汽车构造第六章-汽油发动机点火系统

汽车构造主编关文达第六章汽油发动机点火系统第一节概述第二节电子点火系统第三节微机控制点火系统第一节概述•一、功用•点火系的功用是按照发动机点火次序在规定时刻供给火花塞足够能量的直流高压电，使其两级产生电火花点燃可燃混合气，使发动机作功。第一节概述•二、分类•目前轿车汽油机应用的点火系按产生高压电的方式不同分为：电子点火系和微机控制点火系。•（1）电子点火系是一种新型的点火系，其电源是蓄电池和发电机，其低压电转变成高压电是由晶体管和点火线圈共同来完成的。根据点火信号产生的方式不同分为有触点式和无触点式。•（2）微机控制点火系亦称数字式点火系。也是以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈将低压电变成高压电的。微机控制点火系通过电控单元和各种传感器控制点火时刻，改善了发动机的动力性、经济性和排气污染。第一节概述•三、点火时刻•从火花塞发出电火花（点火时刻）开始到活塞移到上止点之间的曲轴转角，称为点火提前角。•点火时刻对发动机的影响很大。图6-1点火时刻对发动机性能的影响a）点火过迟b）点火适时c）点火过早第二节电子点火系统•目前，电子点火系目前主要指的是无触点电子点火系。•无触点电子点火系的结构特点是利用点火信号发生器（传感器）代替触点（传统蓄电池式点火系中断电器中的元件）触发和控制点火系的工作。•无触点电子点火系按触发方式不同可分为：磁感应式（磁脉冲式）、霍尔效应式和光电式等几种点火装置。一、磁感应式无触点电子点火系统图6-2磁感应式无触点点火系统电路图1—点火信号发生器2—点火控制器3—点火线圈4—点火开关5—蓄电池1.点火信号发生器点火信号发生器（图6-3）装在分电器内，它由分电器轴带动的信号转子1（图6-4a）、永久磁铁4、铁芯3和绕在铁芯上的传感线圈2组成。其功用是产生信号电压，控制点火线圈的通断和点火系的工作。图6-3点火信号发生器立体图1-分火头2-信号转子3-转子齿4-线圈支架5-连接导线6-定子7-定子齿图6-4点火信号发生器及其工作原理a)点火信号发生器b)信号转子凸齿与铁芯靠近c)信号转子凸齿与铁芯队正d)信号转子凸齿离开铁芯1-信号转子2-传感线圈3-铁芯4-永久磁铁2.点火控制器通常装在一个小盒内，基本电路见图6-2中的2，它是由三极管VT1和VT2组成的点火信号检出电路、VT3和VT4组成的开关放大电路及大功率三极管VT5组成的。其功用是将从点火信号发生器得到的信号整形、放大以控制点火线圈初级电路的通、断。二、霍尔效应式电子点火装置•1．霍尔效应原理•霍尔效应的原理如图6-5，科用尔效应原理，科用霍互蓬憾所示。当外加电压作用的电流I通过放在磁场中的半导体基片（即霍耳触发器4）且电流方向与外加磁场方向垂直时，则在半导体基片的横向侧面上产生一个与电流和磁感应强度成正比的电压，该电压称为霍耳电压UH。图6-5霍尔效应示意图1-磁极2-外加电压3-霍尔电压4-霍尔触发器5-接触面6-磁力线7-剩余电子2.霍尔效应发生器霍尔效应发生器的结构如图6-6所示。它由触发叶轮1和信号触发开关4组成。触发叶轮与分火头制成一体并由分电器轴带动，其上有与气缸数相等的叶片。图6-6霍尔效应发生器1-触发叶轮2-霍尔集成电路3-带导磁板的永久磁铁4-信号触发开关5-连接导线图6-7霍尔效应发生器工作原理a）触发叶片进入空气隙中b触发叶片离开空气隙中1-触发叶轮叶片2-霍尔集成块3-永久磁铁4-霍尔传感器5-导板图6-8装有霍尔效应发生器的电子点火系电路图1-点火电控单元2-点火线圈3-霍尔效应发生器4-分电器5-火花塞三、光电式电子点火装置光电式电子点火装置的光电式信号发生器（图6-9a）装在分电器内，是光电式电子点火装置的核心元件，主要由信号转子1（遮光盘）、发光二极管3（光源）、光敏三极管4（光接收器）和转子轴2组成。图6-9光电式信号发生器及其工作原理a)光电式信号发生器b)光电式信号发生器工作原理1-信号转子2-转子轴3-发光二极管4-光敏三极管四、点火系统主要元件1.分电器图6-10分电器a)分电器实物b)分电器结构示意图1-分电器盖2-分火头3-断电器凸轮4一分电器盖弹簧夹5一断电器活动触点臂弹簧及固定夹6一活动触点及支架7一固定触点8一接头9一弹簧10一真卞调节器膜片11一真空调节器外壳12一拉杆13一油杯14一固定销及联轴节15一联轴节钢丝16一联接轴17一离心调节器底板18一重块弹簧l9一离心调节器重块⒛一拨板21一断电器底板22一真空调节器拉杆销及弹簧23一电容器24一油毡25一断电器接线柱26一分电器轴27一分电器外壳28一中心电极29一分缸高压线插孔30一中心高压线插孔图6-11断电器a)断电器触点闭合b)断电器触点断开1-活动触点臂2-活动触点3-固定触点4-断电器活动底板5--断电器凸轮图6-12分电器1-分火头2-侧电极3-中心电极4-分电器盖图6-13离心点火提前调节装置1-断电器凸轮2-带孔拨版3-分电器轴4-销钉5-重块6-托板7-弹簧（2）霍尔效应式分电器如图6-15，它是霍尔效应式电子点火系装用的分电器，其结构特点是用传感器（触发叶轮4和触发开关5）代替图6-11的触点（活动触点2和固定触点3）。图6-15霍尔效应式分电器1-分电器盖2-防尘罩3-分火头4-触发叶轮5-触发开关6-固定板7-分电器壳8-真空点火提前调节装置2.火花塞火花塞的功用是将点火线圈产生的高压电引进燃烧室，并在两电极之间产生电火花以点燃可燃混合气。图6-16火花塞1-接线螺母2瓷-绝缘体3-中心电极4-侧电极当裙部较长时，受热的表面积大，吸收的热量多，裙部的温度容易上升。因此，把这种火花塞称为“热型”火花塞（图6-17a）；相反，裙部较短的火花塞称为“冷型”火花塞图6-17c；裙部长度介于二者之间的则为中型火花塞（图6-17b）。图6-17不同热特性的火花塞a）热型b）中型c）冷型3.点火线圈点火线圈是将蓄电池或发电机所供给的低压电变成高压电的主要部件。筒式点火线圈实物见图6-18a，主要由铁芯6、初级绕组4、次级绕组5、胶木盖8及绝缘材料7等组成。图6-18筒式点火线圈a)实物图b)内部电路图1-导磁壳体2-绝缘介质3-绝缘层4-初级绕组5-次级绕组6-铁芯7-绝缘材料第三节微机控制点火系一、有分电器的微机控制点火系该点火系的组成如图6-19所示，该系统除了保留了分电器15、点火线圈14、火花塞16和点火开关1外，其它各种传感器、电控单元等都可和电控汽油喷射系统共用。图6-19有分电器的微机控制点火系组成示意图1-点火开关2-蓄电池3-进气温度传感器4冷却液温度传感5-节气门位置传感器6-空气流量传感器7-爆震传感器8-曲轴位置传感器9-车速传感器10-凸轮轴位置传感器11-电控单元12-点火系报警装置13-电子点火组件14-点火线圈15-分电器16-火花塞二、无分电器的微机控制点火系无分电器的微机控制技术，根据发动机转速传感器和负荷传感器的信号控制发动机的点火提前角。精确地控制发动机在各种工况下的最佳点火时刻。按点火方式不同，无分电器的微机控制点火系分为二极管分配式和点火线圈分配式两大类。1.二极管分配式二极管分配式点火的方式是利用二极管单向导电的特性，对点火线圈产生的高压电进行分配的点火方式。该种点火方式是每个气缸的火花塞上直接装用一个点火线圈，各个汽缸自行点火。它的的结构特点是点火线圈与火花塞之间不设高压线。图6-20单火花塞点火线圈1-铁芯2-火花塞3-高压插接器4-次级绕组5-初级绕组6-低压插接器图6-21单火花塞点火电路图6-22二管分配式的点火原理1-凸轮轴位置传感器2-电控单元3-点火控制器4-继电器5-曲轴位置传感器2.点火线圈分配式图6-23无分电器点火系1-双火花塞点火线圈2-点火控制器3-电控单元4-火花塞图6-24双火花塞点火线圈1-高压插接器2-铁芯3-初级绕组4-次级绕组5-低压插接器图6-25双火花塞点火电路图6-26四火花塞点火线圈电路