第五章点火系统结构原理

点火系统的结构和原理 第一节点火系统的概述一对点火系统的要求 A 强大的火花B 准确的点火正时C 持久耐用 可靠性 二点火系统的基本结构 点火系统包括 产生高压部分的点火线圈提供点火正时参考信号的元件控制点火的控制元件点火提前装置高压分配的分电器点火触发做功的火花塞 三点火系统的发展 在于对点火线圈 点火形式 控制方式的改进 1 点火线圈由传统一个点火线圈供给各缸跳火电压 发展到一个点火线圈供给两缸 甚至单缸的跳火电压 2 点火形式由传统白金点火 无白金磁感应点火 CDI 电容放电式点火 HEI 能点火系统 直接点火系统 3 控制方式 由传统白金控制 晶体管控制 模组控制 电脑直接控制 第二节电子点火系统的结构和原理在电子点火系统中 分电器以信号发生器取代了凸轮和白金触点 一信号发生器 作用 是接通点火器的功率晶体管 断开点火线圈的初级电流 其分类形式 磁电感应式霍尔晶体式光敏晶体式 一 磁电感应式信号发生器 其是利用信号发生器的多角感应转子转动 使线圈感应电压 作为信号送给点火模组以控制点火 工作原理 1 当信号发生器转子转动 气隙减小时 磁通密度变化增大 产生最大电动势 2 当转子转动离开感应线圈时 气隙增大 磁通密度减少 磁通变化量增大 产生最大电动势 3 在两个位置产生的电动势极性反向 交流电输出 二 霍尔晶体式信号发生器使用导磁性转子 隔片在转动时庶断磁力线 霍尔晶体感应出方波 作为点火信号 送化点火模组 点火器 以控制点火 工作原理 1 当霍尔晶体隔极经过气隙时 将磁场阻隔 相当于白金闭合 输出低电位 点火线圈的一次线圈导通充磁 2 当霍尔晶体隔极离开气隙时 磁场经过霍尔晶体 输出高电位 初极线圈断路 次极线圈产生高压电送至火花塞跳火 三 光敏晶体式信号发生器 其利用转子的隔板在转动时阻挡发光二极管光线 使光敏晶体感应出方波 作为点火信号送给点火模组 以控制点火 光敏晶体特性是在接收到光束时会输出电压 工作原理 1 光束切断器将发光二极管的光束庶断 使光敏晶体输出一低电位 点火线圈的一次线圈导通充磁 2 光束切断器离开发光二极管 使光敏晶体接收到光束 输出一高电位使一次线圈电流切断 二次线圈产生高压电 二点火器 点火模组 一 点火器由整流器 信号放大器 功率晶体管 触点闭合角控制及电流限制电路等组成 1 整流器 对信号发生器产生的电动势进行整流 2 信号放大器 用以放大信号 3 功率晶体管 根据基极的信号 准确地断开点火线圈初级电流4 触点闭合控制器 根据发动机转速 改正初级信号 5 电流限制电路 以控制最大初级电流 二 晶体管点火器工作原理 1 发动机停机时 晶体管保持断路 点火线圈中没有初级电流 2 发动机运转时 信号发生器产生交流电压 1 产生交流电压是正的 则加在蓄电池的电压上 提高了晶体管基极电压 接通了晶体管 则点火线圈初级电流由集电极至发射极 流过晶管 2 产生交流电压是负的 则晶体管基极压降至其工作电压之下 晶体管截止断路 三 触点闭合角控制触点闭合角控制器是根据分电器轴旋转速度 对初级电流流过点火线圈的时间长短 即触点闭合角 进行电子控制 1 低速时 触点闭合角减小 防止初级电流过大 2 转速增大时 触点闭合角也增大 防止初级电流过小 四 电流限制器电流限制器用以控制初级线圈中电流的大小 以保证任何时候转速 都有稳定的初级电流 在初级电流达到某一个定值后 由点火器从电路上加以控制 不让更大电流通过 三集成式点火总成 IIA 其将点火器和点火线圈组合为一体 其特性 体积小 重量轻 可靠性高 防水性能好 不易受环境条件影响 第三节电脑点火系统的结构原理一结构原理 1 现代电控燃油喷射发动机多采用电子点火提前控制系统 与普通的电子点火系统相比 也有分电器 点火线圈 火花塞 点火器等 但没有机械和离心提前装置 只有高压分火头和曲轴位置传感器 其点火系统的点火时刻完全由电脑控制 2 电脑先根据负荷和转速信号 从存储器内读取相应工况下的点火提前角 再根据水温 气温 节气门位置 点火开关 空调开关 自动波档位开关及爆震传感器等参数状况 对所选的点火提前角进行修正 保证最佳的点火提前角 3 曲轴位置传感器的信号作为确定活塞到达上止点的基准 直接影响点火提前角控制的准确性 而凸轮轴位置传感器的信号则作为判缸信号 如四缸发动机用于判断1缸处于压缩上止点 4缸处于排气上止点 失去此信号电脑无法判断1缸是处于压缩上止点还是排气上止点 4 现代燃油喷射发动机多将CKP安装在曲轴皮带轮或飞轮齿圈附近 以达到高精度 5 带有反馈控制功能的电子点火提前控制系统 是在缸体或靠近燃烧室的地方安装有爆震传感器 将机体爆震时产生的压力波转变为电信号送给电脑 电脑中的点火提前系统根据反馈信号来调整点火提前角 以保证任何工况下都处于接近爆震的最佳角度 二电脑点火系统的主要传感器 一 CKP和CMP两个传感器是电脑控制系统至关重要的传感器 其功能是检测上止点位置 发动机转速 及缸别信号给电脑 作为点火及喷油的参考依据 两种传感器有三种 A 磁电感应式B 霍尔效应式C 光电式 磁电式CKP CMP 霍尔式CKP CMP 光电式CKP CMP 二 爆震传感器安装在气缸体上 用以检测发动机爆震 其频率为7KHZ 通过测量其信号电压是否超过峰值 发动机电脑就能判断是否发生爆震 从而决定是否延迟点火正时 动态控制在爆震临界状态 三电脑控制点火提前系统 ESA系统ESA系统不是机械或真空提前装置 而是电子控制点火系统的点火正时提前系统 其工作原理 电脑存储器中存储有适合于发动机各种工况下的最佳点火正时数据 电脑以确定点火正时 并将正确的点火正时命令信号送至点火器 以丰田四缸车为例 说明ESA结构及工作原理 一 G Ne信号 即CKP CMP传感器产生的信号 1 内置型G NE信号发生器 G信号发生器采用单个感应线圈和四齿转子 Ne信号发生器采用单个感应线圈和24齿转子 1 G信号将标准曲轴转角 基准 告知电脑 确定喷射和点火正时 其感应线圈安装在分电器壳体内 转子固定在分电器轴上 曲轴每转两转 转子一转 2 Ne信号检测出发动机转速给电脑 其产生信号方式与G信号相同 区别在于分电器每转一圈感应线圈产生24个交流脉冲 2 独立型G Ne信号 与内置型只是安装位置不同 但功能一样 1 有些车有两个G信号 如丰田6缸车 G1信号将曲轴转角告知电脑 用于确定6号缸压缩上止点的喷油和点火正时 而G2也是将曲轴转角告知电脑 但用于确定1号缸压缩上止点的喷油和点火正时 如图 G1信号发生器安装在凸轮轴正时皮带轮附近 2 Ne信号用于检测发动机转速给电脑 电脑根据Ne信号确定基本喷射时间和基本点火提前角 如有的6缸Ne信号板有12个齿 二 初始点火正时角 当ECU在G信号发生后收到第一个Ne信号时 就可判断曲轴在上止点前如5 7 10 情况 发动机在启动曲轴旋转时 不管运转情况如何 在某一固定的曲轴转角即发生点火 这个角称为初始点火正时角 三 基本点火提前角 基本点火提前角是由进气量 MAP MAF 信号和转速 Ne 信号确定的 总之 点火正时 初始点火正角 基本点火提前角 修正点火提前角修正点火提前角主要是由电脑根据THW THA KS等信号修正的角度 四 IGT点火命令正时信号 发动机电脑根据每个传感器信号 将IGT信号送至点火器 此信号在微处理器计算点火正时角前发出 然后中断而瞬间点火 五 IGF点火确认信号 初级电流中断产生的反电动势 使电路传送一个IGF信号至电脑 电脑由这个信号检测到点火是否实际发生 有些车型的IGF信号根据初级电流值产生 当IGT接通时IGF就接通 六 点火电路 普通电子点火系统与TCCS的点火系统的工作过程基本相同 只是前者的点火放大器由信号发生器直接关断和接通 而在TCCS中 来自信号发生器的信号先通过ECU 再传送至点火器 TCCS常规点火电路1 ECU中的微处理器根据G和Ne信号确定点火时 还根据每个传感器信号进行修正 确定点火正时后 ECU将IGT送至点火器 1 触点闭合角控制电路 其控制Tr2接通的时间长短 以保证适当的次极电压 2 IGF信号发生电路 3 防锁定电路 4 超电压预防电路 2 DLI无分电器点火系统 又称双点火系统 DLI是一种电子控制火花分配系统 不需要常规的分电器 直接将高压电从点火线圈传送至火花塞 每两个火花塞共用一个点火线圈 又称 双点火 系统 3 DIS直接点火系统 独立点火系统 DIS与DLI系统相似 不使用分电器 直接将高电压从点火线圈分配至火花塞 每个缸配一个独立的点火线圈 七发动机电脑 ECU 的功能1 点火正时控制包括两个基本控制 1 起动时点火控制 点火正时固定在初始点火正时角 2 起动后点火控制 对初始点火正时角