第四模块点火系

第四模块 点火系 知识目标 1 了解点火系 了解点火系统统的作用和的作用和类类型 型 2 掌握点火系 掌握点火系统统的的组组成 各部件作用与成 各部件作用与结结构 构 3 理解点火系 理解点火系统统的工作原理与工作的工作原理与工作过过程 程 4 了解点火系 了解点火系统统常常见见故障故障现现象 能象 能够够正确分析故障原因 正确分析故障原因 能力目标 1 能 能够进够进行点火系行点火系统统的的线线路分析 路分析 2 能 能够够独立拆装点火系独立拆装点火系统统部件 并能借助工具部件 并能借助工具对对其其进进行行检检修 修 3 在教 在教师师指指导导下 能下 能够检查够检查 调调整点火正整点火正时时 并能 并能够够正确正确诊诊断 排断 排 除点火系除点火系统统的故障 的故障 在汽油发动机中 气缸中的混合气是由高压电火花点燃的 而产生高压电 火花的任务是由点火系统来完成的 因此 点火系统的作用是保证在各种工况 和使用条件下 可靠 准确地点燃混合气 点火系统的基本要求点火系统的基本要求 高压要求高压要求 即点火装置应能产生足以击穿火花塞电极间隙的高压电 火花 塞电极间隙击穿电压的高低与很多因素有关 如 火花塞间隙的大小 气缸内 混合气的压力与温度 电极的类型和发动机的工作情况等 为了保证可靠点火 点火系统必须有一定的电压储备 保证在各种工况下都能提供足够的击穿电压 但过高的击穿电压又将给绝缘带来困难 因此 击穿电压通常在 20KV 30KV 之 间 高能要求高能要求 即电火花应具有足够的点火能量 发动机正常工作时 由于混 合气压缩终了的温度很高 因此所需的点火能量很小 1mJ 5mJ 但在发动机 起动 怠速运转以及急加速时 则需要较高的点火能量 因此 为了保证可靠 点火 通常要求点火系统提供的火花能量不得低于 50mJ 正时要求正时要求 即点火时间应与发动机的工作情况相适应 这里面包含有两层 含义 首先 点火系统应该按照发动机的作功顺序进行点火 即点火顺序和作 功顺序一致 才能保证发动机正常运转 例如 桑塔纳轿车四缸发动机的作功 顺序是 1 3 4 2 则其点火顺序也应该是 1 3 4 2 其次 点火系统必须在对发 动机工作最有利的时刻点火 一般我们用点火提前角来描述点火时刻 点火提 前角是指从火花塞电极跳火开始到活塞运行到压缩上止点为止这一段时间内曲 轴所转过的角度 通常把能够保证发动机输出功率最大 油耗最低的点火提前 角称为最佳点火提前角 不同发动机的最佳点火提前角各不相同 并且同一台 发动机在不同的工况和使用条件下最佳点火提前角也不相同 因此 点火系统 必须能够随发动机工况的变化 自动调整点火提前角 以保证发动机的最佳性 能 典型的汽车点火系统的组成如图 4 1 所示 汽车点火系统部件在车上的布 置如图 4 2 所示 图 4 1 汽车点火系统的基本组成图 图 4 2 汽车点火系统部件的布置图 点火系统的类型点火系统的类型 目前 汽车上应用的点火系统类型多样 通常按照点火系统的结构和发展 历程把其分为三种基本类型 传统点火系统传统点火系统 在该系统中 点火初级电路的接通 切断是由断电器触点 俗称 白金 来控制的 因而也被称作触点式点火系或机械式点火系 传统 点火系统结构简单 成本低廉 但工作可靠性较差 故障率较高 目前仅在部 分在用车上有使用 电子点火系统电子点火系统 在该系统中 点火初级电路的接通或切断是由晶体管控制 的 因而也被称作晶体管式点火系 电子点火系统经历了有触点电子点火系和 无触点电子点火系两个阶段 目前所说的电子点火系基本上都是指无触点电子 点火系统 相比于传统点火系统 电子点火系统具有工作可靠性高 质量轻 体积小 点火时间精确等优点 目前已经得到广泛应用 按照点火信号产生原理的不同 无触点电子点火系统可以分为以下三种 第一种为磁感应式 磁脉冲式 即利用电磁感应原理 改变磁路磁阻 使 通过传感线圈磁通量发生变化 在传感线圈内产生交变电动势 以此作为点火 触发信号 此种点火装置结构简单 性能可靠稳定 目前应用较为普遍 第二种为霍尔效应式 就是利用霍尔效应原理 改变通过霍尔元件的磁感 应强度 从而产生交变的霍尔电压 霍尔电压经过处理后作为点火触发信号 这种点火装置性能优于磁感应式点火装置 在欧洲车和部分美国车上应用较多 第三种是光电感应式 其原理是随遮光转子的转动 发光二极管照射到光 敏二极管上的光线发生变化 光敏二极管便产生脉冲信号 以此作为点火触发 信号 由于光电式电子点火装置受外界环境影响较大 点火信号电压很不稳定 现已很少采用 微机控制点火系统微机控制点火系统 也被称作电脑控制点火系统 在该系统中 计算机根 据各种传感器的输入信号 经过数学运算和逻辑判断 去控制点火初级电路的 接通 切断 微机控制点火系统可根据发动机工况变化对点火提前角进行调整 获得最佳燃烧 从而可以使发动机获得优良的动力性 经济性和排放性能 因 此 微机控制点火系统是目前最先进的点火系统 在轿车上的应用也越来越普 遍 汽车点火系统的类型和特点分析参见表 4 1 表 4 1 点火系统的类型和特点分析 序号分类标准类型特点 电感储能式结构简单 汽车上应用 1按储能型式分 电容储能式结构复杂 多用于赛车 磁感应式结构简单 点火比较可靠 霍尔式结构比较简单 点火可靠 光电式结构比较复杂 性能不够稳定 2按传感器的 结构形式分 电磁振荡式结构比较复杂 多用于赛车 机械式 触点式 点火控制不够精确 电子控制器式 普通电子式 点火控制比较精确可靠3按控制方式分 微机控制式 分配式和直接式 点火控制精确可靠 4 1 点火线圈 从原理上来说 点火线圈是一个自耦式变压器 作用是将蓄电池或发电机 提供的低压电转变为能够击穿火花塞间隙的高压电 简单来说 我们可以把点 火线圈看成是一种特殊的脉冲变压器 能够将 12V 的低电压转换成 25000V 或更 高的电压 目前 汽车上使用的点火线圈外形各异 结构多样 但根据磁路的 结构形式不同 点火线圈总体上可以分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈两 类 4 1 1 开磁路点火线圈 开磁路点火线圈的外形如图 4 3 所示 它主要由铁芯 初级绕组 次级绕组 低压接线柱 高压输出端子 绝缘填充材料及外壳等组成 点火线圈上端装有胶 木盖 其中央突出部分为高压接线柱 其他接线柱为低压接线柱 根据低压接柱 数目多少 点火线圈有两接柱式和三接柱式之分 其内部结构如图 4 4 所示 图 4 3 开磁路式点火线圈实物图 为了减少涡流和磁滞损失 铁芯由硅钢片叠制而成 初级绕组和次级绕组都 套装在铁芯上 初级绕组用直径为 0 5mm 1 0mm 的漆包线在绝缘纸管上绕 230 匝 370 匝而成 次级绕组则采用直径为 0 06mm 0 10mm 的漆包线 绕 11000 匝 26000 匝而成 为有利于初级绕组散热 初级绕组套装在次级绕组之外 绕 组外面都包有绝缘层 并在绕组与外壳之间 装有导磁用的钢片 以减小磁阻 同时将铁芯和两个绕组浸渍石腊与松香的混合物 后装入外壳中 为加强绝缘和 防止潮气侵入 在外壳内填满沥青或变压器油 前者称之为干式点火线圈 后者 称之为油浸式点火线圈 两接柱式点火线圈的低压接柱上有 标记 三接柱式点火线圈 与两接柱式的主要区别是外壳上多了一个附加电阻 因而增加了一个接线柱 如 图 4 4 b 所示 图 4 4 开磁路点火线圈的结构和原理图 1 接线柱 2 次级绕组引出头及弹簧 3 橡胶罩 4 高压阻尼线 5 高压线插座 6 螺母及垫片 7 绝缘盖 8 橡胶密封圈 9 螺钉及螺母 10 附加电阻盖 11 附加电 阻瓷质绝缘体 12 附加电阻及接线片 13 固定夹 14 初级绕组 15 次级绕组 16 绝缘纸 17 铁芯 18 瓷绝缘体 19 沥青材料 20 外壳 21 导磁钢套 附加电阻是一个热敏电阻 一般用低碳钢或镍铬丝 铁铬铝丝制 它具有受 热时电阻迅速增大 冷却时电阻迅速降低的特性 点火线圈工作时 通过初级绕组的电流作为磁场储存 当初级绕组的电流突 然被切断时 磁场衰减 使次级绕组产生感应电动势 开磁路点火线圈存在以下缺点 漏磁通较大 转换效率低 能量转换率只 有 60 绝缘硅油会挥发 溢出 造成绝缘性能下降 容易击穿 体积较大 4 1 2 闭磁路点火线圈 由于开磁路点火线圈存在上述缺点 不能满足点火系统的发展要求 因此 性能更优良的闭磁路点火线圈应运而生 闭磁路点火线圈的外形如图 4 5 所示 闭磁路点火线圈采用 日 字形或 口 字形铁芯 使初级绕组在铁芯中 产生的磁通形成闭合回路 因此磁路磁阻小 漏磁少 损失能量少 有效地提 高了次级电压 同时 闭磁路点火线圈采用热固性树脂作为绝缘填充物 外壳 以热熔性塑料注塑成型 其绝缘性 密封性均优越于开磁路点火线圈 加之其 结构紧凑 体积小 重量轻 故已在微机控制点火系统中得到广泛应用 闭磁 路式点火线圈的工作原理如图 4 6 所示 图 4 5 闭磁路点火线圈实物图 图 4 6 闭磁路点火线圈结构和原理图 1 初级绕组 2 次级绕组 3 铁芯 4 正接线柱 5 负接线柱 6 高压接线柱 7 磁力线 相关知识 点火线圈的型号是如何编制的 根据 QC T73 1993 汽车电气设备产品型号编制方法 的规定 点火线圈的型 号组成如下 DQ 产品代号电压等级代号用途代号设计序号变形代号 其中 产品代号中的 D 表示点火 Q 表示线圈 DQG 表示干式点火线圈 DQD 表示电子点火系统用点火线圈 电压等级代号中 1 表示 12V 2 表示 24V 6 表示 6V 用途代号参见表 4 2 表 4 2 点火线圈的用途代号 代号123456789 用途 单 双 缸发动 机 4 6 缸发 动机 4 6 缸发 动机 带 附加电阻 6 8 缸发 动机 带 附加电阻 6 8 缸发 动机 8 缸以 上发动 机 无触 点分 电器 高 能 其它 包括 3 5 7 缸 点火线圈在工作时 温度升高属于正常现象 要判断点火线圈性能是否正 常时 可以对其进行以下检查 1 外部检查 外部检查 目测点火线圈 若有绝缘盖破裂或外壳碰裂 就会受潮而失去点火能力 应予以更换 2 初次级绕组断路 短路和搭铁检查 初次级绕组断路 短路和搭铁检查 1 测量电阻法 用万用表测量点火线圈的初级绕组 次级绕组以及附加电阻的电阻值 应 符合技术标准 否则说明有故障 应予以更换 初级绕组阻值一般为 0 5 1 0 高能点火线圈 和 1 5 3 0 普通点火线圈 2 试灯检验法 用 220V 交流电试灯 接在初级绕组的两接线柱上 若灯不亮则是断路 当检查绕组是否有搭铁故障时 可将试灯的一端与初级绕组相连 一端接外壳 如灯亮 便表示有搭铁故障 短路故障用试灯不易查出 3 次级绕组的检查 次级绕组的检查 同样可以利用测量电阻法和试灯检验法来进行检查 具体方法与初级绕组 的检查方法相同 次级绕组阻值一般为 2 5 K 4 0K 高能点火线圈 和 6 0 K 8 0K 普通点火线圈 4 附加电阻的检查 附加电阻的检查 点火线圈如果有附加电阻 则附加电阻阻值也应符合标准 附加电阻的阻 值一般为 1 4 1 7 5 发火强度检查 发火强度检查 1 汽车电器万能试验台检验 检查点火线圈产生的高电压时 可与分电器配合在试验台上进行试验 检 验时将放电电极间隙调整到 7mm 先以低速运转 待点火线圈的温度升高到工 作温度 60 70 时 再将分电器的转速调至规定值 一般四 六缸发动机 的点火线圈为 1900r min 八缸发动机用的点火线圈为 2500r min 在 0 5 min 内 若能连续发出蓝色火花 表示点火线圈良好 2 用对比跳火法检验 此方法在试验台上或车上均可进行 将被检验的点火线圈与好的点火线圈 分别接上进行对比 看其火花强度是否一样 点火线圈经过检验 如内部有短路 断路 搭铁等故障 或发火强度不符 合要求时 一般均应更换为新品 注意 在检测不同绕组的电阻值时 注意应选择合适的电阻档位 4 2 分电器 分电器是点火系统中的重要部件 目前 根据结构和配套使用的点火系统 的不同 分电器主要有传统点火系统的有触点分电器 电子点火系统的无触点 分电器和微机控制点火系统的分电器 无机械点火提前机构 三种 4 2 1 有触点分电器 传统点火系统使用的有触点分电器由断电器 配电器 电容器和点火提前 机构组成 其结构如图 4 7 所示 它安装在发动机的侧面 利用凸轮轴或中间 轴上的斜齿轮经机油泵轴驱动分电器轴转动 图 4 7 有触点分电器结构示意图 1 联轴节 2 电容器 3 触点及断电器底板总成 4 凸轮 5 分火头 6 分电器盖 7 分电 器壳体 8 真空点火提前器 9 油杯 10 接线柱 11 活动触点臂 12 固定触点及支架 13 偏心螺钉 14 活动底板 15 油毡及夹圈 16 触点臂弹簧片 17 螺母 18 弹簧 19 真空 点火提前器外壳 20 真空点火提前器膜片 21 真空点火提前器拉杆 1 1 断电器 断电器 断电器是一个串联在点火线圈初级绕组电路中控制低压电流的开关元件 其作用是在特定的时刻 周期性地接通和切断点火线圈低压电路 断电器触点 由坚硬耐高温的钨合金制成 俗称 白金 由活动触点 固定触点及凸轮组成 固定触点经底板直接搭铁 而活动触点固定在活动触点臂的一端 触点臂的另 一端有孔 绝缘地套在销钉上 并经弹簧片 连线与绝缘接线柱相连接 臂中 部固定有胶木顶块 靠弹簧片压紧在凸轮上 凸轮有与发动机气缸数相同的凸 角 凸轮与拨板制成一体 套在分电器轴上 经离心重块由分电器轴驱动其转 动 断电器触点间隙应保证在 0 35mm 0 45mm 之间 间隙过小 初级回路断 电不良 触点易产生电火花 影响其寿命 间隙过大 则闭合时间缩短 断开 电流减小 使次级电压降低 触点间隙的调整方法如图 4 8 a 所示 调整间 隙时 应先摇转曲轴 使断电器触点张开至最大位置 然后用螺丝刀旋松断电 器托盘上的固定螺钉 1 再以规定尺寸的厚薄规插入触点间隙处 拧转偏心螺 钉 使触点微微压着厚薄规 然后将固定螺钉重新旋紧 图 4 8 触点副的检修 断电器在使用中故障率较高 需要不定期对触点 活动触点臂弹簧片和凸 轮等进行检修 具体检修项目包括 1 触点在使用中易出现烧蚀现象 可用细砂条修磨 触点修磨后 单片触 点的厚度不应小于 0 5mm 触点闭合时接触面积不应小于 85 否则应更换触点 副 触点修磨后应将触点间隙调整至标准值 2 如果活动触点臂弹簧片弹力不足 那么当发动机高速运转时 活动触点 臂会在离心力的作用下向外甩出而不能闭合 易导致高速断火 检查弹簧片弹 力的方法如图 4 8 b 所示 在触点刚要断开时 弹簧秤的读数应为 5 7N 3 凸轮的主要故障是磨损 凸轮磨损后 会影响触点的闭合时间和点火时 刻 检查时 可以使用游标卡尺测量凸轮各对角的直径 偏差值不得超过 0 03mm 偏差过大时应更换凸轮 2 2 配电器 配电器 配电器安装在断电器上方 由胶木制的分电器盖和分火头组成 作用是按 发动机点火顺序 将高压电分配到各缸火花塞上 1 分电器盖 分电器盖的中间有高压线插孔 其内装有带弹簧的碳柱 装配好后碳柱会 压紧在分火头的导电片上 分电器盖的外围有与发动机气缸数相等的旁电极插 孔 用来插装分缸高压线 在检查分电器盖性能是否正常时 主要检查两个方面 即外观检查和绝缘 检查 外观检查时 用一块干燥洁净的棉布将分电器盖擦拭干净后仔细观察 分 电器盖应无裂纹及烧蚀痕迹 内部各电极应无明显的磨损 腐蚀及烧蚀 否则 应更换分电器盖 中心电极应无卡滞 若烧蚀磨损致使其长度较标准长度减小 2mm 以上时 也应更换新件 绝缘检查时 将高压触针分别插在分电器盖上的两个相邻的旁插孔内或中 央插孔与旁插孔内进行试火 若有火 说明绝缘损坏 应更换 也可用兆欧表 检测 阻值应为无穷大 2 分火头 分火头插装在凸轮的顶端 和凸轮一起旋转 分火头上的导电片距离旁电 极有 0 2mm 0 8mm 间隙 当断电器触点打开时 分火头正好对准某一个旁电极 于是高压电经导电片跳至与其相对的旁电极 再经分缸高压线送至相应的火花 塞使其跳火 分火头的检查包括外观检查 绝缘检查和分火头导电片电阻的检查 外观检查时 分火头应无任何裂纹 烧蚀及击穿 分火头顶部金属有一些 焦状物是正常的 绝缘检查时 将高压电源 10 20kV 的一根触针接分火头导电片 另一 触针对准分火头座孔内 若有火花产生 则说明分火头漏电 也可将分火头倒 放在缸体上 用发动机高压电进行跳火试验 还可采用兆欧表检测 阻值应为 无穷大 分火头导电片电阻检查时 可用万用表检查分火头顶部导电片电阻 应符 合规定 分火头检查不符合要求应更换 3 3 电容器 电容器 电容器装在分电器壳体上 与断电器触点并联 其结构如图 4 9 所示 其 极片由两条狭长的金属箔组成 在两金属箔带之间夹以绝缘纸 卷成圆筒形 经浸蜡处理后装在金属外壳中 极片之一与金属外壳在内部接触 另一极片与 引出壳外的导线连接 连接到断电器的动触点臂上 电容器起到两方面作用 一是减小触点断开时产生的火花 减少触点烧蚀 延长其使用寿命 二是当触点断开时 加速初级电流的消失 提高次级电压 电容器工作时要承受触点打开时初级绕组产生的 200V 300V 的自感电动势 因此要求其耐压值为 500V 目前国产汽车点火系的电容器普遍采用 DR202 型或 DR203 型 其电容量一般在 0 15 F 0 25 F 之间 图 4 9 电容器结构示意图 在使用中 可以通过以下方法检测电容器的性能是否良好 1 仪表检测 电容器的容量可以用电容表或数字式万用笔来检测 当使用数字式万用表 进行检测时 将万用表拨到 CAP 2 F 档 标准容量数值应为 0 25 F 0 10 F 2 试灯检查 试灯检查是用 220V 的交流试灯进行检查 方法是将一根触针接电容器外壳 另一根触针接电容器引出线 若试灯发亮 说明电容器短路 若试灯不亮或微 亮 则先将触针移开 再将电容器引出线与外壳相碰 此时若有蓝色火花 说 明电容器良好 若无火花或火花发红 说明电容器漏电或失效 4 4 点火提前机构 点火提前机构 点火提前机构是在发动机工况变化时 自动调节点火提前角 使点火系统 在发动机工作最有利的时刻点火 点火提前机构包括离心提前机构 真空提前 机构和辛烷值选择器 1 离心点火提前机构 当发动机转速低时 活塞往复运动速度慢 每一工作行程的时间相对较长 若混合气的燃烧速度不变 此时点火提前角应该减小 避免混合气过早燃烧 反之当发动机转速提高时 应该增大点火提前角 因此 离心点火提前机构的 功能就是在发动机转速发生变化时 自动调节点火提前角 图 4 10 离心点火提前机构结构与原理图 1 凸轮固定螺钉及垫片 2 凸轮 3 拨板 4 分电器轴 5 离心重块 6 弹簧 7 托板 8 销钉 9 柱销 离心调节装置一般装在断电器固定板的下部 如图 4 10 所示 在分电器轴 4 上固定有托板 7 两个离心重块 5 分别套在托板的柱销 9 上 可绕柱销转动 离心重块的另一端由弹簧 6 拉住 凸轮和拨块为一体活套在分电器的上端 而 拨块 3 的孔则插在离心重块的销钉 8 上 发动机转速升高时 在离心力的作用下重块克服弹簧的拉力向外甩开 销 钉 8 推动拨板 3 及凸轮 2 沿原来旋转方向相对于轴转过一个角度 使凸轮提前 顶开触点 点火提前角增大 转速降低时 弹簧将重块拉回 使点火提前角自 动减小 在分电器解体后 可以对离心式点火调节装置进行以下检查 检查离心 调节装置的离心块 离心块在轴上应转动自如 无卡滞 销钉与轴孔配合间隙 应与规定相符 检后应加机油润滑 检查离心调节装置的弹簧拉力 可用弹 簧秤检查 拉长 4mm 时 弹力应在 4 5N 10 5N 之间 也可采用简易实用的方 法测试 即先在分电器上组装好离心式点火调节装置 将分电器轴固定好 然 后捏住触发器转子或转子轴 沿工作时的转动方向拧到极限位置时松手 若转 子或转子轴能自动回位 表示弹簧能起作用 否则说明弹簧失效 应更换新件 2 真空点火提前机构 当发动机负荷增大即节气门开度增大时 进人气缸的混合气增多 残余废 气减少 压缩终了的混合气的压力 温度升高 从而使燃烧速度加快 为了避 免出现不正常燃烧现象 此时应减小点火提前角 反之 当发动机负荷减小时 应增大点火提前角 因此 真空点火提前机构的功能就是在发动机负荷变化时 自动调节点火提前角 真空点火提前装置安装在分电器壳体的外侧 壳内有固定膜片 16 它以拉 杆 15 带动断电器活动底板 10 转动 转动的最大角度由固定板上的长方孔所限 制 膜片左方通大气 右方由弹簧 18 顶住 并通过真空管与节气门后方的小孔 连通 真空点火提前机构的工作原理如图 4 11 所示 当发动机负荷小时 节气门开度小 小孔处的真空度较大 吸动膜片向右 拱曲 拉杆 4 拉动活动底板带动断电器触点副逆着分电器轴旋转方向转动一定 的角度 使触点提前断开 点火提前角增大 而当发动机负荷增大时 节气门 开度增大 小孔处真空度减小 膜片在弹簧作用下向左拱曲 使点火提前角自 动减小 怠速时 节气门接近全闭 此时小孔处于节气门上方 此处的真空度 接近零 于是弹簧推动膜片使点火提前角减小 甚至可以基本不提前 图 4 11 真空点火提前机构结构与原理图 1 分电器壳体 2 活动底板 3 触点副 4 拉杆 5 膜片 6 弹簧 7 真空管 8 节气门 9 凸轮 在分电器检修中 应该检查真空点火提前装置的密封性 可以使用真空泵 和真空表检查漏气量 当真空度为 33 2kPa 时 在 1min 内 真空度降低不得大 于 3 32kPa 在无仪器时 可用嘴吸吮检查 若漏气 应更换总成 3 辛烷值选择器 为适应不同标号汽油的抗爆性能 在换用不同标号的汽油时 常常需要调 整基准点火时间 为此在分电器壳体上装有辛烷值选择器 当使用高标号汽油 时 可以逆着分电器轴旋转方向转动分电器壳体 使点火提前角增大 当使用 低标号汽油时 可以顺着分电器轴的旋转方向转动分电器壳体 使点火提前角 减小 壳体转动多少 可以从刻度板上看出 注意 辛烷值选择器是人为地调整基准点火时间 调整好后应将分电器壳 体固定 避免其在发动机运转中转动而影响点火系统的正常工作 4 2 2 无触点分电器 无触点分电器主要由点火信号发生器 配电器和点火提前调节机构组成 结构如图 4 12 所示 配电器和点火提前调节机构与有触点分电器类似 在此不 再赘述 下面重点对点火信号发生器进行介绍 图 4 12 霍尔式无触点分电器结构示意图 1 抗干扰屏蔽罩 2 分电器盖 3 分火头 4 防尘罩 5 分电器盖弹簧夹 6 分电器轴 7 带缺口转子 8 真空点火提前器 9 霍尔信号发生器总成 10 离心点火提前器 11 分电器外壳 12 密封圈 13 驱动齿轮 因此 点火信号发生器的作用就是产生点火电信号 以触发电子点火器按 照发动机的点火需要 及时接通和切断点火线圈初级回路 目前 点火系统中 使用的点火信号发生器有磁脉冲式 霍尔式 光电式等类型 注意 点火信号发生器与断电器作用相同吗 在有触点分电器中断电器的作用有两个 一是起到开关作用 即接通和切断 点火线圈初级电路 二是产生点火触发信号 即决定触点的断开时刻 从而决定 了火花塞的跳火时刻 而在无触点分电器中 点火信号发生器只负责产生点火触 发信号 而开关作用则由电子点火器来承担 所以点火信号发生器与断电器作用 不完全相同 1 1 磁脉冲式点火信号发生器 磁脉冲式点火信号发生器 磁脉冲式点火信号发生器的理论依据是电磁感应原理 当通过电磁线圈的 磁通量增加时 在线圈内将产生感生电动势 以阻碍磁通量的增加 反之 通 过电磁线圈的磁通量减少时 在线圈内将产生一个阻碍磁通量减少的感生电动 势 感生电动势大小与磁通变化率成正比 图 4 13 磁脉冲式点火信号发生器的结构示意图 1 信号转子 2 永久磁铁 3 铁芯 4 磁通 5 传感线圈 6 空气隙 磁脉冲式点火信号发生器的基本结构如图 4 13 所示 包括信号转子 1 永 久磁铁 2 铁芯 3 传感线圈 5 等部件 信号转子安装在分电器轴上 并随分电 器轴一起转动 信号转子的凸齿数和发动机的气缸数目相同 信号转子转动时 其凸齿与铁芯之间的空气隙发生变化 使通过传感线圈的磁通量发生变化 因 而在传感线圈内会产生感生电动势 图 4 14 磁脉冲式点火信号发生器的工作原理图 如图 4 14 所示 发动机不转动时 信号转子不动 无信号输出 发动机转 动 信号转子由分电器轴带动旋转 具体工作过程如下 1 当凸齿与铁芯中心线对正时 凸齿与铁芯间的气隙最小 通过传感线 圈的磁通量最大 但磁通变化量为零 如图 4 14 c 所示 2 当凸齿逐渐离开铁芯时 凸齿与铁芯间气隙越来越大 通过传感线圈 的磁通量减少 因而在传感线圈内产生一感生电动势以阻碍磁通量的减少 如 图 4 14 d 所示 3 当铁芯与导磁转子相邻两凸齿的中间位置相对时 感生电动势最大 如图 4 14 a 所示 4 当凸齿逐渐靠近铁芯时 凸齿与铁芯间气隙越来越小 通过传感线圈 的磁通量增加 在线圈内产生一感生电动势以阻碍磁通量的增加 如图 4 14 b 所示 导磁转子运转过程中 凸齿与铁芯的相对位置不断发生变化 感应线圈感 应不同方向电动势 输出交变电压信号 分电器轴带动信号转子转动一圈 信 号发生器就输出和信号转子凸齿数一样数目的交变脉冲信号 如图 4 15 所示 该交变脉冲信号最终传输给电子点火器去控制点火线圈初级电路的接通与切断 图 4 15 传感线圈中的磁通和电动势 CA1092 汽车用 WFD663 型分电器内的磁脉冲式点火信号发生器如图 4 16 所 示 它主要由信号转子 2 感应线圈 3 定子 4 永磁片 5 等组成 感应线圈 3 和底板 7 固定在分电器壳体内 定子 4 永磁片 5 和导磁板 6 三者铆合在一起 套在底板轴套上 并受真空调节装置拉杆的控制 图 4 16 磁脉冲式点火信号发生器结构示意图 1 转子轴 2 信号转子 3 传感线圈 4 定子 5 塑性永磁片 6 导磁板 7 底板 磁脉冲式点火信号发生器输出的点火信号电压幅值与电压波形与发动机转 速关系很大 在现代汽车发动机的工作范围内 点火信号电压可在 0 5 100V 之间变化 使低速时信号较弱 不利于发动机的起动 在转速变化时 由于点 火信号发生器输出的信号波形的变化 点火提前机构和闭合角也会发生一定程 度变化 不易精确控制 磁脉冲式点火信号发生器性能是否良好 可以通过下面的检查进行判断 a 检查信号转子凸齿与线圈铁心之间的间隙值 如图 4 17 a 所示 可用厚薄规进行测量 该间隙的标准值大约为 0 2 0 4mm 如不符合 可用与触点式分电器调整触点间隙类似的方法来进行 调整 a 用厚薄规检查信号转子凸齿与线圈铁芯间隙 b 用万用表检查传感线圈电阻值 图 4 17 磁脉冲式点火信号发生器性能检查 b 测量传感线圈的电阻值 如图 4 17 b 所示 用万用表电阻档测量与分电器相连的两根导线之间的 电阻值 阻值一般应为 800 400 在测量时 可用旋具轻敲分电器壳 以 检查其内部有否松旷和接触不良的故障 如电阻值为无穷大 说明感应线圈有 断路 一般断路点多在导线接头处 过大过小都需更换信号发生器总成 2 2 霍尔式点火信号发生器 霍尔式点火信号发生器 霍尔点火信号发生器的理论依据是霍尔效应原理 图 4 18 所示为霍尔效应原理示意图 霍尔触发器 即霍尔元件 是一个带 有集成电路的半导体基片 当外加电压作用在触发器两端时 便有电流 I 在其中 通过 若在垂直于电流方向上同时外加磁场 则在垂直于电流和磁场的方向会产 生一个霍尔电压 UH 霍尔电压与通过的电流 I 和外加磁场强度 B 成正比 与基片 厚度 d 成反比 图 4 18 霍尔效应原理示意图 霍尔元件实际上是一个霍尔集成块电路 内部原理图见图 4 19 所示 因为 在霍尔元件上得到的霍尔电压一般为 20mV 因此必须将其放大整形后传送给电 子点火器 图 4 19 霍尔式点火信号发生器集成电路原理框图 霍尔效应式点火信号发生器使通过霍尔元件的电流恒定不变 通过改变磁 感应强度 产生交变的电压信号 霍尔式点火信号发生器的工作过程如图 4 20 所示 触发叶轮上叶片与缺口均在霍尔元件和永久磁铁的空气隙间转动 当叶片 进入空气隙时 能起到隔磁的作用 图 4 20 霍尔式点火信号发生器的工作原理图 1 触发叶轮的叶片 2 霍尔集成块 3 永久磁铁 4 霍尔传感器底板 5 导板 具体工作过程如下 发动机不转动时 触发叶轮不动 无信号输出 发动机转动 触发叶轮由 分电器轴带动旋转 1 当叶片进入霍尔元件与永久磁铁之间的空气隙时 霍尔元件不受磁场作 用 不产生霍尔电压 2 当缺口处于霍尔元件与永久磁铁之间时 磁力线到达霍尔元件 在霍尔 元件中产生霍尔电压 触发叶轮在旋转过程中 叶片与缺口轮流进入霍尔元件与永久磁铁之间的空 气隙 产生矩形电压信号 传送给电子点火器 触发其工作 霍尔式点火信号发 生器的结构如图 4 21 所示 图 4 21 霍尔式点火信号发生器结构示意图 1 与分火头一体的触发叶轮 2 霍尔集成电路 3 带导磁板的永久磁铁 4 触发开关 5 插接器 霍尔点火信号发生器输出的点火信号幅值 波形不受发动机转速的影响 即使在低速时也能输出稳定的点火信号 因此低速性能好 有利于发动机的起动 在任何工况下 霍尔式点火信号发生器均能输出高低电平时间比一定的方波信号 使点火正时精度高 易于控制 因此 霍尔效应式电子点火装置应用越来越广泛 霍尔式点火信号发生器属于有源式传感器 要检测其性能是否良好 可以 在线路连接正常的情况下 就车检查 具体步骤如下 a 测量输入电压是否正常 接通电源开关 用电压表测与分电器相连接的插接器 与 接柱 红 黑线端与棕白线端 之间的电压 如图 4 22 所示 无论触发叶轮的叶片是否进 入空气隙 电压表读数都应接近电源电压 否则说明电子点火器没有给点火信号 发生器提供正常的工作电压 图 4 22 霍尔式点火信号发生器的检查 1 分电器 2 电子点火器 3 点火线圈 4 中央高压线 5 搭铁 6 直流电压表 b 检查输出信号电压 将分电器外壳搭铁 信号发生器接上电源后转动分电器轴 测其信号输出 线 0 与 绿白线与棕白线 间电压 如图 4 22 所示 车型不同 所采用 霍尔式信号发生器的输出电压波动范围不一样 幅值会有所变化 一般在触发叶 轮的叶片进入空气隙时 电压应为 9 8V 当触发叶轮的叶片离开空气隙时 电 压应为 0 1 0 5 V 3 3 光电式点火信号发生器 光电式点火信号发生器 光电式点火信号发生器是利用光敏元件 光敏晶体管或光敏二极管 的光电 效应原理制成 光电式点火信号发生器结构如图 4 23 所示 通常由光源 砷化镓发光二极 管 光接收器 硅光敏晶体管 和遮光盘三部分组成 如图 4 23 图 4 24 所示 遮光盘装在分电器轴上 伸入光源与光接收器 之间 其外缘上有与气缸数相对应的缺口 当遮光盘转动时 光源发出的光束 照射 到光接收器上的光线有规律地时通时断 光接收器便产生点火信号脉冲 光电式点火信号发生器结构简单 成本低 其触发信号仅取决于遮光盘的 位置 与转速无关 但缺点是对灰尘敏感 脏污后灵敏度会降低 图 4 23 光电式点火信号发生器结构示意图 图 4 24 光电式点火信号发生器的工作原理 图 1 分火头 2 光源 1 光源 2 光接收器 3 光接收器 4 遮光盘 3 遮光盘 4 分电器轴 相关知识 分电器的型号是如何编制的 根据 QC T73 1993 汽车电气设备产品型号编制方法 的规定 分电器的型号 组成如下 FD 产品代号缸数代号结构代号设计序号变形代号 其中 产品代号中 FD 表示传统分电器 FDW 表示无触点分电器 分电器缸 数代号参见表 4 3 分电器结构代号参见表 4 4 4 5 表 4 3 分电器缸数代号 代号24689 缸数24689 表 4 4 传统分电器结构代号 结构代号1234567 结构无离心无真空拉偏心拉同心拉外壳特殊结构 表 4 5 无触点分电器结构代号 结构代号234567 触发方式电磁振荡式光电式霍尔式磁脉冲式 重点提示 在微机控制点火系统中 如果保留有分电器 则此分电器与上述 无触点分电器结构大致相同 但由于微机控制点火系统的点火提前角控制是由 电脑直接实现的 因而在该分电器中取消了机械的点火提前机构 从分电器外壳 上就能够明显看到两者的区别 4 3 电子点火器 电子点火器也叫点火控制器或电子点火组件 它接收点火信号发生器的触发 信号 经过内部电路处理后转换为三极管的导通 截至信号 从而去控制点火线 圈初级绕组回路的接通和切断 不同的点火信号发生器 需要配备不同的电子点 火器 电子点火器的外形如图 4 25 所示 图 4 25 电子点火器与信号发生器实物图 4 3 1 磁脉冲式电子点火系统用电子点火器 1 1 日本丰田 日本丰田 MS75MS75 系列车配备的电子点火器系列车配备的电子点火器 日本丰田 MS75 系列车采用磁脉冲式电子点火系 其电子点火器的基本电路 如 图 4 26 所示 图 4 26 丰田 MS75 系列轿车配备的电子点火系统 1 磁脉冲式点火信号发生器 2 电子点火器 3 分电器 4 火花塞 5 点火线圈 在电子点火器中有 5 个三极管 其中 VT1的发射极与基极相接 相当于一 个二极管 在 P 点电位高于 A 点电位时导通 VT2为触发管 VT3 VT4起放大 作用 VT5为大功率管 连接在点火线圈初级绕组回路中 电子点火器工作原理如下 1 点火开关 SW 闭合 蓄电池电流经 R4 R1 VT1和传感线圈构成回路 当 VT1导通时 P 点电位高于 VT2的导通电位 VT2导通 VT2导通使 VT3基极与发 射极被短路 VT3截止 VT3截止 蓄电池通过 R5向 VT4提供基极电流 VT4导通 VT4导通使 R7上有电压降 给 VT5提供正向偏压 VT5导通 接通初级回路 2 当点火信号发生器输出正信号时 VT1截止 此时 P 点仍处于高电位 VT2导通 于是 VT3截止 VT4导通 VT5导通 初级绕组仍有电流通过 3 当点火信号发生器输出负信号时 VT1导通 P 点电位降低 导致 VT2截 止 蓄电池通过 R2向 VT3提供基极电流 VT3导通 使 VT4截止 VT5也截止 初级回路被切断 2 2 CA1092CA1092 型汽车配备的型汽车配备的 6TS21076TS2107 型电子点火器型电子点火器 CA1092 型汽车采用磁脉冲式电子点火系 其电子点火器外形如图 4 27 所示 其内部电路如图 4 28 所示 主要由型号 89S01 的专用点火集成电路和大功率达 林顿管等外围元件构成 图 4 27 6TS2107 型电子点火器外形图 1 6TS2107 型电子点火器的基本功能 当点火信号发生器输出的点火信号电压下降至某值 100mV 时 三极管 VT 导通 接通点火线圈初级回路 当点火信号电压又上升到某值 100mV 以上时 VT 截止 初级回路电流被切断 2 6TS2107 型电子点火器的附加功能 a 限流和闭合角控制功能 为保证发动机在各种工况下稳定点火 电子点火系统常使用高能点火线圈 高能点火线圈初级绕组电阻小 电感小 初级电流增长快 电流大 若不加以控 制 点火线圈和点火器会因过热而损坏 闭合角是指电子点火器末级三极管导通 期间 分电器轴转过的角度 实际上就是导通角 导通角越大 则点火线圈初级 绕组保持大电流状态的时间越长 同样可能因过热而损坏 因此 必须对初级电 流的最大值以及电流最大值的保持时间进行控制 这也就是所谓的限流功能和闭 合角控制功能 限流是指限制点火线圈的初级绕组断电电流 限流值为 5 5 0 5A 限流和闭合角控制功能可以使该点火装置在发动机工作转速范围内 保持恒定的点火能量 并可防止低速时点火线圈过热以及电源电压变化时点火能 量和点火电压发生变化 b 失速慢断电功能 由于某种原因而使发动机停止运转 且点火开关仍接通时 该电子点火器能 在 0 5 内缓慢切断电源 这样可以防止发动机停转前的抖动和停转后点火线圈持 续放电 c 低速推迟点火功能 发动机起动转速较低 为便于起动 该点火器设制了低速推迟点火时刻功能 d 超压保护功能 当电源电压超过 30V 时 该电子点火器将自动停止点火系统的工作 以免损 坏点火装置 图 4 28 CA1092 型汽车采用磁脉冲式电子点火器电路图 1 磁脉冲式点火信号发生器 2 6TS2107 型电子点火器 3 点火线圈 4 点火开关 注意 磁脉冲式点火信号发生器配套使用的电子点火器共有五根插接端子 可以通过插接端子代号或者颜色判断其电路连接关系 4 3 2 霍尔式电子点火系统用电子点火器 以桑塔纳点火系统配备的电子点火器为例进行说明 桑塔纳采用了专用点火集成电路 L497 为核心的电子点火器 与霍尔式点火 信号发生器匹配使用 桑塔纳轿车使用的电子点火器外形如图 4 29 所示 其内 部电路框图和各引出脚的功能如图 4 30 所示 图 4 29 桑塔纳轿车用电子点火器外形图 图 4 30 L497 集成 块原 理和 功能 示意 图 图 4 31 以 L497为核心的电子点火器电路图 L497 集成电路块组成的电子点火器典型电路如图 4 31 所示 具备以下功能 1 1 基本功能 基本功能 当霍尔信号发生器输出为高电位时 电子点火器中的三极管 VT 导通 接通 初级回路 当输出信号为低电位时 三极管 VT 截止 切断初级回路 使次级绕 组产生高电压 送给火花塞使其跳火 2 2 附加功能 附加功能 1 点火线圈限流保护功能 如前所述 由于电子点火系统使用的高能点火线圈电感小 电阻小 因而初 级电流增长快 电流大 为了避免点火线圈和点火器因过热而损坏 必须对初级 电流加以控制 电子点火器中的点火线圈限流保护电路由 L497 和 R5 等组成 它能将初级回 路电流限制在某一值并保持恒定不变 这样可保证点火能量和点火电压在各工况 下基本不变 又可避免点火线圈和电子点火器在低速时过热损坏 2 闭合角控制功能 由于点火线圈采用了高能点火线圈 即初级绕组的电阻很小 0 52 0 76 这样点火系初级电路的饱和电流可达 20A 以上 为防止初级电流过大烧坏点火线 圈 点火控制器必须控制末级大功率开关管的导通时间 使初级电流控制在额定 电流值 保证点火系统可靠工作 闭合角控制电路主要由两部分组成 一是由 L497 与 10 脚电容 CT 12 脚偏 流电阻 R7 组成的闭合角基淮定时电路 二是由 L497 与 12 脚电容 Cw 12 脚偏流 电阻 R7 组成的闭合角控制与调整电路 闭合角控制电路可根据发动机转速 电 源电压及点火线圈的性能 对闭合角进行调节 使得初级回路接通时间基本不变 从而保证发动机高速时有足够的点火能量和点火电压 低速时致因点火线圈和电 子点火器过度发热而影响其使用寿命 经过控制的初级电流波形如图 4 32 所示 3 电流上升率控制电路 电流上升率控制电路 L497 与 8 脚搭铁电容 Csrc 偏置电阻 R7 组成 该电路 可调整点火线圈电流由零上升到期限流值时的电流上升率 4 停车慢断电功能 它能在发动机停转后自动缓慢地使三极管 VT 变为截止状态 以切断点火线 圈初级绕组初级回路 5 过电压保护功能 通过对 R2 R3的调整 调节大功率三极管集电极工作时的承受电压 以保护 大功率三极管长期可靠的工作 图 4 32 装与未装闭合角控制时的初级电流波形图 a 霍尔信号发生器输入电压 b 只有线圈限流功能时的初级电流 c 具有线圈限流和闭合角控制功能时的初级电流 注意 霍尔式点火信号发生器配套使用的电子点火器共有六根插接端子 可 以通过插接端子代号或者颜色判断其电路连接关系 4 3 3 光电式电子点火系统用电子点火器 光电式电子点火器的作用是把光接收器的信号电流放大 通过功率晶体管 的导通与截止来控制点火线圈初级电流的通断 其控制电路如图 4 33 所示 图 4 33 光电式电子点火装置电路图 镓砷红外线二极管 GA 为红外线光源 硅光敏晶体管 VT 为接收器 发动机 工作时 遮光盘随分电器轴转动 当遮光盘上的缺口通过光源时 则红外线通 过缺口照到硅光敏晶体管 VT 上 使其导通 VT1随之导通 VT1导通后 给 VT2 提供基极电流 使 VT2导通 VT2导通时 VT3由于发射结被短路而截止 VT3截 止时 VT4由于 R8 R6的分压获得基极电流而导通 于是接通了点火线圈的初级 电路 当遮光盘的实体部分遮住红外线时 VT1 VT2截止 VT3导通 VT4截止 切断了点火线圈初级电路 稳压管 VS 使镓砷红外线二极管工作电压维持在 3V 左右 R7的作用是当 VT4截止时 给初级绕组中的自感电动势提供回路以保护 VT4 起动时 通过 S2 可将附加电阻 R9短路 使起动容易 Cl对 VT2构成正反馈 使 VT2 VT3加速翻 转 虚线左边的元件和线路做在一块混合厚膜集成电路上 装在分电器内 VT4 和 C2 R6 R7装在放大器的铝质散热器外壳中 光电式电子点火系统的组成如 图 4 34 所示 该点火系统 次级电压可达 28kv 30kv 次级电压上升时间只有 25 微秒 每个火花输入能量为 50mJ 图 4 34 光电式电子点火系统组成示意图 1 电子点火器 2 点火开关 3 点火线圈 4 光电式点火信号发生器 5 分火头 6 遮光盘 7 分电器 8 火花塞 注意 电子点火器检修方法 1 模拟信号法 用一节 1 5V 的干电池 分别正接和反接于电子点火器的两根信号输入线 同 时用万用表电压档检查点火线圈 接线柱与搭铁之间的电压 在正接和反接两次 测试中 测试值应一次为 1 2V 一次为 12V 否则说明电子点火器有故障 也可 以用试灯代替万用表 通过观察试灯亮灭来进行判断 在两次测接过程中 试灯应 一次亮 一次灭 否则说明电子点火器有故障 2 高压试火法 在确认点火信号发生器和点火线圈等均良好的情况下 可采用跳火法判断电 子点火器是否有故障 方法是 将分电器中央高压线拔出 高压线端部距离缸体 5 10mm 接通点火开关 使分电器轴转动 使信号发生器产生点火脉冲 此时看 高压线端是否跳火 霍尔式电子点火系统可以参照图 4 35 所示的方法操作 如果 火花强 则说明电子点火器良好 图 4 35 高压试火法示意图 1 霍尔式点火信号发生器 分电器内 2 螺丝刀 3 信号发生器插接件 4 电子点火器 5 点火线圈 6 中央高压线 7 发动机体 3 加热法 电子点火器内细小的电子元件对高温极为敏感 检查时 可模拟发动机运转时 其舱内的温度情况 用灯泡或电烙铁寻电子点火器加热 这样可使电子点火器内 部元件或线路的故障现象暴露出来 便于发现故障 一般检查间断性出现的故障 时 可采用此种方法 4 替换法 即采用相同规格的新电子点火器替换怀疑有故障的点火器 如故障排除 则证 明原电子点火器损坏 该方法是判断故障最简单 最有效的方法 但必须是在故障 分析的基础上 有针对性地进行原件替换 不可盲目替换 4