安全工程师考试安全生产技术真题资料

1、第,5,章,点火系统,5.1,点火系统的发展,5.2,传统点火系统,5.3,电子点火系统,5.4,点火系统正确使用与维护,第,5,章,点火系统,1,学习目标,1,了解点火系统的发展历程,2,掌握传统点火系统各组成部件的,结构,原理,3,掌握磁感应式和霍尔式普通电子点火,系的,工作过程,第,5,章,点火系统,2,5.1,点火系统的发展,点火系统适时地为,汽油发动机,气缸内已压,缩的可燃混合气，提供足够能量的电火花，使,发动机能及时、迅速地燃烧作功,点火系统性能得好坏对发动机的工作有着,十分重要的影响，所以点火系统应在发动机,各,种工况,和使用条件下，均能保证可靠而准确地,点火,第,5,章,点火系

2、统,3,5.1.1,点火系统的发展,1,磁电机,点火系统,3,电子点,火系统,已淘汰,2,传统点,火系统,正在淘汰,4,电控点,火系统,已淘汰,第,5,章,点火系统,正在广泛应用,4,5.1.2,点火系统的作用与要求,1,作用,适时点燃,可燃混合气,2,要求,击穿电压,点火强度,点火正时,第,5,章,点火系统,5,5.2,传统点火系,第,5,章,点火系统,6,5.2.1,传统点火系的主要元件,1,电源,2,点火线圈,3,分电器,4,火花塞,5,电容器,6,高压导线,7,附加电阻,7,第,5,章,点火系统,配电器,配电器位于分电,器最上方,组成：由分电器,盖、分火头组成,作用：将高压电,按点火顺

3、序分配至,火花塞,第,5,章,点火系统,8,配电器,第,5,章,点火系统,9,断电器,第,5,章,点火系统,10,点火线圈,第,5,章,点火系统,11,点火线圈,组成：主要由铁心、绕组,胶木盖、瓷杯等组成,其铁芯用,0.3,0.5mm,厚的,硅钢片叠成，铁心上绕有初,级绕组和次级绕阻。次级绕,阻居内，通常用直径为,0.06,0.10mm,的漆包线绕,11000,26000,匝；初级绕,阻居外，通常用,0.5,1.0mm,的漆包线绕,230,370,匝,第,5,章,点火系统,12,了解：闭磁路点火线圈,传统的开磁路点火线,圈中，次级绕组在铁,心中的磁通通过导磁,钢套构成回路，磁力,线的上、下部分

4、从空,气中通过，磁路的磁,阻大，磁通损失大,转换效率低（约,60,第,5,章,点火系统,13,闭磁路点火线圈,闭磁路点火线圈的铁,心是“曰”字形或,口”字形，磁路中,只设有一个微小的气,隙，其磁路图,4-17,所示,闭磁路点火,线圈漏磁少，磁阻小,变换效率高，可使点,火线圈小型化,第,5,章,点火系统,14,火,花,塞,作用：将高压电引进,发动机燃烧室，在电,极间形成火花，以点,燃可燃混合气,火花塞拧装于气缸盖,的火花塞孔内，下端,电极伸入燃烧室。上,端连接分缸高压线,火花塞是点火系中工,作条件最恶劣、要求,高和易损坏部件,15,第,5,章,点火系统,附加电阻,作用,发动机,工作时，利用,附加

5、电阻这一,特点自动调节,初级电流，可,以改善点火系,的工作特性,第,5,章,点火系统,16,电容器,第,5,章,点火系统,17,5.2.2,传统点火系的工作原理,第,5,章,点火系统,18,5.2.2,传统点火系的工作原理,基本工作过程如下,1,触点闭合,初级电流逐步增长,第,5,章,点火系统,19,传统点火系的工作原理,2,触点分开,初级电流下降为,0,一次绕阻产生自感,电动势,200,300V,二次绕阻产生更高,电动势，互感作用,15,20Kv,第,5,章,点火系统,20,传统点火系的工作原理,3,火花塞被击穿,放电：电容放电,大电流，短时间,电感放电,小电,流，时间较长,第,5,章,点火

6、系统,21,5.2.3,点火提前角及其影响因素,一、最佳点火时刻和点火提前角,注意概念,二、影响最佳点火提前角的因素,1,发动机转速,2,发动机负荷,3,燃油品质,4,其他因素,第,5,章,点火系统,22,5.3,电子点火系统,1,主要优点,1,延长触点使用寿命，减少了维护、调,整,2,改善了点火性能,可增加一次侧电流,3,改善发动机性能,点火能量增大，超速,容易，动力性能好,4,成本低,适于改动，安装调试简单,23,第,5,章,点火系统,5.3,电子点火系统,2,基本原理,用晶体三极管取代触点起开关作用，而断,电器的触点则串联在三极管的基极电路中,控制三极管的导通与截止,因触点只控制基极电流

7、，故通过电流非常,小，不易烧蚀，故次级电压高,第,5,章,点火系统,24,无触点电子点火系统,3,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,侧电路上三极管的导通与截止,3,点火线圈,变压（将低压变为高压,4,火花塞,产生电火花,4,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,25,第,5,章,点火系统,无触点电子点火系统电路,第,5,章,点火系统,26,5.3,电子点火系统,5.3.1,电子点火系统的分类,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

8、磁振荡式无触点电子点火系统,第,5,章,点火系统,27,5.3.2,磁脉冲式电子点火系统,举例：丰田,TOYOTA,汽车,20R,型发动机的,点火装置,1,火花塞,第,5,章,点火系统,图,4-15,丰田,TOYOTA,汽车,20R,型发动机的点火装置,2,信号发生器,3,点火线圈,4,点火开关,5,蓄电池,7,分电器,6,点火控制器,28,5.3.2,磁脉冲式电子点火系统,1,组成,1,点火信号发生器：产生信号,2,电子点火器：用信号控制一次侧电路,通断,3,分电器：获得信号源,4,点火线圈：变压,5,火花塞,点火,第,5,章,点火系统,29,磁脉冲式电子点火系统,第,5,章,点火系统,30

9、,磁脉冲式电子点火系统,第,5,章,点火系统,31,分电器、点火信号发生,器、电子点火器,第,5,章,点火系统,32,2,信号发生器,信号发生器的功用是产生信号电压，输出给点火,控制器，通过点火控制器来控制点火系的工作,其结构如图,5-16,所示,图,5-16,丰田,TOYOYA,汽车,20R,型发动机的信号发生器,a,靠近时,b,对正时,c,离开时,1,转子,2,感应线圈,3,铁心,4,永久磁铁,第,5,章,点火系统,33,5.3.2,电磁感应式电子点火系,如图,5-16b,所示，当转子凸齿与铁心对正时,穿过感应线圈的磁通量最大，此时感应线圈的感,应电动势为,0,如图,5-17a,中转子,4

10、5,转角所对应的,情况。此信号发生器的缺点是发动机转速的高低,将影响信号发生器输出信号的大小，如图,5-17b,所,示,图,5-17,不同转速时感应线圈内磁通量及感应电动势的变化情况,a,低速,b,高速,第,5,章,点火系统,34,5.3.2,电磁感应式电子点火系,2,点火系的工作过程,20R,型发动机点火系的工作原理如图,5-18,所示,图,5-18 20R,型发动机点火系的工作原理,1,火花塞,2,配电器,3,点火开关,4,附加电阻,第,5,章,点火系统,5,点火线圈,6,点火控制器,7,信号发生器,35,5.3.2,电磁感应式电子点火系,该点火控制器的基本电路是由整形电路,VT,2,放大

11、电路,VT,3,VT,4,和开关电路,VT,5,组成。其中,VT1,主要起温度补偿作用,由于其发射极和基极相接，故相当于一个二极管,如图,4-19,所示,图,4-19 VT1,的二极管作用,第,5,章,点火系统,36,5.3.2,电磁感应式电子点火系,图,5-20,是点火系工作时各部分的电压波形,图,5-20,点火系工作时各部分的电压波形,a,信号发生器输出信号,b,VT2,的输出信号,第,5,章,点火系统,c,VT5,的输出信号,d,次级电压,37,5.3.2,电磁感应式电子点火系,该点火控制器的基本电路是由整形电路,VT,2,放大电路,VT,3,VT,4,和开关电路,VT,5,组成。其中,

12、VT1,主要起温度补偿作用,由于其发射极和基极相接，故相当于一个二极管,如图所示,图,4-19 VT1,的二极管作用,第,5,章,点火系统,38,霍尔式电子点火系由内装霍尔信号发生器的分电器,点火器、火花塞、点火线圈等组成。下面一以桑塔纳,轿车用霍尔式点子点火系统为例说明其工作过程,5.3.3,霍尔效应式电子点火系统,第,5,章,点火系统,39,霍尔式电子点火系统,第,5,章,点火系统,40,分电器和点火模块,第,5,章,点火系统,41,一、霍尔信号发生器,1,霍尔效应,原理图见图,4-29,当电流通过放在磁场中,的半导体基片，且电流,方向和磁场方向垂直时,在垂直于电流和磁场的,半导体基片的横

13、向侧面,上产生一个与电流和磁,场强度成正比的电压,这个电压称为霍尔电压,第,5,章,点火系统,42,霍尔信号发生器,2,组成,霍尔信号发生器,位于分电器内,其结构见图,4-30,主要由分电器轴,带动的触发叶轮,永久磁铁、霍尔,元件等组成,第,5,章,点火系统,43,霍尔式电子点火系统,工作原理,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,第,5,章,点火系统,44,霍尔式电子点火系统,应用情况,1,叶轮齿等宽式,这,类传感器一般只用来测,发动机的

14、转速信号，所,以还必须再配一曲轴位,置传感器,2,叶轮齿不等宽式,这类传感器可用来测转,速和曲轴位置信号。其,特点是有一个齿与其他,的齿不等宽，用其测发,动机第一缸上止点信号,第,5,章,点火系统,45,霍尔信号发生器,霍尔元件实际上,是一个霍尔集成,块电路，内部原,理图见图,4-31,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,后再输出给点火,控制器,46,第,5,章,点火系统,霍尔信号发生器,3,工作原理,霍尔信号发生器工作原,理图见图,4-32,分电器轴带动触发叶轮,转动，当叶片进入磁铁,与霍尔元件之间的空气,隙时，磁场被旁路，霍,尔元件不产生霍尔

15、电压,霍尔集成电路末级三极,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,的磁力线通过霍尔元件,而产生霍尔电压，集成,电路末级三极管导通,信号发生器输出低电位,第,5,章,点火系统,47,霍尔信号,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,器完成功能时,波形见图,4-33,第,5,章,点火系统,48,二、点火控制器,桑塔纳轿车,点火系器外,形结构见图,4-34,第,5,章,点火系统,49,点火控制器,点火控制器内部采用意大利,SGS-THOMSON,公司生产的,L497,专用点火集成块，见图,

16、4-35,该点火控制器具有初级电流上升,率的控制、闭合角控制、停车断电保护和过电压保护等功能,第,5,章,点火系统,50,分电器和点火模块,点火控制器,一般多由专用点火集成导体,IC,和一些外围电路组成,其他功能,1,点火线圈限流控制,2,闭合角控制,3,停车断电控制,4,过压保护控制,51,第,5,章,点火系统,霍尔电子点火系（点火器内装专用点火集成块）原理图,三、点火系的工作过程,第,5,章,点火系统,52,1,基本功能,1,发动机工作时，分电,器轴带动霍尔信号发生器,的触发叶轮旋转。当触发,叶轮的叶片进入空气隙时,信号发生器输出高电压信,号,11,12V,使点火控制,器集成电路中末级大功

17、率,三极管导通,VT,点火系初,级电路接通：电源,点火线圈W1,点火控制器（三极管,VT,搭铁,第,5,章,点火系统,53,1,基本功能,2,当触发叶轮的叶,片离开空气隙时，信,号发生器输出,0.3,0.4V,的低电压信号,使点火器大功率三极,管截止，初级电路切,断，次级产生高压,第,5,章,点火系统,54,1,基本功能,霍尔电子点火系工作过,程,叶片位置,霍尔电压,信号发生器输出信号,点,火器大功率管,点火线圈,初级回路,进入空气隙,不产生,高电,位,适时导通,接通,离开空气隙,产生,低电位,截止,切断，次级绕组产,生高压,55,第,5,章,点火系统,2,限流控制,恒流控制,为保证发动机在各

18、种,工况下稳定点火，采,用高能点火线圈，其,初级电路电阻小，电,感小，初级电流增长,快，电流大，若不控,制，点火线圈和点火,器会因过热而损坏,初级电流上升特性见,图,4-37,第,5,章,点火系统,56,2,限流控制,恒流控制,控制电路原理图见图,4,38,图中,VT,为点火器末,级大功率管,Rs,为采样电,阻,IC,为点火集成块。当,采样电阻值一定时，采样,电阻两端的电压值与通过,点火线圈的初级电流成正,比，工作中，采样电阻压,降值反馈到点火集成块中,的限流控制电路，使限流,控制电路工作，从而保持,流过点火线圈的初级电流,恒定不变,第,5,章,点火系统,57,限流控制,恒流控制,基本工作情况

19、：当大功率管,饱和导通时，如果初级电流,限流值时，初级电流逐渐,增大；当初级电流限流值,时,Rs,反馈电压使放大器,F,输出端电压升高，使,VT1,更,加导通，集电极电位下降,VT,向截止区偏移，初级电流,下降；当初级电流略低于限,流值时,Rs,反馈电压使放大,器,F,输出端电压下降，使,VT1,趋于截止，集电极电位上升,VT,趋于导通，初级电流上升,58,第,5,章,点火系统,3,闭合角控制,第,5,章,点火系统,闭合角是指点火控制器的末,级大功率开关管导通期间,分电器轴转过的角度，也称,导通角。由于点火线圈采用,了高能点火线圈，即初级绕,组,W1,的电阻很小,0.52,0.76，这样点火系

20、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，保证点火系可靠,工作。装与未装闭合角控制,时的初级电流波形见图,4,39,59,3,闭合角控制,各种转速下的闭合角,分电器,转速,r/min,300 750 1000 1200 1600,闭合角（,20 32 43 49 63,第,5,章,点火系统,60,3,闭合角控制,当电源电压变化时，使,初级电流上升率也跟着,变化，即电压高时上升,电压低时上升慢，为保,证限流时间不变，闭和,角控制电路使,VT,导通,时间随电源电压的增高,而减小，反之增加

21、，见,图,4-40,第,5,章,点火系统,61,闭合角控制,电源电压变化时的闭合角,电源电压,V,11 14 16 18 20,闭合角（,55 39 33 29 26,第,5,章,点火系统,62,5.4,点火系统正确使用与维护,5.4.1,点火系统维护要点,1,行驶,1000km,后：清洁、检查,2,行驶,5000km,后：清洁、检查、调整和润滑作用,3,行驶,10000km-15000km,后：取下分电器总成，解体,并进行检查和维护,4,行驶,20000km-25000km,后：取下阻尼电阻，用欧姆,表或电桥检测，其阻值应不超过,20000,否则，应,予更换,5,入冬前的维护,第,5,章,点

22、火系统,63,使用注意事项,1,拆卸点火系的导线时，应先关掉点火开关,2,当利用起动机带动发动机旋转，而又不想使发动机起,动时，应拔下分电器中央高压线，并将其搭铁,3,如果怀疑点火系有故障，而又必须拖动汽车时，应先,拆下点火器插接件,4,为防止无线电干扰，应使用1K电阻的高压导线,1,5K电阻的火花塞插头和1K电阻的分火头,5,使用带快速充电设备的起动辅助装置起动时，电压不,得超过,16.5V,使用时间不得超过,1min,6,在车上电焊作业时，应先拆去蓄电池搭铁线,7,清洗发动机时，必须关断点火开关,第,5,章,点火系统,64,5.4.2,点火系故障检查,第,5,章,点火系统,一、点火系的故障

23、诊断,1,确定故障在低压电路上还是在高压电路上,1,打开分电器盖，转动曲轴，使分电器转子缺口对正,霍尔信号发生器,2,拔出分电器盖上的中央高压线，使其端部离气缸体,5,7mm,3,接通点火开关，用螺钉旋具在霍尔信号发生器的间,隙中轻轻的插入和拔出，模拟转子在间隙中的动作，如图,4-40,所示,4,如果高压线端部跳火，表明低压电路中的霍尔信号,发生器、点火控制器及点火线圈性能良好，故障在高压电,路；如不跳火，在点火线圈及线路良好的情况下，可确定,故障在霍尔信号发生器或点火控制器，应进一步检查,2,如何确定霍尔信号发生器和点火控制器有故障。如,图,4-41,所示,65,图,4-40,电子点火系的故

24、障确定,1,分电器内的霍尔信号发生器的空气气隙,2,螺钉旋具,3,霍尔传感器插接器,4,点火控制器,5,点火线圈,6,高压线,第,5,章,点火系统,66,图,4-41,确定故障是在霍尔信号发生器上还是在点火控制器上,1,蓄电池,2,点火开关,3,点火线圈,4,点火控制器,5,霍尔信号发生,器插接器,6,分电器,7,高压线,第,5,章,点火系统,67,二、点火系主要部件的检测,1,点火线圈的检测,测量点火线圈初、次级绕组的电阻值，测量前,先断开点火开关，拆除点火线圈上的导线。初,级绕组的电阻值,0.52,0.76 ，次几次级绕,组的电阻值,2.4,3 如电阻值符合规定，说,明点火线圈良好，应及时

25、装上点火线圈上的所,有导线。每根高压导线的电阻值应为1 k左,右，分火头电阻值应为1左右,第,5,章,点火系统,68,2,信号发生器的检测,磁感应信号发生器的检测,1,检查信号发生器的间隙,2,用万用表测量信号发生器感应线圈的电阻，参照,维修手册来判断其是否有故障。常见车型信号发生器感,应线圈的电阻如表,4-3,所示,表,4-3,常见车型信号发生器感应线圈的电阻,单位：,车型,感应,线圈,第,5,章,点火系统,电阻,解放,北京,CA10,切诺,92,基,600,400,800,800,富康,轿车,300,丰田,轿车,克莱,斯勒,140,500,180,700,69,霍尔信号发生器的检查,测量信号发生器的输出电压，关断点火开关，打开分电器,盖，拔出分电器盖上的中央高压线并搭铁，将电压表的两,触针接在插接件信号输出线,0,和接地线（一）接柱上,如图,4-47,所示，然后按发动机转动方向转动发动机,同时观察电压表上的读数，其值一般在,0-9V,之间变化,当分电器触发叶轮的叶片在空气隙时，其电压值为,2-9V,当触发叶轮的叶片不在