广州大学城建学院电子系杨进峰-Smile社区

1、高等工科教育汽车技术规划教材汽车电子专业备课讲义主讲：杨进峰汽车电器与电子控制技术汽车电器与电子控制技术国家技能型紧缺人才培养培训工程规划教材制作人员： 杨进峰版面设计： 杨进峰制作单位： 广州大学城建学院课程性质与任务 汽车电气设备原理与检修是“汽车类专业”必修的一门主干专业课。通过学习本课程,培养学生掌握现代汽车电气设备原理与检修的基本理论知识,具备对汽车电气系统检测、维修的实践技能。本课程的主要任务是：1. 培养学生掌握常用汽车电气设备的构造及工作原理。2. 培养学生具有对汽车电气系统及零部件的检测、维修、试验和故障诊断能力。3. 培养学生读识汽车电气系统电路图的能力。 教学指南教学内容

2、汽车电气系统基础知识蓄电池交流发电机及调节器起动系点火系统汽车照明信号报警装置汽车空调系统安全气囊汽车仪表辅助电器汽车电气设备线路教学指南教学要求 本课程教学实施：理论与实践并重，理论为实践服务。理论教学以讲授、演示为主，全面系统地讲授本门课程的基础理论知识；实践教学采取教师演示操作、学生自主训练的方式，学生主要学习各电器部件的拆装、检测方法，电气系统故障诊断以及相应检测仪器的使用。这两个教学环节的有机地结合，互相促进，互相弥补，使学生在获取理论知识的同时，也得到了操作技能的训练，使教学效果达到要求。 教学指南教学时间分配 序号理论学时实践学时第一章20第二章42第三章102第四章102第五章

3、86第六章126第九章80合计5418教学指南第五章 点火系统教学目的要求： 掌握传统点火系的结构、工作原理及工作特性，理解点火系的工作过程、控制方式。主要教学内容：1、点火系统的作用及要求2、传统点火系的结构、工作原理3、工作特性与影响二次侧电压的因素4、传统点火系的构造教学重点、难点：结构、工作原理各组成结构、特点 第一节 传统点火系统作用： 保证在发动机各种工况和使用条件下可靠而准确地点火。传统点火系统举例：高速时断火传统点火系统要求： 1 能产生足以击穿火花塞间隙的高电压，击穿电压通常为20kv左右。 汽车在行驶中，发动机满载低速时需要810kv的高压电，起动时高达19kv，正常点火一

4、般需要15kv。通常点火装置设计能力30kv。2、电火花应有足够的点火能量 传统点火系统一般应有5080mJ能量，起动时应可以达到100mJ能量。 3、点火时间应适应发动机的各种工况 点火系统需要在各种工况下实现最佳点火。点火系统的分类20世纪初20世纪60、70年代20世纪80年代1、电源：蓄电池、发电机2、点火开关3、点火线圈4、附加电阻5、分电器：断电器、配电器、电容器、点火提前机构6、火花塞7、高压线传统点火系的组成发电机蓄电池点火开关点火线圈分电器火花塞传统点火系工作原理传统点火系统工作过程 1、触点闭合，初级电路接通，初级绕组中有电流流过。2、触点分开，次级绕组电磁感应产生高压电。

5、3、火花塞电极间隙被击穿，产生电火花，点燃混合气。各部件作用 电源：供给点火系统所需电能。点火线圈；产生高压电。电容器： 电容C1：防止初级线圈中产生的自感电动势击穿触点 烧触点 ，形成回路，使感应电动势降低 。 电容C2：当不能击穿时，充电（储能作用），击穿时放电（电容放电） 各部件作用分电器 断电器：接通和切断点火线圈初级电路。 配电器：将点火线圈产生的高压电按发动机 工作顺序送至各缸火花塞。 电容器：减小断电器触点火花，延长寿命。 点火提前装置：改变点火提前角附加电阻：改善点火性能和起动性能传统点火系统工作特性工作特性： 指点火系统发出的最大电压随发动机转速变化的关系。 指最高的次级电路

6、电压U max 。 影响次级电路电压因素发动机汽缸数 缸数增多，凸轮的凸起数越多，每一周触点闭合和打开的次数越多，于是触点的闭合时间缩短，初级电流减小，从而次级电流也减小。 火花塞积炭 积炭是具有一定电阻的导体，产生泄露电流；相当于并联了一个电阻，使次级电路电压降低。 电容值的大小C1过小，触点断开时火花大，次级电压降低。C1过大，火花小，但放电周期长，磁场消失减慢，次级电压降低。C2越小，次级电压升高。触点间隙： 间隙大，闭合时间短，次级电压低 可以进行调整，一般为0.350.45mm 点火线圈温度： 温度大，初级绕组电阻大，次级电压低。传统点火系构造点火线圈组成： 初级绕组 次级绕组 铁心

7、类型： 开磁路式点火线圈 闭磁路式点火线圈 传统的点火线圈是用开磁式，其铁芯用0.3毫米左右的硅钢片叠成，铁芯上绕有次级与初级线圈。次级线圈是0.06-0.10mm的漆包线组成，约11000-23000匝。初级线圈用0.5-1mm的高强度包线组成，约230-370匝。内部装有石蜡、松香和沥青等，加强绝缘和防止潮气进入。 闭磁路式点火线圈特点比较 闭磁路点火线圈漏磁少，转换效率高，体积小，重量轻，铁心裸露易于散热。组成：1）断电器：断电器触点、凸轮 2）配电器：分电器盖、分火头 3）电容器4）点火提前机构：离心式、真空式 分电器 接通或断开初级电路，将点火线圈产生的高压电按照发动机分配给各缸火花

8、塞，根据发动机转速和负荷自动调节点火时刻。 功用 周期地接通和断开初级电路，使初级电流发生变化，以便在点火线圈中感应生成次级电压。断电器的触点间隙一般为0.350.45 mm，可以通过调整固定触点的位置来改变触点间隙。 断电器功用 将点火线圈中产生的高压电，按照发动机的工作顺序轮流分配到各气缸的火花塞上。配电器功用电容器 电容器与断电器触点并联，其功用是在点火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电火花，防止触点烧损，并可加速点火线圈中的磁通变化率，提高点火电压。 位于分电器下部，由离心式点火提前调节装置和真空式点火提前调节装置组成。 点火提前调节装置为什么要点火提前？ 点火时刻对发动机性能影响

9、很大，从火花塞点火到气缸内大部分混合气燃烧，产生很高爆发力需要一定时间，这段时间很短，但曲轴转速很高，在这段时间内，曲轴转过角度是很大的。若在压缩上止点点火，混合气一面燃烧，活塞一面下移使气缸容积增大，将导致燃烧压力低，发动机功率减小。因此要在压缩接近上止点点火，即点火提前。从开始点火到活塞运动到上止点时间内，曲轴转过的角度即为点火提前角。 点火提前影响因素 最主要的因素是发动机转速和混合气的燃烧速度，混合气的燃烧速度又和混合气的成分、燃烧室形状、压缩比等因素有关。 当发动机转速一定时，随着负荷的加大，节气门开大，进入气缸的可燃混合气量增多，压缩终了时的压力和温度增高，同时，残余废气在气缸内所

10、占的比例减小，混合气燃烧速度加快，这时，点火提前角应适当减小。反之，发动机负荷减小时，点火提前角应适当增大。 当发动机节气门开度一定时，随着转速增高，燃烧过程所占曲轴转角增大，这时，应适当加大点火提前角。点火提前角应随转速增高适当加大。 离心点火提前原理 当发动机转速升高时，离心重块在离心力作用下克服弹簧拉力向外甩开，其上销钉推动拨板连同凸轮相对与分电器轴转动一个角度，使凸轮提前顶开触点，点火提前角增大。根据发动机转速调节的真空点火提前原理 发动机起动或怠速时，节气门接近关闭，吸气孔在节气门上方，该处真空度为0，膜片向左，拉杆使底版和触点沿分电器轴旋转方向转动，点火提前减小或不提前。根据发动机

11、负荷调节的火花塞 凡是汽油发动机上都有火花塞，一缸一个，个别的高速汽油发动机每缸还装有2个火花塞。 火花塞的作用是把点火线圈产生的高压电（1万伏特以上）引入发动机气缸，在火花塞电极的间隙之间产生火花点燃混合气。 火花塞也会分有二种基本类型，冷型和热型。火花塞要有适当的温度才能工作良好，没有积炭才能工作正常。实践证明火花塞绝缘体保持在500600温度时，落在绝缘体上的油滴能立即烧去不会形成积炭，高于这个温度会早燃。 炽热点800900,温度若太高，则混合气与这样炽热的绝缘体接触时，可能在火花塞产生火花之前就自行着火，从而引起发动机早燃，发生化油器，回火现象。 不同发动机使用的火花塞裙部受热是不一

12、样的，就要求绝缘体裙部长度不同，根据裙部长度不同，又把火花塞分成冷型（裙部长度等于8mm）；中 型（裙部长度等于11mm和14mm）；热型（裙部长度等于16mm和20mm）。 传统点火系组成重点内容工作原理 复习旧课第二节 晶体管辅助触点电子点火系统教学目的要求： 掌握晶体管辅助触点电子点火系的结构、工作原理及应用优缺点。主要教学内容：晶体管辅助触点电子点火系统结构及原理。教学重点、难点：结构、工作原理第五章 点火系统结构蓄电池 点火开关点火线圈 附加电阻三极管 断电器触点电容器 火花塞工作原理思考先三极管导通原理PNP三极管的导通电压：UeUbUcPNP三极管NPN三极管导通电压：UcUbU

13、e NPN三极管工作原理 接通点火开关SW 当断电器触点K闭合时，蓄电池电压由电阻R1及R2进行分压，使三极管V的发射极得到正向偏压获得基极电流，使三极管V处于饱和导通状态。此时点火线圈初级电路中有电流流过。电路为：蓄电池正极 点火开关SW 初级绕组L1 附加电阻Rf 三极管V的发射极e、集电极c 搭铁 蓄电池负极。工作原理当断电器触点分开时，三极管V的基极电路被切断，三极管截止，初级电路电流迅速下降到零，在二次侧绕组中感应出15-30kV的高压电，经分电器送至火花塞进行点火。容器C的作用 在断电器触点分开瞬间将初级绕组中产生的自感电动势旁路，防止三极管被击穿。国产BD-71F型晶体管辅 助触

14、点点火装置组 成 主要由触点、点火器、点火线圈、火花塞等组成。国产BD-71F型晶体管辅 助触点点火装置工作原理接通点火开关SW 当断电器触点K闭合时，因三极管V1的基极与发射极短路，故V1截止。这时蓄电池通过R2、VD、R1构成回路，在R2、R1的分压作用下，三极管V2获得正向偏压而饱和导通，接通初级电路。电路是：蓄电池正极 点火开关SW 初级电路绕组L1 附加电阻Rf 三极管V2集电极发射极 搭铁 蓄电池负极。当触点K打开时，蓄电池通过R3向三极管V1提供基极电流，使V1导通V2截止，点火线圈初级绕组中的电流中断，磁场迅速消失，于是在次级绕组中产生高压电，提供给火花塞实现点火。优点延长触点

15、的使用寿命改善点火性能改善发动机性能成本低第三节 无触点电子点火系统教学目的要求： 掌握无触点电子点火系的结构、工作原理及应用优缺点。主要教学内容： 无触点电子点火系统结构及原理。教学重点、难点：结构、工作原理第五章 点火系统导入新课 传统点火系统：白金易坏 电子点火系统：性能好，稳定！ 一、电子点火系统简介 电子点火系统也称为： 无触点电子点火系统电子点火系统常见类型： 磁脉冲式电子点火系统 霍尔式电子点火系统 光电式电子点火系统（过渡产品）磁脉冲式电子点火系统 霍尔式电子点火系统 光电式电子点火系统 特点： 取消了触点，用点火信号发生器产生点火信号，控制点火系统的工作。 优点： 避免由触点

16、引起各种故障，减少保养和维护工作；可以增大一次侧电流，提高二次侧电压和点火能量；改善混合气燃烧状况，提高发动机动力性和经济性，并减少排气污染。基本组成 1)点火信号发生器： 分电器转动时，将产生脉冲电压信号 2)电子点火器： 将信号整形，处理后控制一次侧回路上三极管的导通与截止 3)点火线圈：变压 4)火花塞：产生火花 工作原理 转动分电器使点火信号发生器产生脉冲电压信号，此脉冲电压信号经电子点火器大功率晶体三极管前置电路的放大、整形等处理后，控制串联于点火线圈一次侧回路的大功率晶体三极管的导通和截止。大功率晶体三极管导通时，点火线圈一次侧通路，点火系统储能；当输入电子点火器的点火信号脉冲使大

17、功率晶体三极管截止时，点火线圈一次侧断路，二次侧绕组便产生高压电。磁脉冲式电子点火系统 磁脉冲式点火信号发生器工作原理作用： 产生点火信号，控制电子点火器和点火系统的工作 组成：（安装在分电器内） 分电器轴带动的信号转子 永久磁铁 绕在支架上的传感线圈 工作原理 空气间隙的变化使磁路的磁阻随之改变，使通过传感线圈的磁通量发生变化，因而在传感线圈内感应出交变电动势。 电子点火器工作原理V2为触发管 导通时，V3截止。V4导通，V5导通。一次侧绕组有电流通过，其电路是：蓄电池正极一点火开关SW附加电阻及点火线圈一次侧绕组一大功率三极管V5一搭铁一蓄电池负极。 截止时，蓄电池通过R2向V3提供偏流，

18、V3导通。V4截止，V5截止，于是，点火线圈的一次侧电流被切断，二次侧绕组产生高压电，击穿火花塞间隙，点燃混合气。To be continued!二、光电式无触点电子点火装置 光电式无触点电子点火装置是采用光电式点火信号发生器产生点火信号，控制电子点火器和点火系的工作。 光电式点火信号发生器也安装在分电器内，它由安装在分电器轴上的转盘和安装在分电器底板上的光触发器组成。转盘的外缘开有与发动机气缸数相对应的缺口。光触发器由发光二极管和光敏三极管组成，当发光二极管的光线照射光敏三极管时，光敏三极管导通，产生与曲轴位置相对应的电压脉冲，即点火信号。特 点 1、抗污能力差 发光元件和光敏元件上沾灰和油

19、污就会影响正常的信号电压的产生。2、密封性要求很高3、光电式点火信号发生器的应用不如磁脉冲式和霍耳效应式的广泛。三、霍尔效应式无触点电子点火装置霍尔效应 霍尔效应是一种磁电效应，是德国物理学家霍尔1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。 当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电压。 霍尔电压UH与电流I和磁感应强度B及元件的厚度d的关系：式中RH为

20、霍尔系数，与霍尔元件本身有关。 由上式可知，当通过的电流一定值时，霍耳电压UH随磁感应强度B的大小而变化；同时也看出，霍耳电压UH的高低与磁通的变化速率无关。2霍耳效应式点火信号发生器 霍耳效应式点火信号发生器是根据霍耳效应原理制成的，它装在分电器内。由触发叶轮和信号触发开关等组成。触发叶轮：与火头制成一体，叶片数与 气缸数相等。信号触发开关：霍耳集成块，永久磁铁 触发叶轮转动，当叶轮齿对准永久磁铁和霍尔基片时，磁力线被旁通，霍尔基片上的磁场消失，霍尔基片不产生感应电压；当气隙对准永久磁铁和霍尔基片时，磁力线通过霍尔基片，霍尔基片产生感应电压。 工作原理 当触发叶片进入空气间隙时，霍尔集成电路

21、中的磁场便被叶片旁路，集成电路三极管截止，传感器输出的信号电压为高电平。 当叶片转离空气间隙时，磁通量通过霍尔元件，其霍尔元件产生电压，电路导通，信号发生器输出低电平，集成电路三极管导通，信号电压为低电平。 霍耳元件产生的霍耳电压UH是mV级，信号很微弱，需要信号处理，由集成电路完成。这样霍耳元件产生的霍耳电压UH信号，经过放大、脉冲整形，最后以整齐的矩形脉冲(方波)信号输出。电子点火器就是依靠信号发生器。输出的方波信号进行触发并控制点火系统工作。 利用触发叶轮改变通过霍尔元件的磁场强度，产生脉冲的霍尔电压信号，即当触发叶片通过或离开空气间隙时，发出通断信号。 作业 1、简述汽油发动机电磁感应

22、式电子点火装置的工作原理。 2、介绍霍尔式点火信号发生器的工作原理。 第四节 电容放电式电子点火系统 它用于产生火花的能量不是以磁场的形式储存在点火线圈中，而是以电场的形式储存在专门的储能电容中。点火时，储能电容向点火线圈的一次侧绕组放电，在二次侧绕组中感应出高压电，击穿火花塞间隙，产生电火花，点燃可燃混合气。工作特点组 成 该点火系统增加了直流升压器、储能电容、晶闸管(开关元件)和触发器等。直流升压器由振荡器、变压器、整流器三部分组成，作用是将电源的12V低压变为交流并升压，再经整流器整流为300500V的直流，向储能电容充电。直流升压器：振荡器 变压器 整流器储能电容：储存点火能量，充电

23、晶闸管（开关元件）：控制一次侧绕级的通断 触动发器： 获取触发信号，控制晶闸管开关 工作原理 当断电器触点闭合时，触发器发出指令信号，使晶闸管截止，直流升压器输出的300-500V的直流高压向储能电容充电；当触点打开时，触发器也发出指令信号，使晶闸管导通，储能电容向点火线圈的一次侧绕组放电，在二次侧绕组中感应出20-30kV的高压电，使火花塞产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气。特 点 (1)二次侧电压不受发动机转速影响 （适用于高速发动机） (2)对火花塞积炭不敏感 （火花塞不好时能保持良好的点火性能） (3)延长点火线圈的使用寿命 （只在点火时通电） (4)对蓄电池极为有利 （电能消耗随发动

24、机转速而升高 ） (5)能量利用率高 （能量损失少 ） 1）点持续时间短。2）对无线电干扰严重：影响电控装置。3）成本高缺点转速高的汽油机， 赛车发动机， 摩托车 应用第五节 点火系性能测试与维护一、几种点火系统的比较二、点火系性能测试 1 分电器的性能测试(1)发火均匀性检验 (2)离心点火提前调节器的检验(3)真空点火提前凋节器的检验 (4)分电器跳火能力的检验 1、分电器轴由电动机驱动，放电指针随分电器同步旋转，将点火线圈高压引入放电针，放电指针与刻度盘之间跳火。 2、调整电动机转速，使分电器在50-100r/min的转速下运转，观察跳火的间隔角度是否均匀。 四缸发动机间隔角度901，六

25、缸为601。如果跳火的间隔角度超出该范围，表明断电器凸轮磨损不均匀，或分电器轴与衬套磨损而使间隙过大，需修理或更换分电器。发火均匀性检验 先将分电器转速稳定在50100r/min，调整刻度盘，将刻度盘上0刻度线对准一个跳火火花，提高分电器转速，记录在规定转速时点火提前角改变量，与该型分电器的标准值进行比较，确定其性能好坏。(2)离心点火提前调节器的检验 将分电器转速稳定在1000rmin，抽动真空泵，记录下在规定的真空度时点火提前角的改变量，与该型分电器的标准值进行比较，确定其性能好坏。3)真空点火提前凋节器的检验 将点火线圈高压引入三针放电器，将三针放电器间隙调整至7mm，逐渐提高分电器转速，测出放电指针处的跳火连续不间断的转速，与标准值比较。(4)分电器跳火能力检验点火线圈性能测试 把三针