汽车电气系统第5章点火系.ppt

第四章 点火系,概述,1、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。,第一节 概 述,2、点火系的种类,3、发动机对点火系的要求,1）能产生足以击穿火花塞间隙的电压 （810kV） 2）火花应具有一定的能量（5080mJ） 3）点火时间应适应发动机的工况（最佳点火时间）,第二节 普通电子点火系,一、传统点火系 1.组成,点火开关：作用是控制电路通电。,电源：作用是供给电能,点火线圈：作用是将12V低压电变为1525KV高压电。,分电器：作用是适时控制初级电路通断，按顺序分配火花到各缸,火花塞：作用是将高压电引入气缸并产生火花点燃混合气。,附加电阻：作用是改善点火性能和起动性能,2.工作原理,3.传统点火系点火过程,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。 接通、切断，必须自动完成。,二、无触点电子点火系,1.无触点电子点火系统的类型,1）磁感应式无触点电子点火系统； 2）霍尔式无触点电子点火系统； 3）光电式无触点电子点火系统； 4）电磁振荡式无触点电子点火系统。,2. 无触点电子点火系的组成,点火开关：作用是控制电路通电。,电源：作用是供给电能,点火线圈：作用是将12V低压电变为1525KV高压电。,点火器：作用是控制初级电路通断,分电器：提供点火信号；按顺序分配火花到各缸；按发动机工况改变点火时间,火花塞：作用是将高压电引入气缸并产生火花点燃混合气。,3.无触点电子点火系的分电器,分电器结构分三部分： 1）信号发生器： 磁感应式；霍尔式；光电式；电磁振荡式 2）配电器 3）点火提前机构 真空提前机构: 作用是随发动机负荷的变化自动改变点火提前角； 离心提前机构: 作用是根据转速的变化自动改变点火提前角。,传统点火系和电子点火系的比较,1、电子点火系中由点火控制器初级电路通断、传统点火系没有点火器； 2、电子点火系的分电器和传统点火系的分电器机构不同； 3、电子点火系点火能量高，性能好。,二、电子点火系分电器的结构和工作原理,1.磁感应式（磁脉冲式）信号发生器： 1） 组成：信号转子、永久磁铁、铁心、传感线圈； 2） 作用：产生点火控制信号，送到点火器； 3）安装位置：安装在分电器中原来安装断电器触点的活动底板上。,2.配电器,配电器的作用是：将高压电按发动机点火顺序分配给各缸。 1）由分电器盖和分火头组成； 2）分电器盖； 3）分火头装分电器凸轮轴上，导电片将中央高压电引入旁电极，和旁电极之间有0.250.8mm的间隙； 4）分缸线现在多为阻尼线。,3.点火提前机构,点火提前机构：作用是根据发动机的转速、负荷自动改变点火提前角。 1）离心提前机构:作用是根据转速的变化自动改变点火提前角 2）真空提前机构:作用是随发动机负荷的变化自动改变点火提前角 3）辛烷值选择器(人工调节器),2）真空提前机构:作用是随发动机负荷的变化自动改变点火提前角,第四节 点火线圈,点火线圈是将低压电变为高压电的主要部件，是汽车点火系的高压电源。 一、点火线圈的结构： 1.开磁路点火线圈,第四节 点火线圈,一、点火线圈的结构： 2.闭磁路点火线圈,第四节 点火线圈,二、 附加电阻 1作用：解决点火线圈高速断火和低速发热的问题。 2在起动时为获得较强的点火能量，需将附加电阻短路，有起动机电磁开关自动完成 三、点火线圈的检验 点火线圈的检验主要包括：初级绕组和次级绕组的断路、短路、搭铁故障检验，发火强度检验。 1初级绕组和次级绕组的断路、短路、搭铁故障检验 1）测量电阻法 2）试灯检验法 2点火线圈的发火强度检验 1）在试验台上进行 2）对比法检验,第五节：火花塞,火花塞的工作条件及对其要求： 1、受高压燃气冲击及发动机振动，故应有足够的机械强度。 2、受冲击性高电压作用，故应有足够的绝缘强度。 3、应能承受温度的剧烈变化。 4、火花塞的电极应采用耐腐蚀材料。 5、应有适当的电极间隙和安装位置，气密性要良好。,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,提高对点火系电磁干扰的抑制能力,其他一些型式的火花塞,多极火花塞,改善点火性能,“V”型电极火花塞,其他一些型式的火花塞,火花塞的热特性,火花塞裙部的温度： 1、500700为自净温度，适当。 2、温度过高，形成炽热点火，损坏发动机。,决定受热情况和散热条件,热型：裙部较长，吸热多，散热难，温度高 冷型：裙部较短，吸热少，散热易，温度低,适用于大功率高压缩比高转速的发动机,功率转速和压缩比较低的发动机,火花塞的散热,热型和冷型火花塞,火花塞的型号,E,4,T,1989年标准：,1、表示火花塞结构类型和主要型式尺寸。 2、表示火花塞热值。 3、表示火花塞派生产品结构特征， 发火端特征材料特性及特殊技术要求。,1,2,3,火花塞使用中常见的故障,集炭,烧蚀,烧蚀,第六节 磁脉冲式无触点火装置 （磁感应式）,电源,点火开关,附加电阻,点火线圈,点火器,配电器,信号发生器,火花塞,1.（磁感应式）磁脉冲式信号发生器,1）组成：信号转子、永久磁铁、铁心、传感线圈； 2） 作用：产生点火控制信号，送到点火器； 3）安装位置：安装在分电器中原来安装断电器触点的活动底板上。,4） 工作原理：当信号转子随分电器轴转动时，信号转子的凸齿与铁心的空气隙发生变化，使通过传感线圈的磁通发生变化，因此传感线圈中便产生感应的交变电压信号，用这个信号作为点火控制信号。,5）转速对信号电压波形的影响,6） 铁心间隙对信号对信号电压波形的影响,A,B,第七节 霍尔式无触点电子点火系,1、霍尔效应原理： 如图所示，当电流I通过放在磁场中的半导体基片（称为霍尔元件）且电流方向和磁场方向垂直时，在垂直与电流和半导体基片的横向侧面上即产生一个电压，这个电压称为霍尔电压UH 霍尔电压UH的大小：,2、霍尔式信号发生器,1）霍尔信号发生器的基本结构： a 触发叶轮： b 霍尔传感器： （由永久磁铁霍尔集成块组成）,2、霍尔式信号发生器,1）霍尔信号发生器的基本结构： 霍尔集成块：霍尔元件和集成电路,2）原理： 触发叶轮转动时，每当叶片进入空气隙，磁场被旁路，霍尔元件不产生霍尔电压，集成电路输出端三极管截止，信号发生器输出高电位； 当触发叶轮离开空气隙，永久磁铁的磁通通过霍尔集成块，构成回路，这时，霍尔集成块产生霍尔电压，集成电路输出端三极管导通，信号发生器输出低电位。 叶片不停的转动，信号发生器输出一个矩形波信号，作为控制信号给点火器。由点火器控制初级电路的通断。,霍尔信号发生器的优缺点：,1）工作可靠，无磨损，不受灰尘油污影响，无调整部件，小型坚固，寿命长。 2）发动机起动性能好，信号的强弱与发当即转速无关。 3）价格较高,点火器,功能：控制初级电路通断;控制初级电流大小；控制闭合角大小；停电保护；过压保护，反向保护，慢恢复控制,点火器电路图,1）基本功能 接通点火开关，发动机转动，分电器的信号发生器叶片转动，叶片进入空气隙，信号发生器输出高电位，送入点火器，点火器通过内部电路适时地驱动末级大功率三极管导通，初级电路接通； 叶片离开空气隙时刻，信号发生器输出端由高电位下跳为低电位），点火器大功率三极管导通，初级电路切断，产生次级高压。,点火器的其它功能,2） 限流控制 （恒流控制） 桑车采用高能点火线圈; 高能点火线圈初级电路电阻小，电感小初级电流增长快，初级电流大，若不控制，点火线圈和点火器会因过热而损坏。,点火器的其它功能,3） 闭合角控制 闭合角定义： 闭合角是指点火器中控制初级电路的大功率三极管在导通期间分电器轴转过的角度。,闭合角控制的必要性： 若不控制，低速时，限流时间过长，造成点火线圈寿命降低，大功率管过渡发热；,3） 闭合角控制的方法 在点火器中的闭合角控制电路，使发动机转速低时，延迟大功率管的导通，在转速高时提前导通，使大功率管VT的导通时间保持不变。 实际上控制下列情况下的时间t2保持不变： 转速变化时； 电源电压变化时； 点火线圈参数变化时。 如果转速等因素变化时，导通时间保持不变，则闭合角（导通角）是变化的。 闭合角的变化由点火器中闭合角控制电路控制。,4） 停车断电保护 因汽车的停驶时间是随机的，就可能会处在初级电路导通期间而停驶，如果此时点火开关忘记关断，就会导致点火线圈和大功率管长期通电而加速损坏，因此而设置停车断电保护功能。,第九节 微机控制点火系,1、微机控制点火系的组成,这种点火系统主要由与点火有关的各种传感器、电子控制器（ECU电脑）、点火电子组件（点火器）、点火线圈、配电器、火花塞等组成，如图所示。,1、传感器 传感器用来不断地检测与点火有关的发动机工作状况信息，并将检测结果输入电子控制器，作为运算和控制点火时刻的依据。各车型使用的传感器类型、数量、结构及安装位置不同，但其作用大同小异。微机控制的电子点火系统中所用的传感器主要有以下几种： l）曲轴位置传感器：检测两个信号： 曲轴转角 (或发动机转速) ，检测发动机转速信号 曲轴基准位置（点火基准传感器,活塞上止点位置）：检测基准缸活塞上止点位置信号（凸轮轴位置传感器）,2）空气流量计（进气管负压传感器）检测进气量信号 ； 3）冷却液温传感器：检测水温信号； 4）氧传感器：检测空燃比浓稀信号； 5）节气门位置传感器：检测节气门的开度和加速信号 ； 6）车速传感器：检测车速信号； 7）空档开关：检测变速器空档信号； 8）点火开关：检测点火状态还是起动状态信号 ； 9）空调开关：检测空调是开还是关信号； 10）蓄电池：检测电池电压信号； 11）进气温度传感器：检测进气温度信号； 12）爆震传感器：检测爆震信号。,2电子控制器（ECU） 控制电脑一般被称为ECU，英文为（Electronic Control Unit） 它是点火控制系统和喷油控制系统的中枢，作用是接收上述各有关传感器信号，并按照特定的程序进行判断、运算后，给点火电子组件输出最佳点火提前角和初级电路导通时间的控制信号。在现代发动机集中控制系统中，点火系统仅是电子控制器的一个子系统。,2电子控制器（ECU）： 中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出接口（I/O）、总线及电源供给电路等部分组成。,3点火器 点火器是综合控制的执行器之一，点火器的作用是根据ECU的指令，通过内部的大功率三极管的导通和截止，控制初级电流的的通断，完成点火工作。 各种发动机的点火器结构各不相同，有的点火器除接通、切断初级电路的功能外，还有恒流控制、闭合角控制、气缸判别、点火监视等功能。 也有的发动机不设点火器，控制初级电路的大功率三极管设在控制器（ECU）内部。,4、点火线圈 与微机控制电子点火系所匹配的点火线圈为专用高能点火线圈，一般采用闭磁路，能量损失小，对外电磁干扰小。,5、分电器 微机控制点火系的分电器结构随发动机型号的不同有较大差异； 由配电器和凸轮轴位置传感器成； 现在，不少汽车发动机取消了分电器称无分电器微机控制点火系。,2、微机控制点火系的分类,微机控制点火系统，按照是否保留传统的分电器（实质上指配电器），可分为两大类： 1）有分电器点火系统; 2）无分电器点火系统 同时点火方式 单独点火方式,1）有分电器点火系统（非直接点火系统） 仍保留分电器的微机控制点火系称为非直接点火系统。 该系统中，点火线圈的高压电是经配电器进行分配的，即由分火头和分电器盖组成的配电器，依照点火顺序适时地将高压电分配至各气缸，使各缸火花塞依次点火 。 2）无分电器点火系统 (直接点火系统 ) 该系统中点火线圈上的高压线直接与火花塞相连，工作时，点火线圈产生的高压电直接送到各火花塞、由微机根据各传感器输入的信息，依照发动机的点火顺序，适时地控制各缸火花塞点火。,两缸同时点火,丰田汽车发动机微机控制系统,丰田点火系,1、曲轴位置转角传感器,1）功用： 曲轴位置传感器是微机控制点火系中最重要的传感器之一，它是微机控制点火系中必不可少的信号源，向电子控制器输入活塞位置（上止点）、曲轴转速等信息。 2）类型： 常用的曲轴位置转角传感器型式有：磁感应式、光电式、霍尔式等。 3）安装位置：（常见有以下几种） 1) 飞轮壳上 2）曲轴前端 3）凸轮轴前端 4) 分电器内 丰田的曲轴位置转角传感器在分电器内，采用磁电式。,Ne信号发生器,每转一圈产生24个信号,G信号发生器,曲轴位置转角传感器包括两个传感器： 作用：判别活塞上止点位置。 由信号转子和两个传感线圈组成，分别产生G1、G2两个信号。,G1信号用来检测第六缸上止点位置 G2信号用来检测第一缸上止点位置 实际检测上止点前10 G信号和Ne信号的