第三章电子点火系统

1、,第三章 电子点火系统,目录,第三章、电子点火系统,第三章 电子点火系统,在汽油发动机中，气缸内的混合气是由高压电火花点燃的，而产生电火花的功能是由点火系来完成的。 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轮流送至各气缸，点燃压缩混合气；并能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；还能在更换燃油或安装分电器时进行人工校准点火时刻。,第一节 发动机对点火系统的要求,第一节 发动机对点火系统的要求,发动机对点火系统的要求 1.点火装置应能产生足以击穿火花塞间隙的高压电（正常工作时一般为10KV，低温起动时一般需要19KV以上），一般最高电压达2030KV

2、。 2.电火花应具有足够的点火能量，一般发动机正常工作时需0.010.05J，低温起动时需0.10J。 3.能根据发动机工况的变化提供最佳的点火时刻，以使发动机产生最大的功率（包括点火顺序和点火时机）。 为了保证在上止点后6-10曲轴转角时气缸中出现最高压力，点火提前角应能随曲轴转速和发动机负荷变化。 4.在特殊使用条件下(热带、寒带、潮湿及空气稀薄地区)行驶时，点火系统必须可靠地工作。,第二节 电子点火系统的组成与分类,一、电子点火系统的分类 1.按点火信号发生器类型分类 （1）霍尔式电子点火系统 （2）磁感应式电子点火系统 （3）光电式电子点火系统 2.按储能方式分类 （1）电感储能式电子

3、点火系统 （2）电容储能式电子点火系统 3.按初级电流控制方式分类 （1）信号触发式电子点火系统 （2）微机控制式电子点火系统,第二节 电子点火系统的组成与分类,二、电子点火系统的组成 （1）低压电源 （2）点火线圈 （3）点火控制器 （4）分电器 （5）火花塞 （6）点火开关,第二节 电子点火系统的组成与分类,第三节 电子点火系统的工作原理,第四节 电子点火系统工作过程,一.初级电路接通时按指数规律增长阶段,第四节 电子点火系统工作过程,当点火线圈结构一定时，U2max 与IP成正比,并随电容 C1、C2 的增大而减小。,二.初级电路切断时次级绕组产生高压电阶段,三.火花塞电极之间产生火花放

4、电阶段,第五节 电子点火装置的结构原理,一.点火线圈的结构组成 分类： 1)按有无附加电阻分：带附加电阻型和不带附加电阻型 2)按接线柱数量不同分：两柱式和三柱式 3)按性能分：普通点火线圈和高能点火线圈 4)按磁路结构分：开磁路和闭磁路点火线圈 作用： 将电源电压变为15-20KV高电压； 原理：与自耦变压器类似。,第五节 电子点火装置的结构原理,1.开磁路点火线圈 构造：初级绕组(0.5-1.0高强度漆包线200匝）、次级绕组（0.06-0.10mm漆包线2万匝）、铁芯接线柱、附加电阻、中央高压线插孔、导磁钢套、胶木盖等,第五节 电子点火装置的结构原理,2.闭磁路点火线圈（多用于电子点火系

5、统）： (1)结构：用带气隙的“日”形或“口”形铁芯。初级绕组230-370匝，0.5-1.0mm漆包线绕制，次级绕组11000-26000匝，0.06-0.10mm漆包线绕制。 (2)特点：漏磁小，转换效率高(从60%提到70%)，无外壳，无绝缘盖，故易散热、结构简单、体积小、质量轻。,第五节 电子点火装置的结构原理,附加电阻的作用 1)材料：用低碳钢制成(热敏电阻) 2)特点：阻值随温度上升而增加。 20时电阻为1.27-1.7 3)位置：点火开关与点火线圈之间 4)作用：改善点火性能。 低速时通电时间长， 阻值增大，限制电流，防止线圈过热 高速时通电时间短，阻值减小，保证电流，防止缺火

6、5)两柱式点火线圈一般用附加电阻线，直接连接点火开关和点火线圈,第五节 电子点火装置的结构原理,二.分电器的结构原理 由点火信号发生器、离心 提前装置、真空提前装置 和配电器等组成。,第五节 电子点火装置的结构原理,（一）点火信号发生器 又称信号传感器，分为霍尔式、磁感应式和光电式三种。,第五节 电子点火装置的结构原理,当I为定值时，U只随B的大小而变化；且与磁通的变化速率无关。这样就可用电压的变化来反映磁场的变化。 UH 方向与I、B的方向互相垂直,UH = RHIB/d RH 霍尔系数 d 半导体基片厚度,1.霍尔式信号发生器 霍尔效应原理,第五节 电子点火装置的结构原理,由触发叶轮、永久

7、磁铁、霍尔元件等组成。触发叶轮与分火头做成一体，由分电器轴带动,触发叶轮叶片数=发动机气缸数,1.霍尔式信号发生器 （1）霍尔式信号发生器结构,第五节 电子点火装置的结构原理,1.霍尔式信号发生器 （2）霍尔式信号发生器工作原理（视频）,第五节 电子点火装置的结构原理,2.磁感应式信号发生器 （1）磁感应式信号发生器结构,第五节 电子点火装置的结构原理,2.磁感应式信号发生器 （2）磁感应式信号发生器工作原理（视频）,第五节 电子点火装置的结构原理,1）当转子中的凸齿逐渐接近铁心时，磁通量逐渐增加，感应电势变化如图所示。 2)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

8、电势为0； 3)当转子的凸齿离开铁心时，磁通量逐渐减小，感应电势变化如图所示。 4)电动势由正脉冲转为负脉冲的过零点即触发点火信号（相当于触点断开）。,第五节 电子点火装置的结构原理,5) 可见，转子每转过一个凸齿，感应线圈中的感应电动势正好变化一个周期，即转子每转90产生一个交变信号，转子每转一周，便产生四个交变信号，该信号输出给点火控制器，通过点火控制器来控制点火系的工作。 4)特点：发动机转速升高时，磁通变化率增大，感应电动势峰值也将增大。,第五节 电子点火装置的结构原理,组成：发光二极管、光敏三极管、遮光盘等。 遮光盘安装在分电器上，外圆上的缺口数 = 气缸数,3.光电式信号发生器（视

9、频）,（二）断电器,1、组成 断电器主要由凸轮、触点副、固定底板、活动底板等组成。 2、工作 断电器的凸轮在旋转过程中反复地控制着触点的关闭、通断初级电流。电容器和触点是并联的，其任务是给初级感应反电势形成回路，减轻触点的烧蚀，加快初级电流的通断速率。,固定底板,活动底板,触点副,凸轮,第五节 电子点火装置的结构原理,3、触点间隙的调整 触点间隙在0.350.45mm之间。,第五节 电子点火装置的结构原理,第五节 电子点火装置的结构原理,1 离心式点火提前调节机构 功用：使最佳点火提前角能随发动机转速的升高而增大。 组成：离心调节器主要由离心块、托板、拨板、弹簧等组成 工作：托板固定在分电器轴

10、上，两个重块分别套在托板的柱销上，重块的另一端由弹簧拉向轴心。信号发生器的转子与拨板一起套在分电器轴上，拨板的两端有长形孔，套于离心块的销钉上。在转速变化时，利用离心力自动使信号发生器提前产生点火信号来调节点火提前角。,（三）点火提前调节机构（视频）,第五节 电子点火装置的结构原理,2真空点火提前控制机构 功用：使最佳点火提前角能随发动机负荷的增大而减小。（时间短） 组成：真空调节器主要由膜片、拉杆、弹簧等组成。 工作：属片制成的膜片，膜片中心一侧与拉杆固连，另一侧压有弹簧。拉杆由壳底座孔中伸出，与底板相连，拉动底板相对于轴产生角位移。在发动机负荷变化时，自动调节点火提前角。,第五节 电子点火

11、装置的结构原理,第五节 电子点火装置的结构原理,点火提前调节机构离心式点火提前控制机构、真空式点火提前控制机构。,第五节 电子点火装置的结构原理,（四）配电器,功用：分配高压电。 组成：分电器盖和分火头。,第五节 电子点火装置的结构原理,点火控制器的功能 1）通过接收点火信号发生器的信号，控制点线圈初级电路的通、断。 2）限流控制、导通角控制、停车断电控制和过压保护控制。,三、点火控制器,第五节 电子点火装置的结构原理,第五节 电子点火装置的结构原理,1.火花塞的结构： (1)组成：壳体、金属杆、绝缘体、中央电极、侧电极和垫片。,四、火花塞,1、接线螺母 2、高氧化铝陶瓷绝缘体 3、商标 4、

12、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,(2)电极间隙：指的是中心电极与侧电极之间的间隙。 电极间隙过小：火花微弱，并且容易因产生积炭而漏电； 电极间隙过大：所需的击穿电压增高，发动机不易起动，且在高速时易发生“缺火。 一般的电极间隙为：0.60.8mm,现代的汽车甚至采用1.01.2mm，可以改善排气净化。,第五节 电子点火装置的结构原理,第五节 电子点火装置的结构原理,(3)分类： A.热型火花塞 绝缘体裙部长(16- 20mm)，适于低速、 低压缩比的小功率 发动

13、机 B.标准型火花塞 绝缘体裙部长度为11-14mm C.冷型火花塞绝缘体裙部短(8mm)，适于高速高压大功率发动机,第五节 电子点火装置的结构原理,3.火花塞的类型 (1)标准型火花塞 其绝缘体裙部略缩人壳体端面，侧电极在壳体端面以外，使用最广泛的一种。 (2)绝缘体突出型火花塞 其绝缘体裙部较长，突出于壳体端面以外。它具有吸收热量大，抗污能力好的优点，且能直接受到进气的冷却而降低温度，因而也不易引起炽热点火，故热适应范围宽。 (3)细电极型火花塞 其电极很细，火花强烈，点火能力好，在严寒季节也能保证发动机迅速可靠地起动。热适应范围较宽，能满足多种用途。 (4)锥座型火花塞 其壳体和旋人螺纹

14、制成锥形，因此不用垫圈也可保证良好密封，从而缩小了火花塞体积，对发动机的设计更为有利。,第五节 电子点火装置的结构原理,3.火花塞的类型 (5)多电极型火花塞 侧电极一般为两个或两个以上，优点是点火可靠，间隙不需经常调整，故在电极容易烧蚀和火花间隙不能经常调整的一些汽油机上常常被利用到。 (6)沿面跳火型火花塞 即沿面间隙型火花塞，是一种最冷型火花塞，其中心电极与壳体端面之间的间隙是同心的。它必须与点火能量大、电压上升率快的电容储能式电子点火系统配合使用，可避免火花塞“炽热点火”和电极“跨连”现象，在油污情况下也能正常点火。缺点是可燃气体不易接近电极，故在稀混合气情况下，不能充分发挥汽油机的功

15、能。另外由于点火能量增大，中心电极容易烧蚀。,第五节 电子点火装置的结构原理,3.火花塞的类型 (7)电阻型火花塞 电阻型火花塞是在火花塞内装有510k的电阻，可抑制点火系的电磁干扰。 (8)屏蔽型火花塞 屏蔽型火花塞是利用金属壳体把整个火花塞屏蔽密封起来，不仅可抑制电磁干扰，还可用于防水、防爆的场合。,第六节 电子点火系的控制过程,一点火控制（初级电流上升率的控制） 该点火控制器如果检测到点火线圈初级绕组N1中的电流小于额定电流较多时，控制电路便迅速提高初级电流的上升率，使初级电流恒定在额定电流值(7.5A)，保证点火能量恒定。,二导通角（闭合角）控制 闭合角是指点火控制器中的末级大功率晶体

16、管VT的导通时间。由于点火线圈采用了高能点火线圈，即初级绕组N1的电阻很小，阻值为0.520.76，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VT的导通时间，使初级电流恒定在额定电流值，保证点火系的可靠工作。,第六节 电子点火系的控制过程,3停车断电保护 当汽车发动机停止工作且点火开关仍接通时，若霍尔信号发生器输出的是高电压，则点火线圈初级绕组N1处于长时间通电状态，线圈易过热，蓄电池长时间放电。为免此情况，点火控制器内设有断电保护控制电路。当霍尔信号发生器输送给点火控制器高电压信号的时间比设定的时间长时(设定时间为12s)，断电保

17、护控制电路将切断初级电流。,第六节 电子点火系的控制过程,在汽车停驶、点火开关又未断开的情况下，CP电压升高，当达到一定值时，内部电路使达林顿三极管截止，初级电流下降到零。,4.过电压保护 对末级大功率晶体管VT进行电流过载保护及瞬间的反向过电压保护。,第六节 电子点火系的控制过程,第七节 电子点火装置的检修与试验,一、点火线圈的检修 (1)外观检验：外壳和盖应无裂纹、接线柱无松动、螺纹无滑牙、壳体无变形、工作时温度不过高、高压线插孔不接触不良。,一、点火线圈的检修 (2)用万用表测点火线圈初次级绕组及附加电阻，应符合要求。 测初级绕组用R1档，量初级绕组两接线柱间电阻值。电阻偏小或偏大时，应

18、查型号是否正确。电阻为无穷大时，为断路。（桑塔纳为0.52-0.76；红旗、奥迪为0.6-0.7） (2)用万用表测点火线圈初次级绕组及附加电阻，应符合要求。 测次级绕组用R100档，量“开关”与高压线插孔间电阻值。（桑塔纳为2.4-3.5k；红旗、奥迪为2.5-3.5k） 测附加电阻用R1档，阻值应在0.31.8之间。,第七节 电子点火装置的检修与试验,(3)点火线圈绝缘情况试验： 1)用试验台上点火线圈输出的高压电进行跳火试验，绝缘不合格须更换。 2)用兆欧表500V测量时，阻值不小于200M。 (4)点火线圈发火强度试验： 1)比较法检验：将待检点火线圈与标准点火线圈分别到点火系内作跳火

19、试验，比较两者火花强度。 2)三针放电检验：在汽车电器试验台上用三针放电器测量。要求：4-8缸机用点火线圈点火速度在21600次/min时、4-6缸用点火线圈点火速度在12600次/min时，跳火间隙7mm，且火花连续不间断。,第七节 电子点火装置的检修与试验,发火性实验,第七节 电子点火装置的检修与试验,(5)点火线圈高温性能检查： 检查高温时就车的跳火强弱。若无火或火花弱，须予更换。 (6)点火线圈比较简单的检测方法： 直接给点火线圈初级绕组通断电，在断电的瞬间次级绕组将对地跳火。,第七节 电子点火装置的检修与试验,检查绝缘体是否有裂纹、破损，中心电极和侧电极是否烧损。如有，应更换。螺纹部

20、分损坏超过2牙者，应更换。,二、火花塞的检修,第七节 电子点火装置的检修与试验,检查火花塞电极间间隙：用火花塞塞尺测间隙一般为0.60.8mm。电子点火系中的火花塞电极间隙可达11.2mm。若不符合，可用钢丝式专用火花塞塞尺，小心地弯曲侧电极来调到标准值，但不能敲击侧电极来调整。,第七节 电子点火装置的检修与试验,三、点火信号发生器的检修 （一）霍尔式信号发生器的检修 霍尔信号发生器有三根引线，分别为“十”、“”和“S”。检测时，分别测“+”与“”电压和“S”与“”电压，然后与维修手册中的标准值比较，进行判断是否有故障。,第七节 电子点火装置的检修与试验,（一）霍尔式信号发生器的检修 以桑塔纳

21、轿车为例，霍尔信号发生器位于分电器内，引出的三根导线分别为：霍尔信号发生器的“+”极，红黑色，接点火 控制器5号端子；霍尔信号发生器的输出信号端子“S”，绿白色，接点火控制器6号端子；霍尔信号发生器的“”极，棕白色，接点火控制器3号端子。,用万用表测量霍尔信号发生器的“+”与“”之间的电压应为1112V；测量“S”与“”之间的电压，当转子缺口对正霍尔元件的气隙时，应为0.30.4V，反之应为1112V。,第七节 电子点火装置的检修与试验,（二）磁感应式信号发生器的检修,以与传统点火系的分电器相似，其不同点是： 1)用塞尺测量转子爪与定子爪之间的间隙，其值一般应为0.3-0.5mm；丰田系列为0

22、.2-0.4mm。过大不易起动发动机。,第七节 电子点火装置的检修与试验,2)用万用表测量传感器线圈的电阻值，其值一般应为600-800；丰田系列为350-400。一般阻值越小感应电压越低。 为防止干扰，有的车用屏蔽线将传感器信号送往电控单元。,3)感应电压的测量 将用万用表置于“2V”挡，测量传感器线圈的两个端子，起动或用手转动分电器轴时，一般应有0.1-0.7V感应电压。如无电压，应予检修或更换。,说明：久置的汽车可能会出现感应电压低的情况而造成起动困难，解决的方法是给其线圈通12V直流电充磁。,第七节 电子点火装置的检修与试验,1、霍尔式点火控制器的检测 检查点火控制器，必须要了解点火控制器的接线。以桑塔纳轿车为例，其点火控制器的接线如下：1接点火线圈“” (绿色)；2接电源负极(棕色)；3一接霍尔信号发生器“” (棕白色)；4接点火线圈“+” (黑色)； 5