项目4.1点火系统的故障诊断与检修-汽车电器教学课件.ppt

点火系统的故障诊断与检修点火系统的故障诊断与检修 学习任务学习任务 4 4 【任务目标任务目标】了解：点火系统的组成、作用和类型。熟悉：典型点火系统的工作原理、各部件的拆装方法。掌握：三种信号发生器的结构、原理及测试方法；点火系统常见故障的检修方法。【任务描述任务描述】点火系统能正常工作是汽油发动机能正常燃烧必备条件之一，点火系统性能的好坏直接影响发动机的工作性能。点火系统的主要功能是把低压电转变为高压电，产生电火花，点燃汽缸内的可燃混合气。为了保障汽油发动机正常工作，必须了解点火系统的工作原理，熟悉点火系统检修方法，掌握常见故障诊断方法。任务简介项目1.1 点火系统的组成与结构原理 项目1.2 点火系统的使用维护与检测 项目1.3 点火系统常见故障诊断 拓展与提升 微机控制点火系统 学习内容项目项目4.1 4.1 点火系统的组成与结构原理点火系统的组成与结构原理 一、点火系概述一、点火系概述 (一)点火系统的类型 目前汽车上使用的点火系按其组成和产生高压电方式的不同可分为传统蓄电池点火系统、电子点火系统和微机控制点火系统。(二)对点火系统的基本要求 (1)能产生足以击穿火花塞间隙的电压。火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称为击穿电压。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。(2)火花应具有足够的能量。为了保证可靠点火，电子点火系统一般应保证5080mJ的火花能量，起动时应产生高于100mJ的火花能量。而且电火花还应有一定的火花持续时间，通常不少于500s。(3)点火时刻应与发动机的工作状况相适应。发动机在不同的转速和负荷下工作时，所需点火提前角的大小是不同，点火系统必须能自动调节点火提前角到最佳值。同时，点火系统应按发动机的工作顺序正确点火。一般直列六缸发动机的点火顺序为1-5-3-6-2-4，四缸发动机的点火顺序为1-3-4-2或1-2-4-3。项目4.1 点火系统的组成与结构原理二、传统点火系统二、传统点火系统(一)传统点火系统组成与工作原理1.1.传统点火系统的组成传统点火系统的组成 传统点火系统主要由电源(蓄电池和发电机)、点火开关、点火线圈、分电器、火花塞、附加电阻和高低压导线等组成。如图4.1所示。项目4.1 点火系统的组成与结构原理1-点火线圈；2-附加电阻；3-点火开关；4-电流表；5-蓄电池；6-起动机；7-高压导线；8-附加电阻；9-配电器；10-火花塞；11-断电器；12-电容器 图图4.1 点火系统组成点火系统组成2.2.传统点火系统的工作原理传统点火系统的工作原理 传统点火系是利用电磁感应原理，把来自蓄电池或发电机的12V低压电转变为15kV20kV的高压电，并按点火顺序送入各缸火花塞，击穿其电极间隙点燃混合气的。其工作原理如图4.2所示。发动机工作时，断电器凸轮在配气凸轮轴的驱动下而旋转交替将触点闭合或打开。接通点火开关后，在触点闭合时初级线圈内有电流流过，并在线圈铁芯中形成磁场。触点打开时，初级电流被切断，使磁场迅速消失。此时，在初级线圈和次级线圈中均产生感应电动势。由于次级线圈匝数多，因而可感应出高达15kV20kV的高电压。该高电压击穿火花塞间隙，形成火花放电。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 (1)断电器触点闭合、初级电流增长的过程 点火系的初级电路包括蓄电池、点火开关、点火线圈初级绕组、附加电阻、分电器的断电触点及电容器。当触点闭合时，点火线圈初级绕组中有电流通过，流过初级绕组的电流称为初级电流。如果触点不分开，经过一段时间(约2Oms)，初级电流将达到最大稳定值。其电路是低压电路，电流从蓄电池正极电流表点火开关附加电阻点火线圈初级绕组N1断电器触点K搭铁蓄电池负极。初级电流增长时，不仅在初级绕组中产生自感电动势，而且同时在次级绕组中也会产生互感电动势，约为1.52kV，不能击穿火花塞间隙。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 (2)断电器触点断开、次级绕组产生高压电的过程 当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电流迅速下降到零，铁芯中磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多(1500023000匝)导线细的次级绕组中感应很高的电压，使用火花塞电极之间的间隙被击穿，产生火花。初级组中电流下降的速率愈大，铁芯中磁通的变化率大，从而次级组中的感应电压也愈高。点火线圈次级绕组中的感应电压称为次级电压，其中通过的电流称为次级电流。次级电流所流过的电路称为次级电路或高压电路。发动机工作时，在断电器触点分开瞬间，次级电路中分火头恰好与侧电极对准。高压电路在触点打开瞬间以点火线圈次级绕组为高压电源，以火花塞电极间隙为负载，其电流回路为：点火线圈次级绕组“+”接线柱附加电阻点火开关电流表蓄电池搭线火花塞旁电极、中心电极配电器旁电极分火头点火线圈次级绕组“”接线柱。发动机工作期间，断电器凸轮每转一周(曲轴转两周)，各缸按点火顺序轮流点火一次。项目4.1 点火系统的组成与结构原理项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.3 开磁路点火线圈的磁路开磁路点火线圈的磁路1-绝缘座；2-铁心；3-一次绕组；4-二次绕组；5-导磁钢套；6-外壳；7-“-”接线柱；8-胶木盖；9-高压线接头；10-接起动机接线柱；11-“+”接线柱；12-附加电阻 图4.4a)所示的三接线柱的点火线圈的胶木盖上，有低压接线柱7.10和11，它们分别接断电器、起动机附加电阻短路接线柱和点火开关。如图4.5所示，点火线圈附加电阻是具有正温度系数的热敏电阻，它与点火线圈的一次绕组串联，当其温度升高时电阻值迅速增大、温度降低时电阻值迅速减小。发动机工作时，利用附加电阻这一特点自动调节初级电流的大小，可以改善高速时的点火性能。当发动机低速工作时，一次电流大，附加电阻受热量大，其阻值增大，避免了一次电流过大，防止了一次绕组过热；反之，当发动机高速工作时，一次电流小，附加电阻受热量小，阻值减小，使一次电流增大，保证能产生足够的二次电压。当发动机起动时，由于蓄电池的端电压会急剧下降，致使一次电流减小，点火线圈不能供给足够的高电压和点火能量。为了克服这一影响，在起动时将附加电阻短路，使一次电流最大，提高二次电压和点火能量，改善发动机的起动性能。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 如图4.4b)所示，两接线柱式点火线圈无附加电阻，而用一根导线接至点火开关。这根导线是一根热敏电阻线被称作附加电阻线，阻值为1.7，起到三接线柱点火线圈中的附加电阻的作用。项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.5 附加电阻式点火线圈附加电阻式点火线圈 2.2.分电器分电器 分电器由断电器、配电器、点火提前角调节装置和电容器等组成，如图4.7所示。是点火系中结构最复杂、功能最多的一个设备。它的壳体由铸铁制成，下部压有石墨青铜衬套，分电器轴在衬套内旋转。分电器由凸轮直接或间接控制。断电器控制点火线圈产生高压电，配电器将高压电分配到各缸缸线，点火提前调节装置随发动机转速、负荷等变化调节点火提前角。项目4.1 点火系统的组成与结构原理项目4.1 点火系统的组成与结构原理 (1)断电器 断电器是一个串联在点火线圈初级绕组电路中控制低压电流的开关设备，由活动触点、固定触点及凸轮组成，如图4.8所示。其作用是周期性地接通和切断点火线圈低压电路。断电器触点由钨合金制成，固定触点经底板直接搭铁。活动触点与壳体之间是绝缘的，它通过触点臂、经触点弹簧片与分电器低压接线柱相通。活动触点臂有孔一端松套在活动底板的销轴上，通过触点臂弹簧片的弹力紧压在凸轮上。凸轮具有与发动机气缸数相同的凸角，凸轮与拨板制成一体，装在分电器轴上，经离心重块由分电器轴驱动。旋动偏心螺钉即可改变固定触点的位置，从而可以调整断电器触点的间隙。触点之间的间隙一般为0.350.45mm。项目4.1 点火系统的组成与结构原理项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.8 断电器断电器 1-固定盘；2-片簧；3-销钉；4-活动触点臂；5-托板；6-固定螺钉；7-调节螺钉 (2)配电器 配电器安装在断电器上方，由胶木制的分电器盖和分火头组成，如图4.9所示。配电器作用是按发动机点火顺序，将高压电分配到各缸火花塞上。分火头插装在凸轮的顶端，和凸轮一起旋转，其上有金属导电片。分电器盖的中央有高压线插孔，其内装有带弹簧的炭柱，压在分火头导电片上。分电器盖的外围有与发动机气缸数相同的旁电极插孔，以安装分缸高压线。分火头上的导电片离旁电极有0.20.8mm的间隙，当分火头旋转时，断电器触点打开，而此时分火头正好对准某一旁电极，于是高压电自导电片跳至与其相对的旁电极，再按点火顺序将高压电经高压线送至各缸相应的火花塞。高压线有中央高压线和分缸高压线两种。一般为耐压绝缘包层的铜芯线或全塑高压阻尼线。常为竖直排列，也有水平布置，可避免折损、缩短长度，抗高电压，延长寿命。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 (3)电容器 电容器装在分电器壳体上，与断电器触点并联。电容器起到两方面作用：一是减小触点断开时产生的火花，减少触点烧蚀，延长其使用寿命；二是当触点断开时，加速初级电流的消失，提高次级电压。(4)点火提前角调节机构的结构 只有当发动机处于最佳的点火时刻，才能保证发动机拥有良好的动力性和经济性，同时改善燃烧性能，降低排放，准确的点火提前角对发动机的性能起着至关重要的作用。提前角主要受发动机转速、负荷、燃油品质等因素影响。为了保证发动机在任何工况下都能实现最佳点火时刻，在分电器中设置点火提前调整装置。断电器触点打开，开始点火到活塞到达上至点的时间越长，其对应曲轴转角越大，点火提前角越大，因此，通过调节触点与断电器凸轮或断电器凸轮与分电器轴之间的相对位置，便可实现点火提前角的调节，由于此类装置也被淘汰，在此只作简要介绍。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 离心点火提前机构：离心点火提前机构的功能是在发动机转速发生变化时自动调节点火提前角，它通常装在断电器固定底板的下部，随着发动机转速升高，重块的离心力增大，克服弹簧拉力绕柱销转动一个角度，销钉推动拨板，使凸轮沿旋转方向相对于分电器轴转过一个角度，点火提前角增大。转速下降时，弹簧将重块拉回，使提前角自动减小。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 真空点火提前机构：真空点火提前机构的功能是在发动机负荷变化时，自动调节点火提前角。它安装在分电器壳体的外侧，真空提前机构壳内装有膜片，膜片中心固装着拉杆，通过销钉和断电器活动底板连接在一起，拉杆运动可带动断电器活动底板随之转动。当发动机处于小负荷时，节气门开度小，小孔处真空度较大，吸动膜片向右拱曲，拉杆推动活动板带着断电器触点副逆分电器轴旋转方向转动一定角度，使点火提前角增大。节气门开度大时(负荷增大)，小孔处真空度降低，膜片在弹簧力作用下，使点火提前角自动减小。怠速时，节气门接近全闭，小孔处于节气门上方，真空度几乎为零，使点火提前角很小或基本不提前，以保证怠速稳定运转。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 3.3.火花塞火花塞 火花塞的作用是将高压电引入燃烧室，并形成电火花点燃混合气。火花塞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。(1)火花塞的工作条件及其要求 混合气燃烧时，火花塞下部将承受气体高压的冲击，要求火花塞必须有足够的机械强度。火花塞承受着交变的高电压，要求它应有足够的绝缘强度，能承受30kV的高压。混合气燃烧时，燃烧室内温度很高，可达15002200，进气时又突然冷却至5060，因此要求火花塞不但耐高温，而且能承受温度剧变，不出现局部过冷或过热。混合气的燃烧产物很复杂，含有多种活性物质，如臭氧、一氧化碳和氧化硫等，易使电极腐蚀。因此要求火花塞要耐腐蚀。火花塞的电极间隙影响击穿电压，所以要有合适的电极间隙。火花塞安装位置要合适，以保证有合理的着火点。火花塞气密性应当好，以保证燃烧室不漏气。项目4.1 点火系统的组成与结构原理(2)火花塞的构造和类型 火花塞的结构 火花塞主要由接线帽、瓷绝缘体、中心电极、侧电极和壳体等部分组成。其结构如图4.10所示。在钢质壳体5的内部固定有高氧化铝陶瓷绝缘体2，金属杆3位于绝缘体中心孔的上部，金属杆3的上端有接线螺母1，用来接高压导线，下端装有中心电极9。中心电极9与金属杆3之间用导电玻璃密封，铜质内垫圈4、8起密封和导热作用。钢质壳体5的上部有便于拆装的六角平面，下部有螺纹以便旋装在发动机气缸盖内，壳体5下端固定有弯曲的侧电极10电极一般采用耐高温、耐腐蚀的镍锰合金钢或铬锰氮、钨、镍锰硅等合金制成，以提高散热性能。火花塞电极间隙约为0.60.7mm，电子点火间隙可增大为1.01.2mm。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 火花塞中心电极和侧电极之间是绝缘的。当在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高到一定值时，火花塞两电极之间的间隙(火花塞电极间的距离)就会被击穿而产生电火花，能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压。为了使发动机在各种工况下均能可靠地点火，作用在火花塞间隙的电压应达到15kV20kV。击穿电压的数值与电极间的距离、气缸内的压力和温度有关。电极间隙越大、气缸内压力越高、温度越低，则击穿电压越高。发动机工作时，火花塞发火部位吸收热量并向冷却系散发的性能，称之为火花塞的热特性。火花塞要能正常工作，其下部绝缘体裙部的温度应保持在500700C，这样才能使落在绝缘体上的油滴烧干净，不致于形成积炭，通常把这个温度称为火花塞的“自净温度”。项目4.1 点火系统的组成与结构原理火花塞的类型 影响火花塞热特性的主要因素是火花塞裙部的长度。裙部较长时，受热面积大，吸收热量多，而散热路径长，散热速度慢，裙部温度容易上升，把这种火花塞称为“热型”火花塞。反之，当裙部较短时，吸热少，散热路径短，散热速度快，裙部温度较低，把这种火花塞称为“冷型”火花塞。常用火花塞的结构形式如图4.11所示。项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.11 常用火花塞的结构型式常用火花塞的结构型式 注：热型火化塞适用于低速、低压缩比的小功率发动机；冷型火化塞适用于高速、高压缩比的大功率发动机。火花塞的热特性常用热值或炙热数来标定。我国是以火化塞绝缘体的裙部长度来标定，并以111以内的阿拉伯数值作为热值代号。见表4.1。现在还有多极型火花塞，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。项目4.1 点火系统的组成与结构原理表表4.1 热值代号热值代号热值代号热值代号1234567891011热特性热特性热型冷型根据ZBT370031989标准规定，火花塞型号由三部分组成：一二三第一部分为汉语拼音，表示火花塞结构类型及主要形式尺寸。第二部分为阿拉伯数字，表示火花塞热值。第三部分为汉语拼音，表示火花塞派生产品结构、结构特征、材料特性及特殊技术要求。相关数据可查相应的技术手册。例如：F5RTC型火花塞，表示螺纹规格为M14X1.25.旋合长度为19mm、壳体六角对边为20.8mm、热值为5的带电阻、镍铜复合电极、绝缘体突出型平座火花塞。项目4.1 点火系统的组成与结构原理一二三三、电子点火系统三、电子点火系统 (一)电子点火系统概述 1.1.汽车电子点火系统的发展汽车电子点火系统的发展 由于传统点火系统存在触点易氧化烧蚀、次级电压低、可靠性不高等缺点，已不适应现代汽油机向高转速、高压缩比及多缸方向发展的需要。因此，近几十年来世界各国都在探索改进的途径，并生产了各种新型的电子点火系统。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 2.2.汽车电子点火系统的种类与结构形式汽车电子点火系统的种类与结构形式 目前汽油机电子点火系统种类繁多：从控制点火线圈初级电流的主要电子元件来看，可分为晶体管点火系统、可控硅点火系统及集成电路点火系统三种；按点火系统有无触点，可分为有触点电子点火系统和无触点电子点火系统；按点火能量的储存方式来分，又可分为电子电感放电式点火系统和电容放电式点火系统，前者的储能元件是点火线圈本身，而后者的储能元件则是附加的电容器；按汽油机点火信号发生器的不同类型来分，无触点电子点火系统又可分为：磁感应式(即磁脉冲式、感应式、发电式)电子点火系统；霍尔式电子点火系统；光电式电子点火系统，电磁式电子点火装置。无触点式电子点火系统利用大功率的晶体管代替断电器触点，作为开关来接通或断开点火系统的初级电路，通过点火线圈来产生高压电，自上世纪80年代以来，汽车上广泛应用无触点电子点火系统。项目4.1 点火系统的组成与结构原理(二)无触点电子点火系 1.1.无触点电子点火系的组成和特点无触点电子点火系的组成和特点 无触点电子点火系统的基本组成如图4.12所示，主要由点火信号发生器(传感器)3、点火控制器7、点火线圈4、分电器2、火花塞1等组成。项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.12 电子点火系统的基本组成图电子点火系统的基本组成图1-火花塞；2-分电器；3-点火信号发生器；4-点火线圈；5-点火开关；6-蓄电池；7-点火控制器 点火信号发生器取代了传统点火系统断电器中的凸轮，用来判定活塞在气缸中所处的位置，并将非电量的活塞位置信号转变成为脉冲电信号输送到点火控制器，从而保证火花塞在恰当的时刻点火，所以点火信号发生器实际就是一种感知发动机工作状况，发出点火信号的传感器。因分电器轴随配气机构凸轮轴同步旋转，且与曲轴之间有确定的相对位置，分电器轴转角位置可以淮确地反映出活塞在气缸中的位置，所以大多数点火信号发生器般仍装在分电器内(分火头下方)，成为分电器的一部分，也有个别发动机直接装于配气机构凸轮轴前端或后端。电子点火控制器取代了原来断电器的触点，用来根据点火信号发生器的输送来的脉冲信号，控制大功率晶体管的导通与截止，来控制点火线圈初级电路的通断，以诱发次级线圈产生高压电。比较完善的点火控制器还具有恒电流控制、闭合角控制、停车断电保护等多项功能。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 分电器主要包括配电器和离心提前装置、真空提前装置，它们的作用、结构和工作原理与传统点火系统对应部分完全相同。点火线图、火花塞、点火开关和电源等部分的结构和作用与传统点火系统相同。无触点点火系统从根本上消除了由触点所引起的缺点，使发动机在具有准确而稳定的点火正时。闭合角和恒流控制功能，也使发动机在所有转速下都有可靠的点火。但由于它仍采用真空和机械的方法来调节点火提前，因而还存在以下缺点：(1)点火提前角的控制不够精确，考虑影响点火提前角的因素不全面。(2)为避免大负荷时的爆燃，必须采用妥协方式减小点火提前角。项目4.1 点火系统的组成与结构原理2.2.磁感应式电子点火系统磁感应式电子点火系统 磁感应式无触点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代替传统的断电器,当分电器旋转时，磁脉冲信号发生器产生信号电压，经脉冲信号放大器放大后，推动大功率管工作，控制点火线圈初级绕组电路的通断，使次级绕组产生高压电，通过火花塞跳火点燃混合气。该点火系统由磁感应式点火信号发生器、点火控制器、高能点火线圈、蓄电池、点火开关、火花塞、高压线等组成,如图4.13所示。项目4.1 点火系统的组成与结构原理项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.13 磁感应式电子点火系统原理图磁感应式电子点火系统原理图(1)磁感应式点火信号发生器 磁感应式点火信号发生器的作用是产生与发动机曲轴位置相应的磁感应电压脉冲信号，并输入点火控制器作为点火控制信号。磁脉冲式点火信号发生器的理论依据是电磁感应原理。当通过电磁线圈的磁通量增加时，在线圈内将产生感生电动势，以阻碍磁通量的增加；反之，通过电磁线圈的磁通量减少时，在线圈内将产生一个阻碍磁通量减少的感生电动势，感生电动势大小与磁通变化率成正比。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 磁脉冲式点火信号发生器的基本结构如图4.14所示，包括信号转子1.永久磁铁2.铁芯3.传感线圈5等部件。信号转子安装在分电器轴上，并随分电器轴一起转动。信号转子的凸齿数和发动机的气缸数目相同。信号转子转动时，其凸齿与铁芯之间的空气隙发生变化，使通过传感线圈的磁通量发生变化，因而在传感线圈内会产生感生电动势。项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.14 磁脉冲式点火信号发生器的结构示意图磁脉冲式点火信号发生器的结构示意图1-信号转子；2-永久磁铁；3-铁芯；4-磁通；5-传感线圈；6-空气隙 发动机不转动时，信号转子不动，无信号输出；发动机转动，信号转子由分电器轴带动旋转。具体工作过程如下：当凸齿与铁芯中心线对正时，凸齿与铁芯间的气隙最小，通过传感线圈的磁通量最大，但磁通变化量为零。当凸齿逐渐离开铁芯时，凸齿与铁芯间气隙越来越大，通过传感线圈的磁通量减少，因而在传感线圈内产生一感生电动势以阻碍磁通量的减少。当铁芯与导磁转子相邻两凸齿的中间位置相对时，感生电动势最大。当凸齿逐渐靠近铁芯时，凸齿与铁芯间气隙越来越小，通过传感线圈的磁通量增加，在线圈内产生一感生电动势以阻碍磁通量的增加。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 导磁转子运转过程中，凸齿与铁芯的相对位置不断发生变化，感应线圈感应不同方向电动势，输出交变电压信号。分电器轴带动信号转子转动一圈，信号发生器就输出和信号转子凸齿数一样数目的交变脉冲信号。该交变脉冲信号最终传输给电子点火器去控制点火线圈初级电路的接通与切断。日本丰田MS75系列汽车用的磁脉冲式点火信号发生器如图4.15所示。它主要由感应线圈1、永磁磁铁2、信号转子3等组成。信号转子上有与发动机气缸数相同的凸齿数。信号转子随分电器轴一同旋转。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 磁脉冲式点火信号发生器输出的点火信号电压幅值与电压波形与发动机转速关系很大。在现代汽车发动机的工作范围内，点火信号电压可在0.5100V之间变化，使低速时信号较弱，不利于发动机的起动。在转速变化时，由于点火信号发生器输出的信号波形的变化，点火提前机构和闭合角也会发生一定程度变化，不易精确控制。项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.15 磁脉冲式点火信号发生器磁脉冲式点火信号发生器结构示意图结构示意图1-感应线圈；2-永久磁铁；3-信号转子(2)点火控制器 点火控制器的作用是根据信号发生器的磁感应脉冲信号控制点火线圈初级绕组的接通和关断。日本丰田MS75系列汽车上采用的磁感应式无触点电子点火控制器的原理电路如图4.16所示。项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.16 磁感应式无触点电子点火系统原理电路图磁感应式无触点电子点火系统原理电路图1-点火信号发生器；2-点火器；3-分电器；4-火花塞；5-点火线圈 电子点火器将从点火信号发生器得到的信号进行整形、放大以控制点火线圈初级电路的通断。它由点火信号检出电路(三极管VT2)、信号放大电路(三极管VT3、VT4)和功率放大电路(大功率三极管VT5)等组成。其工作原理如下：VT2为触发管，当它导通时，其集电极的电位降低，使VT3截止。VT3截止时，蓄电池通过R5向VT4提供偏流，使VT4导通。VT4导通时R7上的电压降又加在VT4的发射极上，使VT4导通。这样初级绕组便有电流通过，其电路是：蓄电池正极点火开关S附加电阻点火线圈初级绕组大功率三极管VT4搭铁蓄电池负极。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 当VT2截止时，蓄电池通过R2向VT3提供偏流，使VT3导通。VT3导通则VT4截止，VT5也截止。于是，点火线圈的初级电流被切断，次级绕组产生高压电，击穿火花塞间隙，点燃混合气。电路中三极管VT1的基极和发射极相连，相当于发射极为正、集电极为负的二极管，起温度补偿作用。其原理如下：当温度升高时，VT2的导通电压会降低，使VT2导通提前而截止滞后，从而导致点火推迟。VT1与VT2的型号相同，具有同样的温度特性系数，故在温度升高时，VT1的正向导通电压也会降低，使点电位下降，正好补偿了温度升高对VT2工作电位的影响，而使VT2的导通和截止时间与常温时相同。项目4.1 点火系统的组成与结构原理3.3.霍尔效应式电子点火系统霍尔效应式电子点火系统 (1)霍尔效应 霍尔效应式电子点火系其信号发生器是利用霍尔效应(Hall effect)原理制成的，它是目前国内外广泛使用的一种点火装置，例如，桑塔纳、奥迪、捷达、红旗等轿车就采用了该点火系统。1879年美国约翰霍普金斯大学物理学家爱德华霍尔博士发现在矩形金属薄板两端通以电流，并在垂直金属平面方向上加以磁场，则在金属的另外两侧之间会产生一个电位差，即霍尔效应，如图4.17所示。为了增强这一效应，霍尔元件由半导体材料薄片制成，常用的材料有硅、锗、锑砷化钢等。当电流I通过放在磁场中的半导体基片(即霍尔元件)，且电流方向与磁场方向垂直时，在垂直于电流与磁场的半导体基片的横向侧面上，即产生一个与电流和磁场强度成正比的霍尔电压，这一现象叫做霍尔效应。霍尔电压与磁感应强度B成正比，与磁通的变化速率无关。利用这一效应即可制成霍尔发生器，能准确地控制发动机气缸的的点火时间。项目4.1 点火系统的组成与结构原理项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.17 霍尔效应原理图霍尔效应原理图(2)霍尔式点火信号发生器的结构 霍尔式点火信号发生器的结构如图4.18所示，它有触发叶轮和信号触发开关组成，触发叶轮与分火头制成一体，由分电器带动，又能相对分电器轴作少量转动，以保证离心调节装置正常工作。触叶轮的叶片数与气缸数相同。触发开关由霍尔集成电路和带导板的永久磁铁组成。霍尔集成电路的外层为霍尔元件，同一基板的其他部分制成放大回路。触发叶轮的叶片则在霍尔集成电路和永久磁铁之间转动。项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.18 霍尔式点火信号发生霍尔式点火信号发生器结构示意图器结构示意图 11-触发叶轮；2-霍尔集成电路；3-永久磁铁；4-触发开关；5-插接器 触发叶轮转动时，每当叶轮进入永久磁铁与霍尔集成块之间的空气隙时，霍尔集成块中的磁场即被触发叶轮的叶片所旁路(或称隔磁),如图4.19a)所示，这时，霍尔元件不产出霍尔电压，集成电路输出极的晶体管处于截止状态，信号发生器输出高电位。当触发叶轮的叶片离开空气隙时，永久磁铁的磁通便通过霍尔集成块和导板构成回路，如图4.19 b)所示。这时，霍尔元件产生霍尔电压，集成电路输出级的晶体管处于导通状态，信号发生器输出低电位。项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.19 发动机工作时，转子不断旋转，转子的缺口交替地在永久磁铁与霍尔触发器之间穿过，使霍尔触发器中产生变化的电压信号(方波)，并经内部的集成电路整形为规则的方波信号输入点火控制电路，控制点火系统工作。由上可知，叶片进入空气隙时信号发生器输出高电位，叶片离开空气隙时，信号发生器输出低电位。分电器不停地转动，方波便不断产生。霍尔点火信号发生器输出的点火信号幅值、波形不受发动机转速的影响，即使在低速时也能输出稳定的点火信号，因此低速性能好，有利于发动机的起动。在任何工况下，霍尔式点火信号发生器均能输出高低电平时间比一定的方波信号，使点火正时精度高，易于控制。因此，霍尔效应式电子点火装置应用越来越广泛。项目4.1 点火系统的组成与结构原理(3)霍尔电子系统中点火电子组件的功能 桑塔纳轿车装用集成电路电子点火器，点火系统电路图如图4.20所示。点火器的基本电路见图4.21。该点火器除具有一般点火器的开关作用外，还增加了点火限流控制、闭合角控制、停车断电控制、过压保护控制等功能。项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.20 项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.21 桑塔纳轿车霍尔式电子点火系统线路桑塔纳轿车霍尔式电子点火系统线路(4)点火控制桑塔纳轿车霍尔式电子点火系统线路如图4.22所示。根据霍尔信号发生器的方波信号，控制点火线圈的初级电路连接或切断实现点火。项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.22 霍尔式电子点火系统电路图霍尔式电子点火系统电路图 当点火开关S接通，发动机转动，霍尔式传感器触发叶轮的叶片进入传感器的气隙时，传感器输出高电平(=9.8V)，通过连接器加到点火控制器集成电路，点火控制器内部电路根据发动机转速、电源电压和点火线圈的特性参数工作，输出高电平使达林顿三极管VT导通，接通点火线圈初级绕组电流。当传感器触发叶轮的叶片离开气隙时，传感器输出的信号电压由高电平(9.8V)转变为低电平(0.1V)并输入点火控制器，控制器接收到该信号电压后，输出低电平使达林顿三极管VT截止，切断点火线圈初级电流，次级绕组中便感应产生高压电，供给各缸火花塞跳火点燃可燃混合气。项目4.1 点火系统的组成与结构原理(5)霍尔效应式电子点火系统特点 工作可靠性高，霍尔信号发生器无磨损部件，不受灰尘、油污的影响，无调整部件，小型坚固，寿命长。发动机起动性能好，霍尔信号发生器的输出电压信号与叶轮叶片的位置有关，但与叶轮叶片的运动速度无关，也就是说它与磁通变化的速率无关，它与磁感应信号发生器不同，它不受发动机转速的影响，明显地增强了发动机的起动性能，有利于低温或其它恶劣条件下起动。霍尔信号发生器目前己经得到广泛的应用。项目4.1 点火系统的组成与结构原理4.4.光电效应式电子点火信号发生器光电效应式电子点火信号发生器 (1)光电效应点火信号发生器的结构 光电效应式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点火信号。它主要由遮光盘(信号转子)、遮光盘轴、光源、光接收器(光敏元件)等组成。光源绝大多数采用发光二极管。发光二极管发出的红外线光束一般还要用一只近似半球形的透镜聚焦，以便缩小光束宽度，增大光束强度，有利于光接收器接收、提高点火信号发生器的工作可靠性。光接收器为光敏二极管或光敏三极管。光接收器与光源相对，并相隔一定的距离，以便使光源发出的红外线光束聚焦后照射到光接收器上。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 其工作原理如图4.23所示，遮光盘安装在分电器轴上，位于分火头下面。遮光盘的外缘介于光源与光接收器之间，遮光盘的外缘上开有缺口，缺口数等于发动机气缸数。当遮光盘随分电器轴转动时，光源发出的射向光接收器的光束被遮光盘交替挡住，因而光接收器交替导通与截止，形成电脉冲信号。该电信号引入点火控制器即可控制初级电流的通断，从而控制点火系统的工作。遮光盘每转一圈，光接收器输出的电信号的个数等于发动机气缸数，正好供每缸各点火一次。光电式点火信号发生器结构简单，成本低，其触发信号仅取决于遮光盘的位置，与转速无关。但缺点是对灰尘敏感，脏污后灵敏度会降低。项目4.1 点火系统的组成与结构原理图图4.23 光电式点火信号发生器的工作原理图光电式点火信号发生器的工作原理图 1-光源；2-光接收器；3-遮光盘；4-分电器轴(2)光电式电子点火系统用电子点火器 光电式电子点火器的作用是把光接收器的信号电流放大，通过功率晶体管的导通与截止来控制点火线圈初级电流的通断，其控制电路如图4.24所示。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 图图4.24 光电式电子点火装置电路图光电式电子点火装置电路图 镓砷红外线二极管GA为红外线光源，硅光敏晶体管VT为接收器。发动机工作时，遮光盘随分电器轴转动，当遮光盘上的缺口通过光源时，则红外线通过缺口照到硅光敏晶体管VT上，使其导通，VT1随之导通。VT1导通后，给VT2提供基极电流，使VT2导通。VT2导通时，VT3由于发射结被短路而截止。VT3截止时，VT4由于R8、R6的分压获得基极电流而导通，于是接通了点火线圈的初级电路。当遮光盘的实体部分遮住红外线时，VT1、VT2截止，VT3导通，VT4截止，切断了点火线圈初级电路。稳压管VS使镓砷红外线二极管工作电压维持在3V左右。R7的作用是当VT4截止时，给初级绕组中的自感电动势提供回路以保护VT4。起动时，通过S2可将附加电阻R9短路，使起动容易。Cl对VT2构成正反馈，使VT2、VT3加速翻转。虚线左边的元件和线路做在一块混合厚膜集成电路上，装在分电器内；VT4和C2、R6、R7装在放大器的铝质散热器外壳中。项目4.1 点火系统的组成与结构原理 谢谢 谢！谢！