第04章_汽車點火系統(tǒng)

1、第四章第四章 汽車點火系統(tǒng)汽車點火系統(tǒng)1 1、點火系的功用、點火系的功用 點火系的作用是將汽車的低壓電變?yōu)楦邏弘?，并適點火系的作用是將汽車的低壓電變?yōu)楦邏弘?，并適時送到點火缸火花塞，擊穿火花塞間隙，點燃混合氣，時送到點火缸火花塞，擊穿火花塞間隙，點燃混合氣，使發(fā)動機(jī)做功。使發(fā)動機(jī)做功。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述1 1、傳統(tǒng)、傳統(tǒng)點火系點火系2 2、普通、普通電子點電子點火系火系3 3、微、微機(jī)控制機(jī)控制點火系點火系已淘汰已淘汰正在淘汰正在淘汰正在廣泛應(yīng)用正在廣泛應(yīng)用2 2、點火系的種類、點火系的種類3 3、發(fā)動機(jī)對點火系的要求、發(fā)動機(jī)對點火系的要求1 1）能產(chǎn)生足以擊穿火花塞間隙）能產(chǎn)生足以擊穿

2、火花塞間隙的電壓的電壓 （8 81010kVkV）2 2）火花應(yīng)具有一定的能量（火花應(yīng)具有一定的能量（50508080mJmJ）3 3）點火時間應(yīng)適應(yīng)發(fā)動機(jī)的工點火時間應(yīng)適應(yīng)發(fā)動機(jī)的工況（最佳點火時間況（最佳點火時間, ,點火順點火順序序） 傳統(tǒng)點火系電壓可達(dá)1520KV，電子點火系可達(dá)2030KV第二節(jié)第二節(jié) 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)傳統(tǒng)點火系統(tǒng)點火開關(guān)：作用點火開關(guān)：作用是控制電路通電。是控制電路通電。電源：作電源：作用是供給用是供給電能電能點火線圈：作用是點火線圈：作用是將將12V低壓電變?yōu)榈蛪弘娮優(yōu)?525KV高壓電。高壓電。分電器：作用是適時控分電器：作用是適時控制初級電路通斷，按順制初級電路通

3、斷，按順序分配火花到各缸序分配火花到各缸火花塞：作用是將高火花塞：作用是將高壓電引入氣缸并產(chǎn)生壓電引入氣缸并產(chǎn)生火花點燃混合氣?；鸹c燃混合氣。附加電阻：作用附加電阻：作用是改善點火性能是改善點火性能和起動性能和起動性能點火線圈點火線圈初級線圈：粗而少，直徑0.5-1mm，230-370匝次級線圈：細(xì)而多，直徑0.06-0.1mm，1100-2600匝鐵心及其上的初級線圈和次級線圈、附加電阻；電阻為正溫度系數(shù)熱敏電阻。v閉磁路式點火線圈閉磁路式點火線圈v開磁路與閉磁路的區(qū)別開磁路與閉磁路的區(qū)別傳統(tǒng)油浸式點火線圈 干式點火線圈，閉磁路點火線圈外形 松花江，哈飛中意松花江，哈飛中意尼桑尼桑NISS

4、AN 22448-4M500筆式點火線圈n分電器分電器v斷電器斷電器v配電器配電器v電容器電容器v點火提前機(jī)構(gòu)點火提前機(jī)構(gòu)2 2分火頭；分火頭；3 3凸輪；凸輪；4 4觸點；觸點；5 5電容器；電容器；7 7油杯；油杯；8 8真空提真空提前機(jī)構(gòu)；前機(jī)構(gòu)；9 9分電器殼分電器殼體體v 配電器及其配電配電器及其配電v 配電器配電器u 分電器蓋分電器蓋u 分火頭分火頭中心高壓碳中心高壓碳精觸頭精觸頭中心電極中心電極/分火頭分火頭旁電極旁電極v 斷電器斷電器u動靜觸點（臂）動靜觸點（臂） 材料：鎢合金u凸輪凸輪u偏心螺釘偏心螺釘v 電容器電容器u 承受初級電路斷電時產(chǎn)生的反向感應(yīng)電動承受初級電路斷電時

5、產(chǎn)生的反向感應(yīng)電動勢（勢（300V左右）左右）v 點火提前機(jī)構(gòu)點火提前機(jī)構(gòu)u離心提前機(jī)構(gòu)離心提前機(jī)構(gòu)u真空提前機(jī)構(gòu)真空提前機(jī)構(gòu)每一刻度為曲軸轉(zhuǎn)角2ou辛烷值選擇器辛烷值選擇器火花塞的結(jié)構(gòu)火花塞的結(jié)構(gòu)1、接線螺母、接線螺母2、高氧化鋁陶瓷絕緣體、高氧化鋁陶瓷絕緣體3、商標(biāo)、商標(biāo)4、鋼質(zhì)殼體（六角形）、鋼質(zhì)殼體（六角形）5、內(nèi)墊圈（密封導(dǎo)熱）、內(nèi)墊圈（密封導(dǎo)熱）6、密封墊圈、密封墊圈7、中心電極導(dǎo)電桿、中心電極導(dǎo)電桿8、火花塞裙部螺紋、火花塞裙部螺紋9、電極間隙、電極間隙10、中心電極和側(cè)電極、中心電極和側(cè)電極11、型號、型號12、去干擾電阻、去干擾電阻提高對點提高對點火系電磁火系電磁干擾的抑干擾

6、的抑制能力制能力其他一些型式的火花塞其他一些型式的火花塞多極多極火花火花塞塞改善點改善點火性能火性能“V”型型電極火電極火花塞花塞火花塞的工作條件及對其要求：火花塞的工作條件及對其要求：1 1、受高壓燃?xì)鉀_擊及發(fā)動機(jī)振動，故應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。、受高壓燃?xì)鉀_擊及發(fā)動機(jī)振動，故應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。2 2、受沖擊性高電壓作用，故應(yīng)有足夠的絕緣強(qiáng)度。、受沖擊性高電壓作用，故應(yīng)有足夠的絕緣強(qiáng)度。3 3、應(yīng)能承受溫度的劇烈變化。、應(yīng)能承受溫度的劇烈變化。4 4、火花塞的電極應(yīng)采用耐腐蝕材料。、火花塞的電極應(yīng)采用耐腐蝕材料。5 5、應(yīng)有適當(dāng)?shù)碾姌O間隙和安裝位置，氣密性要良好。、應(yīng)有適當(dāng)?shù)碾姌O間隙和安裝位置

7、，氣密性要良好。n火花塞火花塞v火花塞的熱特性火花塞的熱特性u自凈溫度：絕緣體不積碳溫度自凈溫度：絕緣體不積碳溫度火花塞群部將熱量傳導(dǎo)到發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的能力火花塞群部將熱量傳導(dǎo)到發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的能力1 1、500700為自凈溫度，適當(dāng)。為自凈溫度，適當(dāng)。2 2、溫度過高，形成熾熱點火，損壞發(fā)動機(jī)。、溫度過高，形成熾熱點火，損壞發(fā)動機(jī)。500500600600，滴到火花塞絕緣體裙部的油滴能立即燒去，滴到火花塞絕緣體裙部的油滴能立即燒去火花塞的散熱途徑火花塞的散熱途徑1620mm1114mm8mm熱型：裙部較長，熱型：裙部較長，吸熱多，散熱難，吸熱多，散熱難，溫度高溫度高冷型：裙部較短，冷型：裙部

8、較短，吸熱少，散熱易，吸熱少，散熱易，溫度低溫度低適用于大功率高適用于大功率高壓縮比高轉(zhuǎn)速的壓縮比高轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)功率轉(zhuǎn)速和壓功率轉(zhuǎn)速和壓縮比較低的發(fā)縮比較低的發(fā)動機(jī)動機(jī)n傳統(tǒng)點火系的工作原理傳統(tǒng)點火系的工作原理v 點火開關(guān)合上，觸點閉合，初級電流增長，能量儲存點火開關(guān)合上，觸點閉合，初級電流增長，能量儲存v 觸點打開，次級點火線圈產(chǎn)生高壓觸點打開，次級點火線圈產(chǎn)生高壓v 火花塞電極放電火花塞電極放電v 點火開關(guān)合上，觸點閉合，初級電流增點火開關(guān)合上，觸點閉合，初級電流增長，能量儲存長，能量儲存u 初級線圈電流初級線圈電流u 初級線圈感應(yīng)電動勢初級線圈感應(yīng)電動勢u 次級線圈感應(yīng)電動勢次級線

9、圈感應(yīng)電動勢)1 (1tLReRUin觸點閉合和斷開時，初級電流變化情況觸點閉合和斷開時，初級電流變化情況v 觸點斷開，次級線圈產(chǎn)生高壓觸點斷開，次級線圈產(chǎn)生高壓u初級斷電電流初級斷電電流221ppLIW u次級電路的次級電路的R R、L L、C C振蕩振蕩火花塞擊穿時，電壓的變化火花塞擊穿時，電壓的變化火花塞未被擊穿時，電壓的變化火花塞未被擊穿時，電壓的變化u能量的轉(zhuǎn)化與次級電壓最大值能量的轉(zhuǎn)化與次級電壓最大值)1 (btLRPeRUIu 初級繞組儲存的磁能初級繞組儲存的磁能u初級回路電容能量初級回路電容能量2max11121UCWc2max22221UCWc2211max2)(CNNCLI

10、Upu次級回路分布電容上的次級回路分布電容上的能量能量u次級電壓值次級電壓值u火花塞電極間火花放電過程火花塞電極間火花放電過程電流變化過程電流變化過程電容放電電容放電電感放電電感放電傳統(tǒng)點火系工作特性傳統(tǒng)點火系工作特性n傳統(tǒng)點火系工作特性傳統(tǒng)點火系工作特性v 點火系產(chǎn)生的次級電壓最大值隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速而變點火系產(chǎn)生的次級電壓最大值隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速而變化的關(guān)系化的關(guān)系v 次級電壓的值次級電壓的值 2211max2)(CNNCLIUp)1 (btLRBpeRUIznKtbb30不同轉(zhuǎn)速時初級不同轉(zhuǎn)速時初級電流上升情況電流上升情況v 次級電壓曲線次級電壓曲線次級電壓的影響因素次級電壓的影響因素n發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速

11、發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速n發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)n火花塞積碳火花塞積碳n電容電容2211max2)(CNNCLIUpn觸點間隙觸點間隙n點火線圈的溫度點火線圈的溫度點火提前角點火提前角n點火提前角點火提前角v火花塞發(fā)出電火花開始到活塞火花塞發(fā)出電火花開始到活塞到達(dá)上止點這一過程中曲軸所到達(dá)上止點這一過程中曲軸所轉(zhuǎn)過的角度轉(zhuǎn)過的角度n最佳點火提前角最佳點火提前角v使發(fā)動機(jī)輸出功率和油耗達(dá)到使發(fā)動機(jī)輸出功率和油耗達(dá)到最佳結(jié)合時對應(yīng)的點火提前角最佳結(jié)合時對應(yīng)的點火提前角最佳點火提前角最佳點火提前角n影響最佳點火提前角的因素影響最佳點火提前角的因素v發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速高，提前角大發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速高，提前角

12、大v發(fā)動機(jī)的負(fù)荷：負(fù)荷增加，角減小發(fā)動機(jī)的負(fù)荷：負(fù)荷增加，角減小v發(fā)動機(jī)起動或怠速：角很小或不提前發(fā)動機(jī)起動或怠速：角很小或不提前v汽油的辛烷值：值高，角大汽油的辛烷值：值高，角大v壓縮比：比大，角小壓縮比：比大，角小v混合氣成分：空氣過量系數(shù)混合氣成分：空氣過量系數(shù)0.80.80.90.9，角最小，角最小v進(jìn)氣壓力：壓力小，角增大進(jìn)氣壓力：壓力小，角增大v火花塞的數(shù)量：數(shù)量多，角小火花塞的數(shù)量：數(shù)量多，角小wt第三節(jié)第三節(jié) 電子點火系統(tǒng)電子點火系統(tǒng)n電子點火系的組成電子點火系的組成v 火花塞火花塞v 分電器分電器v 點火線圈點火線圈v 點火開關(guān)點火開關(guān)v 蓄電池蓄電池v 點火信號發(fā)生器點火信

13、號發(fā)生器v 電子點火器電子點火器v按點火信號發(fā)生器不同按點火信號發(fā)生器不同u磁感應(yīng)式磁感應(yīng)式u霍爾式霍爾式u光電式光電式v按點火能量的儲存方式分類按點火能量的儲存方式分類u電感儲能式電感儲能式u電容儲能式電容儲能式磁感應(yīng)式電子點火系統(tǒng)電路圖磁感應(yīng)式電子點火系統(tǒng)電路圖v 電子點火器的工作原理電子點火器的工作原理u各晶體管的導(dǎo)通情況各晶體管的導(dǎo)通情況T T1 1管：管：等于二極管，等于二極管，P P點電壓點電壓 A A點電壓時導(dǎo)通點電壓時導(dǎo)通T T2 2管：管：P P點電壓高于點電壓高于B B點電壓，導(dǎo)通點電壓，導(dǎo)通T T3 3管：管：T T2 2 導(dǎo)通時截止，反之導(dǎo)通時截止，反之 T T4 4管

14、：管：T T3 3 截止時導(dǎo)通截止時導(dǎo)通T T5 5管：管： T T4 4導(dǎo)通時導(dǎo)通導(dǎo)通時導(dǎo)通u工作過程工作過程傳感器無信號輸出傳感器無信號輸出傳感器輸出正脈沖傳感器輸出正脈沖傳感器輸出負(fù)脈沖傳感器輸出負(fù)脈沖uT T1 1管的溫度補(bǔ)償作用管的溫度補(bǔ)償作用u其他元件的作用其他元件的作用 霍爾式無觸點電子點火裝置霍爾式無觸點電子點火裝置v 霍爾傳感器霍爾傳感器/ /霍爾式點火信號發(fā)生器霍爾式點火信號發(fā)生器u霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)u霍爾電壓霍爾電壓u霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號的原理霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號的原理u霍爾傳感器結(jié)構(gòu)霍爾傳感器結(jié)構(gòu)u脈沖信號的產(chǎn)生原理脈沖信號的產(chǎn)生原理v 與霍爾傳感器相匹配的電子點火器

15、與霍爾傳感器相匹配的電子點火器uL497L497集成電路式電子點火組件基本電路圖集成電路式電子點火組件基本電路圖uL497L497的基本功能的基本功能u點火線圈的限流控制點火線圈的限流控制進(jìn)行限流控制的原因進(jìn)行限流控制的原因限流控制電路組成：限流控制電路組成：R RS S，L L497497。（達(dá)林頓三極管達(dá)林頓三極管T T，比較放大器比較放大器F F）限流控制原理限流控制原理Rsu閉合時間控制閉合時間控制v閉合角含義閉合角含義初級電路接通期間，分電器軸轉(zhuǎn)過的角度初級電路接通期間，分電器軸轉(zhuǎn)過的角度v傳統(tǒng)點火系閉合角傳統(tǒng)點火系閉合角由凸輪外形尺寸決定，固定不變由凸輪外形尺寸決定，固定不變v霍爾

16、式電子點火系閉合角霍爾式電子點火系閉合角在沒有閉合角控制電路時，由觸發(fā)葉輪分配角決定，在沒有閉合角控制電路時，由觸發(fā)葉輪分配角決定，固定不變；固定不變；加閉合角控制電路后，對閉合角的調(diào)節(jié)加閉合角控制電路后，對閉合角的調(diào)節(jié)電路組成電路組成 L497 L497部分電路、部分電路、C CT T、 C CWW 、R R7 7調(diào)節(jié)過程分析調(diào)節(jié)過程分析調(diào)節(jié)過程分析調(diào)節(jié)過程分析閉合角閉合角WW、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速V V、初級電流增長到需要值的時初級電流增長到需要值的時間間t t、初級電流回路的實際初級電流回路的實際導(dǎo)通時間導(dǎo)通時間t t1 1C CT T: :遇方波上升沿時開始定遇方波上升沿時開始定流充電

17、流充電C CWW：遇方波下降沿時開始遇方波下降沿時開始定流放電，到初級電流上升定流放電，到初級電流上升為限流值時，開始定流充電為限流值時，開始定流充電當(dāng)當(dāng)C CT T充電電壓與充電電壓與C CWW放電電放電電壓相等時，初級電路接通壓相等時，初級電路接通C CWW的充電電壓：的充電電壓： 轉(zhuǎn)速變化時：轉(zhuǎn)速低限轉(zhuǎn)速變化時：轉(zhuǎn)速低限流時間流時間t t2 2趨于增長充電電趨于增長充電電壓增加曲線壓增加曲線2 2上移使曲上移使曲線相交點推遲線相交點推遲 電源電壓變化時：源電壓增電源電壓變化時：源電壓增加充電電壓增加曲線加充電電壓增加曲線2 2上移曲線相交點推遲上移曲線相交點推遲12A/I A/I 流流電

18、電CW:2CT:1u停車斷電保護(hù)功能停車斷電保護(hù)功能v作用：汽車停駛，忘記關(guān)斷點火開關(guān)時，如作用：汽車停駛，忘記關(guān)斷點火開關(guān)時，如果霍爾信號發(fā)生器正好輸出高電位，會使初果霍爾信號發(fā)生器正好輸出高電位，會使初級電路處于一直導(dǎo)通狀態(tài)。采用停車斷電保級電路處于一直導(dǎo)通狀態(tài)。采用停車斷電保護(hù)電路。護(hù)電路。v電路組成：電路組成：L497L497部分電路、部分電路、C CP P、R R7 7vC CP P的充放電的充放電Rs光電式電子點火系統(tǒng)光電式電子點火系統(tǒng)n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)v電子點火器電子點火器v光電傳感器光電傳感器v點火線圈點火線圈v分電器分電器v火花塞火花塞v點火開關(guān)點火開關(guān)光電傳感器光電傳感器v光源光源

19、u發(fā)光二極管發(fā)光二極管u耐震、耐高溫耐震、耐高溫v光接收器光接收器u硅光敏三極管硅光敏三極管u基極電流由光產(chǎn)生基極電流由光產(chǎn)生v遮光盤遮光盤u與分電器軸聯(lián)動與分電器軸聯(lián)動u有與發(fā)動機(jī)氣缸數(shù)相有與發(fā)動機(jī)氣缸數(shù)相同的缺口同的缺口電子點火器電子點火器v 作用作用u接收放大光接收器信號，利用其中的功率接收放大光接收器信號，利用其中的功率三極管控制初級電流的導(dǎo)通和斷開三極管控制初級電流的導(dǎo)通和斷開光電式電子點火系統(tǒng)的工作原理光電式電子點火系統(tǒng)的工作原理電容儲能式電子點火系統(tǒng)電容儲能式電子點火系統(tǒng)n電路組成電路組成v直流升壓器（振蕩器、變壓器、整流器）、儲能電容、直流升壓器（振蕩器、變壓器、整流器）、儲能電容、開關(guān)元件、觸發(fā)控制器、分電器、點火線圈開關(guān)元件、觸發(fā)控制器、分電器、點火線圈n基本工作原理基本工作原理n系統(tǒng)工作過程系統(tǒng)工作過程v觸點閉合，可控硅關(guān)斷，儲能電容充電觸點閉合，可控硅關(guān)斷，儲能電容充電等效電路等效電路儲能電容電壓儲能電容電壓儲能電容儲存的電場能儲能電容儲存的電場能電容及電阻的選擇電容及電阻的選擇v觸點合上，可控硅導(dǎo)通，儲能電容放電觸點合上，可控硅導(dǎo)通，儲能電容放電等效電路等效電路可控硅導(dǎo)通前瞬間，電容器可控硅導(dǎo)通前瞬間，電容器C C1 1儲存的電場能和其上的電量儲存的電場能和其上的電量可控硅導(dǎo)通瞬