《汽车电器系统检修》-学习情境四

学习情境四汽车点火系统结构与检修因此，传统点火系已逐渐被新型的电子点火系和微机控制点火系所取代。电子点火系是指利用晶体三极管或者晶闸管作为开关，接通与断开点火线圈初级电流的点火装置。目前，国内外研制使用的电子点火装置种类较多，按有无触点，可分为触点式电子点火系和无触点式电子点火系。相对于触点式电子点火装置，无触点式电子点火装置中没有触点。由点火信号发生器取代断电器触点，实现全电子触发控制，便于在发动机转速范围内实现精确、实时地控制，有利于改善发动机运行的动力性、经济性和安全性。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修2.汽车点火系的作用汽油发动机气缸内的油气混合物是由高压电火花点燃的，而产生火花的功能是由点火系来实现的。点火系将电源的低电压变成高电压，再按照发动机点火顺序将高电压轮流送至各气缸，在火花塞间隙处产生电火花，点燃被压缩的油气混合物;适应发动机工况和使用条件的变化，自动调节点火时刻，实现可靠而准确的点火。3.发动机对点火系的要求为保证发动机在各种工况和使用条件下均可靠而准确地点火，点火系应满足以下三个方面的要求:上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修1)能产生足以击穿火花塞间隙的电压击穿火花塞电极并产生电火花所需要的电压称为击穿电压(uj)。点火系产生的次级电压必须高于击穿电压，才能使火花塞跳火。击穿电压的大小受很多因素影响，其中主要有:(1)火花塞电极间隙和形状。(2)气缸内混合气体的压力和温度。(3)电极的温度和极性。(4)发动机的工作情况。2)电火花应具有足够的能量上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修发动机正常工作时，由于油气混合物压缩终了的温度接近其自燃温度，仅需要1~5mJ的电火花能量即可点燃油气混合物。但在油气混合物过浓或是过稀、发动机起动、怠速或节气门急剧打开时，则需要较高的电火花能量。电子点火系一般应具有80~100mJ的火花能量，起动时应产生高于100mJ的能量。3)点火时刻应适应发动机的工作情况从火花塞开始跳火到活塞运行至上止点的时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修负荷一定时，发动机发出功率最大和油耗最低时的点火提前角，称最佳点火提前角。影响最佳点火提前角的因素很多，主要有:(1)发动机转速:转速大，提前角变大。(2)发动机负荷:负荷大，提前角变小。(3)汽油辛烷值:高品质汽油，辛烷值高。(二)传统点火系1.传统点火系的组成传统点火系主要由电源、点火线圈、分电器总成、点火开关、火花塞、附加电阻、高低压导线等组成，如图4.1所示。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修分电器总成包括断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置等部分。1)电源传统点火系的电源为蓄电池和发电机，其作用是给点火系提供低压直流电，电压通常为12V。2)点火线圈点火线圈实际是一个变压器，可实现将12V低压电转变为15~20kV高压电，甚至产生20kV以上高压电的部件之一。其内部由铁芯、一次(初级)绕组、二次(次级)绕组所组成。按磁路的不同，可分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈。开磁路点火线圈多用于蓄电池点火系及普通电子点火系;而闭磁路点火线圈多用于高能电子点火系。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修根据QC/T73-1993《汽车电气设备产品型号编制方法》的规定，国产点火线圈的型号应由以下几个部分组成。3)附加电阻附加电阻的作用:减小低速时的初级电流，防止点火线圈过热，改善高速时点火特性。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修点火线圈附加电阻一般用直径0.4mm左右的低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝。绕成螺旋管形，夹在两块磁板之间，用螺栓固定在点火线圈的安装保持架上，在常温20℃时，阻值一般为1.25~1.80Ω。附加电阻是热敏电阻，当电阻上流过的电流大，使温度升高时，其阻值随之迅速变大;当电阻上流过的电流变小，使温度降低时，其阻值随之迅速变小。发动机正常工作时，附加电阻串联在点火系的初级电路中，自动调节初级电流，改善点火特性。对于两接线柱的点火线圈，其本身不带附加电阻，附加电阻的功能由点火开关至点火线圈“+”接线柱的附加电阻线来完成，因此这根附加电阻线是不能用普通导线代替的。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修点火系线圈的接线原则:发动机正常工作时，附加电阻应接入点火系的初级电路，发动机起动时，附加电阻应被短路。点火线圈低压接线柱的接线一定要保证点火线圈的电流从“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出，这样的接法，可以使点火系的次级电路成正极搭铁，而次级电路正极搭铁，可以使火花塞的击穿电压降低20%。图4.2为点火线圈接线原则示意图。

4)分电器总成

(1)配电器。配电器由分电器盖和分火头组成，如图4.3所示。它可按发电机各缸的工作顺序把点火线圈产生的次级高压电分配到各缸的火花塞。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修分电器盖用胶木粉在钢膜中加热压制而成，具有良好的耐高压和耐热性能。盖内周围有与发动机气缸数相同的旁电板，它们和盖上的旁电板插孔相通，插孔用来安插分缸高压线。盖的中间有中央高压线插孔，在孔中有中心电极、弹簧和碳精柱，碳精柱弹性地压在分火头的导电片上，分电器盖用两个弹性夹固定在分电器壳体上。分火头由胶木制成，其顶部为一导电铜片，分火头装于断电器凸轮的顶端。当其旋转时，其上的导电片在距离电极0.2~0.8mm的间隙处掠过。当断电器触点张开时，导电片对准盖内某一旁电极，高压电便由中心电极经带弹簧的碳精柱、导电片跳到旁电极，再经分缸高压线送到火花塞，由于高压从分火头导电片向旁电极跳火时，产生电火花，会对无线电产生干扰。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修因此，有的分火头内装置有几千欧姆的阻尼电阻或在分火头尖端熔着一种特殊陶瓷，以抑制对无线电的干扰。(2)断电器。断电器可看作是一个由凸轮操控的开关，凸轮由发动机凸轮轴驱动。凸棱数等于气缸数。断电器的核心部分是凸轮和触点;安装在分电器壳体内部的上方。分电器总成之断电器如图4.4所示。断电器触点(俗称“白金”)由坚硬而耐高温的钨合金制成，其中固定触点固定在托板上并搭铁，由偏心调整螺钉调整其位置，并用紧固螺钉固定在活动底板上。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修活动触点装在活动触点臂的一端，臂的另一端有孔，绝缘地套在销轴上，使活动触点与壳体绝缘，并经片状弹簧与绝缘接线柱相连通，靠片状弹簧压向固定触点。两触点断开时的最大间隙称为触点间隙。一般为0.35~0.45mm。凸轮为钢质整体，上部呈正多边形，凸轮的凸角数等于发动机的气缸数;下部呈长方形，长方形拨板上有两个对称长孔，套装在离心点火提前机构两个离心重块的销头上，通过离心重块由分电器轴驱动，对四冲程发动机而言，发动机曲轴与分电器轴的转速比为2:1，即曲轴转两圈，分电器轴转一圈，所有缸各点火一次。断电器触点的状况对点火系的工作情况会产生很大影响，主要的影响包括触点的接触状况和触点的间隙及闭合角。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修若断电器触点接触不良，将会导致点火系统初级电流减小，使点火电压降低。触点的间隙和闭合角对点火系的影响主要表现在触点接通和断开的时间上。所谓闭合角是指断电器触点闭合期间分电器(凸轮)所转过的角度。与此对应的是触点的分开角，是指断电器触点分开期间分电器(凸轮)所转过的角度。一般情况下，触点间隙大，所对应的闭合角小;触点间隙小，对应的闭合角大。(3)电容器。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修电容器并联在断电器触点两端，装在分电器的外壳上，如图4.5所示，通过壳体接地，可保护断电器触点不被烧蚀。其容量一般在0.15~0.35µF;因为电容器在点火系工作时，要承受断电器触点断开时点火线圈的初级绕组所产生的200~300V的自感电动势，故其耐压性能应达到500V，且一分钟内无击穿现象，并且不低于500MΩ的绝缘电阻。

(4)点火提前调节装置。点火提前调节装置包括随发动机转速变化而改变点火提前角的离心调节器;随发动机负荷变化而改变点火提前角的真空调节器;适应燃油标号(牌号)变化的辛烷值选择器。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修点火的高压是在断电器触点断开的一瞬间产生的，触点断开的早晚决定了点火时刻的早晚，因此调整点火时刻就是调整触点断开的时刻。要实现点火提前，可以有两种方法:一是顺着凸轮的旋转方向，将凸轮多转一个角度，即顺转凸轮;另一种是将触点逆着凸轮旋转的方向转动一个角度，即逆转触点。反之，可实现点火滞后。5)火花塞火花塞的作用是:产生火花放电，点燃混合气。火花塞的工作条件极为恶劣，它受到气缸内高温、高压气体的作用，同时还受到燃烧产物强烈的腐蚀作用，因此对火花塞提出了较高的要求。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修传统点火系中火花塞的电极间隙一般为0.7~0.9mm。为适应发动机净化排气的要求，利用稀混合气燃烧，火花塞间隙有增大的趋势，有的已增大到1.0~1.2mm。火花塞的自洁温度:使火花塞工作良好的温度范围的下限温度，大约为450℃。如果火花塞在工作中低于此温度，燃油不完全燃烧所产生的积炭就会沉积在火花塞的陶瓷绝缘体表面，导致火花塞漏电;积炭严重时，将造成火花塞不能点火。早燃温度:使火花塞工作良好的温度范围的上限温度，大约为950℃。如果火花塞中心电极的温度超过此温度，火花塞不跳火就能将混合气点燃，这种情况称为早燃。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修发生早燃时，会造成发动机的输出功率下降、回火，甚至造成活塞顶部烧熔。可见火花塞的正常工作温度范围是450℃~950℃。火花塞的工作温度除了受到发动机的功率、转速、压缩比等因素的影响外，本身的结构也是重要的影响因素。火花塞在工作中受到燃烧气体的加热，同时也从各种途径散热，受热与散热达到平衡时，火花塞即保持一定的温度。就火花塞本身的结构来说，影响火花塞工作温度的主要是陶瓷绝缘体暴露在燃烧室内的部分，通常将这部分称为火花塞的裙部。在相同的工作条件下，裙部长的火花塞，受热面积大，传热路径长，散热困难，因此工作温度高，这样的火花塞称为热型火花塞。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修反之，裙部短的火花塞，受热面积小，传热路径短，散热容易，因而工作温度低，这样的火花塞称为冷型火花塞。发动机的技术性能不同，气缸内的工作温度也不相同，对火花塞的要求也有所不同。对于高速、大功率、高压缩比的发动机，气缸内的工作温度高，应采用冷型火花塞;对低速、小功率、低压缩比的发动机，气缸内的工作温度低，应选用热型火花塞。介于两者之间的发动机，应采用热值中等的火花塞。对于具体型号的发动机，制造厂已为其匹配了相应热值的火花塞，在使用中如果要更换火花塞，应选用厂家规定型号的火花塞，保证热值匹配。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修目前世界各国对火花塞热特性的表示方法不完全相同，但比较通行的做法是用热值表示，所谓热值是指火花塞散掉所吸收热量的程度。通常用阿拉伯数字表示热值的高低，一般数值越大，表示火花塞越冷。我国用火花塞绝缘体裙部的长度来标定火花塞的热特性，用热值3-9来表示，如表4.1所示。影响火花塞跳火性能的因素有火花塞电极的形状、火花塞的电极间隙、气缸的压缩压力、火花塞的电极温度。6)高压线高压线分为中央高压线和分缸高压线，其作用是:将点火线圈产生的高压电送至分电器盖的中央插孔，再经分电器盖的旁电极插孔传至火花塞。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修现在使用的高压线，大多采用电阻型的高压线，以抑制点火系统所产生的无线电干扰。2.传统点火系的工作原理如图4.6所示，发动机工作时，断电器凸轮在配气凸轮轴的驱动下旋转，凸轮旋转时交替地将触点闭合和打开。在点火开关(SW)接通的情况下，当触点闭合时，初级绕组中有电流流过(初级电流I1用实线表示)，初级电流I1从蓄电池正极→点火开关SW→点火线圈“+”开关接线柱→附加电阻→“开关”接线柱→点火线圈的初级绕组→“-”接线柱→断电器触点→搭铁→蓄电池负极。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修初级电流在线圈的铁芯中形成磁场，经过一定时间后，当凸轮将触点打开时，初级电路被切断，初级电流消失，它所形成的磁场也随之迅速变化，在两个绕组中都感应出电动势。次级电流(I2用虚线箭头表示)流经的回路为:次级绕组→“开关”接线柱→附加电阻→“+”开关接线柱→点火开关→蓄电池→搭铁→火花塞旁电极→中心电极→配电器(旁电极、分火头)→次级绕组。分电器轴每转一圈，各缸按点火顺序轮流点火一次。综上所述，在点火系统中有两个电路:初级电流I1流经的电路为低压电路，而高压电流I2流经的电路为高压电路。发动机工作时，上述过程周而复始地重复着，若要停止发动机的工作，只要断开点火开关，切断初级电路即可。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修电容器与断电器触点并联，其作用原理是:触点打开时，初级绕组的自感电动势向电容器充电，保护触点。同时形成一个RLC振荡电路，振荡放电，加速磁场消失，使次级感应电动势显著提高。恰当设置电容器可延长触点寿命，提高次级电压。

3.传统点火系的工作特性1)点火系的工作特性点火系的工作特性就是点火系统发出的最大电压随发动机转速变化的关系。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修从理论上讲，次级电压的最大值U2max与断电器触点断开时的初级电路电流Ik成正比，而Ik的大小与触点的闭合时间tb的长短有关，触点的闭合时间tb的长短又与发动机的转速n，气缸数z有关，当发电机和蓄电池电压一定时，四冲程发动机的触点闭合时间为:发动机的转速越高，触点闭合的时间越短，触点断开时的初级电流就越小。初级电流随转速的变化情况如图4.7所示。由于发动机转速升高时，触点断开时的初级电流减小，所以次级电压便随着发动机转速的上升而下降，其关系如图4.8所示。点火系的这种随转速升高，次级电压降低的工作特性，是造成发动机高速时断火的原因。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修图4.8中的水平虚线是发动机在最不利情况下击穿火花塞间隙所需的击穿电压，此水平虚线与工作特性曲线的交点就是发动机的极限转速，发动机工作超过此转速将不能保证可靠点火。发动机在低速工况时，次级电压下降的原因是:由于触点断开缓慢，断开时容易引起火花，造成初级电路断开不彻底，使磁通的变化率下降，导致次级电压下降。2)次级电压的影响因素发动机的气缸数和断电器凸轮的凸角数是相等的，发动机的气缸数越多，凸轮的凸角数也就越多，凸轮在旋转一周的时间内，凸角数多的凸轮势必会使触点闭合的时间缩短，造成断电器触点断开时的电流下降，使次级电压下降。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修如图4.9表示采用同一点火线圈的四缸和六缸发动机的次级电压随发动机转速变化的关系曲线，可以从图中看出，在同一转速下，六缸发动机的次级电压要低于四缸发动机的次级电压。断电器触点间隙的大小会影响触点的闭合角，进而影响触点断开时的初级电流，造成对次级电压的影响。一般情况下，触点间隙过大，将造成触点的闭合角减小，使触点的闭合时间缩短，减小初级电流，使次级电压下降;触点间隙过小，将会造成触点分离不彻底，降低点火线圈中的磁通变化率，导致次级电压下降。如图4.10所示为触点间隙与闭合角的关系。发动机在工作中，若混合气的浓度不合适、发动机窜机油或火花塞的热值不对，会在火花塞的裙部形成积炭。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修积炭是具有一定导电性能的导体，相当于在火花塞的电极间并联了一个电阻，电阻的阻值随积炭的严重程度增加而减小，这个电阻将次级电路变成了闭合电路。当电阻减小到一定程度时，次级电压还未上升到击穿电压时，就通过积炭产生漏电，造成火花塞不能点火。积炭较少所形成的电阻较大时，由于电阻的作用，也会使次级电压有不同程度的下降。点火线圈的温度过高，会使初级绕组的电阻增大，致使初级电流减小，引起次级电压下降。正常使用中，点火线圈的温度不应超过80℃

。3)点火系工作波形点火系工作波形分为初级电流的波形、次级电压的波形和次级电流的波形。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修

(1)初级电流的波形。根据初级电流的波形可以看出触点接通、断开的时间，触点的闭合角和触点断开时初级电流的大小，如图4.11所示。(2)次级电压的波形。次级电压的波形在诊断点火系的故障中较为重要。次级电压的波形分为四个区域:跳火区、燃烧区、振荡区、闭合区。次级电压的波形曲线如图4.12所示。跳火区:此时断电器触点刚刚断开，在初级绕组感应出200~300V的自感电动势，同时在次级线圈中感应出15000~20000V的感应电动势。在正常情况下，火花塞的击穿电压只需5000~8000V。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修因此跳火时次级电压只上升到火花塞的击穿电压便不再上升，波形中的垂直升降线可以反映出击穿电压的高低，通常叫跳火线。这段时间极短，为1µs左右，而放电的电流可达几十安培。燃烧区:火花塞跳火后，电极之间的混合气已充分电离成火花通道，电极间维持火花的电压显著下降，只需1~2kV，直到火花放电完成。波形曲线中的这一段称为火花线。这段放电时间较长，达几毫秒(ms)，放电电流也较小，几十毫安(mA)。试验证明火花线越长，点火性能越好。振荡区:燃烧区后，电弧中断，点火线圈的剩余能量在初级绕组与电容器组成的电路中形成衰减振荡，直至点火线圈中的能量耗完。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修振荡的衰减脉冲至少要有5个。闭合区:断电器触点闭合，形成初级电流，与此同时，初级和次级绕组均会产生感应电动势。由于初级电流上升的速度较慢，因此次级绕组中的感应电动势较低，达1500~2000V。不能击穿火花塞，最终在次级电路与分布电容所构成的衰减振荡回路中衰减消耗。(三)电子点火系1.电子点火系简介电子点火系与传统点火系最大的区别在于低压电路—分电器中的断电器触点由信号传感器(点火信号发生器)代替，如图4.13所示。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修电子点火系在发动机高速时的点火性能、点火能量方面有了显著改善，提高了起动时的点火性能，同时还使无线电干扰减小，达到或基本达到了现代发动机点火系统的要求。电子点火系由电源、点火开关、点火模块、点火线圈、带点火信号传感器的分电器总成、高压导线、火花塞等组成。按照储能方式的不同可将电子点火系分为电感储能和电容储能两大类;按照点火信号的触发方式不同又可将其分为无触点和有触点电子点火系。与传统点火系相比，电子点火系具有以下几方面的优点:上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修(1)用晶体管取代断电器触点，控制点火线圈初级电流，使其数值不受触点面积限制，可以增大初级断电电流值，减少点火线圈匝数，减小初级电路电阻，提高次级电压，从而有效地改善点火性能。(2)晶体管的开关速度高，电磁能量得到充分利用，高压电形成迅速，火花能量大，点火可靠。

(3)减小了火花塞积炭的影响，即使火花塞严重积炭(例如，积炭值达到100kΩ)也能产生足够的次级电压，实现可靠点火。

(4)点火时间精确，混合气燃烧迅速完全，汽车的动力性、经济性好。(5)能适应现代汽车发动机高转速、高压缩比和多缸方向发展的要求，有利于汽车的高速化。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修

(6)点火电压高，点火能量大，可以在稀混合气工况下可靠点火，从而有效地减少废气污染和节约用油。(7)对无线电干扰少，结构简单，重量轻，体积小，使用和维护简单方便。2.电子点火系的基本工作原理电子点火系与传统点火系最大的区别在于低压电路—分电器中的断电器触点由信号传感器(点火信号发生器)代替。此传感器的作用是根据各缸的点火时刻产生相应的点火脉冲信号，来控制电子点火模块接通或断开点火线圈初级电路。另外，在分电器和点火线圈之间不再是一根导线而是多增加了一个点火模块。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修电子点火模块(也称为点火器或点火电子组件)，是由半导体元器件组成的电子开关电路，其主要作用是接收信号传感器输出的脉冲信号，并利用晶体三极管的导通和截止来控制点火线圈初级电路的通与断。发动机工作时信号发生器不断发出正、负或高、低点火电压信号，正或高电压信号可使三极管导通，而负或低电压信号会使三极管截止。电子点火系基本电路如图4.14所示。

3.电子点火系的类型目前，汽车上广泛使用无触点电子点火系，它彻底消除了触点所带来的不利影响，使点火系的可靠性和点火性能得到进一步的提高。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修无触点电子点火系按信号发生器的工作原理可分为:霍尔效应式电子点火系、磁感应式(即磁脉冲式)电子点火系、光电式电子点火系、振荡式电子点火系。

1)霍尔效应式电子点火系霍尔效应式电子点火系利用霍尔效应制成霍尔式点火信号发生器(霍尔器件)，产生点火信号，控制点火系工作。霍尔效应式信号发生器是美国科学家霍尔在1879年发现的霍尔效应的一个应用。其原理是给一块放在磁场中的半导体基片通以电流时，在垂直于磁场和电流的方向上便会产生一个与电流和磁感应强度成正比的电压，如图4.15所示。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修此电压即为霍尔电压UH，霍尔电压左右两面产生了霍尔电压UH，左高右低。在电流一定的情况下，只要改变磁感应强度，就可改变霍尔电压的大小，霍尔信号发生器就是基于此制成的。霍尔效应式点火信号发生器主要由转子和定子组成。转子(即触发叶轮)与分火头制成一体，由分电器轴驱动，触发叶轮的叶片数与发动机气缸数相等。定子由永久磁铁、霍尔元件和导磁板等组成。导磁板的永久磁铁与霍尔元件对置安装于分电器底板上，其间留有一定的气隙。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修触发叶轮的叶片可在气隙中通过。霍尔效应式点火信号发生器实物如图4.16所示，霍尔效应式点火信号发生器俯视透视图如图4.17所示。此外，还有触发开关及专用插座等。触发开关上制有霍尔集成电路，霍尔集成电路的外层是霍尔元件，霍尔集成电路内部电路框图如图4.18所示。霍尔元件产生mV级的霍尔电压，霍尔集成电路把微弱的霍尔电压放大、脉冲整形、变换，最后以矩形脉冲电压的形式输出，因此霍尔点火信号发生器输出的信号电压并非是霍尔电压。发动机运行时，触发叶轮随分电器轴转动。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修当触发叶轮的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的气隙时，永久磁铁的磁场便被叶片所屏蔽，不能作用于霍尔元件上，即此时霍尔元件上磁感应强度几乎为零，霍尔元件几乎不产生霍尔电压;当触发叶轮的叶片转离永久磁铁与霍尔元件之间的气隙时，永久磁铁的磁通便通过导磁板穿过气隙作用于霍尔元件上，于是通电的霍尔元件产生霍尔电压。霍尔信号发生器属于有源信号发生器，工作时要提供电流，所以接线端有三条导线，一条为信号线，一条为电源线，另一条为信号源与电源共用的搭铁线。发动机每完成一个工作循环，曲轴转两周，分电器轴及触发叶轮转一周，霍尔元件被交替地隔磁六次，因而随之产生六个霍尔电压。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修

2)磁感应式(即磁脉冲式)电子点火系磁感应式电子点火系也叫磁脉冲式无触点电子点火系，是用磁脉冲信号发生器、点火器替代传统点火系中的断电器，如图4.19所示。当分电器旋转时，磁脉冲信号发生器产生电压信号，经脉冲信号放大器放大、整形后，驱动大功率管工作，控制点火线圈初级绕组电路的通断，在次级绕组上产生高压，通过火花塞跳火点燃气缸内的油气混合物。图4.20所示为磁脉冲信号发生器。它由转子和定子两大部分组成，底板和感应线圈是固定在分电器壳体内的，定子、塑性永磁片和导磁片三者用铆钉铆合后套在底板的轴套上，受真空点火提前装置的膜片拉杆约束。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修当凸轮轴带动转子转动时，磁路的空气间隙即发生规律性变化，使穿过感应线圈铁芯的磁通量也发生变化，从而产生感应电动势。发动机运行时，曲轴带动分电器轴转动，磁脉冲信号发生器感应出一个电压脉冲信号(比较弱且不规则)，此信号被送到点火模块，经过点火模块进行信号放大、整形，最终送给大功率三极管，此晶体三极管的集电极和发射极接在点火线圈的初级电路上。如图4.21所示，当分电器里的信号传感器转子、定子爪极互相接近时，信号传感器输出正极性信号给点火模块，使点火模块内晶体三极管导通，从而接通点火线圈初级电路;上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修当转子、定子爪极相互对正后趋向离开时，信号传感器输出负极性信号，此信号输送给点火模块后，使晶体三极管截止，从而切断点火线圈初级电流;初级电流的突然消失使得次级感应出20000~25000V的电动势;配电器在转动过程中按点火顺序将高压分配给工作缸的火花塞，在火花塞间隙产生跳火。磁脉冲信号发生器产生的脉冲信号如图4.22所示。图4.21(a)所示位置中，转子的凸轮与信号线圈所形成的气隙最大，磁路中(信号线圈中)的磁捅量最小，磁通量的变化率等于零，此时，信号线圈中无感应电动势产生。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修转子不断转动，凸轮的凸起逐渐接近铁芯，通过信号线圈的磁通量在增大，转到图4.21(b)所示位置时，磁通量变化率最大，即信号线圈中的磁通量增加最快，信号线圈中产生最大感应电动势。转子继续转动，通过信号线圈的磁通量仍在增大，但增加的速度在减小;转到图4.21(c)所示位置时，磁通量达到最大，可磁通量变化率最小，信号线圈中产生最小感应电动势，即为零。转子持续转动，凸轮的凸起转过铁芯后，通过信号线圈的磁通量在逐渐减小;转到图4.21(d)所示位置时，磁通量变化率最大，即此时信号线圈中的磁通量减小最快，故在信号线圈中产生方向相反的最大感应电动势。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修

3)光电式电子点火系光电式电子点火信号发生器是利用光电效应原理，以红外线或可见光光束进行触发的，主要由遮光盘(信号转子)、遮光盘轴、光源、光接收器(光敏元件)等组成，如图4.23,图4.24所示。光电式电子点火信号发生器也安装在分电器内，它由安装在分电器轴上的转盘和安装在分电器底板上的光触发器组成。转盘的外沿开有与发动机气缸数相对应的缺口。光触发器由发光二极管和光敏三极管组成，当发光二极管的光线照射光敏三极管时，光敏三极管导通，产生与曲轴位置相对应的电压脉冲，即点火信号。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修光电式电子点火信号发生器的缺点是抗污能力差，发光元件和光敏元件上沾上油污、灰尘就会影响正常信号电压的产生，所以这种点火信号发生器对分电器的密封性要求高。因此，光电式点火信号发生器不如磁脉冲式发生器和霍尔效应式发生器应用广泛。

4.点火器(电子点火控制模块)1)点火器概要点火器的作用是按照点火信号发生器发出的点火信号控制初级电路的接通和断开，在点火线圈的次级绕组上产生高压。汽车上所采用的点火器中的电路形式多种多样，但基本功能是大致相同的，电路是由相应的功能电路组成，如图4.25、图4.26所示。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修现代汽车的电子点火器中除了最基本的电路外，有的还增加了闭合角控制电路、初级电路电阻可变电路、停车断电保护电路、点火能量恒定控制电路等，这使点火系的性能更加完善。2)点火器电路现代电子点火器广泛采用了集成电路，其内部电路非常复杂，且对维修点火系并无太大作用。如图4.27是磁感应式信号发生器的简化电路图。当点火开关接通而发动机未运行时，点火信号发生器无信号电压输出，蓄电池电压经R1,R2分压于点P,UP经信号线圈作用于三极管VT的基极上;此时，基极电压低于三极管的导通电压，三极管处于截止状态，点火系的初级电路被切断，此为停机保护状态。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修起动发动机后，信号发生器不断发出电压信号，当Q端的感应电压为“+”时，信号电压与UP叠加后使UQ超过了三极管VT的导通电压后，三极管则由截止状态转变为导通状态，接通点火线圈初级电路。而当Q端的感应电压为“-”时，信号电压与UPF叠加后，使UQ下降到低于三极管VT的导通电压，三极管由导通状态转变为截止状态，切断点火线圈初级电路，点火线圈次级绕组便感应出高压。点火器控制信号如图4.28所示。(四)微机控制点火系统微机控制点火系主要包括与点火有关的各种传感器、电子控制器(ECU)、点火器、点火线圈、火花塞等，如图4.29所示。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修1.传感器1)曲轴位置传感器曲轴位置传感器可将发动机曲轴转过的角度变换为电信号输入到微机，微机通过这个信号计算出曲轴转过的角度，也可以通过此信号计算出曲轴的转速。曲轴基准位置传感器(也叫点火基准传感器)的结构如图4.30所示。它主要由G1、G2和Ne线圈与转子所组成。其功用是确定曲轴的原始位置、检测曲轴转角和转速，同时判别发动机气缸顺序。这是微机控制点火系最基本的输入信号。常用的传感器有磁感应式、霍尔效应式和光电式。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修安装位置有分电器内、飞轮壳上、曲轴前端、凸轮轴前后端等。2)进气压力传感器对于D形电控燃油喷射系统的发动机，此传感器用来检测发动机的负荷，并将其转换为电信号输入微机，微机以此作为点火提前角的基本信号。3)空气流量传感器对于L形电控燃油喷射系统，此传感器用来测量进入气缸的空气量，信号，同时也作为确定点火提前角的基本信号。空气流量传感器的形式有翼片式、热线式、热膜式和卡而曼(卡门)作为发动机的负荷涡旋式等。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修4)进气温度传感器用来测量发动机的进气温度，微机可根据此信号对点火提前角进行修正。5)冷却液温度传感器将冷却液温度信号送到微机，微机根据此信号对点火提前角进行修正，并控制起动和暖机期间的点火提前角。进气温度传感器和冷却水温度传感器常采用热敏电阻式传感器。分正温度系数传感器和负温度系数传感器两种。正温度系数传感器的电阻随温度升高电阻增大;负温度系数传感器的电阻随温度下降而增大。6)节气门位置传感器上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修将节气门的位置转变为电信号，微机通过这个信号来判定节气门所处的位置及发动机的工况，依此修正点火提前角。节气门位置传感器有触点式和可变电阻式两种。7)爆震传感器用来检测发动机是否发生爆燃。如果发动机发生爆燃，微机将自动减小点火提前角。常见的爆震传感器有两种，一种是磁致伸缩式爆震传感器，另一种是压电式爆震传感器。8)各种开关量输入信号

(l)起动开关量输入信号(STA):该信号是在接通起动机时，通知微机发动机正处于起动状态，并以此控制起动时的点火提前角。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修

(2)空调开关量输入信号(A/C):发动机在怠速工况下使用空调时，该信号通知微机提高发动机转速，同时对点火提前角进行修正。(3)空挡起动开关量输入信号(NSW):在配置自动变速器的车辆上，此信号可以使微机获得变速器是处于“P”或“N"(停车或空挡)，还是处于行驶状态。

(4)动力转向压力开关量输入信号:该信号可通知发动机负荷是在增加还是减少。

(5)制动器开关量输入信号:该信号可使微机获得制动器是否工作。(6)车速传感器输入信号:该信号通知ECU，发动机是处于怠速、加速还是减速工况。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修

2.电子控制器(ECU)电子控制器(ECU)本质上是一台微机，它是微机点火系的核心，在点火系工作时，接收上述各种传感器传来的信号及内存中的数据，进行运算、处理、判断，然后输出指令(信号)控制有关执行器(如点火器)动作，达到快速、准确地控制发动机点火的目的。其基本构成如图4.31所示，其中包括输入回路、输出回路、A/D转换器、微型计算机，以及电源电路、备用电路等。3.点火器点火器的作用是根据电子控制器(ECU)发出的指令，通过内部大功率三极管的导通和截止，控制初级电流的通断，完成点火工作。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修各种发动机的点火器内部结构是不一样的。有的只有大功率三极管，单纯起开关的作用;有的除以上所说的作用之外，还有电流控制、闭合角控制、判别缸位、点火监视等功能;有的发动机不单独设置点火器，而是将大功率三极管组合在电子控制器(ECU)中，由电子控制器(ECU)直接控制点火线圈中的初级电流的通、断情况。四、项目实施(一)传统点火系零部件的检测与维修1.点火线圈的检测与维修点火线圈的故障有:初级或次级绕组断路、短路和搭铁、绝缘盖破裂漏电、附加电阻断路等。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修点火线圈的直观检查:各接线柱应牢固;点火线圈外壳无裂缝。用万用表电阻挡检测:检测初级、次级线圈及附加电阻的电阻值，应符合规定值。点火线圈绝缘情况检查:检查初级绕组与外壳是否搭铁。点火线圈点火强度检查:可就车进行，蓄电池必须充足电，发动机转速在3000r/min空转，拔下某缸高压线，使其端头距缸体5~6mm以上，如火花连续无间断，则点火线圈良好;否则为性能不良。2.分电器的检测与维修分电器常见故障有:断电器触点烧蚀;分电器盖或分火头裂损、受潮、积污而漏电;触点臂弹簧的张力减弱等。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修检测断电器触点的接触状态:断电器触点应光洁平整，触点接触面应不小于90%，触点厚度不小于0.5mm，两触点的中心线应重合，其上下偏移量可借助活动触点的上下垫圈调整，左右偏移量可用钳子扭动固定触点架调整。检查触点间隙:用塞尺检查断电器触点间隙，正常值为0.35~0.45mm，如不符合要求，可松开紧固螺钉，转动调整螺钉进行调整。检查分火头和分电器盖是否漏电:使中央高压线端部距分火头的导电片4~6mm，起动发动机或人工接通及切断断电器触点，用高压电检验分火头的绝缘性，如果高压线与分火头之间有高压出现，说明分火头已经损坏;如果无火花，说明分火头良好。测量分火头的电阻:其电阻值应在规定范围内。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修检查触点臂弹簧的张力:触点闭合时，用弹簧秤的挂钩在活动触点的一端，沿着触点的轴向拉动弹簧秤，当触点刚刚分开时，弹簧秤的读数应为5~7N，否则调整弹簧张力或更换触点。

3.火花塞的检测与维修火花塞常见的故障有:过热、积炭、电极烧蚀、漏气、绝缘体破裂和侧电极开裂等。火花塞外观检查:火花塞绝缘体出现裂纹或电极烧损严重时，应更换。轻度积炭时，可用铜丝刷清洗;积炭严重时，应先将其浸泡在丙酮或煤油中，待积炭软化后，再用铜丝刷清洗，不要用利刀、砂纸清除积炭。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修火花塞电极间的检查:用塞尺检查火花塞间隙，正常时一般为0.7~0.9mm，如不符合要求，可用专用工具弯曲侧电极来调整间隙。(二)电子点火系的检修1.电子点火系的使用注意事项电子点火系的形式较多，电路、原理差异较大，使用要求也各不相同，应严格按厂家规定进行。为避免对人体或系统本身造成伤害，在进行检修时，应注意以下几点:(1)接线必须正确、牢固，插接器要插接良好。(2)在发动机起动和工作时，不要用手触摸点火线圈高压线和分电器等，以免受电击。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修

(3)如果点火系有故障或被怀疑有故障，而又必须拖动汽车时，应先拆开点火器的插接件。

(4)拆卸、连接点火系导线(包括高压线)及用仪器检测时，应先断开点火开关。同时，应谨慎使用“试火法”“短路法”检查点火系故障，以防发生意外。在点火开关接通的情况下，不要做连接或切断线路的操作，以免烧坏控制器中的电子器件。清洗发动机时，应断开点火开关，并不能直接清洗电子组件。(5)电子点火系的分电器、点火控制装置、高能点火线圈一般都是专用产品，不得随意替代。如果中途出现故障又一时无法排除，须用传统点火系替代时，应将分电器、点火控制器和点火线圈全部拆下，换上传统点火装置组件，并按其要求接线、调试。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修(6)无触点信号发生器的信号转子与定子或凸齿之间的间隙应调整到规定值。

(7)为防止干扰，只能使用1kΩ阻尼电阻电缆和1~5kΩ的火花塞插头。在车上电焊作业时，应先拆去蓄电池搭铁线。(8)电子点火系中电子元件较多，精度要求高，一般不得随意拆卸或焊接。确实需更换损坏的晶体管或集成块时，应选用型号相同或性能参数均较原件优良的代用件。装配时应注意管脚极性。

(9)在检查点火信号发生器曲轴位置传感器时应注意:①对于磁感应式的，在打开分电器盖时注意不要让垫圈、螺钉之类的金属物掉入其内。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修在检查导磁转子与定子之间的间隙时，要使用无磁性厚薄规，并注意不要硬塞强拉。②对于光电式的，不要轻易打开分电器盖子，若确需打开检查时，要注意避免尘土对发光二极管、光敏元件和遮光转子的污损。③在用干电池模拟点火信号检查电子点火控制时，测量动作要快，干电池连接的持续时间，一般不要超过5s。④霍尔效应式电子点火系统，在检查维修时可能会产生高压放电现象，造成对人身和点火系本身的意外损害，所以必须注意以下几点:进行全体检查和维修前，应切断电源后，再按要求进行;当使用外接电源供维修使用时，应严格限制其电压不大于16V。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修当电压达到16~16.5V时，接通时间不允许达到或超过1min;效应式电子点火系的汽车被拖动时，应首先切断点火系电源;点火线圈负接线柱不允许与电容相连;任何条件下，只允许使用阻值为1kΩ的分火头，防止电磁干扰的1kΩ阻尼电阻电缆不得用其他代替，火花塞插头电阻值应在1~5Ω。

2.磁感应式点火信号发生器的检修

(1)测量感应线圈的电阻。将分电器与线束之间的插接器拔开，用万用表电阻挡测量与分电器相连接的两根导线之间的电阻值。若测量结果与标准值相差较大，说明传感器线圈已经损坏;如电阻为无穷大，说明传感器断路;过大或过小都需要更换信号发生器总成。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修(2)检查、调整信号转子与线圈铁芯间的间隙。该间隙一般为0.2~0.4mm，应使用塑料厚薄规进行测量。若间隙不合适，应予以调整。还可以用螺丝刀把轻轻敲击信号发生器线圈，以检查其内部是否松旷、有无间歇性故障。

(3)检查信号发生器的输出电压。用万用表交流电压挡进行测量，转动分电器轴，信号发生器应有交流电压输出，且输出电压大小与分电器转速成正比，否则为信号发生器有故障。3.霍尔式点火信号发生器的检修霍尔式点火信号发生器为有源器件，需输入一定的电压才能工作。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修拆下分电器总成，断开点火开关，拔出分电器盖上的中央高压线并搭铁，将万用表调到直流电压挡，并用万用表的正表笔接在插接器信号输出端子，负表笔接在插接器的“-”端子上，然后接通点火开关，按分火头的旋转方向转动分电器轴，同时观察电压表的读数。当触发叶轮的叶片位于霍尔传感器的空气气隙中时，读数为11~12V;当触发叶轮的叶片不在气隙中时，其电压值为0.3~0.4V。如果电压表读数与此不符，则霍尔信号发生器有故障，应予以更换。如图4.32所示。

4.光电式点火信号发生器的检修上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修拆下分电器总成，拆下分电器线路插接器，用导线将插接器的“+”极电源端子与蓄电池的正极相连，“-”极端子与蓄电池的负极相连，将万用表调到直流电压挡，并将万用表的正表笔与插接器的信号输出端子相接，负表笔搭铁或接插接器的“一”端子，然后，按分火头的旋转方向慢慢转动分电器轴，插接器信号输出端子的电压应在0~1V范围内摆动(不同车型，具体摆动幅度稍有不同)，说明信号发生器良好，否则需更换分电器。

5.点火器的检修1)干电池检查法这种方法适用于配用磁感应式点火信号发生器的点火控制器。上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修检测方法:拆开分电器上的线路插接器，接通点火开关，用一只1.5V的干电池代替信号发生器，接到点火控制器信号输入端子上，用一只12V试灯或电压表接在点火线圈“-”接线柱与搭铁之间，并观察试灯的亮灭，正接时，试灯应灭或电压表读数为1~2V;将电池的极性颠倒后，试灯应亮或电压表读数为12V。干电池检查法如图4.33所示。2)跳火试验法在确认除点火器以外的低压电路都是完好的情况下，可用跳火法来检查点火器的好坏。(1)磁感应式点火系的跳火试验上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修将分电器盖拆下，并拔出分电器壳上的中央高压线，使其端部头距缸体5~10mm,接通点火开关，然后用一只螺丝刀快速刮碰信号发生器的定子极爪，以改变信号发生器线圈的磁通而使其产生信号脉冲，控制点火器的通断，产生点火电压。若每次碰剐都能产生高压火花，说明点火器完好，否则说明点火器有故障，应予以更换。磁感应式点火系的跳火试验如图4.34所示.

(2)霍尔式电子点火系中的跳火试验方法一:打开分电器盖，拆下分火头和防尘罩，转动曲轴，使触发叶轮的叶片不在信号发生器的气隙中，拔出分电器盖上的中央高压线，上一页下一页返回学习情境四汽车点火系统结构与检修使其端部距机体5~10mm，然后接通点火开关，用小螺丝刀或钢锯条在信号发生器的气隙中插入后迅速拔出，同时在拔出时察看高压线端部是否跳火，如跳火，说明点火器良好。方法二:断开点火开关，拔下分电器盖上的中央高压线，使其端部距机体5~10mm，再拔下分电器上信号发生器的插接器，用跨接导线一端接在信号线插头上，然后接通点火开关，将跨接线的另一端反复搭铁，同时观察中