汽車電子電氣第章點火系統(tǒng)

第4章點火系統(tǒng)vv點火系統(tǒng)的作用是適時地為汽油發(fā)動機氣缸內(nèi)已緊縮的可燃混合氣，提供足夠能量的電火花，使發(fā)動機能及時、迅速地熄滅做功。點火系的要求1．能產(chǎn)生足以擊穿火花塞間隙的高電壓;2．火花應(yīng)具有足夠的能量;3．點火時辰應(yīng)順應(yīng)發(fā)動機的工況變化.點火系統(tǒng)的分類：〔1〕傳統(tǒng)點火系 利用機械開關(guān)〔即觸點的閉合和翻開〕來控制點火線圈初級電流的通斷，完成點火任務(wù)的?！?〕電子點火系利用半導(dǎo)體器件〔如晶體三極管、晶閘管等〕作為開關(guān)來控制點火線圈初級電流的通斷，完成點火任務(wù)。 隨著對汽車發(fā)動機燃油經(jīng)濟性和排放目的的要求越來越高，傳統(tǒng)點火系已無法順應(yīng)現(xiàn)代發(fā)動機的點火要求，目前已逐漸被電子點火系統(tǒng)所取代。4.1傳統(tǒng)點火系4.1.1傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)主要由電源、點火開關(guān)、點火線圈、分電器、和火花塞等部分組成，如下圖所示?！?〕電源及點火開關(guān) 電源為蓄電池和發(fā)電機，標(biāo)稱電壓多為12～14V，其作用是供應(yīng)點火系統(tǒng)所需的電能。點火開關(guān)的作用是接通或斷開電源電路。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成l—點火開關(guān)2—起動開關(guān)3—蓄電池4—起動機5—高壓導(dǎo)線6—阻尼電阻 7—火花塞8—斷電器9—電容器10—點火線圈11—附加電阻12—配電器〔2〕點火線圈點火線圈的功用是將12V的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)?5～20kV的高壓電?！?〕分電器分電器主要包括斷電器、配電器、電容器和點火提早機構(gòu)等部分。斷電器的作用是用來接通或切斷點火線圈初級電路。 配電器的作用是將點火線圈產(chǎn)生的高壓電按氣缸的任務(wù)順序送往各缸的火花塞。 電容器與斷電器觸點并聯(lián)，其作用是減小斷電器觸點分開時的火花，延伸觸點的運用壽命，提高次級電壓。 點火提早機構(gòu)的作用是隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷和汽油辛烷值的變化而改動點火提早角?！?〕火花塞火花塞的作用是將高壓電引入氣缸熄滅室，產(chǎn)生電火花點燃混合氣。4.1.2傳統(tǒng)點火系的任務(wù)原理 傳統(tǒng)點火系是利用電磁感應(yīng)原理，把來自蓄電池或發(fā)電機的12V低壓電，經(jīng)點火線圈和斷電器轉(zhuǎn)變?yōu)?5～20kV的高壓電，由分電器按一定規(guī)律送入各缸火花塞，擊穿其電極間隙而點燃混合氣。其任務(wù)原理如下圖。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)任務(wù)原理表示圖傳統(tǒng)點火系的根本任務(wù)過程：1.斷電器觸點閉合初級電流按指數(shù)規(guī)律增長。如圖a所示。2.斷電器觸點翻開(1)初級電流下降為0，初級繞阻產(chǎn)生自感電動勢200—300V;(2)次級繞阻產(chǎn)生更高電動勢，互感作用，15—20Kv;如圖b中實線所示.3.火花塞電極間火花放電過程vvvvvv電容放電;大電流，短時間;電感放電;小電流，時間較長實驗證明：電感放電繼續(xù)時間越長，點火性能越好;如圖c所示.4.1.3影響次級電壓的要素1.傳統(tǒng)點火系的任務(wù)特性 點火系統(tǒng)的工作特性是指點火系統(tǒng)所能產(chǎn)生的最大次級電壓U2max隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速n變化的規(guī)律。即U2max=f〔n〕。傳統(tǒng)點火系的任務(wù)特性從傳統(tǒng)點火系統(tǒng)任務(wù)特性曲線可知：發(fā)動機轉(zhuǎn)速對點火系統(tǒng)最高次級電壓的影響很大。次級電壓隨轉(zhuǎn)速升高而降低，是發(fā)動機高速時容易斷火的緣由。2.影響次級電壓的其它要素〔1〕發(fā)動機的氣缸數(shù)〔2〕火花塞積炭〔3〕電容對次級電壓的影響〔4〕觸點間隙對次級電壓的影響〔5〕點火線圈的溫度4.1.4傳統(tǒng)點火系的構(gòu)造1.點火線圈點火線圈是將電源的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘姷母驹Ｓ沙跫壘€圈、次級線圈和鐵心等組成。 按磁路的構(gòu)造方式不同，可分為開磁路式點火線圈和閉磁路式點火線圈?！?〕開磁路式點火線圈vvv開磁路式點火線圈的構(gòu)造如以下圖所示。三接線柱式點火線圈的絕緣蓋上有接線柱“-〞、“開關(guān)〞、“+開關(guān)〞和高壓插孔，它們分別接斷電器、起動機附加電阻短路接線柱、點火開關(guān)和配電器。與兩接線柱式點火線圈的主要區(qū)別是外殼上裝有一個附加電阻，為固定該電阻，增加了一個低壓接線柱。開磁路點火線圈a〕電路原理b〕構(gòu)造表示圖附加電阻v附加電阻就接在標(biāo)有“開關(guān)〞和“+開關(guān)〞的兩接線柱上，與點火線圈的初級繞組串聯(lián)。v附加電阻可用低碳鋼絲、鎳鉻絲或純鎳 絲制成。具有受熱時電阻迅速增大，而 冷卻時電阻迅速降低的特性。v因此，在發(fā)動機任務(wù)時，可自動調(diào)理初 級電流，改善起動和高速時的點火特 性?！?〕閉磁路式點火線圈vv傳統(tǒng)的開磁路點火線圈中，由于磁路的上、下部分都是從空氣中經(jīng)過的，初級繞組在鐵心中產(chǎn)生的磁通，需經(jīng)殼體內(nèi)的導(dǎo)磁鋼套構(gòu)成回路，鐵心本身未構(gòu)成回路。開磁路式點火線圈磁路的磁阻大，漏磁較多，能量損失多。閉磁路點火線圈在“日〞字形鐵心內(nèi)繞有初級繞組，在初級繞組的外面繞有次級繞組，磁力線經(jīng)鐵心構(gòu)成閉合磁路，為了減少磁滯景象，常設(shè)有一個很微小的空氣氣隙。閉磁路點火線圈的優(yōu)點是漏磁少、磁路的磁阻小，因此能量損失小，能量變換率高。閉磁路式點火線圈v分電器主要由斷電器、配電器、電容器和點火提早機構(gòu)等部分組成。2.分電器〔1〕配電器vv配電器由配電器蓋和分火頭組成。配電器蓋內(nèi)有旁電極〔旁電極的數(shù)目與氣缸數(shù)相等〕，當(dāng)分火頭旋轉(zhuǎn)時，它上面的導(dǎo)電片輪番和各旁電極相對，將點火線圈產(chǎn)生的高壓電按氣缸的任務(wù)順序送往各缸的火花塞。〔2〕斷電器vv斷電器由觸點副和凸輪組成〔凸輪的凸角數(shù)與汽缸數(shù)相等〕。其作用是用來接通和斷開初級電路。當(dāng)觸點閉合時，初級繞組中有電流流過，而當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)使凸角頂開觸點時，初級電路便被切斷?！?〕電容器v電容器裝在分電器的殼體上，它由兩條鋁箔或錫箔組成，一條箔帶的底部與外殼嚴密接觸，另一條箔帶那么經(jīng)過與外殼絕緣的導(dǎo)電片由導(dǎo)線引出。v電容器任務(wù)時要承受觸點翻開時初級繞組產(chǎn)生的200～300V自感電動勢，因此要求其耐壓為500V。l—蠟紙2—鋁箔3—外殼4—引出線 〔4〕點火提早機構(gòu) 分電器上裝有隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷的變 化而自動改動點火提早角的離心點火提早機 構(gòu)和真空點火提早機構(gòu)。1〕離心式點火提早機構(gòu)v離心式點火提早調(diào)理安裝是在發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化時，自動改動斷電器凸輪與分電器軸之間的相位關(guān)系，而改動點火提早角的。發(fā)動機轉(zhuǎn)速增高時，在離心力的作用下重塊抑制彈簧拉力向外甩開，銷釘推進撥板連同凸輪順著原來旋轉(zhuǎn)方向相對于分電器軸轉(zhuǎn)過一個角度，使凸輪提早頂開觸點，點火提早角增大。隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的不斷提高，點火提早角不斷加大。當(dāng)轉(zhuǎn)速超越一定值時，銷釘靠在撥板長方孔的外緣上，重塊不能繼續(xù)甩開，點火提早角到達最大值。發(fā)動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，點火提早角不再增大。轉(zhuǎn)速降低時彈簧將重塊拉回，使提早角自動減小。2〕真空式點火提早機構(gòu)vv真空式點火提早調(diào)理安裝是在發(fā)動機負荷〔即節(jié)氣門開度〕發(fā)生變化時，自動改動斷電器觸點與凸輪之間的相位關(guān)系，而改動點火提早角的。任務(wù)原理如以下圖所示：當(dāng)發(fā)動機負荷很小時，節(jié)氣門開度小如圖a所示，小孔處的真空度較大，吸動膜片向右拱曲，拉桿4拉動活動底板帶著斷電器的觸點副逆分電器軸旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動一定角度，使觸點提早開啟，點火提早角增大；當(dāng)發(fā)動機負荷加大即節(jié)氣門開度增大時如圖b所示，小孔處真空度減小，膜片在彈簧作用下向左拱曲，使點火提早角自動減小。真空式點火提早機構(gòu)任務(wù)原理圖a〕節(jié)氣門開度小b〕節(jié)氣門開度大3〕辛烷選擇器v為了順應(yīng)不同汽油的不同抗爆性能，在換 用不同質(zhì)量的汽油時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整點火時 刻，為此在分電器上常裝有辛烷選擇 器。v其原理根本一樣，即逆著凸輪旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn) 動分電器殼體時，點火提早角增大；反 之，那么點火提早角減小。殼體轉(zhuǎn)動的多 少，普通可從刻度板上看出。3.火花塞vv火花塞的作用是將點火線圈產(chǎn)生的高壓電引入發(fā)動機熄滅室，在其電極間隙中產(chǎn)生電火花點燃混合氣?；鸹ㄈ娜蝿?wù)條件極其惡劣，它要遭到高壓、高溫以及熄滅產(chǎn)物的劇烈腐蝕，因此，必需具有足夠的力學(xué)強度，可以接受沖擊性高壓電的作用，能接受猛烈的溫度變化，并具有良好的熱特性，并要求火花塞采用難熔耐蝕的資料，以抵抗高溫燃氣的腐蝕。 火花塞的構(gòu)造如以下圖所示: 在鋼制殼體5的內(nèi)部固定有高氧化鋁陶瓷絕緣體2，使中心電極與側(cè)電極之間堅持足夠的絕緣強度。絕緣體孔的上部裝有金屬桿3，經(jīng)過接線螺母與高壓分線相連，下部裝有中心電極10。金屬桿與中心電極之間用導(dǎo)電玻璃6密封。中心電極用鎳錳合金制成，具有良好的耐高溫、耐腐蝕和導(dǎo)電性能?；鸹ㄈ臒崽匦浴惨弧?當(dāng)吸收和分發(fā)的熱量到達平衡〔實際證明，當(dāng)火花塞絕緣體裙部的溫度堅持在500～600℃〕時，落在絕緣體上的油滴能立即燒去，不構(gòu)成積炭，這個溫度稱為火花塞的自凈溫度。低于這個溫度，火花塞常因產(chǎn)生積炭而漏電，導(dǎo)致不點火；高于這個溫度，那么當(dāng)混合氣與熾熱的絕緣體接觸時，能夠早燃而引起爆燃，甚至在進氣行程中熄滅，產(chǎn)生化油器回火?；鸹ㄈ臒崽匦浴捕硋火花塞的熱特性主要取決于絕緣體裙部的長度。絕緣體裙部長的火花塞，受熱面積大，傳熱間隔長，散熱困難，裙部溫度高，稱為熱型火花塞；反之，裙部短的火花塞，受熱面積小，傳熱間隔短，容易散熱，裙部溫度低，稱為冷型火花塞。熱型火花塞適用于低速、低緊縮比、小功率發(fā)動機；冷型火花塞適用于高速、高緊縮比、大功率發(fā)動機。 4.2普通電子點火系統(tǒng) 4.2.1概述1.傳統(tǒng)點火系存在的問題vvv火花能量的提高遭到限制；觸點缺點多、壽命短；對火花塞積炭和污染敏感。2.電子點火安裝的優(yōu)點1.由于無機械觸點或初級電流不經(jīng)過觸點，所以不 存在觸點氧化、燒蝕、變形、磨損等問題，運用 中幾乎不需求維修和經(jīng)常換件。同時可以增大初 級斷電電流值，提高次級電壓，有效地改善和保 證點火性能。2.電磁能量得到充分利用，高電壓構(gòu)成迅速，火花能量大。3.減小了火花塞積炭的影響。4.點火時間準確，混合氣能得到完全熄滅，從而保 證了發(fā)動機在降低油耗的根底上，減少廢氣污 染，獲得最好的動力性。5.對無線電干擾小，構(gòu)造簡單，分量輕，體積小，保養(yǎng)維修簡便。3.電子點火系統(tǒng)的種類vvvv按控制點火線圈初級電流的電子元件分類晶體管點火安裝；可控硅點火安裝；集成電路點火安裝。按點火安裝有無觸點分類觸點式電子點火裝置，又稱半導(dǎo)體管或晶體管輔助點火安裝；無觸點電子點火安裝，又稱全晶體管點火安裝。按點火能量的儲存方式分類電感儲能式電子點火安裝，其儲能元件是點火線圈；電容儲能式電子點火安裝，其儲能元件是公用的電容器。按點火提早角的控制方式分類普通電子點火系統(tǒng)；微機控制點火系統(tǒng)。4.2.2普通電子點火系統(tǒng)簡介vv普通電子點火系統(tǒng)的主要特點是其點火提早角的控制由機械式點火提早安裝完成；微機控制點火系統(tǒng)點火提早角的控制那么由發(fā)動機電子控制單元ECU來完成，完全取代了離心式點火提早安裝和真空式點火提早裝置。 1.電感儲能式電子點火系統(tǒng)〔1〕電感儲能有觸點電子〔半導(dǎo)體輔助〕 點火系統(tǒng)vv這是最早的一種電子與機械相結(jié)合的點火系統(tǒng)。其主要特點為：用功率三極管替代斷電器的觸點，來接通和切斷點火線圈的初級電流，保管了機械觸點式斷電器，用它來接通和切斷功率三極管的基極電流。點火線圈的初級電流并不經(jīng)過觸點，觸點僅經(jīng)過微弱的、控制功率三極管導(dǎo)通與截止的基極電流，處理了傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的觸點燒蝕問題。vv這種點火系統(tǒng)的優(yōu)點是本錢低，初級電流比傳統(tǒng)點火系大〔約8～10A〕，因此次級電壓高，電火花能量大，觸點壽命延伸〔因經(jīng)過電流小而無燒蝕問題〕。這種點火系統(tǒng)主要用于少數(shù)早期出廠的汽車〔如原蘇聯(lián)的吉爾130載貨汽車、伏爾加五代轎車等〕，近幾年已逐漸被無觸點電子點火系統(tǒng)取代。〔2〕電感儲能無觸點電子點火系統(tǒng)vv該系統(tǒng)去掉了原有的斷電器觸點，用點火信號發(fā)生器〔傳感器〕替代，從根本上消除了由機械觸點所帶來的一切問題。同時采用先進的電子技術(shù)，采用各種電子控制方式可獲取穩(wěn)定的火花參數(shù)。因此對提高發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性以及排氣凈化等方面均極為有利，目前已在國內(nèi)外得到廣泛運用。2.電容放電式電子點火系統(tǒng)〔CDl〕vv根本特點是它用于產(chǎn)生電火花的能量不是以磁場的方式儲存在點火線圈中，而是以電場能的方式儲存在專門的儲能電容中。在需求點火時，儲能電容向點火線圈的初級繞組放電，幾乎同時在次級繞組中感應(yīng)出高壓電動勢，使火花塞跳火，而完成點火任務(wù)?！?〕組成與任務(wù)原理v電容放電式點火系統(tǒng)由直流升壓器、儲能電容、開關(guān)元件〔可控硅〕、觸發(fā)器以及點火線圈、分電器等組成，其原理如下圖： 電容放電式點火系統(tǒng)有觸點電容放電式電子點火系統(tǒng)的任務(wù)原理：v觸點閉合時，觸發(fā)器發(fā)出指令信號，使 可控硅關(guān)斷，直流升壓器輸出的300～ 500V直流高壓電向儲能電容充電；觸點 翻開時，觸發(fā)器也發(fā)出指令信號，使可 控硅導(dǎo)通，于是儲能電容器向點火線圈 的初級繞組放電，在次級繞組中感應(yīng)出 約20～30kV的高壓電動勢，使火花塞跳 火，完成點火任務(wù)。v無觸點電容放電式電子點火系統(tǒng)的任務(wù)原理與上述根本一樣?！?〕電容儲能式電子點火系統(tǒng)的優(yōu)缺陷vvvv次級電壓幾乎不受轉(zhuǎn)速的影響，而且在發(fā)動機高速情況下，次級電壓也不降低，可保證在高轉(zhuǎn)速的發(fā)動機中可靠任務(wù)。電容放電式電子點火系統(tǒng)的能量利用率較高。電容放電式電子點火系統(tǒng)的主要缺陷是放電時間過短，不能確保氣缸內(nèi)混合氣的充分熄滅，尤其是燃氣混合不良及燃用稀混合氣時更是如此，使得發(fā)動機在起動和低速工況下點火不良，同時，還會使排放添加。電容放電式點火系統(tǒng)的另一個缺陷是由于高的次級電壓上升率，會對無線電產(chǎn)生嚴重的干擾。此外，該系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，體積較大，而且本錢高，因此，不適于大批量消費。4.2.3電感儲能無觸點電子點火系統(tǒng)v無觸點電子點火系統(tǒng)的根本組成如圖所示，主要由點火信號發(fā)生器〔傳感器〕、點火器〔點火控制器〕、點火線圈、分電器、高壓阻尼線〔高壓線〕及火花塞等組成。1—火花塞2—分電器總成3—信號發(fā)生器〔傳感器〕 4—點火線圈5—點火開關(guān)6—點火器7—蓄電池1.磁感應(yīng)式電子點火系統(tǒng)v磁感應(yīng)式電子點火系統(tǒng)又稱為磁脈沖式 或磁電式電子點火安裝，這種系統(tǒng)構(gòu)造 簡單，性能可靠，已在國內(nèi)外普遍使 用。v豐田車無觸點式磁感應(yīng)電子點火系統(tǒng)主 要由磁感應(yīng)式點火信號發(fā)生器、點火 器、分電器、公用點火線圈、火花塞等 組成，如以下圖所示。磁感應(yīng)式無觸點電子點火系統(tǒng)電路圖1—點火信號發(fā)生器2—點火器3—分電器4—火花塞5—點火線圈〔l〕信號發(fā)生器v信號發(fā)生器的功用是產(chǎn)生信號電壓，控制點火安裝的工作。它裝在分電器內(nèi)的底版上，如圖所示。它主要由裝在分電器軸上的信號轉(zhuǎn)子、永久磁鐵、鐵芯〔支座〕和繞在鐵芯上的感應(yīng)線圈等組成。信號轉(zhuǎn)子由分電器軸驅(qū)動，轉(zhuǎn)子上的凸齒數(shù)與發(fā)動機氣缸數(shù)相等。1—信號轉(zhuǎn)子2—永久磁鐵3—鐵芯 4—磁通5—傳感線圈6—空氣隙磁感應(yīng)式信號發(fā)生器任務(wù)原理v信號發(fā)生器的構(gòu)造原理如下圖，詳細任務(wù)過程如下：當(dāng)發(fā)動機任務(wù)時，信號轉(zhuǎn)子便由分電器軸帶動旋轉(zhuǎn)，這時信號轉(zhuǎn)子的凸齒與鐵芯間的空氣隙將發(fā)生變化，使經(jīng)過傳感線圈的磁通量發(fā)生變化，在傳感線圈內(nèi)便產(chǎn)生交變電動勢。傳感線圈中磁通量及感應(yīng)電動勢情況v對于六缸發(fā)動機，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，磁路的磁通φ出現(xiàn)六次最大值和六次最小值，同時在線圈中感應(yīng)出相應(yīng)的電動勢，其磁通和感應(yīng)電動勢的波形變化如圖所示?！?〕電子點火安裝的任務(wù)原理v點火器組裝在一個小盒內(nèi)，其根本電路如下圖。根本任務(wù)原理如下：vvv當(dāng)發(fā)動機未任務(wù)，傳感器的信號轉(zhuǎn)子不動時，傳感器無輸出信號，點火線圈初級繞組有電流流過……在線圈中構(gòu)成磁場。起動發(fā)動機，分電器開場轉(zhuǎn)動，信號發(fā)生器開始產(chǎn)生交變電動勢信號，當(dāng)傳感線圈輸出“+〞信號〔即A端為“＋〞、B端為“-〞〕時……點火線圈初級繞組仍有電流流過。當(dāng)傳感線圈輸出“-〞信號〔即A端為“-〞、B端為“＋〞〕時……點火線圈初級電流迅速被切斷，磁場迅速消逝，次級繞組L2產(chǎn)生高電壓。此電壓再由分電器分配至各缸火花塞使之跳火，點燃可燃混合氣。vvv發(fā)動機不斷轉(zhuǎn)動，周而復(fù)始反復(fù)上述過程，點火線圈不斷產(chǎn)生高壓電。傳感器的信號轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動一周，各個氣缸便輪番點火一次。由上述可知，該點火器任務(wù)中，只需點火開關(guān)處于接通形狀，雖然發(fā)動機還未轉(zhuǎn)動，由于V2、V5導(dǎo)通，點火線圈中就有初級電流，因此停車時，不要忘記關(guān)斷點火開關(guān)。其它元件的作用:三極管、穩(wěn)壓管、電容、電阻等的作用。2.霍爾效應(yīng)式電子點火系統(tǒng)v霍爾效應(yīng)式電子點火系統(tǒng)，是利用霍爾 效應(yīng)原理制成的傳感器產(chǎn)生點火信號， 觸發(fā)和控制電子點火系統(tǒng)任務(wù)的。是目 前國內(nèi)外運用最多的一種點火安裝之 一。v霍爾式電子點火系統(tǒng)由內(nèi)裝霍爾信號發(fā) 生器的分電器、點火器、點火線圈和火 花塞等組成。桑塔納轎車霍爾式電子點火系統(tǒng)1—蓄電池2—點火開關(guān)3—點火線圈4—點火器5—分電器6—火花塞〔1〕點火信號發(fā)生器v霍爾效應(yīng) v霍爾信號發(fā) 生器的根本 構(gòu)造 l—分火頭2—觸發(fā)葉輪3—永久磁鐵4—霍爾集成塊v霍爾信號發(fā)生器任務(wù)時，霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓UH是mV級，信號很微弱，還需進展信號處置，這一義務(wù)由集成電路完成。這樣霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓〔UH〕信號，經(jīng)過放大、脈沖整形，最后以整齊的矩形脈沖〔方波〕信號UG輸出。其原理框圖如下圖?；魻柤呻娐返娜蝿?wù)原理v霍爾信號發(fā)生器的任務(wù)原理如下圖。 a〕觸發(fā)葉輪的葉片進入空氣隙b〕觸發(fā)葉輪的葉片分開空氣隙1—觸發(fā)葉輪的葉片2—霍爾元件3—永久磁鐵4—信號發(fā)生器底座5—導(dǎo)磁板v霍爾信號發(fā)生器的任務(wù)波形如圖所示?！?〕點火器v如下圖為德國波許公司專為霍爾式點火信號發(fā)生器相配的點火電子組件的內(nèi)部電路。其任務(wù)原理如下：v接通點火開關(guān)2，起動發(fā)動機，分電器開場轉(zhuǎn)動。當(dāng)霍爾信號發(fā)生器觸發(fā)葉輪的葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時，霍爾信號發(fā)生器輸出信號UG為高電平，這時點火電子組件中的三極管Vl導(dǎo)通，由V2和V3組成的復(fù)合管得到基極電流而飽合導(dǎo)通，點火線圈初級繞組電路接通而有初級電流i1，；當(dāng)霍爾信號發(fā)生器觸發(fā)葉輪的葉片分開空氣隙時，霍爾信號發(fā)生器輸出的點火信號UG由高電平下跳為低電平，三極管V1因基極電壓下降而截止，三極管V2、V3也因失去基極電流而迅速截止，從而切斷了點火線圈的初級電流i1，使次級繞組產(chǎn)生高壓，完成點火任務(wù)?！?〕霍爾式無觸點電子點火安裝的優(yōu)點vv發(fā)動機轉(zhuǎn)速很低時，也能輸出穩(wěn)定的點火信號，因此，低速性能好，有利于發(fā)動機的起動。并且發(fā)動機在任何工況下，霍爾式點火信號發(fā)生器均能輸出高低電平常間比一定的方波信號，故點火正時精度高，且易于控制?；魻柺诫娮狱c火安裝的任務(wù)性能更加可靠、耐久、壽命長，因此，運用將會越來越廣泛。3.光電式電子點火系統(tǒng)v光電式電子點火系統(tǒng)是利用光敏元件〔光敏三極管或光敏二極管〕的光電效應(yīng)原理，制成光電式點火信號發(fā)生器給點火電子組件〔點火器〕提供點火信號，來到達控制點火的目的的。1—點火器2—點火開關(guān)3—點火線圈4—光電式點火信號發(fā)生器5—分火頭v光電式點火信號發(fā)生器安裝在分電器內(nèi)，通常都由光源、光接納器和遮光盤三部分組成，其構(gòu)造如圖所示。1—光源2—光接納器3—遮光盤4—分電器軸v點火器的作用是把光接納器的信號電流放大，從而經(jīng)過功率三極管，接通和切斷點火線圈的初級電流。其任務(wù)原理如下圖。光電式點火系統(tǒng)的優(yōu)點v觸發(fā)器的觸發(fā)信號完全由遮光盤的位 置〔也即曲軸的位置〕所決議而與轉(zhuǎn) 速無關(guān)，故在分電器轉(zhuǎn)速很低時仍能 正常發(fā)出觸發(fā)信號，保證正常任務(wù)。 此外，構(gòu)造簡單，對制造精度要求不 高且本錢低。v缺陷是弄臟后靈敏度將會降低。4.3微機控制電子點火系統(tǒng)v機械式點火提早安裝不能保證點火時辰 處于最正確值，因此逐漸被微機控制的電 子點火安裝而取代。v微機控制電子點火系統(tǒng)按照能否保管分 電器〔本質(zhì)上是配電器〕而分為有分電 器式和無分電器式兩種。4.3.1微機控制點火系統(tǒng)的組成v微機控制的電子點火系統(tǒng)主要由與點火有關(guān)的各種 傳感器、電子控制單元〔電子控制器〕ECU、點火 器、點火線圈、配電器、火花塞等組成，如圖所 示。1—各種傳感器2—ECU3—點火器4—點火線圈5—火花塞1.傳感器v曲軸位置傳感器v進氣管負壓傳感器v空氣流量計v進氣溫度傳感器v冷卻水溫度傳感器v節(jié)氣門位置傳感器v爆震傳感器v開關(guān)量輸入2.電子控制單元〔ECU〕v作用是根據(jù)發(fā)動機各種與點火有關(guān)的傳 感器輸入的信息及內(nèi)存的數(shù)據(jù)，進展運 算、處置、判別，然后輸出點火信號， 控制點火器動作，完成點火任務(wù)。v在ECU的只讀存貯器ROM中，存放著 各種程序和該車在各種工況下最優(yōu)化的 點火提早角等數(shù)據(jù)。3.點火器v點火器的作用是根據(jù)電子控制器輸出的 指令〔信號〕，經(jīng)過內(nèi)部大功率三極管 的導(dǎo)通和截止，控制初級電流的通斷， 完成點火任務(wù)。v有的發(fā)動機不另設(shè)點火器，大功率三極 管設(shè)在ECU內(nèi)部，由ECU直接控制點火 線圈中初級電流的通斷。4.3.2微機控制點火系統(tǒng)點火提早角的控制方式1.開環(huán)控制 即ECU根據(jù)有關(guān)傳感器提供的發(fā)動機工況信息從內(nèi)部存貯器〔ROM〕中讀取出相應(yīng)的根本點火提早角，并經(jīng)過計算出的修正值給予修正后得出最正確點火提早角數(shù)據(jù)來控制點火，而對控制結(jié)果不予思索。2.閉環(huán)控制 閉環(huán)控制方式可以在控制點火提早角的同時，不斷地檢測發(fā)動機的有關(guān)任務(wù)狀況，如發(fā)動機能否發(fā)生爆震、怠速能否穩(wěn)定等，然后根據(jù)檢測到的變化量，及時對點火提早角進展修正，使發(fā)動機始終處于最正確的點火形狀，而不受發(fā)動機零部件的磨損、老化以及有關(guān)運用要素的影響，故控制精度高。v1〕根本點火提早角v2〕點火提早角的修正值 4.3.3微機控制點火系統(tǒng)的控制內(nèi)容 1.點火提早角確實定 v起動時點火提早角 v起動后點火提早角控制實踐點火提早角＝初始點火提早角十根本點火提早角十修正點火提早角v①暖機修正v②怠速穩(wěn)定性修正暖機時點火提早角控制點火提早角怠速穩(wěn)定性修正v③過熱修正v④空燃比反響修正 點火提早角的過熱修正2.通電時間〔閉合角〕控制vv要控制最正確的通電時間，兼顧兩方面的要求，即：必需保證通電時間才干使初級電流到達飽和。但是，假設(shè)通電時間過長，點火線圈又會發(fā)熱，并使電能耗費增大。同時，當(dāng)蓄電池的電壓變化時，也將影響初級電流。因此必需對通電時間進展修正。圖示為通電時間隨蓄電池電壓變化的修正曲線。4.3.4微機控制點火系統(tǒng)實例1.日產(chǎn)車微機控制點火系統(tǒng)v圖所示為日產(chǎn)ECCS點火系統(tǒng)原理表示圖，發(fā)動機任務(wù) 時，ECU根據(jù)各傳感器輸入的信息，經(jīng)過計算處置， 輸出斷續(xù)〔ON、OFF〕點火控制信號，控制執(zhí)行器— —點火器中的大功率三極管適時的導(dǎo)通和截止，進而 控制點火系統(tǒng)任務(wù)。〔1〕曲軸位置傳感器1〕轉(zhuǎn)盤型磁電式曲軸位置傳感器v裝在曲軸前端皮帶輪的后面，它由信號盤和信號發(fā)生器組成，如下圖。該曲軸位置傳感器的任務(wù)原理v在發(fā)動機轉(zhuǎn)動時，信號盤上的齒和凸緣 分別交替地切割磁頭的磁力線，使線圈 內(nèi)磁場周期地發(fā)生變化，從而使線圈里 產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動勢，再經(jīng)成形、放 大電路，最后以脈沖信號輸出。v任務(wù)原理圖如以下圖所示。1°信號產(chǎn)生原理②號磁頭與曲軸位置的關(guān)系2〕分電器內(nèi)置型光電式曲軸位置傳感器v日產(chǎn)汽車光電式曲軸位置傳感器設(shè)在分電器內(nèi)。它由信號盤和信號發(fā)生器組成，如圖所示。a〕傳感器構(gòu)造b〕信號盤構(gòu)造〔2〕點火控制原理1〕點火提早角的控制v在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，微機根據(jù)各傳感器輸入信 息，從存貯器中選擇并確定符合當(dāng)時發(fā)動機運 轉(zhuǎn)工況的最正確點火提早角。2〕通電時間〔或閉合角〕的控制v為了確保點火能量和次級電壓不受電源電壓變 化的影響，在電源電壓變化時，導(dǎo)通時間能作 適當(dāng)調(diào)整〔見以下圖〕。根本點火提早角v根本點火提早角存在微機的存貯器中， 如上圖所示。v水溫修正系數(shù)是在發(fā)動機溫度變化時， 微機根據(jù)水溫傳感器輸入的信息，對點 火提早角進展修正的系數(shù)，如后圖所 示。 3〕點火提早角的控制方法 ①平常運轉(zhuǎn)形狀時點火提早角的控制平常行駛的點火提早角=根本點火提早角十水溫修正系數(shù)水溫修正系數(shù)②怠速和減速時點火提早角的控制v當(dāng)節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點閉合時，即進入怠速或減速時點火提早角控制模式，如圖所示。③起動時點火提早角的控制v當(dāng)起動開關(guān)閉合〔ON〕、發(fā)動機轉(zhuǎn)動時，即進入起動時的點火提早角控制方式，如圖所示。2.豐田車微機控制點火系統(tǒng)v豐田車微機控制點火系統(tǒng)〔ESA〕的控制過程如以下圖所示。該系統(tǒng)任務(wù)時，發(fā)動機ECU根據(jù)傳感器輸入的發(fā)動機任務(wù)信息，經(jīng)過計算、處置、判別，輸出控制信號至點火器，適時的控制點火器中大功率三極管導(dǎo)通和截止，進而控制初級電路的通斷，到達控制點火的目的。豐田車ESA系統(tǒng)〔1〕曲軸轉(zhuǎn)角與曲軸位置傳感器vTCCS系統(tǒng)的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器采用磁電式〔即磁脈沖式〕，其根本構(gòu)造如下圖。曲軸轉(zhuǎn)角傳感器由上、下兩部分組成，上部分為G信號發(fā)生器，下部分為Ne信號發(fā)生器。1〕Ne信號vNe信號安裝主要由信號轉(zhuǎn)子與傳感線圈組 成。其構(gòu)造如后圖所示。v其任務(wù)原理與普通電子點火系中的磁感應(yīng) 信號發(fā)生器根本一樣。當(dāng)信號轉(zhuǎn)子隨分電 器軸旋轉(zhuǎn)時，輪齒與傳感線圈凸緣部的空 氣隙交替發(fā)生變化，導(dǎo)致傳感線圈內(nèi)磁通 變化而產(chǎn)生交變電動勢信號Ne。Ne信號發(fā)生器的構(gòu)造與輸出信號波形2〕G信號vvG信號發(fā)生器由帶有一個凸緣的信號轉(zhuǎn)子及相對的G1、G2兩個傳感線圈組成。根本構(gòu)造如以下圖a所示，信號產(chǎn)生原理與Ne信號發(fā)生器一樣。當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子上的凸緣經(jīng)過G1傳感線圈的凸緣時，產(chǎn)生G1信號；當(dāng)G信號轉(zhuǎn)子上的凸緣經(jīng)過G2傳感線圈的凸緣時，產(chǎn)生G2信號。Gl信號與G2信號在分電器內(nèi)相差180°。分電器軸轉(zhuǎn)一圈〔相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角720°〕，G1信號或G2信號，分別出現(xiàn)一次，如以下圖b所示。G信號發(fā)生器的構(gòu)造與輸出信號波形〔2〕電子控制單元ECUv在發(fā)動機任務(wù)中，電子控制器根據(jù)各傳感器輸入的發(fā)動機信息，經(jīng)過處置再從存貯器中選擇出最正確點火提早角。然后根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器輸入的G1、G2信號與Ne信號，判別出發(fā)動機曲軸〔活塞〕到達規(guī)定的位置時，適時的輸出控制信號IGt到點火器，當(dāng)IGt信號變成低電位時，點火器中大功率三極管截止，點火線圈的初級繞組電路被切斷，次級繞組產(chǎn)生高壓電〔約20～35kV〕，經(jīng)過配電器至火花塞處產(chǎn)生火花?！?〕點火器v點火器的作用，除根據(jù)電子控制器輸出的IGt信號，使大功率三極管T適時截止〔控制點火時辰〕外，還具有閉合角控制、恒流控制、點火監(jiān)視、加速檢出、鎖止維護和過壓維護等功能?！?〕點火時辰〔提早角〕的控制v實踐點火提早角=初始點火提早角+根本點火提早角+修正點火提早角1〕初始點火提早角v也稱固定點火提早角。對于豐田IG-GEU發(fā) 動機，其值為上止點前〔BTDC〕10°。2〕根本點火提早角v根本點火提早角可分為：怠速時的根本點 火提早角和平常行駛時的根本點火提早角 兩種。vv怠速時的根本點火提早角，是指節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點〔IDL〕閉合〔ON〕時的根本點火提前角。其值又根據(jù)能否使用空調(diào)而略有不同。平常行駛時的根本點火提前角，是指節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點〔IDL〕打開〔OFF〕時的根本點火提早角。其值是根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷從設(shè)定在ECU的存貯器〔ROM〕中查表，選出相應(yīng)的點火提前角數(shù)值作為根本點火提前角，如下圖。3〕修正點火提早角v暖機修正v怠速穩(wěn)定性修正v其它修正，如： 過熱修正、空燃 比反響修正、爆 震修正等。 暖機時點火提早角修正4.4微機控制無分電器點火〔DLI〕系統(tǒng)v無分電器點火系統(tǒng)〔DLI〕那么完全取消了 傳統(tǒng)的分電器，沒有分電器蓋和分火 頭。由點火線圈產(chǎn)生的高壓電，直接送 到火花塞。v無分電器點火系統(tǒng)目前常采用以下兩種 方式：v〔1〕同時點火方式v〔2〕單獨點火方式1.無分電器同時點火方式v圖為豐田皇冠汽車所采用的無分電器電子點火系統(tǒng)原理框圖?！?〕曲軸位置傳感器v曲軸位置傳感器由Gl、G2及Ne等三個線圈組成〔見圖〕，其功能是判別氣缸，檢測曲軸的轉(zhuǎn)角，以及決議點火時期的原始設(shè)定位置?！?〕ECU的輸出信號 微機經(jīng)過曲軸位置傳感器接納到G1、G2、和Ne信號，向點火器輸出IGt、IGdA、IGdB三個信號。1〕IGt信號IGt信號就是點火正時信號。2〕IGdA、、IGdB信號 IGdA、IGdB信號是微機保送給點火器的判缸信號，它存于微機的存儲器中。〔3〕點火器v主要功能是接納微機發(fā)出的IGt、IGdA、 IGdB信號，并依次驅(qū)動各個點火線圈工 作。v另外它還向微機輸入平安監(jiān)視信號IGf。v另外，點火器中轉(zhuǎn)速表信號產(chǎn)生電路那么 根據(jù)點火確認信號IGf產(chǎn)生轉(zhuǎn)速表信號 TAC，并將TAC信號輸向電子轉(zhuǎn)速表， 而指示發(fā)動機的轉(zhuǎn)速?！?〕點火線圈v無分電器點火系統(tǒng)采用小型閉磁路的點 火線圈，次級線圈的兩端分別與兩個氣 缸上的火花塞相聯(lián)接。v氣缸的組合原那么v在各點火線圈的高壓回路中，均串聯(lián)了 一只高壓二極管，其作用是防止發(fā)動機 在進氣行程末期或緊縮行程初期進展誤 點火。2.無分電器單獨點火方式v圖為一典型的無分電器點火系統(tǒng)的電控原理圖，它主要由各缸分別獨立的點火線圈和點火器、電控單元ECU等組成。任務(wù)過程：v發(fā)動機任務(wù)時，微機根據(jù)曲軸位置傳感器，空氣流量傳感器、點火基準信號傳感器，冷卻液溫度傳感器、爆震傳感器、點火開關(guān)等和有關(guān)開關(guān)輸入信號，根據(jù)存貯器〔ROM〕存貯的數(shù)據(jù)，經(jīng)計算適時地輸出點火信號至點火器，由點火器中的功率管分別接通和切斷各缸點火線圈的初級電路。當(dāng)切斷點火線圈初級電流時，在次級繞組產(chǎn)生高壓電并點燃氣缸內(nèi)的混合氣。奧迪汽車四氣門五缸發(fā)動機無分電器單獨點火系統(tǒng)1—點火線圈2—火花塞3—點火器4—電控單元5—各傳感器及開關(guān)輸入信號這種單獨點火方式突出的優(yōu)點：vvv由于無機械分電器和高壓導(dǎo)