《汽车电器与电子设备》课件 (广科大玉洁)第四章 汽车点火系2013

第三节 电子点火系
传统点火系统的缺点： 火花能量受限 触点故障多，寿命短 触点电腐蚀 顶块磨损 触点在高速时“回跳”、“颤动” 对火花塞积碳和污染敏感
被新型点火系统取代
在无触点电子点火系统
在无触点 电子点火系统 中，用信号发 生器取代凸轮 触点机构，利 用电子控制的 方法使点火线 圈的初级电流 间歇流动，从 而在点火线圈 次级产生点火 高压。
•附加电阻：改善点火 性能和起动性能
•火花塞：将高压电引入气 缸并产生火花点燃混合气。
高压阻尼线： 连接导线
蓄电池： 供给电能
•点火线圈：将12V低压电 变为15～25KV高压电。
分电器：适时控制初级电路通 断，按顺序分配火花到各缸
第二节 传统点火系
2、工作原理
初级电路接通，点火线圈积蓄能量；
第三节 电子点火系
第三节 电子点火系
传统点火系和电子点火系的比较
1、电子点火系中由点火控制器初级电路通断、传统点火系 没有点火器； 2、电子点火系的分电器和传统点火系的分电器机构不同； 3、电子点火系点火能量高，性能好
第三节 电子点火系---无触点电子点火系统
点火线圈：将12V低压电变 为15～25KV高压电。
第三节 电子点火系--无触点电子点火系统
5.3.1点火信号发生器
点火信号发生器的作用是产生与气缸数及曲轴位置相对应的电压信号，用以 触发点火控制器按发动机各缸的点火需要，及时通断点火线圈初级回路，使次级 产生高压。 常见的点火信号发生器有电磁感应式、霍尔效应式、光电式等几种。
1.电磁感应式点火信号发生器
第三节 电子点火系--磁感应式信号发生器
（a）靠近时
（b）对正时 （c）离开时 图5-29 电磁感应式信号发生器的磁路变化 1—信号转子；2—传感线圈；3—铁心；4—永久磁铁
图5-30 穿过线圈的磁通及线圈中的感应电动势
第三节 电子点火系--光电式点火信号发生器
组成： 发光元件、光敏器件、遮光盘。 优点：低速时火花持续时间长；光电触发器的信号及闭合角不受转速影响；点火 正时长久不变且精确，结构简单寿命长。
第一节 对点火系统的要求
一、产生足以击穿火花塞间隙的高压电
（一）电火花形成 任何气体中都有少量的气体分 子游离成正离子和电子，该电子或 独立存在、或与中性分子结合而形 成负离子。当正负电极两端加有电 压时，在电场力的作用下，电极间 的正离子便会向负电极运动、负离 子和电子便会向正电极运动，离子 和电子在运动中都会撞击中性分子， 从而形成电流。
2、普 通电子 点火系 正在淘汰
3、微 机控制 点火系 正在广泛应用
第一节 对点火系统的要求
无论是哪一类的点火装置，均有共同的技术性准确地点火，为此应满足以下三个方面的要求：
1．能产生足以击穿火花塞间隙的电压; 2．火花应具有足够的能量; 3．点火时刻应适应发动机的工作情况
场中的半导体 基片，且电流方向 （X）与磁场方向（Y）垂直时， 在Z方向上产生一个电压，称霍尔 电压。(P96页图4-43)
RH UH IB d
利用这一信号来控制发动机点火时间,当通过的电流为一定值时，霍尔电压 随磁感应强度的大小而变化；同时也可看出，霍尔电压的高低与磁通的变 化速率无关。
第三节 电子点火系--霍尔效应式信号发生器
•火花塞：作用是将 高压电引入气缸并产 生火花点燃混合气。
•点火开关：作用 是控制电路通电。
•
点火器：作 用是控制初 级电路通断
•分电器：提供点火信号； 按顺序分配火花到各缸； 按发动机工况改变点火 时间
第三节 电子点火系--无触点电子点火系统
分电器结构分三部分：
1）信号发生器： ①磁感应式；②霍尔式；③光电式；④电磁振荡式 2）配电器 3）点火提前机构 ①真空提前机构: 作用是随发动机负荷的变化自动改变点火提前角； ②离心提前机构: 作用是根据转速的变化自动改变点火提前角。
（a）结构图
（b）工作原理图 图5-28 电磁感应式信号发生器 1-传感线圈；2-永久磁铁；3-信号转子；4-导磁铁心
根据电磁感应原理，当穿过线圈的磁通量发生变化时，线圈中将产生感应电 动势，感应电动势的大小与磁通的变化率成正比。感应出脉冲信号电压，经过放 大器放大，触发开关管，起到控制初级电路的接通和断开作用。
电火花形成
大量的离子、电子激烈地运动与碰撞就会发出大量的热，当温度达到一定值时， 便会产生弧光放电，放电电流强度急剧增大，并产生清脆的响声，肉眼所见的电 火花（即电弧）就是弧光放电的表现。
第一节 对点火系统的要求
一、产生足以击穿火花塞间隙的高压电
击穿电压：使火花塞电极之间产生火花的电压。 影响因素： 1、火花塞电极间隙的大小(间隙越大，所需高压电越高) 2、气缸内混合气的压力和温度
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
第二节 传统点火系--火花塞
为了适应不同发动机的需要，火花塞因下部的形状和绝缘体裙部长度 的不同有多种形式。
a）低热值火花塞 b）中热值火花塞 c）高值火花塞 （热型火花塞） （中型火花塞） （冷型火花塞） 图5-19 不同热值和绝缘体裙部长度的火花塞
a）小负荷（节气门1／4开度）
b）大负荷
c）起动和怠速
图5-16 真空点火提前调节器结构原理示意图 1-分电器外壳； 2-点火信号发生器转子（凸轮）； 3-点火信号发生器（触点）； 4-真空点火提前调节器外壳； 5-弹簧； 6-真空连接管；7-进气道； 8-节气门； 9-膜片； 10-拉杆； 11-固定销
开磁路式点火线圈
第二节 传统点火系--点火线圈
1-瓷杯；2-铁心；3-初级绕组；4-次级绕组；5-导磁钢套；6-外壳；7-低压接线柱负 极；8-绝缘胶木盖；9-高压接线柱；10-低压接线柱正极或“开关”；11-低压接线柱 “+开关”；12-附加电阻
第二节 传统点火系--点火线圈
当一次电流流过一次绕组时，产生的磁通由铁芯经导磁钢片构成回路 ，如图所示。因为磁路上、下两部磁通是从空气中穿过，铁芯与导磁钢 片未构成闭合磁路，所以称为开磁路式点火线圈。。
在分电器中一般设有两套自动调节点火提前角的装置。一套是能随发动机转 速的变化自动调节点火提前角的离心式点火提前角调节装置，另一套是能按发 动机负荷不同自动调节点火提前角的真空式点火提前角调节装置。
（1）离心点火 提前调节器。 离心点火提前 调节器是在发 动机不同转速 下自动调节点 火提前角的装 置，它使点火 提前角随发动 机转速的增大 而适当地增大， 其结构如图所 示。
第一节 对点火系统的要求
2、火花塞击穿视频
第二节 传统点火系
传统点火系统也称蓄电池点火系统、触点式点火系统。这种点火系 统具有最基本的结构，在该系统中，通过机械凸轮接通和断开触点，使点 火线圈的初级电流间歇流动，从而在点火线圈次级产生点火高压，
第二节 传统点火系
1.组成
•点火开关：作用是 控制电路通电。
13 霍尔式1.MPG
第三节 电子点火系--霍尔效应式信号发生器
14 霍尔式2.MPG
第三节 电子点火系--霍尔效应式信号发生器
2）原理：
触发叶轮转动时，每当叶片进 入空气隙，磁场被旁路，霍尔元件 不产生霍尔电压，集成电路输出端 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 磁铁的磁通通过霍尔集成块，构成 回路，这时，霍尔集成块产生霍尔 电压，集成电路输出端三极管导通， 信号发生器输出低电位。 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。
第二节 传统点火系--火花塞
常见的火花塞
目前，顶置气门式发动 机汽车上使用绝缘体突 出型火花塞较多
图、 常用火花塞的结构类型
第二节 传统点火系--火花塞
1、电极形状与放电性能
2、火花塞间隙与放电电压
第二节 传统点火系--火花塞
第二节 传统点火系--火花塞
烧蚀 烧蚀 集炭
点火提前机构
第二节 传统点火系--点火提前机构
初级电路切断，点火线圈产生次级高压；
次级高压加到火花塞上，击穿火花塞间隙，点燃混合气。
第二节 传统点火系
3、主要部件 点火线圈、点火提前装置、辛烷值选择器、火花塞
3.1、点火线圈 是产生点火所需高压电的一种变压器，由初级绕组、次级绕组和铁心等组 成。依磁路区分，可分为开磁路式及闭磁路式两种
开磁路式点火线圈主要用于 传统点火系统和部分电子点 火系统；闭磁路式点火线圈 主要用于电子点火系统和微 机控制点火系统。
第二节 传统点火系--点火线圈
图、 常见的闭磁路式点火线圈
与开磁路点火线圈相比，闭磁路点火线圈具有漏磁少、转换效率高、 体积小、重量轻、铁心裸露易于散热等优点，故已在高能电子点火系中 广泛应用。
第二节 传统点火系--火花塞
火花塞的结构
1、接线螺母
2、高氧化铝陶瓷绝缘体
3、商标 4、钢质壳体（六角形）
转速↑ →最佳点火提前角↑ 负荷↑ →最佳点火提前角↓ 起动或怠速时，最佳点火提前角↓或不提前 辛烷值→最佳点火提前角↑ 压缩比↑ →最佳点火提前角↓ 混合气浓度，在α =0.8~0.9时燃烧速率最大，最佳 点火提前角最小，过稀或过浓的混合气，最佳点火提 前角要增加。 进气压力↓ →最佳点火提前角↑
第三节 电子点火系--光电式点火信号发生器
图5-39 光电式电子点火系统的工作原理 GA—光源（发光二极管）；VTC—光接收器（硅光电晶体管）
当转子的缺口通过光源时，VT4导通；当转子的实体部分遮住光源
时，VT4截止 。
第三节 电子点火系--霍尔效应式信号发生器
4 霍尔效应式
霍尔效应原理：电流通过放在磁