汽车电器点火系统

本章主要介绍的内容有：第一节点火系统的种类与工作原理第二节点火系统的组成及构件第三节点火系统电路实例第四节点火系统的使用与检修第五节点火系统的故障维修案例第三章点火系统第一节点火系统的种类与工作原理本节主要介绍的内容有：●传统点火系●电子点火系●微机控制点火系一．传统点火系（也称蓄电池点火系）点火系按照初级电路的控制方式来分可分为：传统点火系、电子点火系、微机控制点火系三种。传统点火系由电源、点火线圈、分电器、点火开关等组成，如图所示。分电器主要包括断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分。断电器由触点和凸轮组成，其作用是接通和断开初级电路。配电器（分电器）由分电器盖和分火头组成。断电器凸轮和分火头装在同一轴上，一般由发动机配气机构凸轮轴上的斜齿轮驱动，四冲程发动机转速与分电器转速比为2：1，即曲轴每转两圈分电器转一圈。电容器与断电器触点并联，用来减小触点间的火花，延长触点的使用寿命，提高次级电压。点火提前机构由离心点火提前机构和真空点火提前机构组成，用来随发动机转速和负荷变化，自动调节点火提前角。二．电子点火系电磁感应式电子点火系统主要由磁感应式信号发生器、点火电子组件、分电器、火花塞、点火线圈等组成，电路原理如图所示。1．电磁感应式电子点火系霍尔效应是由美国物理学家霍尔发现的，霍尔效应的原理如图所示。当电流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，在同时垂直于电流与磁场的方向上，半导体基片内产生一个与电流大小和磁感应强度成正比的电压，这个电压就称为霍尔电压UH。2．霍尔效应式电子点火系⑴、霍尔效应图a所示为带有霍尔式点火信号发生器的分电器，霍尔信号发生器位于分电器内，霍尔信号发生器的结构如图b所示。⑵、霍尔信号发生器目前，汽车上多采用混合集成电路组成的电子点火组件。图所示为意大利SGS公司生产的L497专用点火集成电路。我国生产的桑塔纳、奥迪100、高尔夫、捷达等轿车均采用以L497为核心组成的点火电子组件。⑶、点火电子组件光电式信号发生器的主要组成部分是发光元件、光敏元件和遮光转子，见图。3．光电式电子点火系⑴、光电式信号发生器的组成工作原理如图所示，遮光转子上有与气缸数相对应的缺口，转子转动时，发光元件所发出的光线通过遮光转子的缺口可以照射到光敏元件上，当转子挡住光线时，光敏元件得不到光线的照射，这样，光线的时通时断就使光敏元件产生了点火信号脉冲电压。⑵、光电式信号发生器的工作原理电容储能式点子点火系主要由蓄电池、直流升压器、储能电容器、晶闸管、触发器、点火线圈、分电器和火花塞等组成，点火系电火花的能量以磁场的形式储存在点火线圈中，电路原理如图所示。4．电容储能式电子点火系基本工作原理：通过初级的通断使点火线圈初级绕组的电流发生变化，同时使次级绕组感应出点火所需的高压电。4．电感储能式电子点火系三．微机控制点火系⒈有分电器式(机械配电)⑴组成微机控制点火系统广泛应用于电控发动机，主要有两种形式：带分电器的计算机点火系、不带分电器的直接点火系（DLI点火系统）。微机控制电子点火系主要包括与点火有关的各种传感器、电子控制器（ECU）、点火器、点火线圈、火花塞等，如下图所示。⑵微机控制点火系的控制内容①点火提前角的控制实际的点火提前角即为：实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角。②通电时间的控制为了防止初级电流过大烧坏点火线圈，在点火控制电路中，必须控制一个最佳通电时间，保证在任何转速下初级电流都能达到规定值7A。这样既能改善点火性能，又能防止初级电流过大而烧坏点火线圈。③爆燃控制有爆燃时，则逐渐减小点火提前角（推迟点火），直到爆燃消失为止。无爆燃时，则逐渐增大点火提前角（提前点火），当再次出现爆燃时，ECU又开始逐渐减小点火提前角。爆燃控制过程就是对点火提前角进行反复调整的过程，如图所示。⑶有分电器式微机控制点火系运用实例在该点火系中，曲轴位置传感器/（TDC/CKP／CYP）、点火线圈、点火控制器都在分电器下，与分电器合为一体。⒉无分电器式(电子配电)⑴单独点火方式无分电器式点火系统的配电方式主要有三种：单独点火方式、双缸同时点火方式、二极管配电点火方式。⑵双缸同时点火方式双缸同时点火是指一只点火线圈同时为两个气缸点火。这种方式要求一只点火线圈同时为两个火花塞点火，同时点火的两个敢缸工作相位相差360°曲轴转角，这样当一缸接近压缩行程上止点时，另一缸必然在接近排气行程上止点，若此时点火，两个气缸的火花塞将同时跳火。⑶二极管配电点火方式如图所示，其点火线圈有两个初级绕组和一个次级绕组，次级绕组有两个输出端，在通往四个火花塞的高压电路中串联4个高压二极管。⒊两种微机控制点火系比较无分电器点火系统的工作原理与前述的点火系统的工作原理基本相同，都是利用各种传感器产生的各类信号，通过微机的运算对点火线圈的初级绕组进行控制，使点火线圈的次级绕组产生高压电动势，所不同的是前述的电子点火系用一个点火线圈，而无分电器点火系统则采用多个点火线圈，因此无分电器点火系统就要对需要进行点火的气缸进行识别，控制需要点火气缸的点火线圈通断，产生高压电。为此，无分电器的点火系统除了需要前述点火系统所需的发动机转速、负荷、水温、进气温度、起动、怠速等信号外，还需要有气缸的识别信号。气缸识别信号可采用曲轴位置传感器或凸轮轴位置传感器信号，通过微机运算后得出，再将气缸识别信号送到点火器，点火器中的气缸判断电路收到气缸识别信号后，确定哪一个气缸的点火线圈需要点火。第二节点火系统的组成及构件本节主要介绍的内容有：●电子点火系的组成●电子点火系的主要构件●微机控制电子点火系的主要构件一．电子点火系的组成电子点火系主要由电源、点火线圈、分电器、点火控制器、火花塞、高压线、点火开关等组成。如图所示。二．电子点火系的主要构件⒈点火线圈①开磁路点火线圈点火线圈主要由初级绕组、次级绕组和铁心等组成。按磁路的结构形式不同，可分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈。②闭磁路点火线圈这种点火线圈的铁心加工成日字形，铁心的内部先绕初级绕组，初级绕组的外面绕次级绕组。⒉分电器分电器由配电器、信号发生器和机械式点火提前角调节机构等组成，图所示为霍尔式分电器结构图。（1）配电器配电器由分电器盖和分火头组成，其作用是按发动机点火顺序，将高压电分配到各缸火花塞上。分火头插装在分电器轴的顶端，和信号发生器转子一起旋转，其上有金属导电片。分电器盖的中间有高压线插孔，其内装有带弹簧的炭柱，炭柱压在分火头的导电片上。分电器盖的外围有与发动机气缸数相等的旁电极插孔，以安装分高压线。（2）信号发生器常用的信号发生器有三种类型，分别是电磁感应式、霍尔式及光电式。（3）机械式点火提前角调节机构为了保证发动机在任何工况下都能实现在最佳点火时刻点燃混合气，在分电器内设置了机械式点火提前角调节机构，即离心式调节器和真空式调节器。①离心式调节器离心式调节器的作用是在发动机转速升高时，自动增大点火提前角，其结构如图所示。②真空式调节器真空式调节器的作用是在发动机负荷增大时，自动减小点火提前角，其结构如图所示。⒊点火控制器点火控制器的作用是控制点火系初级电路的导通与截止，内部为集成电路，全密封结构，图所示为桑塔纳轿车的点火控制器。⒋火花塞火花塞的构造如图所示。中心电极用镍铬合金制成，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，中心电极做成两段，中间加有导电玻璃，由于导电玻璃和瓷绝缘体的膨胀系数相近，因此，导电玻璃主要是起密封作用。火花塞间隙多为1.0～1.2mm。三．微机控制电子点火系的主要构件⒈传感器①曲轴转角和转速传感器在微机控制电子点火系中，点火线圈、火花塞与电子点系中的组件相同，在此不再介绍，下面主要对传感器、电子控制器及点火器做介绍。该传感器可将发动机曲轴转过的角度变换为电信号输入微机，微机通过这个信号计算出曲轴转过的角度，也可以通过此信号计算出曲轴的转速，如图所法。②进气压力传感器对于D形电控燃油喷射系统的发动机，此传感器用来检测发动机的负荷，并将其转换为电信号输入微机，微机以此作为确定点火提前角的基本信号，实物如图所示。③空气流量传感器在L形电控燃油喷射系统中，空气流量传感器用来测量进入气缸的空气量，作为发动机的负荷信号，同时也作为点火提前的基本信号，实物如图所示。④进气温度传感器此传感器用来测量发动机的进气温度，微机可根据此信号对点火提前角进行修正，实物如图所示。⑤冷却液温度传感器该传感器将冷却液温度信号送入微机，微机根据此信号对点火提前角进行修正，并控制起动和暖机期间的点火提前角，实物如图所示。进气温度传感器和冷却液温度传感器常采用热敏电阻式传感器。⑥节气门位置传感器此传感器将节气门的位置转变为电信号，微机通过这个信号来判定节气门所处的位置及发动机的工况，依此修正点火提角前，实物如图所示。⑦爆燃传感器爆燃传感器用来检测发动机是否发生爆燃，如果发动机发生爆燃，微机将自动减小点火提前角。常见的爆燃传感器有两种，即一种是磁致伸缩式爆燃传感器，另一种是压电式爆燃传感器。磁致伸缩式爆燃传感器的外形与结构如图a所示。压电式爆燃传感器的结构如图b所示。⒉电子控制器(ECU)电子控制器本身就是一台微机，它是微机点火系统的核心，在点火系统工作时，接受前述各种传感器传来的信号，按照特定的程序进行判断、运算后，给点火器输出最佳点火提前角和点火初级电路导通时间的控制信号，实物如图所示。⒊点火器点火器是微机点火控制系统的功率输出级，它按电子控制器输出的指令工作，并对点火信号进行放大，驱动点火线圈工作。各种发动机的点火器的内部结构也不一样，有的只有大功率三极管，单纯起开关作用。有的除起开关作用外，还有电流控制、闭合角控制、判别缸位、点火监视等功能。有的发动机不单设点火器，将大功率三极管组合在电子控制器中，由电子控制器直接控制点火线圈中的初级电流的通断。第三节点火系统电路实例本节主要介绍的内容有：●神龙富康轿车电子点火系●奥迪２００型轿车五缸涡轮增压发动机点火系●丰田ＩＧ-ＧＺＥＵ型发动机无分电器点火系●切诺基吉普车电子点火系一．神龙富康轿车电子点火系二．奥迪２００型轿车五缸涡轮增压发动机点火系三．丰田ＩＧ-ＧＺＥＵ型发动机无分电器点火系日本丰田汽车公司的IG-GZEU型发动机采用无分电器的点火系统，采用双缸同时点火方式，其组成和电路原理如图所示。四．切诺基吉普电子点火系切诺基吉普车采用磁感应式电子点火系，其基本组成见图a，主要包括装有磁感应信号发生器的分电器、点火线圈、点火器、火花塞、点火开关、起动继电器等，其电路如图b所示。第四节点火系统的使用与检修本节主要介绍的内容有：●认识点火系统主要构件的型号●电子点火系的使用注意事项●点火系的故障与排除●电子点火系的故障诊断流程●微机控制点火系故障诊断流程●点火系主要构件的检修●点火正时的检测与调整●用示波器检测点火系的故障一．认识点火系主要构件的型号⒈点火线圈的型号（国产）点火线圈的型号应由下面的几个部分组成：产品代号：D表示点火，Q表示线圈，如果DQ后面还有字母，C表示干式点火线圈，D表示电子点火系统用点火线圈。电压等级代号：用数字表示点火线圈的额定电压，即1—12V；2—24V；6—6V。用途代号：用数字表示点火线圈的用途，含义如下：1—单、双缸发动机；2—四、六缸发动机；3—四、六缸发动机（带附加电阻）；4—六、八缸发动机（带附加电阻）；5—六、八缸发动机；6—八缸以上发动机；7—无触点分电器；8—高能点火；9—其它（包括三、五、七缸）。设计序号：以数字表示。变型代号：以A、B、C……顺序表示。例如：DQ124表示电压为12V，用于4～6缸发动机，设计序号为4的点火线圈。⒉分电器的型号（国产）分电器的型号由以下几个部分组成：⒊火花塞的型号（国产）火花塞型号由三部分组成：（1）用汉语拼音字母表示火花塞的结构类形及主要形式尺寸（2）用阿拉伯数字表示火花塞的热值。从热型到冷型以1、2、3、4……表示。（3）用汉语拼音字母表示火花塞派生产品结构特征、发火端特征、材料特性及特殊技术要求。如果此项无字母，则为普通火花塞。二．电子点火系的