《汽车电器与电子设备》课件广科大玉洁第四章汽车

第四章汽车点火系第四章汽车点火系

点火系统的功能就是把汽车电源系统10～15V低压电转换成20～30kV高压电，并按发动机工作顺序适时地引入气缸形成电火花点着混合气，从而使发动机正常工作。第四章汽车点火系分类

点火系统按结构类型分为触点点火系统、电子点火系统和微机控制点火系统三种类型1、传统点火系2、普通电子点火系3、微机控制点火系已淘汰正在淘汰正在广泛应用无论是哪一类的点火装置，均有共同的技术性能要求，即应在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而准确地点火，为此应满足以下三个方面的要求：第一节对点火系统的要求1．能产生足以击穿火花塞间隙的电压;2．火花应具有足够的能量;3．点火时刻应适应发动机的工作情况第一节对点火系统的要求任何气体中都有少量的气体分子游离成正离子和电子，该电子或独立存在、或与中性分子结合而形成负离子。当正负电极两端加有电压时，在电场力的作用下，电极间的正离子便会向负电极运动、负离子和电子便会向正电极运动，离子和电子在运动中都会撞击中性分子，从而形成电流。一、产生足以击穿火花塞间隙的高压电

（一）电火花形成大量的离子、电子激烈地运动与碰撞就会发出大量的热，当温度达到一定值时，便会产生弧光放电，放电电流强度急剧增大，并产生清脆的响声，肉眼所见的电火花（即电弧）就是弧光放电的表现。电火花形成第一节对点火系统的要求一、产生足以击穿火花塞间隙的高压电

击穿电压：使火花塞电极之间产生火花的电压。1、火花塞电极间隙的大小(间隙越大，所需高压电越高)2、气缸内混合气的压力和温度

混合气密度越大，离子自由运动距离短，不容易发生碰撞电离，所需击穿电压高。混合气的压力和温度影响混合气密度。3、电极的温度和极性

火花塞电极温度高于混合气温度时，击穿电压降低30%~50%，中心电极为负时，火花塞击穿电压降低20%4、发动机的工作情况(起动和加速时需要较高的击穿电压)

影响因素：第一节对点火系统的要求二、火花应具有足够的能量当高压电在电极间隙之间跳火时，其电能将变成热能，从而点着可燃混合气。为使混合气能可靠点着，火花塞产生的电火花必须具有足够的能量。火花能量越大，则混合气越易点着，发动机的着火性能就越好；反之，火花能量越小，则着火性能就越差。第一节对点火系统的要求转速↑→最佳点火提前角↑负荷↑→最佳点火提前角↓起动或怠速时，最佳点火提前角↓或不提前辛烷值→最佳点火提前角↑压缩比↑→最佳点火提前角↓混合气浓度，在α=0.8~0.9时燃烧速率最大，最佳点火提前角最小，过稀或过浓的混合气，最佳点火提前角要增加。进气压力↓→最佳点火提前角↑三、点火时刻应适应发动机的工况变化第一节对点火系统的要求2、火花塞击穿视频第二节传统点火系

传统点火系统也称蓄电池点火系统、触点式点火系统。这种点火系统具有最基本的结构，在该系统中，通过机械凸轮接通和断开触点，使点火线圈的初级电流间歇流动，从而在点火线圈次级产生点火高压，第二节传统点火系点火开关：作用是控制电路通电。蓄电池：供给电能点火线圈：将12V低压电变为15～25KV高压电。分电器：适时控制初级电路通断，按顺序分配火花到各缸火花塞：将高压电引入气缸并产生火花点燃混合气。附加电阻：改善点火性能和起动性能高压阻尼线：连接导线1.组成第二节传统点火系2、工作原理初级电路接通，点火线圈积蓄能量；初级电路切断，点火线圈产生次级高压；次级高压加到火花塞上，击穿火花塞间隙，点燃混合气。完成。第二节传统点火系3、主要部件点火线圈、点火提前装置、辛烷值选择器、火花塞3.1、点火线圈是产生点火所需高压电的一种变压器，由初级绕组、次级绕组和铁心等组成。依磁路区分，可分为开磁路式及闭磁路式两种开磁路式点火线圈开磁路式点火线圈主要用于传统点火系统和部分电子点火系统；闭磁路式点火线圈主要用于电子点火系统和微机控制点火系统。第二节传统点火系--点火线圈1-瓷杯；2-铁心；3-初级绕组；4-次级绕组；5-导磁钢套；6-外壳；7-低压接线柱负极；8-绝缘胶木盖；9-高压接线柱；10-低压接线柱正极或“开关”；11-低压接线柱“+开关”；12-附加电阻第二节传统点火系--点火线圈

当一次电流流过一次绕组时，产生的磁通由铁芯经导磁钢片构成回路，如图所示。因为磁路上、下两部磁通是从空气中穿过，铁芯与导磁钢片未构成闭合磁路，所以称为开磁路式点火线圈。。图、开磁路点火线圈的磁路1-磁力线；2-铁心；3-初级绕组；4-次级绕组；5-导磁钢套第二节传统点火系--点火线圈2）闭磁路式点火线圈

a）日字铁心的磁路分布b）口字铁心的磁路分布图5-11闭磁路点火线圈的磁路

能量转换效率可达75%（开磁路式点火线圈只有60%)1-初级绕组；2-次级绕组；3-铁心第二节传统点火系--点火线圈图、常见的闭磁路式点火线圈

与开磁路点火线圈相比，闭磁路点火线圈具有漏磁少、转换效率高、体积小、重量轻、铁心裸露易于散热等优点，故已在高能电子点火系中广泛应用。第二节传统点火系--火花塞火花塞的结构1、接线螺母2、高氧化铝陶瓷绝缘体3、商标4、钢质壳体（六角形）5、内垫圈（密封导热）6、密封垫圈7、中心电极导电杆8、火花塞裙部螺纹9、电极间隙10、中心电极和侧电极11、型号12、去干扰电阻第二节传统点火系--火花塞a）低热值火花塞b）中热值火花塞c）高值火花塞（热型火花塞）（中型火花塞）（冷型火花塞）图5-19不同热值和绝缘体裙部长度的火花塞为了适应不同发动机的需要，火花塞因下部的形状和绝缘体裙部长度的不同有多种形式。第二节令传幕统点火偶系--翁火花塞常见的火推花塞图、常恶用火花塞袭的结构类强型目前，顶杜置气门式志发动机汽越车上使用易绝缘体突绕出型火花阵塞较多第二节蹦传统点颂火系--乱火花塞1、电极形扫状与放电秒性能2、火花塞铜间隙与放颂电电压第二节鸭传它统点火饶系--滩火花塞第二节尤传统点劣火系--息火花塞集炭烧蚀烧蚀点火提贷前机构第二节掀传统点贴火系--数点火提前拒机构在分电器父中一般设匀有两套自中动调节点掀火提前角沟的装置。标一套是能完随发动机浓转速的变鱼化自动调方节点火提轿前角的离侧心式点火跃提前角调泊节装置，喜另一套是酿能按发动广机负荷不妨同自动调灾节点火提施前角的真充空式点火杠提前角调织节装置。图、木离心点季火提前鸦调节器1-螺承钉及垫三片；悉2-点求火信号众发生器计转子（缩慧凸轮）普；3宣-拨板野；4-分炎电器轴破；5-影离心重免块；茶6-弹段簧；输7-托而板；历8-销改钉；塞9-柱烫销（1）柜离心点枪火提前糖调节器赖。离心善点火提恐前调节鸟器是在陷发动机径不同转父速下自滑动调节华点火提程前角的遭装置，畜它使点掩火提前姻角随发炕动机转苏速的增谁大而适里当地增属大，其膛结构如滚图所示雹。第二节秆传经统点火尼系--颗点火提反前机构（2）真鼓空点火提散前调节器忆。真空点赶火提前调聋节器能根膨据发动机播负荷的变孩化自动调剃节点火提唐前角，使谊点火提前缓角随发动商机负荷的谁增大而减邮小。真空冰点火提前归调节器装与在分电器参壳体的外估侧，其结坛构原理如母图5-1植6所示。a）小负遮荷（节气禁门1／4服开度）钥b）大厉负荷黄c）营起动和怠漏速图5-嫩16秤真具空点火粘提前调概节器结配构原理夺示意图1-分电签器外壳；颠2-点将火信号发军生器转子规（凸轮）般；3-咸点火信号吩发生器（弦触点）；4-真空棉点火提前个调节器外缺壳；5贫-弹簧；催6-真款空连接管艇；7-进颈气道；推8-节气速门；9-膜片掌；10罪-拉杆；顿11-怠固定销第三节营电子点姑火系传统点支火系统葱的缺点垂：火花能辱量受限触点故障粒多，寿命境短触点电料腐蚀顶块磨饥损触点在桌高速时“回跳”、“颤动”对火花者塞积碳礼和污染纸敏感被新型沸点火系疯统取代在无触点焦电子点火馅系统在无触胸点电子犁点火系柴统中，竿用信号缴发生器胳取代凸陪轮触点碌机构，奋利用电自子控制枪的方法刻使点火很线圈的政初级电咱流间歇耽流动，谅从而在京点火线殿圈次级贝产生点许火高压抚。第三节县电子点麻火系第三节不电子点送火系1、电意子点火任系中由切点火控肆制器初洋级电路筛通断、挡传统点松火系没桶有点火秒器；2、电涨子点火抚系的分界电器和老传统点驼火系的雹分电器富机构不务同；3、电彩子点火可系点火潮能量高极，性能弟好传统点拖火系和滨电子点然火系的递比较第三节识电今子点火句系---无触点抱电子点表火系统点火开关繁：作用是昏控制电路辣通电。点火线圈乎：将12咳V低压电敌变为15颈～25K辞V高压电护。点火器性：作用缩慧是控制污初级电柿路通断分电器伯：提供悬点火信社号；按卸顺序分欢配火花享到各缸总；按发旋动机工畏况改变烫点火时相间火花塞程：作用买是将高吗压电引详入气缸醉并产生鼠火花点进燃混合弊气。第三节络电槽子点火认系--过无触点晓电子点他火系统1）信捕号发生伯器：①磁感应同式；②霍尔式；③光电式；④电磁振偏荡式2）配技电器3）点火波提前机构①真空提前法机构:作用是随坛发动机负鹅荷的变化元自动改变肌点火提前浆角；②离心提前尊机构:作用是根纱据转速的葬变化自动坐改变点火剂提前角。分电器坝结构分打三部分由：第三节谁电子点幕火系--论无触点电躺子点火系自统5.3.耐1点火信凭号发生器点火信烫号发生乱器的作穗用是产客生与气锡缸数及党曲轴位浑置相对钟应的电娘压信号很，用以孕触发点奥火控制酒器按发陪动机各侧缸的点柏火需要废，及时刮通断点盯火线圈津初级回锄路，使昆次级产称生高压啊。常见的刚点火信纽奉号发生左器有电磁感培应式、队霍尔效淹应式、袖光电式等几种。1.电扒磁感应恰式点火混信号发汤生器1）电磁炉感应式点执火信号发烟生器基本北结构与原非理电磁感洪应式点船火信号开发生器物由靠分采电器轴坡带动且栏转速与竭之相等钥的信号色转子、埋安装在毅分电器转底板上南的永久号磁铁和雁绕在导熊磁铁心催上的传谅感线圈滋等组成救。信号转绸子有数背目与发咏动机气爱缸数相漫等的凸阳齿。永吧久磁铁候的磁通便经转子从的凸齿感、传感甜线圈的否铁心、妖永久磁炼铁构成乎回路。第三节瘦电子点摩火系--足无触点电狡子点火系送统（a）结标构图医（b）工栋作原理图图5-曾28岁电磁姓感应式每信号发柄生器1-传竿感线圈舍；2-免永久磁外铁；3蜡-信号戒转子；悦4-导激磁铁心根据电肢磁感应森原理，爬当穿过堡线圈的湾磁通量徐发生变矩化时，挤线圈中日将产生会感应电红动势，厚感应电床动势的领大小与留磁通的据变化率既成正比喇。感应趴出脉冲遮信号电闯压，经卖过放大丸器放大答，触发菌开关管降，起到颤控制初惩级电路煤的接通白和断开吃作用。第三节光电回子点火镜系--磁感应式雷信号发生据器（a）靠征近时柔（b）对滤正时萍（盼c）离开面时图5-翼29代电磁市感应式配信号发脖生器的垮磁路变铜化1—信础号转子态；2—豪传感线劣圈；3学—铁心揪；4—幻玉永久磁缠铁图5-3凳0穿跌过线圈的盖磁通及线列圈中的感令应电动势第三节娃电子点码火系--光电式点阳火信号发杜生器组成： 发光烫元件、光简敏器件、箱遮光盘。优点：低速比时火花亩持续时拌间长；幕光电触稳发器的码信号及疫闭合角斯不受转阀速影响忘；点火故正时长斧久不变窄且精确脱，结构表简单寿脏命长。（a）饲结构逼（b）驾工作原理图、光电岂式点火信忘号发生器会结构1-分火条头；2-疯光源（发雷光元件）慢；3-光轰接收器（貌光电元件爷、光敏元顺件）；4-遮光奋盘（遮光吸转子）；闪5-输出波信号；6炼-电源第三节宰电子点狼火系--光电式点酱火信号发尚生器3.光蚊电式点卧火信号爷发生器1）光丹电式点司火信号手发生器马的结构（a）逆结构淘（b）秤工作原轨理图5-拥38忧光电啦式点火广信号发啊生器结各构1-分钓火头；嚷2-光拘源（发勉光元件以）；3暖-光接回收器（氧光电元讲件、光病敏元件秒）；4-遮客光盘（层遮光转泉子）；瞒5-输轿出信号阿；6-苏电源第三节屑电子点赚火系--光电式点废火信号发坑生器图5-3男9光际电式电子梯点火系统染的工作原怜理GA—茂光源（批发光二忆极管）玩；VTC—光接可收器（纯硅光电罩晶体管四）当转子温的缺口灶通过光喷源时，响VT4馆导通；伶当转子甚的实体免部分遮炭住光源匠时，V作T4截誉止。第三节半电子点飞火系--绳霍尔效应胃式信号发悬生器4霍尔效丧应式霍尔效应消原理：电流通过指放在磁场隐中的半导闸体基屠片，且电闯流方向（X）与磁场浸方向（Y）垂直时闲，在Z方向上产患生一个电训压，称霍天尔电压。润(P96页图4-4忆3)利用这一斥信号来控辽制发动机神点火时间徐,当通过腿的电流喇为一定礼值时，辫霍尔电爬压随磁钓感应强她度的大叼小而变唱化；同叙时也可点看出，页霍尔电未压的高禽低与磁惕通的变柏化速率威无关。第三节深电环子点火容系--弄霍尔效潮应式信婶号发生颂器13霍尔式1.MP寄G第三节臂电症子点火诸系--往霍尔效温应式信包号发生昂器14霍尔式2.MP奏G第三节弊电属子点火沿系--禽霍尔效疑应式信宽号发生姥器2）原理湿：触发叶鸭轮转动款时，每赵当叶片禁进入空而气隙，狂磁场被蜜旁路，闹霍尔元未件不产盗生霍尔芬电压，话集成电星路输出漂端三极许管截止源，信号借发生器敲输出高全电位；当触发晃叶轮离瓜开空气索隙，永侧久磁铁洋的磁通悲通过霍判尔集成蚊块，构锡成回路距，这时躁，霍尔稼集成块才产生霍义尔电压毙，集成储电路输载出端三蛛极管导录通，信谋号发生策器输出巷低电位乒。叶片不亿停的转逐动，信饼号发生轻器输出早一个矩础形波信尺号，作脚为控制午信号给跑点火器姻。由点咬火器控堤制初级笑电路的罪通断。第三节羊电子点高火系--片霍尔效应竖式信号发休生器霍尔信杰号发生争器的优乏缺点：1）工趁作可靠袭，无磨狂损，不劲受灰尘执油污影感响，无您调整部敏件，小晴型坚固架，寿命漠长。2）发动佩机起动性万能好，信伤号的强弱与发响当即转哗速无关秃。3）价格越较高2、工作原屿理在电控单闷元中，预丧先根据试老验结果，井储存了发季动机在各州种转速及摧负荷时的眉最佳提前骨点火角。衣这样，只连要电控单莲元接收到咽各种传感挎器送来的线发动机转雕速、负荷声等信号，割就能立即势计算出点醉火提前角崭，修正信速号发生器然送来的点要火信号，办正式向点绪火器发出警点火的信翁号。由于户电子点火叠提前装置蜘可以精确织地控制点丹火时间，抢又和电控们汽油喷射善装置共同侵工作，因克此可以进巴一步提高之发动机的桌性能1、概述歼：电子控篇制点火滩提前（ESA）系统雷是一个也根据各众种传感今器传来显的信号指，采用箩发动机ECU(发动机捡控制单源元)来确定古点火正久时的系聪统第四节我微浓机控制备点火系晃统第四节吴微费机控制剪点火系环统3、系统将组成ESA系统由各狼种传感器划、发动机ECU、点火线包圈、点火稳器和火花助塞组成第四节关微勒机控制避点火系析统带电子点葬火提前—直接点贡火带电子滤点火提掉前—晶体管型第四节宇微丘机控制定点火系挤统4、微机控茫制点火系巴统结构分谎析执行器点火器点火线圈火花塞（分电器）ECU传感器CMP（凸轮轴位置传感器）CKP（曲轴位置传感器）KS（爆震传感器（修正））VSS（车速传感器）MAF（空气流量计）TPS（节气门位置传感器）ECT（冷却液温度窗前）IAT（进气温度传感器）主传感器辅助传感器1）传感熊器第四节墙微机控凑制点火系饭统2）ECU控制单搏元：目前汽淘车发动口机大多另数都采苹用集中赠控制系拦统，其膜中微机硬控制点扭火系统仅是电疤子控制康器的一努个子系法统。电蛙子控制鉴器（ECU）既是燃面油喷射控慈制系统的控制咬核心，也傅是点火控鸦制系统的望控制核心筒。在ECU的只读存计贮器（ROM）中，除存邮储有监控勇和自检等烈程序之外占，还存储鹅有由台架烦试验测定赠的该型发动机在各攀种工况下限的最佳点讯火提前角敞。随机存阵储器（RAM）用来捉存储微鱼机工作时暂统时需要存会储的数据糊，如输入/输出数据驳、单片机绍运算得出梢的结果、故障代倘码、点束火提前竭角修正占数据等领等，这秤些数据给根据需堆要可随咏时调用恭或被新的数构据改写惨。CPU不断接背收上述据各种传搭感器发模送的信修号，并缎按预先换编制的程序繁进行计闹算和判紧断后，佳向点火英控制器务发出最临佳点火快提前角夜和点火销线圈初级电路应导通时间耍的控制信镇号。第四节垮微机控背制点火系胀统3）执行秆器：点火器:是电控蒜点火系赛统的执欲行元件旨，它可趴将电子霉控制系抬统输出蚂的点火妈信号进行健功率放遥大，驱寄动点火鲜线圈工永作。点火线圈:可将火花吹塞跳火所床需的能量鞭存储在线残圈的磁场训中，并将滋电源提供的低压踪蝶电转变为尚足以在电盒极间产生混击穿点火味的15~2知0kV高压电铸。在有树分电器的电娃控点火系足统中，只出有一个点剃火线圈，秧而无分电千器点火系挤统中则有多个点火副线圈。分电器:在有分拌电器的午电控点冻火系统督中，分腊电器根饶据发动凤机的点穿火顺序挺，将点火线静火线圈产姨生的高电赠压产生电割火花，点桐燃气缸内态的混合气弟。第四节朱微落机控制暖点火系卡统有分症电器的炸电控点披火系统凸轮轴位置传感器CMP曲轴位置传感器CKP爆震传感器KSECU点火器点火线圈分电器