汽车点火系金科.pptx

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1、点火系概述：（一）点火系功用将蓄电池或发电机提供的将蓄电池或发电机提供的低压电变为高压电低压电变为高压电按照发动机的按照发动机的工作顺序工作顺序和和点火时间点火时间的要求，的要求，适时、准确地将高压电分配给各缸火花塞，适时、准确地将高压电分配给各缸火花塞，使之跳火，点燃可燃混合气使之跳火，点燃可燃混合气第1页/共95页（二）点火系的要求1 1能产生足以击穿火花塞电极间隙的高电压击穿电压火花塞电极之间产生火花的电压。次级电压通常被限制在30kV30kV以内。（过高？过低？）2 2火花应具有足够的能量 一般要求电火花的点火能量为5080mJ5080mJ，起动时应大于100mJ100mJ。3 3点火

2、时刻应适应发动机的工况l点火提前角 指从火花塞跳火开始到活塞压缩行程上止点为止的一段时间内发动机曲轴所转过的角度。l最佳点火提前角发动机发出功率最大和油耗最小时的点火提前角第2页/共95页（三）点火系的类型1 1、按采用的电源不同分为蓄电池点火系和磁电机点火系两大类。2 2、按点火控制方式不同分（1 1）机械触点式点火系（传统点火系）由断电器触点的开、闭，控制点火线圈初级电流通断。（2 2）电子点火系（普通电子点火系、微机控制点火系）由电子点火器中的大功率三极管，控制点火线圈初级电流通断。第3页/共95页3 3、按储存点火能量的方式分（1 1）电感蓄能式点火系（2 2）电容储能式点火系4 4、

3、按点火信号产生的方式分（1 1）电磁感应式点火系（2 2）霍尔效应式点火系（3 3）光电效应式点火系（4 4）电磁振荡式点火系（三）点火系的类型第4页/共95页二、传统点火系第5页/共95页二、传统点火系第6页/共95页（一）组成第7页/共95页（一）组成传统点火系统：电源、分电器、点火线圈、火花塞、点火开关等。1 1、电源：供给点火系统所需的低压电能。起动时由蓄电池供电，起动后由发电机供电。2 2、分电器：主要包括配电器、断电器、电容器、点火提前装置等部件。3 3、点火线圈：将电源提供的低压电转变成高压电4 4、火花塞：将高压电引入气缸燃烧室，产生电火花点燃混合气。5 5、点火开关：控制发动

4、机起动、运转和熄火。第8页/共95页（二）传统点火系的工作原理（二）传统点火系的工作原理高、低压电路（1）低压电路 电流回路为：蓄电池或发电机“+”、电流表、点火开关“ON”档、附加电阻、点火线圈初级绕组、断电器活动触点、固定触点、搭铁、蓄电池或发电机“”。（2）高压电路 电流回路为：点火线圈次级绕组“+”、附加电阻、点火开关、电流表、蓄电池或发电机、搭铁、火花塞侧电极、中心电极、配电器、点火线圈次级绕组“”。第9页/共95页（三）传统点火系的工作过程（三）传统点火系的工作过程1、触点闭合、初级电流增长第10页/共95页2 2、触点打开，次级绕组产生高电压初级绕组产生200200300V300

5、V的自感电动势次级绕组产生151520kV20kV的互感电动势。（三）传统点火系的工作过程（三）传统点火系的工作过程第11页/共95页3、火花塞电极间火花放电 点火线圈次级绕组产生的电压上升到火花塞的击穿电压时，火花塞的电极间隙被击穿，产生电火花，储存在点火线圈及其系统中的能量以电火花的形式释放出来。（三）传统点火系的工作过程（三）传统点火系的工作过程第12页/共95页（四）传统点火系主要零件的结（四）传统点火系主要零件的结构构1 1、分电器的结构和工作原理、分电器的结构和工作原理（1 1）断电器周期性接通切断低压回路。（2 2）配电器按发动机的工作顺序依次分配高压电至各缸火花塞。（3 3）离

6、心调节器：转速（4 4）真空调节器：负荷（5 5）电容器-保护触点；提高二次高压第13页/共95页分电器的结构和工作原理分电器的结构和工作原理第14页/共95页第15页/共95页（1）断电器l断电器由一对触点和凸轮组成。l触点间隙一般为0.350.45mm。（触点间隙是怎么定义的？为什么要调整触点间隙？如何调整？）l凸轮凸角数=气缸数l凸轮由分电器轴驱动。触点间隙的调整触点间隙的调整第16页/共95页（2）配电器n由分火头和分电器盖组成。n分火头的导电片与壳体要绝缘。n分火头插在断电器凸轮的顶端，随分电器轴一起旋转。第17页/共95页（3）点火提前机构第18页/共95页离心点火提前装置随发动机

7、转速变化自动调整点火提前角发动机转速越高，点火提前角越大。第19页/共95页第20页/共95页真空点火提前装置在发动机负荷变化时，自动调整点火提前角。负荷增大，点火提前角随之减小。第21页/共95页真空点火提前装置第22页/共95页（4）电容器与断电器触点并联。吸收触点打开时初级绕组产生的自感电动势，减少触点火花，防止触电烧蚀；同时使初级电流迅速切断，提高次级电压。第23页/共95页2、附加电阻、附加电阻附加电阻是正温度系数的热敏电阻，它由低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成，具有温度升高时电阻迅速增大、温度降低时电阻迅速减小的特点。作用：自动调节初级电流，可以改善点火系的工作特性。第24页/共95页

8、3、点火线圈、点火线圈第25页/共95页3、点火线圈、点火线圈第26页/共95页3、点火线圈、点火线圈（1）开磁路式点火线圈 第27页/共95页3、点火线圈、点火线圈（2）闭磁路点火线圈）闭磁路点火线圈优点是漏磁少，磁路的磁阻小，能量转变效率高。第28页/共95页3、点火线圈、点火线圈（2）闭磁路点火线圈第29页/共95页3、点火线圈、点火线圈开磁路点火线圈中，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、下部分从空气中通过，磁路的磁阻大，磁通损失大，转换效率低（约60%60%）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，闭磁路点火线圈漏磁少，磁阻小，变

9、换效率高，可使点火线圈小型化。第30页/共95页4 4、火、火 花花 塞塞火花塞的作用是将高压电引进发动机燃烧室，火花塞的作用是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。在电极间形成火花，以点燃可燃混合气。第31页/共95页（1）火花塞要求）火花塞要求1混合气燃烧时，火花塞下部将承受高压燃气的冲击，要求火花塞必须有足够的机械强度。2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高压。3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。4混合气的燃烧产物很复

10、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。5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。6.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。第32页/共95页（2）火花塞结构）火花塞结构火花塞主要由接触头、火花塞主要由接触头、瓷绝缘体、中心电极、瓷绝缘体、中心电极、侧电极和壳体等部分侧电极和壳体等部分组成组成火花塞电极间隙火花塞电极间隙多为多为0.60.60.7mm0.7mm，电子，电子点火其间隙可增大至点火其间隙可增大至1.01.01.2mm1.2mm。第33页/共95页（3）火花塞的热特性）火花塞的

11、热特性火花塞热特性火花塞热特性火花塞发火部位的热量向发动机冷却系统散发火花塞发火部位的热量向发动机冷却系统散发的性能。的性能。火花塞的火花塞的“自净温度自净温度”要使火花塞能正常工作，其下部绝缘要使火花塞能正常工作，其下部绝缘体（裙部）的温度应保持在体（裙部）的温度应保持在500500700C700C，这样才能使落在绝缘，这样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉，不致形成积炭。体上的油滴立即烧掉，不致形成积炭。如果温度低于自净温度，就可能使油雾聚积成油层，引起如果温度低于自净温度，就可能使油雾聚积成油层，引起积炭积炭而不能跳火；如果温度过高，会形成炽热点，发生而不能跳火；如果温度过高，会形成炽热点

12、，发生表面点火表面点火，使发动机遭受损坏。使发动机遭受损坏。第34页/共95页（3）火花塞的热特性）火花塞的热特性火花塞裙部的长度火花塞裙部的长度影响影响火花塞热特性的主要因素火花塞热特性的主要因素。“热型热型”火花塞火花塞裙部较裙部较长时，受热面积大，吸收长时，受热面积大，吸收热量多，而散热路径长，热量多，而散热路径长，散热少，裙部温度较高。散热少，裙部温度较高。“冷型冷型”火花塞火花塞裙部较裙部较短时，吸热少，散热多，短时，吸热少，散热多，裙部温度较低。裙部温度较低。第35页/共95页三、普通电子点火系统1、基本组成点火模快接收信号发生器的点火电信号，控制点火线圈初级电流的通断；信号发生器

13、产生与气缸位置、曲轴转角位置相对应的电信号第36页/共95页2、电子点火系类型电子点火系按点火信号发生器的不同分为电磁感应式霍尔效应式光电式电磁振荡式三、普通电子点火系统第37页/共95页（一）电磁感应式电子点火系解放CA1092 第38页/共95页（一）电磁感应式电子点火系第39页/共95页（一）电磁感应式电子点火系1、工作原理第40页/共95页2、磁感应信号发生器磁感应信号发生器产生与发动机曲轴位置相对应的磁感应电压脉冲信号（交变的感应电动势）。凸齿数气缸数 转子由分电器轴驱动第41页/共95页第42页/共95页第43页/共95页第44页/共95页（二）霍尔效应式电子点火系 -普通桑塔纳第

14、45页/共95页（二）霍尔效应式电子点火系 -普通桑塔纳第46页/共95页1、霍尔式分电器结构霍尔信号发生器配电器点火提前装置第47页/共95页2、霍尔原理霍尔电压：UH=RH/dB 式中：RH霍尔系数；d半导体基片厚度；电流；B磁通密度。当电流为定值时，霍尔电压UH随磁通密度B的大小而变化；同时也可以看出，霍尔电压的高低与磁通的变化率无关。第48页/共95页第49页/共95页3、信号电压第50页/共95页3、信号电压在霍尔元件上得到的霍尔电压UH一般为20mV左右，需要进行放大、整形后，变为信号电压UG再输送给电子点火器。第51页/共95页4、工作电路第52页/共95页（三）光电式电子点火系

15、第53页/共95页四、微机控制电子点火系统u影响点火提前角的因素除转速和负荷外，还有发动机冷却液温度、进气温度、节气门开度等。u微机控制点火系能满足发动机最佳点火提前角的要求。u控制内容：点火提前角控制；点火线圈通电时间控制；发动机爆震控制。第54页/共95页微机控制点火系的组成第55页/共95页（一）微机控制点火系的组成监测发动机运行工况的传感器；处理信号、发出指令的微电脑；控制点火线圈初级电流的电子点火器（点火模块）以及点火线圈、分电器、高压线、火花塞等。第56页/共95页第57页/共95页1、传感器第58页/共95页曲轴位置和发动机转速传感器u 用来检测曲轴转角、活塞上止点位置和发动机转

16、速。u是微机控制电子点火系最基本的输入信号。u磁感应式、霍尔式和光电式三类。第59页/共95页丰田计算机控制系统(1FCCS)采用的磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器由分电器改进而成，由上、下两部分组成。上部分为检测曲轴位置基准信号(即气缸识别与上止点信号，称为G信号)发生器；下部分为曲轴转速与转角信号(称为Ne信号)发生器。第60页/共95页1)Ne信号发生器的结构特点：Ne信号发生器安装在G信号发生器的下面，主要由 No2信号转子、Ne传感线圈和磁头组成。信号转子固定在传感器轴上，传感器轴由配气凸轮轴驱动，轴的上端套装分火头，转子外制有24个凸齿。传感线圈及磁头固定在传感器壳体内，磁头固定在传

17、感线圈中。第61页/共95页2)转速与转角信号的产生原理与控制过程：当发动机曲轴旋转时，配气凸轮轴便驱动传感器信号转子旋转，转子凸齿与磁头间的气隙交替发生变化，传感线圈的磁通随之交替发生变化，就会感应产生交变电动势.因为信号转子有24个凸齿，所以转子旋转一圈，传感线圈就会产生24个交变信号。传感器轴每转一圈相当于发动机曲轴旋转两圈，所以一个交变信号相当于曲轴旋转30。相当于分火头旋转15。ECU每接收Ne信号发生器24个信号，即可知道曲轴旋转了两圈、分火头旋转了一圈。ECU内部程序根据每个Ne信号周期所占时间，即可计算确定发动机曲轴转速和分火头转速。为了精确控制点火提前角和喷油提前角，还需将每

18、个信号周期所占的曲轴转角分得更小。第62页/共95页3)G信号发生器的结构特点：G信号发生器用来检测活塞上止点位置与判别是哪一个气缸即将到达上止点位置等基准信号。故G信号发生器又称为气缸识别与上止点信号发生器或基准信号发生器。G信号发生器由No1信号转子、传感线圈G1、G2和磁头等组成。信号转子带有两个凸缘，固定在传感器轴上。传感线圈G1、G2相隔180安装，G1线圈产生的信号对应于发动机第六缸压缩上止点前10、G2线圈产生的信号对应于发动机第一缸压缩上止点前l0。第63页/共95页4)气缸识别与上止点信号的产生原理与控制过程：当发动机凸轮轴驱动传感器轴旋转时，G信号转子的凸缘便交替经过传感线

19、圈的磁头，转子凸缘与磁头之间的气隙交替发生变化，在传感线圈Gl、G2中就会感应产生交变电动势信号。当G信号转子的凸缘部分接近传感线圈G1的磁头时，由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正，因此传感线圈G1中产生正向脉冲信号，称为G1信号；当G信号转子的凸缘部分接近传感线圈G2时，由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正，因此传感线圈G2中也产生正向脉冲信号，称为G2信号。当G信号转子的凸缘部分经过G1、G2的磁头时，由于凸缘与磁头之间的气隙不变、磁通量不变、磁通变化率为零，因此传感线圈G1、G2中的感应电动势均为零。当G信号转子的凸缘部分离开G1、G2的磁头时，

20、由于凸缘与磁头之间的气隙增大、磁通量减小、磁通变化率为负，因此传感线圈G1、G2中将感应产生负向交变电动势信号。传感器每转一圈相当于曲轴转两圈,因为传感线圈G1、G2相隔180安装，所以G1、G2中各产生一个正向脉冲信号。其中G1信号对应于发动机第六缸，用来检测第六缸上止点的位置；G2信号对应于第一缸，用来检测第一缸上止点的位置。电子控制单元检测的对应位置实际上是G转子凸缘的前端接近并与传感线圈G1、G2的磁头对齐时刻(此时磁通量最大、信号电压为零)的位置，该位置对应于活塞压缩上止点前10。第64页/共95页第65页/共95页2、ECU发动机工作时，ECU接收各种传感器送来的信号，用内存的程序

21、和数据进行运算、处理、判断后，输出最佳点火提前角和点火线圈初级电流导通时间的控制信号（点火信号），并发送给电子点火器（点火模块），控制点火模块动作，达到准确控制点火的目的。第66页/共95页3、电子点火器电控单元的执行器之一。它按电控单元输送的指令，通过内部的大功率三极管导通和截止，控制点火线圈初级电流的通断。有的发动机不另设点火模块，大功率三极管组合在ECU内部，由ECU直接控制点火线圈中初级电流的通断。第67页/共95页（二）微机控制点火系统的分类按有无分电器分：1、有分电器2、无分电器按控制方式分：1、开环控制2、闭环控制第68页/共95页1、有分电器第69页/共95页2、无分电器（直接

22、点火）独立点火分组点火二极管配电点火第70页/共95页（1）独立点火第71页/共95页（2）分组点火第72页/共95页（2）分组点火第73页/共95页（3）二极管配电式第74页/共95页 配电方式小总结 第75页/共95页（三）微机控制点火系统的控制1、控制电路分析第76页/共95页ECU根据传感器的信号，产生点火信号（IGt）送至电子点火器。当IGt信号为高电平时，点火线圈初级电流被接通，点火线圈储存能量；当IGt信号为低电平时，点火线圈初级电流被切断，次级绕组中感应出高电压，再由分电器送至相应缸的火花塞产生电火花。点火线圈初级电流被切断时，触发IGf信号发生电路，输出一个点火确认信号IGf

23、并反馈给ECU。如果点火器中的功率三极管不能正常导通和截止，则ECU的微处理器接收不到反馈信号IGf，即表明点火系统发生故障，ECU稍后即中止燃油喷射。第77页/共95页2、控制内容（1）点火提前角的控制 发动机起动时点火提前角控制：电控单元不进行最佳点火提前角调整控制，而是根据发动机转速信号Ne和起动开关信号输入，以固定不变的点火提前角点火。当发动机转速超过一定值时（大于500rmin），则自动转入由电控单元控制的最佳点火提前角计算及控制程序。第78页/共95页2、控制内容发动机起动后的点火提前角控制：首先根据G信号和Ne信号确定初始点火提前角然后根据发动机转速和负荷确定基本点火提最后根据其

24、他相关传感器的信号确定修正点火提前角 最佳点火提前角初始点火提前角基本点火提前角修正点火提前角（或点火延迟角）。第79页/共95页第80页/共95页2、控制内容初始点火提前角 发动机电控单元把G1或G2信号出现后第一个Ne信号过零点定位压缩行程上止点前10，并以这个角度作为点火正时计算的基准点，称之为初始点火提前角。基本点火提前角 发动机处于非起动工况时，电控单元根据发动机转速和负荷（进气量）信号，从预置存储在ECU存储器中基本点火提前角脉谱（如图3-43所示）中找出相应工况的基本点火提前角。第81页/共95页2、控制内容第82页/共95页2、控制内容修正点火提前角 除了转速和负荷外，其他对点

25、火提前角有影响的因素均归入到修正点火提前角中。修正点火提前角所包括的修正值有：暖机修正；过热修正；怠速稳定性修正等。第83页/共95页2、控制内容暖机修正 发动机冷起动后，当冷却液温度低时，应增大点火提前角。暖机过程中，随冷却液温度升高，点火提前角的变化趋势如图所示。第84页/共95页2、控制内容过热修正 非怠速运行工况（怠速触点IDL断开），冷却液温度过高时，为了避免爆燃发生，应减小点火提前角；怠速运行工况（怠速触点IDL闭合），冷却液温度过高时，应增大点火提前角。第85页/共95页2、控制内容怠速稳定性修正 在怠速期间，由于发动机负荷变化（如空调、动力转向等）而使转速改变，ECU不断地计算

26、发动机的平均转速，与目标转速进行比较后，对点火时刻进行调整：当平均转速低于规定的怠速目标转速时，ECU根据两者的差值大小相应地增加点火提前角；当平均转速高于规定的怠速目标转速时，相应地推迟点火提前角。第86页/共95页2、控制内容（2）点火线圈通电时间控制（闭合角控制）控制最佳通电时间。通电时间短初级断开电流小，次级高压低 通电时间过长点火线圈会发热，并使电能消耗增大影响初级线圈通过电流的主要因素有：发动机转速、蓄电池电压。闭合角控制 为了保证在不同的蓄电池电压和不同的转速下都具有相同的初级断开电流，电控单元根据蓄电池电压和发动机转速信号，从预置的闭合角数据表中查处相应的数值，对闭合角进行控制

27、。第87页/共95页2、控制内容当发动机转速升高时，适当增大闭合角 当蓄电池电压下降时，适当增大闭合角。第88页/共95页2、控制内容（3）爆震控制 爆震控制的功能 爆震是汽油机运行过程中最有害的一种故障现象 爆震与点火时刻存在着密切的关系。点火时刻提前，燃烧的最大压力就高，容易产生爆震n爆震控制功能的点火系统能使点火时刻到爆震边缘只有一个较小的余量，这样既可控制爆震的发生，又能更有效地得到发动机的输出功率。第89页/共95页2、控制内容爆震控制 爆震传感器检测发动机有无爆震现象，并将信号送至发动机ECU，ECU根据此信号来调整点火提前角；爆震时，推迟点火；没有爆震时，则提前点火。保证在任何工况下的点火提前角都处于接近发生爆震的最佳状态。第90页/共95页第91页/共95页第92页/共95页作业1、对点火系的要求有哪些？2、解释击穿电压、点火提前角、最佳点火提前角。3、普通电子点火系信号发生器有哪几种类型？4、微机控制点火系由哪几部分组成？能实现哪几方面的控制？5、微机点火系的分类如何？第93页/共95页结束！结束！第94页/共95页感谢您的观看。第95页/共95页