构等几部分构成该装置可 根据传感器送来的发动机各种参数进行运算、判断,然后进行点火时刻的调节,这样可以节 约燃料,减少空气污染一般认为,发动机电子控制装置的节能效果在 15%以上,而效果 更明显的则是在环境保护方面。

此外,新型发动机电子控制装置还有自适应控制、智能控制 及自诊断操作等1 电子控制点火系统的组成和工作原理电子控制点火系统主要由监测发动机运行状态的传感器,处理信号、发出指令的 ECU 和响应指令的点火器以及点火线圈等组成点火提前角控制系统的组成如图 5-22 所示图 5-22点火提前角控制系统的组成 系统各组成部分及其功用如表 5-1所示点火提前角控制系统的组成组件功能传感器空气濂童计 进气压力題感老栓测进气歧管压力或送岂量#向ECU输岀愴号曲衲位置 传感《血信号检测曲轴角直舷动机转速,向配U输出信号Gi> &信号检测凸轮褊曲轴雋度基准位置.向ECU辅出信署节气门位置传感器向ECU输岀点火提前角傩1E信号來温传感器检测发动杭冷却水温度,向ECU®出点火提前需修正信号起动开关(起劫信号)向ECU输出发动机IE左起动中的信号空训开关(MC)向EUffi出空调的工作状态信号年遠传感蛊检测车速.向ECU输出丰速信号空扌肖起动幵关 慢震传感器检测换猎手柄酱干N猎或P猎 检测发动机憬震信号BCU根提各传感註输入信号,计算岀最佳点火提前帝]并将点 火控制信号送给点火控制器执行点火器狠据ECU騙出的点火控制信号控制点火线圈初釀电路的通 断,产生次级高压°同时问ECU反锻点火确认信号如图 5-23所示,由点火开关 AM 2端子提供的电源同时进入点火器的“ +B ”接柱和点 火线圈的“ + ”端子,向点火器和点火线圈的初级线圈通电,该电流从点火线圈的“- ” 端子流出,由点火器的“ C- ”接柱流入点火器搭铁,从而形成初级电流。

而后ECU根据转速信号( Ne )和曲轴位置信号( G 1、 G 2 )、进气歧管真空度(或进气流量)信号 以及起动开关信号等计算最佳点火提前角,通过“ IGT ”端向点火器输出点火正时信号, 控制点火器“ C- ”搭铁切断的时刻,与此同时,在点火线圈的次级线圈产生很高的感应电 动势,经分电器送至工作汽缸的火花塞,点火能量被瞬间释放,并迅速点燃汽缸内的混合气, 发动机完成做功过程点火器的“IGF ”向ECU反馈点火确认信号,当ECU接受不到该 信号时,便切断燃油喷射,使发动机熄火IACISFIGF电子控制点天系统发动机ECU点火开戋至时疣表~x~―nIQT―□—*; J C图 5-23 点火控制电路.2 点火控制在电子控制的点火系统中,电控单元(ECU )不仅可以产生一个点火信号,而且 还可以对点火信号的位置(决定点火时刻)和形状(决定初级回路闭合角的大小)进行控制 在发动机控制系统中,点火控制包括点火提前控制、通电时间(闭合角)控制和防爆震控制 三个方面点火提前角的控制一一ECU根据汽油机的各种工况信号对点火时刻进行控制首 先根据发动机的转速和进气压力信号从存储器存的数据中找到相应的基本点火提前角,然后 根据有关传感器信号值加以修正,得出实际的点火提前角。

实际点火提前角由三部分组成: 初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角点火提前角的修正:暖机修正、过热 修正、空燃比反馈修正、怠速稳定性的修正闭合角的控制——点火线圈的通电时间就是它以建立磁场的形式蓄积点火能量的 时间,这段时间所对应的曲轴转角叫做闭合角通电时间控制的原则是在不影响火花放电的 前提下,保证点火线圈有足够的时间蓄积能量而又不会造成过热损失和破坏爆震控制——当发生剧烈爆震时,发动机各部分温度上升,使输出功率下降,严 重时还会引起活塞烧结、活塞环粘着、轴承破坏和气门烧蚀等推迟点火可以减轻甚至避免 爆震,保震控制的目的就是根据爆震传感器的信号调整点火时刻使汽油发动机工作在临界爆 震状态3 无分电器的电子点火控制系统无分电器的电子点火控制系统又称为直接点火系统,它取消了传统点火系或普通 电子点火系中的分电器总成,直接将点火线圈次级绕组的两端与火花塞相连,即把点火线圈 产生的高压电直接送给火花塞进行点火无分电器的电子点火控制系统具有以下优点:由于废除分电器,节省空间;由于 没有配电器,不存在分火头与分电器旁电极间产生火花,因此有效的降低点火系统对无线电 的干扰;点火系为全电子电路,无机械零件,无机械故障。

无分电器的电子点火控制系统可分为单独点火的配电方式、双缸同时点火的配电 方式及二极管配电点火方式三种类型,如图 5-24所示T, VO】a)b)+12V0V图 5-24 配电方式单独点火配电方式可将点火线圈直接安装在火花塞的顶上,这样不仅取消了分 电器,也同时取消了高压线,故分火性能较好,相比而言,其结构与点火控制电 路最为复杂双缸同时点火配电方式因两个火花塞共用一个点火线圈且同时点火, 故这种方式只能用在缸数为双数的发动机上,与单独点火配电方式相比,其结构 与点火控制电路相对简单,但保留了点火线圈与火花塞之间的高压线,能量损失 略大串联在高压回路的二极管,可以用来防止点火线圈在初级绕组导通瞬间所 产生的次级电压(约 1000-2000V )加在火花塞上后发生的误点火而消耗点火能 量目前这种点火方式应用的较多双缸同时点火要求共用一个点火线圈的两个 汽缸工作相位差360 °曲轴转角,点火时同时点火的两个汽缸汽缸处于排气行 程的汽缸由于缸内气体压力较小,且缸内混合气又处于后燃期,易产生火花,这 样放电能量损失小,而大部分点火高压和点火能量被加在压缩行程的火花塞上, 故处于压缩行程的火花塞的跳火情况与单独点火的火花塞跳火情况基本相同。

二极管配电点火方式的特点是四个汽缸共用一个点火线圈,该点火线 圈为内装双初级绕组、双输出次级绕组的特制点火线圈,切利用四个二极管的单 向导电性交替完成对 1 、 4 缸和 2 、 3 缸配电过程这种点火配电方式与双 缸同时点火配电方式相比有相同的特性,但对点火线圈要求较高。

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