汽车电子点火系统精编版课件.pptx

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1、汽车点火系统vv点火系统的作用是适时地为汽油发动机气缸内已压缩的可燃混合气，提供足够能量的电火花，使发动机能及时、迅速地燃烧做功。点火系的要求1 能产生足以击穿火花塞间隙的高电压;2 火花应具有足够的能量;3 点火时刻应适应发动机的工况变化.点火系统的分类：（1）传统点火系利用机械开关（即触点的闭合和打开）来控制点火线圈初级电流的通断，完成点火工作的。（2）电子点火系利用半导体器件（如晶体三极管、晶闸管等）作为开关来控制点火线圈初级电流的通断，完成点火工作。随着对汽车发动机燃油经济性和排放指标的要求越来越高，传统点火系已无法适应现代发动机的点火要求，目前已逐渐被电子点火系统所取代。4.1传统点

2、火系4.1.1 传统 点火系 统 的 组 成传统点火系统主要由电源、点火开关、点火线圈、分电器、和火花塞等部分组成，如下图所示。传统点火系统的组成l 点火开关 2起动开关 3蓄电池 4起动机 5高压导线 6阻尼电阻7火花塞 8断电器 9电容器 10点火线圈 11 附加电阻 12配电器4.1.2传统点火系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，经点火线圈和断电器转变为15 20kV的高压电，由分电器按一定规律送入各缸火花塞，击穿其电极间隙而点燃混合气。其工作原理如图所示。传统点火系统工作原理示意图发动机转速对点火系统最高次级电压的影响很大。次级电压随转速升高

3、而降低，是发动机高速时容易断火的原因。2.影响次级电压的其它因素（1）发动机的气缸数（2）火花塞积炭（3）电容对次级电压的影响（4）触点间隙对次级电压的影响（5）点火线圈的温度开磁路点火线圈a）电路原理 b）结构示意图闭磁路式点火线圈（3）电容器v电容器装在分电器的壳体上，它由两条铝箔或锡箔组成，一条箔带的底部与外壳紧密接触，另一条箔带则通过与外壳绝缘的导电片由导线引出。v电容器工作时要承受触点打开时初级绕组产生的200 300V 自感电动势，因此要求其耐压为500 V。l蜡纸 2铝箔 3外壳 4引出线3.火花塞vv火花塞的作用是将点火线圈产生的高压电引入发动机燃烧室，在其电极间隙中产生电火花

4、点燃混合气。火花塞的工作条件极其恶劣，它要受到高压、高温以及燃烧产物的强烈腐蚀，因此，必须具有足够的力学强度，能够承受冲击性高压电的作用，能承受剧烈的温度变化，并具有良好的热特性，并要求火花塞采用难熔耐蚀的材料，以抵抗高温燃气的腐蚀。火花塞的结构如下图所示:在钢制壳体5 的内部固定有高氧化铝陶瓷绝缘体2，使中心电极与侧电极之间保持足够的绝缘强度。绝缘体孔的上部装有金属杆3，通过接线螺母与高压分线相连，下部装有中心电极10。金属杆与中心电极之间用导电玻璃6 密封。中心电极用镍锰合金制成，具有良好的耐高温、耐腐蚀和导电性能。火花塞的热特性（一）当吸收和散发的热量达到平衡（实践证明，当火花塞绝缘体裙

5、部的温度保持在500 600）时，落在绝缘体上的油滴能立即烧去，不形成积炭，这个温度称为火花塞的自净温度。低于这个温度，火花塞常因产生积炭而漏电，导致不点火；高于这个温度，则当混合气与炽热的绝缘体接触时，可能早燃而引起爆燃，甚至在进气行程中燃烧，产生化油器回火。火花塞的热特性（二）v火花塞的热特性主要取决于绝缘体裙部的长度。绝缘体裙部长的火花塞，受热面积大，传热距离长，散热困难，裙部温度高，称为热型火花塞；反之，裙部短的火花塞，受热面积小，传热距离短，容易散热，裙部温度低，称为冷型火花塞。热型火花塞适用于低速、低压缩比、小功率发动机；冷型火花塞适用于高速、高压缩比、大功率发动机。2.电子点火装

6、置的优点1.因为无机械触点或初级电流不经过触点，所以不存在触点氧化、烧蚀、变形、磨损等问题，使用中几乎不需要维修和经常换件。同时可以增大初级断电电流值，提高次级电压，有效地改善和保证点火性能。2.电磁能量得到充分利用，高电压形成迅速，火花能量大。3.减小了火花塞积炭的影响。4.点火时间精确，混合气能得到完全燃烧，从而保证了发动机在降低油耗的基础上，减少废气污染，获得最好的动力性。5.对无线电干扰小，结构简单，重量轻，体积小，保养维修简便。3.电 子点火系 统 的种 类vvvv按控制点火线圈初级电流的电子元件分类 晶体管点火装置；可控硅点火装置；集成电路点火装置。按点火装置有无触点分类 触点式电

7、子点火装置，又称半导体管或晶体管辅助点火装置；无触点电子点火装置，又称全晶体管点火装置。按点火能量的储存方式分类 电感储能式电子点火装置，其储能元件是点火线圈；电容储能式电子点火装置，其储能元件是专用的电容器。按点火提前角的控制方式分类 普通电子点火系统；微机控制点火系统。4.2.2普通电子点火系统简介vv普通电子点火系统的主要特点是其点火提前角的控制由机械式点火提前装置完成；微机控制点火系统点火提前角的控制则由发动机电子控制单元ECU 来完成，完全取代了离心式点火提前装置和真空式点火提前装置。1.磁感应式电子点火系统v 磁感应式电子点火系统又称为磁脉冲式或磁电式电子点火装置，这种系统结构简单

8、，性能可靠，已在国内外普遍使用。v 丰田车无触点式磁感应电子点火系统主要由磁感应式点火信号发生器、点火器、分电器、专用点火线圈、火花塞等组成，如下图所示。磁感 应 式无触点 电 子点火系 统电 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（l）信号发生器v信号发生器的功用是产生信号电压，控制点火装置的工作。它装在分电器内的底版上，如图所示。它主要由装在分电器轴上的信号转子、永久磁铁、铁芯（支座）和绕在铁芯上的感应线圈等组成。信号转子由分电器轴驱动，转子上的凸齿数与发动机气缸数相等。1信号转子 2永久磁铁 3铁芯4磁通 5传感线圈 6空气隙磁感 应 式信号 发 生器工作原理v

9、信号发生器的结构原理如图所示，具体工作过程如下：当发动机工作时，信号转子便由分电器轴带动旋转，这时信号转子的凸齿与铁芯间的空气隙将发生变化，使通过传感线圈的磁通量发生变化，在传感线圈内便产生交变电动势。（2）电子点火装置的工作原理v点火器 组 装在一个小盒内，其基本 电 路如 图 所示。2.霍尔效应式电子点火系统v 霍尔效应式电子点火系统，是利用霍尔效应原理制成的传感器产生点火信号，触发和控制电子点火系统工作的。是目前国内外使用最多的一种点火装置之一。v 霍尔式电子点火系统由内装霍尔信号发生器的分电器、点火器、点火线圈和火花塞等组成。桑塔 纳轿车 霍 尔 式 电 子点火系 统1 蓄 电 池 2

10、 点火开关 3 点火 线 圈 4 点火器 5 分 电 器 6 火花塞霍尔集成电路的工作原理v 霍尔信号发生器的工作原理如图所示。a）触发叶轮的叶片进入空气隙 b）触发叶轮的叶片离开空气隙1触发叶轮的叶片 2霍尔元件 3永久磁铁 4信号发生器底座 5导磁板（3）霍尔式无触点电子点火装置的优点vv发动机转速很低时，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。并且发动机在任何工况下，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，故点火正时精度高，且易于控制。霍尔式电子点火装置的工作性能更加可靠、耐久、寿命长，因此，应用将会越来越广泛。3.光 电 式 电 子点火系 统v光

11、电式电子点火系统是利用光敏元件（光敏三极管或光敏二极管）的光电效应原理，制成光电式点火信号发生器给点火电子组件（点火器）提供点火信号，来达到控制点火的目的的。1点火器 2点火开关 3点火线圈4光电式点火信号发生器 5分火头v光电式点火信号发生器安装在分电器内，通常都由光源、光接收器和遮光盘三部分组成，其结构如图所示。1光源 2光接收器3遮光盘 4分电器轴光电式点火系统的优点v 触发器的触发信号完全由遮光盘的位置（也即曲轴的位置）所决定而与转速无关，故在分电器转速很低时仍能正常发出触发信号，保证正常工作。此外，结构简单，对制造精度要求不高且成本低。v 缺点是弄脏后灵敏度将会降低。4.3微机控制

12、电 子点火系 统v 机械式点火提前装置不能保证点火时刻处于最佳值，因此逐渐被微机控制的电子点火装置而取代。v 微机控制电子点火系统按照是否保留分电器（实质上是配电器）而分为有分电器式和无分电器式两种。4.3.1微机控制点火系统的组成v 微机控制的电子点火系统主要由与点火有关的各种传感器、电子控制单元（电子控制器）ECU、点火器、点火线圈、配电器、火花塞等组成，如图所示。1各种传感器 2ECU 3点火器 4点火线圈 5火花塞1.传感器v 曲轴位置传感器v 进气管负压传感器v 空气流量计v 进气温度传感器v 冷却水温度传感器v 节气门位置传感器v 爆震传感器v 开关量输入2.电子控制单元（ECU）

13、v 作用是根据发动机各种与点火有关的传感器输入的信息及内存的数据，进行运算、处理、判断，然后输出点火信号，控制点火器动作，完成点火工作。v 在ECU 的只读存贮器ROM 中，存放着各种程序和该车在各种工况下最优化的点火提前角等数据。4.3.2 微机控制点火系统点火提前角的控制方式1.开环控制即ECU 根据有关传感器提供的发动机工况信息从内部存贮器（ROM）中读取出相应的基本点火提前角，并通过计算出的修正值给予修正后得出最佳点火提前角数据来控制点火，而对控制结果不予考虑。2.闭环控制闭环控制方式可以在控制点火提前角的同时，不断地检测发动机的有关工作状况，如发动机是否发生爆震、怠速是否稳定等，然后根据检测到的变化量，及时对点火提前角进行修正，使发动机始终处于最佳的点火状态，而不受发动机零部件的磨损、老化以及有关使用因素的影响，故控制精度高。v 1）基本点火提前角v 2）点火提前角的修正值4.3.3微机控制点火系统的控制内容1.点火提前角的确定v 起动时点火提前角v 起动后点火提前角控制实际点火提前角初始点火提前角十基本点火提前角十修正点火提前角v 暖机修正v 怠速稳定性修正暖机时点火提前角控制 点火提前角怠速稳定性修正v 过热修正v 空燃比反馈修正点火提前角的过热修正