第04章_汽车点火系统

1、第四章第四章 汽车点火系统汽车点火系统1 1、点火系的功用、点火系的功用 点火系的作用是将汽车的低压电变为高压电，并适点火系的作用是将汽车的低压电变为高压电，并适时送到点火缸火花塞，击穿火花塞间隙，点燃混合气，时送到点火缸火花塞，击穿火花塞间隙，点燃混合气，使发动机做功。使发动机做功。第一节第一节 概概 述述1 1、传统、传统点火系点火系2 2、普通、普通电子点电子点火系火系3 3、微、微机控制机控制点火系点火系已淘汰已淘汰正在淘汰正在淘汰正在广泛应用正在广泛应用2 2、点火系的种类、点火系的种类3 3、发动机对点火系的要求、发动机对点火系的要求1 1）能产生足以击穿火花塞间隙）能产生足以击穿

2、火花塞间隙的电压的电压 （8 81010kVkV）2 2）火花应具有一定的能量（火花应具有一定的能量（50508080mJmJ）3 3）点火时间应适应发动机的工点火时间应适应发动机的工况（最佳点火时间况（最佳点火时间, ,点火顺点火顺序序） 传统点火系电压可达1520KV，电子点火系可达2030KV第二节第二节 传统点火系统传统点火系统点火开关：作用点火开关：作用是控制电路通电。是控制电路通电。电源：作电源：作用是供给用是供给电能电能点火线圈：作用是点火线圈：作用是将将12V低压电变为低压电变为1525KV高压电。高压电。分电器：作用是适时控分电器：作用是适时控制初级电路通断，按顺制初级电路通

3、断，按顺序分配火花到各缸序分配火花到各缸火花塞：作用是将高火花塞：作用是将高压电引入气缸并产生压电引入气缸并产生火花点燃混合气。火花点燃混合气。附加电阻：作用附加电阻：作用是改善点火性能是改善点火性能和起动性能和起动性能点火线圈点火线圈初级线圈：粗而少，直径0.5-1mm，230-370匝次级线圈：细而多，直径0.06-0.1mm，1100-2600匝铁心及其上的初级线圈和次级线圈、附加电阻；电阻为正温度系数热敏电阻。v闭磁路式点火线圈闭磁路式点火线圈v开磁路与闭磁路的区别开磁路与闭磁路的区别传统油浸式点火线圈 干式点火线圈，闭磁路点火线圈外形 松花江，哈飞中意松花江，哈飞中意尼桑尼桑NISS

4、AN 22448-4M500笔式点火线圈n分电器分电器v断电器断电器v配电器配电器v电容器电容器v点火提前机构点火提前机构2 2分火头；分火头；3 3凸轮；凸轮；4 4触点；触点；5 5电容器；电容器；7 7油杯；油杯；8 8真空提真空提前机构；前机构；9 9分电器壳分电器壳体体v 配电器及其配电配电器及其配电v 配电器配电器u 分电器盖分电器盖u 分火头分火头中心高压碳中心高压碳精触头精触头中心电极中心电极/分火头分火头旁电极旁电极v 断电器断电器u动静触点（臂）动静触点（臂） 材料：钨合金u凸轮凸轮u偏心螺钉偏心螺钉v 电容器电容器u 承受初级电路断电时产生的反向感应电动承受初级电路断电时

5、产生的反向感应电动势（势（300V左右）左右）v 点火提前机构点火提前机构u离心提前机构离心提前机构u真空提前机构真空提前机构每一刻度为曲轴转角2ou辛烷值选择器辛烷值选择器火花塞的结构火花塞的结构1、接线螺母、接线螺母2、高氧化铝陶瓷绝缘体、高氧化铝陶瓷绝缘体3、商标、商标4、钢质壳体（六角形）、钢质壳体（六角形）5、内垫圈（密封导热）、内垫圈（密封导热）6、密封垫圈、密封垫圈7、中心电极导电杆、中心电极导电杆8、火花塞裙部螺纹、火花塞裙部螺纹9、电极间隙、电极间隙10、中心电极和侧电极、中心电极和侧电极11、型号、型号12、去干扰电阻、去干扰电阻提高对点提高对点火系电磁火系电磁干扰的抑干扰

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极多极火花火花塞塞改善点改善点火性能火性能“V”型型电极火电极火花塞花塞火花塞的工作条件及对其要求：火花塞的工作条件及对其要求：1 1、受高压燃气冲击及发动机振动，故应有足够的机械强度。、受高压燃气冲击及发动机振动，故应有足够的机械强度。2 2、受冲击性高电压作用，故应有足够的绝缘强度。、受冲击性高电压作用，故应有足够的绝缘强度。3 3、应能承受温度的剧烈变化。、应能承受温度的剧烈变化。4 4、火花塞的电极应采用耐腐蚀材料。、火花塞的电极应采用耐腐蚀材料。5 5、应有适当的电极间隙和安装位置，气密性要良好。、应有适当的电极间隙和安装位置

7、，气密性要良好。n火花塞火花塞v火花塞的热特性火花塞的热特性u自净温度：绝缘体不积碳温度自净温度：绝缘体不积碳温度火花塞群部将热量传导到发动机冷却系统的能力火花塞群部将热量传导到发动机冷却系统的能力1 1、500700为自净温度，适当。为自净温度，适当。2 2、温度过高，形成炽热点火，损坏发动机。、温度过高，形成炽热点火，损坏发动机。500500600600，滴到火花塞绝缘体裙部的油滴能立即烧去，滴到火花塞绝缘体裙部的油滴能立即烧去火花塞的散热途径火花塞的散热途径1620mm1114mm8mm热型：裙部较长，热型：裙部较长，吸热多，散热难，吸热多，散热难，温度高温度高冷型：裙部较短，冷型：裙部

8、较短，吸热少，散热易，吸热少，散热易，温度低温度低适用于大功率高适用于大功率高压缩比高转速的压缩比高转速的发动机发动机功率转速和压功率转速和压缩比较低的发缩比较低的发动机动机n传统点火系的工作原理传统点火系的工作原理v 点火开关合上，触点闭合，初级电流增长，能量储存点火开关合上，触点闭合，初级电流增长，能量储存v 触点打开，次级点火线圈产生高压触点打开，次级点火线圈产生高压v 火花塞电极放电火花塞电极放电v 点火开关合上，触点闭合，初级电流增点火开关合上，触点闭合，初级电流增长，能量储存长，能量储存u 初级线圈电流初级线圈电流u 初级线圈感应电动势初级线圈感应电动势u 次级线圈感应电动势次级线

9、圈感应电动势)1 (1tLReRUin触点闭合和断开时，初级电流变化情况触点闭合和断开时，初级电流变化情况v 触点断开，次级线圈产生高压触点断开，次级线圈产生高压u初级断电电流初级断电电流221ppLIW u次级电路的次级电路的R R、L L、C C振荡振荡火花塞击穿时，电压的变化火花塞击穿时，电压的变化火花塞未被击穿时，电压的变化火花塞未被击穿时，电压的变化u能量的转化与次级电压最大值能量的转化与次级电压最大值)1 (btLRPeRUIu 初级绕组储存的磁能初级绕组储存的磁能u初级回路电容能量初级回路电容能量2max11121UCWc2max22221UCWc2211max2)(CNNCLI

10、Upu次级回路分布电容上的次级回路分布电容上的能量能量u次级电压值次级电压值u火花塞电极间火花放电过程火花塞电极间火花放电过程电流变化过程电流变化过程电容放电电容放电电感放电电感放电传统点火系工作特性传统点火系工作特性n传统点火系工作特性传统点火系工作特性v 点火系产生的次级电压最大值随发动机转速而变点火系产生的次级电压最大值随发动机转速而变化的关系化的关系v 次级电压的值次级电压的值 2211max2)(CNNCLIUp)1 (btLRBpeRUIznKtbb30不同转速时初级不同转速时初级电流上升情况电流上升情况v 次级电压曲线次级电压曲线次级电压的影响因素次级电压的影响因素n发动机的转速

11、发动机的转速n发动机的气缸数发动机的气缸数n火花塞积碳火花塞积碳n电容电容2211max2)(CNNCLIUpn触点间隙触点间隙n点火线圈的温度点火线圈的温度点火提前角点火提前角n点火提前角点火提前角v火花塞发出电火花开始到活塞火花塞发出电火花开始到活塞到达上止点这一过程中曲轴所到达上止点这一过程中曲轴所转过的角度转过的角度n最佳点火提前角最佳点火提前角v使发动机输出功率和油耗达到使发动机输出功率和油耗达到最佳结合时对应的点火提前角最佳结合时对应的点火提前角最佳点火提前角最佳点火提前角n影响最佳点火提前角的因素影响最佳点火提前角的因素v发动机的转速：转速高，提前角大发动机的转速：转速高，提前角

12、大v发动机的负荷：负荷增加，角减小发动机的负荷：负荷增加，角减小v发动机起动或怠速：角很小或不提前发动机起动或怠速：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压缩比：比大，角小压缩比：比大，角小v混合气成分：空气过量系数混合气成分：空气过量系数0.80.80.90.9，角最小，角最小v进气压力：压力小，角增大进气压力：压力小，角增大v火花塞的数量：数量多，角小火花塞的数量：数量多，角小wt第三节第三节 电子点火系统电子点火系统n电子点火系的组成电子点火系的组成v 火花塞火花塞v 分电器分电器v 点火线圈点火线圈v 点火开关点火开关v 蓄电池蓄电池v 点火信号发生器点火信

13、号发生器v 电子点火器电子点火器v按点火信号发生器不同按点火信号发生器不同u磁感应式磁感应式u霍尔式霍尔式u光电式光电式v按点火能量的储存方式分类按点火能量的储存方式分类u电感储能式电感储能式u电容储能式电容储能式磁感应式电子点火系统电路图磁感应式电子点火系统电路图v 电子点火器的工作原理电子点火器的工作原理u各晶体管的导通情况各晶体管的导通情况T T1 1管：管：等于二极管，等于二极管，P P点电压点电压 A A点电压时导通点电压时导通T T2 2管：管：P P点电压高于点电压高于B B点电压，导通点电压，导通T T3 3管：管：T T2 2 导通时截止，反之导通时截止，反之 T T4 4管

14、：管：T T3 3 截止时导通截止时导通T T5 5管：管： T T4 4导通时导通导通时导通u工作过程工作过程传感器无信号输出传感器无信号输出传感器输出正脉冲传感器输出正脉冲传感器输出负脉冲传感器输出负脉冲uT T1 1管的温度补偿作用管的温度补偿作用u其他元件的作用其他元件的作用 霍尔式无触点电子点火装置霍尔式无触点电子点火装置v 霍尔传感器霍尔传感器/ /霍尔式点火信号发生器霍尔式点火信号发生器u霍尔效应霍尔效应u霍尔电压霍尔电压u霍尔传感器产生脉冲信号的原理霍尔传感器产生脉冲信号的原理u霍尔传感器结构霍尔传感器结构u脉冲信号的产生原理脉冲信号的产生原理v 与霍尔传感器相匹配的电子点火器

15、与霍尔传感器相匹配的电子点火器uL497L497集成电路式电子点火组件基本电路图集成电路式电子点火组件基本电路图uL497L497的基本功能的基本功能u点火线圈的限流控制点火线圈的限流控制进行限流控制的原因进行限流控制的原因限流控制电路组成：限流控制电路组成：R RS S，L L497497。（达林顿三极管达林顿三极管T T，比较放大器比较放大器F F）限流控制原理限流控制原理Rsu闭合时间控制闭合时间控制v闭合角含义闭合角含义初级电路接通期间，分电器轴转过的角度初级电路接通期间，分电器轴转过的角度v传统点火系闭合角传统点火系闭合角由凸轮外形尺寸决定，固定不变由凸轮外形尺寸决定，固定不变v霍尔

16、式电子点火系闭合角霍尔式电子点火系闭合角在没有闭合角控制电路时，由触发叶轮分配角决定，在没有闭合角控制电路时，由触发叶轮分配角决定，固定不变；固定不变；加闭合角控制电路后，对闭合角的调节加闭合角控制电路后，对闭合角的调节电路组成电路组成 L497 L497部分电路、部分电路、C CT T、 C CWW 、R R7 7调节过程分析调节过程分析调节过程分析调节过程分析闭合角闭合角WW、发动机转速发动机转速V V、初级电流增长到需要值的时初级电流增长到需要值的时间间t t、初级电流回路的实际初级电流回路的实际导通时间导通时间t t1 1C CT T: :遇方波上升沿时开始定遇方波上升沿时开始定流充电

17、流充电C CWW：遇方波下降沿时开始遇方波下降沿时开始定流放电，到初级电流上升定流放电，到初级电流上升为限流值时，开始定流充电为限流值时，开始定流充电当当C CT T充电电压与充电电压与C CWW放电电放电电压相等时，初级电路接通压相等时，初级电路接通C CWW的充电电压：的充电电压： 转速变化时：转速低限转速变化时：转速低限流时间流时间t t2 2趋于增长充电电趋于增长充电电压增加曲线压增加曲线2 2上移使曲上移使曲线相交点推迟线相交点推迟 电源电压变化时：源电压增电源电压变化时：源电压增加充电电压增加曲线加充电电压增加曲线2 2上移曲线相交点推迟上移曲线相交点推迟12A/I A/I 流流电

18、电CW:2CT:1u停车断电保护功能停车断电保护功能v作用：汽车停驶，忘记关断点火开关时，如作用：汽车停驶，忘记关断点火开关时，如果霍尔信号发生器正好输出高电位，会使初果霍尔信号发生器正好输出高电位，会使初级电路处于一直导通状态。采用停车断电保级电路处于一直导通状态。采用停车断电保护电路。护电路。v电路组成：电路组成：L497L497部分电路、部分电路、C CP P、R R7 7vC CP P的充放电的充放电Rs光电式电子点火系统光电式电子点火系统n结构结构v电子点火器电子点火器v光电传感器光电传感器v点火线圈点火线圈v分电器分电器v火花塞火花塞v点火开关点火开关光电传感器光电传感器v光源光源

19、u发光二极管发光二极管u耐震、耐高温耐震、耐高温v光接收器光接收器u硅光敏三极管硅光敏三极管u基极电流由光产生基极电流由光产生v遮光盘遮光盘u与分电器轴联动与分电器轴联动u有与发动机气缸数相有与发动机气缸数相同的缺口同的缺口电子点火器电子点火器v 作用作用u接收放大光接收器信号，利用其中的功率接收放大光接收器信号，利用其中的功率三极管控制初级电流的导通和断开三极管控制初级电流的导通和断开光电式电子点火系统的工作原理光电式电子点火系统的工作原理电容储能式电子点火系统电容储能式电子点火系统n电路组成电路组成v直流升压器（振荡器、变压器、整流器）、储能电容、直流升压器（振荡器、变压器、整流器）、储能电容、开关元件、触发控制器、分电器、点火线圈开关元件、触发控制器、分电器、点火线圈n基本工作原理基本工作原理n系统工作过程系统工作过程v触点闭合，可控硅关断，储能电容充电触点闭合，可控硅关断，储能电容充电等效电路等效电路储能电容电压储能电容电压储能电容储存的电场能储能电容储存的电场能电容及电阻的选择电容及电阻的选择v触点合上，可控硅导通，储能电容放电触点合上，可控硅导通，储能电容放电等效电路等效电路可控硅导通前瞬间，电容器可控硅导通前瞬间，电容器C C1 1储存的电场能和其上的电量储存的电场能和其上的电量可控硅导通瞬