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1、第十章第十章 发动机点火系统发动机点火系统概述传统点火系统的组成与工作原理点火时刻传统点火系统主要元件的结构半导体点火系统微机控制点火系统概述功用：按时在火花塞两电极之间产生电火花。分类：1）传统点火系统2）半导体点火系统3）微机控制点火系统4）磁电机点火系统火花塞击穿电压：使火花塞两极击穿并产生火花所需的电压。1 传统点火系统的组成与工作原理一、组成蓄电池点火开关点火线圈分电器火花塞二、工作原理二、工作原理返回2 点火时刻点火时刻对发动机的工作和性能影响很大。应在活塞到达压缩行程上止点之前火花塞间隙跳火，使燃烧室内的气体压力在活塞到达压缩行程上止点后1012 时达到最大值。点火提前角：火花塞
2、开始点火到活塞运动到上止点时曲轴的转角。最佳点火提前角：不是固定值，而是随很多因素变化。发动机转速越高，最佳点火提前角越大负荷越大，最佳点火提前角越小。汽油抗爆性好，提前角增大。点火提前角越大，发动机易爆燃。点火提前角越小，发动机动力性、经济性下降，水温、排温升高。3传统点火系统主要元件的结构3传统点火系统主要元件的结构一、分电器由断电器、配电器、电容器以及点火提前调节装置组成。1、断电器、断电器功用：周期地切断或接通点火线圈初级绕组的电路，使初级电流和点火线圈铁心中的磁通发生变化，以便在次级绕组中感应出高压电。组成：由一对钨质触点和断电器凸轮组成。凸轮：凸角数与发动机气缸数相等；触点间隙：0
3、.350.45mm2、配电器功用：将点火线圈中产生的高压电，按发动机的工作次序轮流分配给各气缸的火花塞。组成：由分电器盖和分火头组成。接线方法：高压线插在中央插孔中；使第一缸活塞处于压缩行程终了时的上止点位置，使断电器触点张开，此时分火头与分电器盖的某一旁电极接通，将该插孔引出的高压线接第一缸火花塞，其他高压线顺分火头旋转方向，根据发动机的工作次序分别接剩余的各缸火花塞。3、电容电容器通常是纸制的，有两条极片，一条与金属外壳在内部接触，一片与引出外壳的导线接触。4、点火提前调节装置二、点火线圈分类：开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈1、开磁路点火线圈特点：次级绕组和初级绕组都套装在由硅钢片叠成的柱
4、形铁心上。2、闭磁路点火线圈特点：初级绕组和次级绕组都绕在口字形或日字型的铁心上。三、火花塞功用：将点火线圈产生的脉冲高压电引入燃烧室，并在其两个电极间产生电火花，以点燃可燃混合气。热特性：发动机工作时，火花塞发火部位吸收热量并向冷却系散发的性能。 火花塞的热特性常用“热值”表示或直接用裙部长度加以区分。我国规定热值代号为1、2、311，代表火花塞热特性为热型 冷型。火花塞间隙：火花塞中心电极和侧电极之间的间隙。传统点火系中，火花塞间隙一般为0.60.7mm。4 半导体点火系半导体点火系传统点火系的缺点：1、断点器触点分开时，触点间易产生电火花，使触点烧蚀；2、火花塞积碳时，火花塞容易漏电，使
5、次级电压下降，火花塞不能可靠点火；3、次级电压随发动机的转速的增高和汽缸数的增多而下降，在高速时容易出现缺火的现象。 半导体点火系统避免了在高速时的缺火现象，避免了触点易烧蚀的缺点，提高了火花能量等，采用半导体点火系统可以提高发动机的动力性和燃油经济性。 半导体点火系统目前常用的是无触点晶体管点火系统。组成：工作原理： 信号发生器向点火器输入发动机点火正时电信号，由点火器控制点火线圈初级绕组的通断，点火线圈在初级绕组断开时在次级绕组中产生跳火电压供火花塞跳火，点燃可燃混合气；仍由机械式点火提前角自动调节装置自动调节点火提前角。信号发生器点火器点火线圈火花塞配电器分类：按信号发生器的种类分为：1
6、、磁感应式：国内外普遍应用；2、霍尔效应式：西欧和部分美国车用，性能优于磁感应式；3、光电效应式，应用较少；4、电磁振荡式，应用较少。一、磁感应式（磁脉冲式）：1、点火信号发生器 由信号转子（靠分电器轴带动）、永久磁铁（装在分电器底板上）、传感线圈组成。 作用是将活塞在汽缸中需要的位置转变成电信号输入点火控制器，代替有触点点火系中的触点，控制发动机点火正时。 信号转子具有数目与发动机汽缸数相等的凸齿。当转子转动时，转子凸齿与线圈铁芯间的空气间隙不断变化，穿过线圈铁芯中的磁通量不断发生变化，在线圈中产生感应电动势，其大小与磁通量的变化速率成正比，其方向是阻碍磁通的变化。2、点火控制器 由点火信号
7、检出电路、开关放大电路和电源开关电路组成。 发动机起动后，信号发生器的传感线圈开始输出交变电动势信号。当C点电位高于P点电位时，T1截止，T2导通，T5也导通，这时点火线圈中有初级电流流过；当C点电位低于P点电位时， T1导通，T2截止，T5也截止，使初级电流中断。触发器二、霍尔效应式 由霍尔传感器、点火控制器、点火线圈等组成1、霍尔传感器 由霍尔触发器（分电器内）、永久磁铁和带缺口的转子组成。 霍尔触发器是一个带集成电路的半导体基片。当外加电压作用在触发器两端时，便有电流在其中通过。如果在垂直于电流的方向上同时有外加磁场的作用，则在垂直于电流和磁场的方向产生电压，称之为霍尔电压。2、点火控制
8、器 由专用的集成电路芯片、达林顿管及其他辅助电路组成。用来将霍尔传感器产生的信号整形、放大，并转变为点火控制信号，通过达林顿管控制点火线圈初级绕组的接通和断开，在次级绕组中产生高电压。5 微机控制点火系微机控制点火系无触点电子点火系统的缺点：1、控制依据不全面；只根据发动机不同转速、不同负荷调节不同的点火提前角；实际最佳点火提前角除与以上两因素有关外，海域其他诸多因素有关，如发动机温度、增压强度、空燃比、爆震与否等；2、无触点电子点火用的离心式点火提前角调节器和真空式点火提前角调节器本身的调节特性是线形的，即调节的提前角增减量与转速、负荷的变化量成定比变化，而实际发动机最佳点火提前角调节特性是
9、要求非线形的。3、机械式点火提前角调节装置，均有机械运动部件，可靠性差。 现在生产的大部分轿车都采用微机控制点火系统。该点火系统主要由传感器、电子控制器、点火控制器(点火器)、点火线圈和火花塞等组成。图3是微机控制点火系统原理图。 传感器是监测发动机工况信息的装置。传感器的结构形式和装配数量依车而异，主要有曲轴位置传感器、空气流量传感器飞节气门位置传感器、爆震传感器、冷却水温度传感器、进气温度传感器、氧传感器、车速传感器、空挡起动开关、点火开关、空调开关、蓄电池等。 电子控制器用ECU表示。ECU是发动机的控制核心。电子控制器的名称并不统一，生产厂家或公司不同，生产年代和控制内容不同，采用的名
10、称也不尽相同。电子控制器主要包括输入回路、输出回路、模数A/D转换器或模数D/A转换器、单片微型计算机和电源电路等。由于电子控制器的核心部件是单片微型计算机，通常将电子控制器称为微机或电脑。电子控制器的作用是根据发动机各传感器输入的信息和微机内存数据，通过运算处理和逻辑判断，然后输出指令信号，控制有关执行器(如点火器)工作。 点火控制器是发动机控制系统的执行器，其作用是根据微机发出的指令信号，通过内部大功率三极管的导通与截止来控制点火线圈初级绕组电路的通断，使点火线圈产生高压电。各型发动机点火器的内部结构各不相同，有的发动机并不配置点火器，大功率三极管直接设在电子控制器ECU内部；有的点火器只
11、有一只达林顿三极管，仅起开关作用，其它电子控制元件则与电子控制器制成一体；有的点火器除开关作用外，还有恒流控制、闭合角控制、气缸判别、点火监视等功能。 分类：分类： 微机控制点火系统又分为分配式(有配电器)点火系统和直接式(无配电器)点火系统。分配式点火系统点火线圈产生的高压电由配电器按发动机作功顺序分配给各缸火花塞跳火，仍然要产生较多电火花，不仅浪费能量，而且还产生电磁干扰信号。而直接式点火系统没有配电器，点火线圈次级绕组的两端直接与火花塞相连，发动机运转时，微机根据传感器信号，直接控制各个点火线圈产生高压电，使相应火花塞跳火。到目前为止，无配电器微机控制点火系统是技术最先进的点火系统。一、
12、有分电器微机控制电子点火系（以6缸发动机为例） 由各种传感器、电脑以及电子点火控制器组成电控系统，控制点火线圈中初级电流的通断。 仍保留机械式高压分电器。它由分火头、分火头导电铜片、中央电极、侧电极、分电器盖组成。组成及工作原理： 分电器分为上中下三层，上层是高压分电器（配电器）；中层和下层为两个传感器：中层为曲轴位置传感器，下层为曲轴转角传感器。1、曲轴位置传感器 曲轴位置传感器是磁感应式，由带一个凸尖的信号转子和两个传感线圈组成。分电器转一圈，两个传感器分别输出两个信号脉冲G1和G2，分别表示第6缸和第1缸活塞处于压缩行程终了的上止点前10，输入电脑作为电脑通过点火器控制点火时刻的点火基准
13、。2、曲轴转角传感器 也是磁感应式，由带24个齿的信号转子和一个传感线圈组成。分电器轴转一圈，传感线圈输出24个曲轴转角信号脉冲Ne，每两个Ne信号脉冲之间的曲轴转角为30，除第1缸和第6缸以外的其他各缸的点火基准，由电脑通过对Ne信号脉冲计数确定，每4个Ne信号脉冲就有一个缸点火。二、无分电器微机控制电子点火系二、无分电器微机控制电子点火系 相比有分电器微机控制电子点火系统，有以下优点：1、增大了点火能量。在有分电器点火系统中，机械分火头与侧电极间存在一定间隙，在该间隙处易产生附加电火花，造成能量损失，这部分损失的能量占点火线圈初级绕组总储能的15%左右。2、提高工作可靠性。取消了机械分电器后，与其相关的一些机械故障都不复存在，使故障率进一步降低。3、对无线电的干扰大幅度降低。机械分电器中的分火头与侧电极之间的附加电火花向周围放射频率带较宽的无线电干扰波，形成危害较大的无线电污染。4、尺寸小，重量轻。5、生产成本低使用方便。6、电脑对点火提前角调节幅度大。分类：1、单独点火方式。即一个火花塞配一只点火线圈，并且可以将点火线圈直接安装在火花塞顶上，这样不仅取消了分电器，而且不用高压线。从而消除了分电器和高压线带来的缺陷。2、双缸同时点火。即一只点火线圈同时为两个汽缸点火。要求共用一只点火线圈的两个汽缸工作相位差360曲轴转角。为什么？捷达王无分电器点火系统
