《汽車電器與電子技術(shù)》第04章點火系統(tǒng)

1、第 4 章 點火系統(tǒng)v點火系統(tǒng)的作用是適時地為汽油發(fā)動機氣缸內(nèi)已壓縮的可燃混合氣，提供足夠能量的電火花，使發(fā)動機能及時、迅速地燃燒做功。v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點火時刻應(yīng)適應(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)（即觸點的閉合和打開）來控制點火線圈初級電流的通斷，完成點火工作的。 （2）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，完成點火工作。 隨著對汽車發(fā)動機燃油經(jīng)濟性和排放指標的要求越來越高，傳統(tǒng)點火系已無法適應(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)

2、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。 （1）電源及點火開關(guān) 電源為蓄電池和發(fā)電機，標稱電壓多為1214V，其作用是供給點火系統(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)?520kV的高壓電。（3）分電器 分電器主要包括斷電器、配電器、電容器和點火提前機構(gòu)等部分。 斷電器的作用是用來

3、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工作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，延長觸點的使用壽命，提高次級電壓。 點火提前機構(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變點火提前角 。 （4）火花塞 火花塞的作用是將高壓電引入氣缸燃燒室，產(chǎn)生電火花點燃混合氣。 4.1.2傳統(tǒng)點火系的工作原理 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)?520kV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。其工作原理如圖所示。 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)工作原理

4、示意圖 傳統(tǒng)點火系的基本工作過程 ：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. 斷電器觸點打開 (1)初級電流下降為0，初級繞阻產(chǎn)生自感電動勢200300V;(2)次級繞阻產(chǎn)生更高電動勢，互 感 作 用 ，1520Kv; 如圖b中實線所示. 3. 火花塞電極間火花放電過程 v電容放電; v大電流，短時間;v電感放電 ; v小電流，時間較長 v實驗證明：電感放電持續(xù)時間越長，點火性能越好;v如圖c所示. 4.1.3 影響次級電壓的因素 1. 傳統(tǒng)點火系的工作特性 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

5、）。 傳統(tǒng)點火系的工作特性 從傳統(tǒng)點火系統(tǒng)工作特性曲線可知： 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原因。 2. 影響次級電壓的其它因素 （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)楦邏弘姷幕驹?。由初級線圈、次級線圈和鐵心等組成。 按磁路的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為開磁路式點火線圈和閉磁路式點火線圈。 （1）開磁路式點火線圈 v開磁路式點火線圈的結(jié)構(gòu)如下圖所示。v三接線柱式點火線圈的絕緣蓋上

6、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。 v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）結(jié)構(gòu)示意圖附加電阻 v附加電阻就接在標有“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)動機工作時，可自動調(diào)節(jié)初級電流，改善起動和高速時的點火特性。 （2）閉磁路式點火線圈 v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通

7、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)磁鋼套形成回路，鐵心自身未構(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。v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，為了減少磁滯現(xiàn)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，因而能量損失小，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、電容器和點火提前機構(gòu)等部分組成。 2. 分電器（1）配電器 v配電器由配電器蓋和分火頭組成。 v配電器蓋內(nèi)有旁電極（旁電極的數(shù)目與氣缸數(shù)相等），當分火頭旋轉(zhuǎn)時，它上面的導(dǎo)電片輪流和各旁電極相

8、對，將點火線圈產(chǎn)生的高壓電按氣缸的工作順序送往各缸的火花塞。 （2）斷電器 v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）。v其作用是用來接通和斷開初級電路。當觸點閉合時，初級繞組中有電流流過，而當凸輪旋轉(zhuǎn)使凸角頂開觸點時，初級電路便被切斷。 （3）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緊密接觸，另一條箔帶則通過與外殼絕緣的導(dǎo)電片由導(dǎo)線引出。v電容器工作時要承受觸點打開時初級繞組產(chǎn)生的200300V自感電動勢，因此要求其耐壓為500 V。 l蠟紙 2鋁箔 3外殼 4引出線（4）點火提前機構(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變點火提前

9、角的離心點火提前機構(gòu)和真空點火提前機構(gòu)。 1 1）離心式點火提前機構(gòu)）離心式點火提前機構(gòu) v離心式點火提前調(diào)節(jié)裝置是在發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化時，自動改變斷電器凸輪與分電器軸之間的相位關(guān)系，而改變點火提前角的。 發(fā)動機轉(zhuǎn)速增高時，在離心力的作用下重塊克服彈簧拉力向外甩開，銷釘推動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，使凸輪提前頂開觸點，點火提前角增大。隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的不斷提高，點火提前角不斷加大。當轉(zhuǎn)速超過一定值時，銷釘靠在撥板長方孔的外緣上，重塊不能繼續(xù)甩開，點火提前角達到最大值。發(fā)動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，點火提前角不再增大。轉(zhuǎn)速降低時彈簧將重塊拉回，使提前角自動減小。 2 2）真空式點火提

10、前機構(gòu)）真空式點火提前機構(gòu) v真空式點火提前調(diào)節(jié)裝置是在發(fā)動機負荷（即節(jié)氣門開度）發(fā)生變化時，自動改變斷電器觸點與凸輪之間的相位關(guān)系，而改變點火提前角的。v工作原理如下圖所示：當發(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，使觸點提前開啟，點火提前角增大；當發(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，使點火提前角自動減小。 真空式點火提前機構(gòu)工作原理圖真空式點火提前機構(gòu)工作原理圖 a）節(jié)氣門開度小 b）節(jié)氣門開度大 3 3）辛烷選擇器）辛烷選擇器 v

11、為了適應(yīng)不同汽油的不同抗爆性能，在換用不同品質(zhì)的汽油時，應(yīng)適當調(diào)整點火時刻，為此在分電器上常裝有辛烷選擇器 。v其原理基本相同，即逆著凸輪旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動分電器殼體時，點火提前角增大；反之，則點火提前角減小。殼體轉(zhuǎn)動的多少，一般可從刻度板上看出。 3. 火花塞v火花塞的作用是將點火線圈產(chǎn)生的高壓電引入發(fā)動機燃燒室，在其電極間隙中產(chǎn)生電火花點燃混合氣。 v火花塞的工作條件極其惡劣，它要受到高壓、高溫以及燃燒產(chǎn)物的強烈腐蝕，因此，必須具有足夠的力學(xué)強度，能夠承受沖擊性高壓電的作用，能承受劇烈的溫度變化，并具有良好的熱特性，并要求火花塞采用難熔耐蝕的材料，以抵抗高溫燃氣的腐蝕。 火花塞的火花塞的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)

12、如下圖所示如下圖所示: : 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)電極之間保持足夠的絕緣強度。絕緣體孔的上部裝有金屬桿3，通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。 火花塞的熱特性（一） 當吸收和散發(fā)的熱量達到平衡（實踐證明，當火花塞絕緣體裙部的溫度保持在500600）時，落在絕緣體上的油滴能立即燒去，不形成積炭，這個溫度稱為火花塞的自凈溫度自凈溫度。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，則當混合氣與熾熱的絕緣體接觸時，可能早燃而引起爆燃，

13、甚至在進氣行程中燃燒，產(chǎn)生化油器回火。 火花塞的熱特性（二）v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，傳熱距離長，散熱困難，裙部溫度高，稱為熱型熱型火花塞；反之，裙部短的火花塞，受熱面積小，傳熱距離短，容易散熱，裙部溫度低，稱為冷型冷型火花塞。熱型火花塞適用于低速、低壓縮比、小功率發(fā)動機；冷型火花塞適用于高速、高壓縮比、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v火花能量的提高受到限制； v觸點故障多、壽命短； v對火花塞積炭和污染敏感。 2. 電子點火裝置的優(yōu)點1. 因為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

14、、燒蝕、變形、磨損等問題，使用中幾乎不需要維修和經(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，高電壓形成迅速，火花能量大。3. 減小了火花塞積炭的影響。 4. 點火時間精確，混合氣能得到完全燃燒，從而保證了發(fā)動機在降低油耗的基礎(chǔ)上，減少廢氣污染，獲得最好的動力性。 5. 對無線電干擾小，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小，保養(yǎng)維修簡便。 3. 電子點火系統(tǒng)的種類v按控制點火線圈初級電流的電子元件分類 晶體管點火裝置；可控硅點火裝置；集成電路點火裝置。 v按點火裝置有無觸點分類 觸點式電子點火裝置，又稱半導(dǎo)體管或晶體管輔助點火裝置；無觸點電子點火裝

15、置，又稱全晶體管點火裝置。v按點火能量的儲存方式分類 電感儲能式電子點火裝置，其儲能元件是點火線圈；電容儲能式電子點火裝置，其儲能元件是專用的電容器。 v按點火提前角的控制方式分類 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v普通電子點火系統(tǒng)的主要特點是其點火提前角的控制由機械式點火提前裝置完成； v微機控制點火系統(tǒng)點火提前角的控制則由發(fā)動機電子控制單元ECU來完成，完全取代了離心式點火提前裝置和真空式點火提前裝置。 1. 電感儲能式電子點火系統(tǒng)（1 1）電感儲能有觸點電子（半導(dǎo)體輔助）電感儲能有觸點電子（半導(dǎo)體輔助） 點火系統(tǒng)點火系統(tǒng) v這是最早的一種電子與機械相結(jié)

16、合的點火系統(tǒng)。 v其主要特點為：用功率三極管代替斷電器的觸點，來接通和切斷點火線圈的初級電流，保留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通過觸點，觸點僅通過微弱的、控制功率三極管導(dǎo)通與截止的基極電流，解決了傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的觸點燒蝕問題。 v這種點火系統(tǒng)的優(yōu)點是成本低，初級電流比傳統(tǒng)點火系大（約810A），因而次級電壓高，電火花能量大，觸點壽命延長（因通過電流小而無燒蝕問題）。v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) v該系統(tǒng)去掉了原

17、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。 v同時采用先進的電子技術(shù)，采用各種電子控制形式可獲取穩(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)外得到廣泛應(yīng)用。 2. 電容放電式電子點火系統(tǒng)（CDl） v基本特點是它用于產(chǎn)生電火花的能量不是以磁場的形式儲存在點火線圈中，而是以電場能的形式儲存在專門的儲能電容中。 v在需要點火時，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，而完成點火工作。 （1）組成與工作原理 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（

18、可控硅）、觸發(fā)器以及點火線圈、分電器等組成，其原理如圖所示：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)的工作原理：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300500V直流高壓電向儲能電容充電；觸點打開時，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2030 kV的高壓電動勢，使火花塞跳火，完成點火工作。 v無觸點電容放電式電子點火系統(tǒng)的工作原理與上述基本相同 。（2）電容儲能式電子點火系統(tǒng)的優(yōu)缺點 v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)動機中可靠工作。 v電容

19、放電式電子點火系統(tǒng)的能量利用率較高。 v電容放電式電子點火系統(tǒng)的主要缺點是放電時間過短，不能確保氣缸內(nèi)混合氣的充分燃燒，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，還會使排放增加。 v電容放電式點火系統(tǒng)的另一個缺點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)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，而且成本高，因此，不適于大批量生產(chǎn)。 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)的基本組成如圖所示，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

20、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裝置，這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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、專用點火線圈、火花塞等組成，如下圖所示。 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，控制點火裝置的工作。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

21、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)生器工作原理 v信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理如圖所示，具體工作過程如下：當發(fā)動機工作時，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，使通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。 （2）電子點火裝置的工作原理 v點火器組裝在一個小盒內(nèi)，其基本電路如圖所示。

22、 基本工作原理如下： v當發(fā)動機未工作，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形成磁場。v起動發(fā)動機，分電器開始轉(zhuǎn)動，信號發(fā)生器開始產(chǎn)生交變電動勢信號，當傳感線圈輸出“+”信號（即A端為“”、B端為“-”）時點火線圈初級繞組仍有電流流過。 v當傳感線圈輸出“-”信號（即A端為“-”、B端為“”）時點火線圈初級電流迅速被切斷，磁場迅速消失，次級繞組L 2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。 v發(fā)動機不斷轉(zhuǎn)動，周而復(fù)始重復(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，各個氣缸便輪流點火一次。v由上述可知，該點火

23、器工作中，只要點火開關(guān)處于接通狀態(tài)，盡管發(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)。v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)工作的。是目前國內(nèi)外使用最多的一種點火裝置之一。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)生器的基本結(jié)構(gòu) l

24、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)生器工作時，霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓UH是mV級，信號很微弱，還需進行信號處理，這一任務(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。其原理框圖如圖所示。 霍爾集成電路的工作原理 v霍爾信號發(fā)生器的工作原理如圖所示。 a）觸發(fā)葉輪的葉片進入空氣隙 b）觸發(fā)葉輪的葉片離開空氣隙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)生器的工作波形如圖所示。 （2）點火器 v如圖所示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

25、路。 其工作原理如下： v接通點火開關(guān)2，起動發(fā)動機，分電器開始轉(zhuǎn)動。當霍爾信號發(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，；當霍爾信號發(fā)生器觸發(fā)葉輪的葉片離開空氣隙時，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，完成點火工作。 （3）霍爾式無觸點電子點火裝置的優(yōu)點 v發(fā)動機轉(zhuǎn)速很

26、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時間比一定的方波信號，故點火正時精度高，且易于控制。 v霍爾式電子點火裝置的工作性能更加可靠、耐久、壽命長，因此，應(yīng)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，來達到控制點火的目的的。 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、光接收器和遮光盤三部分組成，其

27、結(jié)構(gòu)如圖所示。 1光源 2光接收器 3遮光盤 4分電器軸 v點火器的作用是把光接收器的信號電流放大，從而通過功率三極管，接通和切斷點火線圈的初級電流。其工作原理如圖所示。 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）所決定而與轉(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，保證正常工作。此外，結(jié)構(gòu)簡單，對制造精度要求不高且成本低。v缺點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機械式點火提前裝置不能保證點火時刻處于最佳值，因此逐漸被微機控制的電子點火裝置而取代。 v微機控制電子點火系統(tǒng)按照是否保留分電器（實質(zhì)上是配電器）而分為有分電器式和無分電器

28、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 2ECU 3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)，進行運算、處理、判斷，然后輸出點火信號，控制點火器動作，完成點火工作。v在ECU的只讀存貯器ROM中，存放著各種程序

29、和該車在各種工況下最優(yōu)化的點火提前角等數(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），通過內(nèi)部大功率三極管的導(dǎo)通和截止，控制初級電流的通斷，完成點火工作。 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)點火提前角的控制方式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)的基本點火提前角，并通過計算出的修正值給予修正后得出最佳點火提前角數(shù)據(jù)來控制點火，而對控制結(jié)果不予考慮。 2. 閉環(huán)控制 閉環(huán)控制方式可以在控制點火提前角的同時，不斷地檢測發(fā)動機的有

30、關(guān)工作狀況，如發(fā)動機是否發(fā)生爆震、怠速是否穩(wěn)定等，然后根據(jù)檢測到的變化量，及時對點火提前角進行修正，使發(fā)動機始終處于最佳的點火狀態(tài)，而不受發(fā)動機零部件的磨損、老化以及有關(guān)使用因素的影響，故控制精度高。 4.3.3微機控制點火系統(tǒng)的控制內(nèi)容1. 1. 點火提前角的確定點火提前角的確定v起動時點火提前角 v起動后點火提前角控制v1）基本點火提前角 v2）點火提前角的修正值實際點火提前角初始點火提前角十基本點火提前角十修正點火提前角實際點火提前角初始點火提前角十基本點火提前角十修正點火提前角v暖機修正 v怠速穩(wěn)定性修正 暖機時點火提前角控制 點火提前角怠速穩(wěn)定性修正v過熱修正 v空燃比反饋修正 點火

31、提前角的過熱修正 2. 通電時間（閉合角）控制v要控制最佳的通電時間，兼顧兩方面的要求，即：必須保證通電時間才能使初級電流達到飽和。但是，如果通電時間過長，點火線圈又會發(fā)熱，并使電能消耗增大。 v同時，當蓄電池的電壓變化時，也將影響初級電流。因此必須對通電時間進行修正。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)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)原理示意圖，發(fā)動機工作時，ECU根據(jù)各傳感器輸入的信息，經(jīng)過計算處理，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)工

32、作。 （1）曲軸位置傳感器 1 1）轉(zhuǎn)盤型磁電式曲軸位置傳感器）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，如圖所示。 該曲軸位置傳感器的工作原理 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工作原理圖如下圖所示。1信號產(chǎn)生原理 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）傳感器結(jié)構(gòu) b）信號盤結(jié)構(gòu) （2）點火控制原理 1 1

33、）點火提前角的控制）點火提前角的控制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時發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況的最佳點火提前角。 2 2）通電時間（或閉合角）的控制）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)通時間能作適當調(diào)整（見下圖）。 基本點火提前角 3 3）點火提前角的控制方法）點火提前角的控制方法 平常運行狀態(tài)時點火提前角的控制 v基本點火提前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，對點火提前角進行修正的系數(shù)，如后圖所示。 平常行駛的點火提前角平常行駛的點火提

34、前角=基本點火提前角十水溫修正系數(shù)基本點火提前角十水溫修正系數(shù) 水溫修正系數(shù) 怠速和減速時點火提前角的控制 v當節(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前角控制模式，如圖所示。 起動時點火提前角的控制 v當起動開關(guān)閉合（ON）、發(fā)動機轉(zhuǎn)動時，即進入起動時的點火提前角控制模式，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）的控制過程如下圖所示。該系統(tǒng)工作時，發(fā)動機ECU根據(jù)傳感器輸入的發(fā)動機工作信息，經(jīng)過計算、處理、判斷，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，達到控制點火的目的。 豐田車ESA系統(tǒng) （1

35、）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），其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。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信號裝置主要由信號轉(zhuǎn)子與傳感線圈組成。其結(jié)構(gòu)如后圖所示。v其工作原理與普通電子點火系中的磁感應(yīng)信號發(fā)生器基本相同。當信號轉(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)生器的結(jié)構(gòu)與輸出信號波形 2）G信號 vG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?；窘Y(jié)構(gòu)如下圖a所示， v信號產(chǎn)生原理

36、與Ne信號發(fā)生器相同。當G信號轉(zhuǎn)子上的凸緣通過G1傳感線圈的凸緣時，產(chǎn)生G1信號；當G信號轉(zhuǎn)子上的凸緣通過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（相當于曲軸轉(zhuǎn)角720），G1信號或G2信號，分別出現(xiàn)一次，如下圖b所示。 G信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)與輸出信號波形 （2）電子控制單元ECU v在發(fā)動機工作中，電子控制器根據(jù)各傳感器輸入的發(fā)動機信息，經(jīng)過處理再從存貯器中選擇出最佳點火提前角。然后根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器輸入的G1、G2信號與Ne信號，判斷出發(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IGt信號變成低電位時，點火器中大功

37、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2035kV），通過配電器至火花塞處產(chǎn)生火花。 （3）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（控制點火時刻）外，還具有閉合角控制、恒流控制、點火監(jiān)視 、加速檢出、鎖止保護和過壓保護等功能。 （4）點火時刻（提前角）的控制 v實際點火提前角實際點火提前角=初始點火提前角初始點火提前角+基本點火提前角基本點火提前角+修正點火提前角修正點火提前角 1）初始點火提前角 v也稱固定點火提前角。對于豐田IG-GEU發(fā)動機，其值為上止點前（BTDC）10。2）基本點火提前角 v基本點火提前角可分為：

38、怠速時的基本點火提前角和平常行駛時的基本點火提前角兩種。 v怠速時的基本點火提前角，是指節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點（IDL）閉合（ON）時的基本點火提前角。其值又根據(jù)是否使用空調(diào)而略有不同。v平常行駛時的基本點火提前角，是指節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點（IDL）打開（OFF）時的基本點火提前角。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)值作為基本點火提前角，如圖所示。 3）修正點火提前角 v暖機修正 v怠速穩(wěn)定性修正 v其它修正，如：過熱修正、空燃比反饋修正、爆震修正等。 暖機時點火提前角修正 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)（

39、DLI）則完全取消了傳統(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。（1）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，以及決定點火時期的原始設(shè)定位置。 （2）ECU的輸出信號 微機通過曲軸位置傳感器接收到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）IGd

40、A、IGdB信號 IGdA、IGdB信號是微機輸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主要功能是接收微機發(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安全監(jiān)視信號IGf。v另外，點火器中轉(zhuǎn)速表信號產(chǎn)生電路則根據(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。 （4）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氣缸的組合原則 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壓縮行程初期進行誤點火

41、。 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。 工作過程：v發(fā)動機工作時，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 ：v由于無機械分電器和高壓導(dǎo)線，因而能量傳導(dǎo)損失、漏電損失小，機械磨損或破壞的機會均減少；v各缸的點火線圈和火花塞均由金屬罩包覆，其電磁干擾大大減??； v采用了與氣缸數(shù)相同的特制的點火線圈，該點火線圈的時間常數(shù)比傳統(tǒng)的點火線圈小，因而線圈充電時間極