《汽车电器与电子技术》第04章点火系统课件.ppt

第 4 章 点火系统,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.,1,PPT课件,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。,2,PPT课件,4.1传统点火系,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。 （1）电源及点火开关 电源为蓄电池和发电机，标称电压多为1214V，其作用是供给点火系统所需的电能。点火开关的作用是接通或断开电源电路。,3,PPT课件,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,PPT课件,（2）点火线圈,点火线圈的功用是将12V的低压电转变为1520kV的高压电。（3）分电器 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。 断电器的作用是用来接通或切断点火线圈初级电路。 配电器的作用是将点火线圈产生的高压电按气缸的工作顺序送往各缸的火花塞。,5,PPT课件,电容器与断电器触点并联，其作用是减小断电器触点分开时的火花，延长触点的使用寿命，提高次级电压。 点火提前机构的作用是随发动机转速、负荷和汽油辛烷值的变化而改变点火提前角 。 （4）火花塞 火花塞的作用是将高压电引入气缸燃烧室，产生电火花点燃混合气。,6,PPT课件,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1520kV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,7,PPT课件,传统点火系的基本工作过程 ：,1.断电器触点闭合 初级电流按 指数规律增 长。 如图a所示。,8,PPT课件,2. 断电器触点打开,(1)初级电流下降为0，初级绕阻产生自感电动势200300V;(2)次级绕阻产生更高电动势，互感作用，1520Kv; 如图b中实线所示.,9,PPT课件,3. 火花塞电极间火花放电过程,电容放电; 大电流，短时间;电感放电 ; 小电流，时间较长 实验证明：电感放电持续时间越长，点火性能越好;如图c所示.,10,PPT课件,4.1.3 影响次级电压的因素 1. 传统点火系的工作特性,点火系统的工作特性是指点火系统所能产生的最大次级电压U2max随发动机转速n变化的规律。即U2max=f（n）。,传统点火系的工作特性,11,PPT课件,从传统点火系统工作特性曲线可知： 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而降低，是发动机高速时容易断火的原因。,12,PPT课件,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,13,PPT课件,4.1.4 传统点火系的构造,1. 点火线圈 点火线圈是将电源的低压电转变为高压电的基本元件。由初级线圈、次级线圈和铁心等组成。 按磁路的结构形式不同，可分为开磁路式点火线圈和闭磁路式点火线圈。,14,PPT课件,（1）开磁路式点火线圈,开磁路式点火线圈的结构如下图所示。三接线柱式点火线圈的绝缘盖上有接线柱“-”、“开关”、“+开关”和高压插孔，它们分别接断电器、起动机附加电阻短路接线柱、点火开关和配电器。 与两接线柱式点火线圈的主要区别是外壳上装有一个附加电阻，为固定该电阻，增加了一个低压接线柱。,15,PPT课件,开磁路点火线圈,a）电路原理 b）结构示意图,16,PPT课件,附加电阻,附加电阻就接在标有“开关”和“+开关”的两接线柱上，与点火线圈的初级绕组串联。 附加电阻可用低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成。具有受热时电阻迅速增大，而冷却时电阻迅速降低的特性。 因此，在发动机工作时，可自动调节初级电流，改善起动和高速时的点火特性。,17,PPT课件,（2）闭磁路式点火线圈,传统的开磁路点火线圈中，由于磁路的上、下部分都是从空气中通过的，初级绕组在铁心中产生的磁通，需经壳体内的导磁钢套形成回路，铁心自身未构成回路。开磁路式点火线圈磁路的磁阻大，漏磁较多，能量损失多。闭磁路点火线圈在“日”字形铁心内绕有初级绕组，在初级绕组的外面绕有次级绕组，磁力线经铁心构成闭合磁路，为了减少磁滞现象，常设有一个很微小的空气气隙。闭磁路点火线圈的优点是漏磁少、磁路的磁阻小，因而能量损失小，能量变换率高。,18,PPT课件,闭磁路式点火线圈,19,PPT课件,分电器主要由断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分组成。,2. 分电器,20,PPT课件,（1）配电器,配电器由配电器盖和分火头组成。 配电器盖内有旁电极（旁电极的数目与气缸数相等），当分火头旋转时，它上面的导电片轮流和各旁电极相对，将点火线圈产生的高压电按气缸的工作顺序送往各缸的火花塞。,21,PPT课件,（2）断电器,断电器由触点副和凸轮组成（凸轮的凸角数与汽缸数相等）。其作用是用来接通和断开初级电路。当触点闭合时，初级绕组中有电流流过，而当凸轮旋转使凸角顶开触点时，初级电路便被切断。,22,PPT课件,（3）电容器,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。电容器工作时要承受触点打开时初级绕组产生的200300V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,23,PPT课件,（4）点火提前机构,分电器上装有随发动机转速和负荷的变化而自动改变点火提前角的离心点火提前机构和真空点火提前机构。 1）离心式点火提前机构 离心式点火提前调节装置是在发动机转速变化时，自动改变断电器凸轮与分电器轴之间的相位关系，而改变点火提前角的。,24,PPT课件,发动机转速增高时，在离心力的作用下重块克服弹簧拉力向外甩开，销钉推动拨板连同凸轮顺着原来旋转方向相对于分电器轴转过一个角度，使凸轮提前顶开触点，点火提前角增大。随发动机转速的不断提高，点火提前角不断加大。当转速超过一定值时，销钉靠在拨板长方孔的外缘上，重块不能继续甩开，点火提前角达到最大值。发动机转速继续升高，点火提前角不再增大。转速降低时弹簧将重块拉回，使提前角自动减小。,25,PPT课件,2）真空式点火提前机构,真空式点火提前调节装置是在发动机负荷（即节气门开度）发生变化时，自动改变断电器触点与凸轮之间的相位关系，而改变点火提前角的。工作原理如下图所示：当发动机负荷很小时，节气门开度小如图a所示，小孔处的真空度较大，吸动膜片向右拱曲，拉杆4拉动活动底板带着断电器的触点副逆分电器轴旋转方向转动一定角度，使触点提前开启，点火提前角增大；当发动机负荷加大即节气门开度增大时如图b所示，小孔处真空度减小，膜片在弹簧作用下向左拱曲，使点火提前角自动减小。,26,PPT课件,真空式点火提前机构工作原理图,a）节气门开度小 b）节气门开度大,27,PPT课件,3）辛烷选择器,为了适应不同汽油的不同抗爆性能，在换用不同品质的汽油时，应适当调整点火时刻，为此在分电器上常装有辛烷选择器 。其原理基本相同，即逆着凸轮旋转方向转动分电器壳体时，点火提前角增大；反之，则点火提前角减小。壳体转动的多少，一般可从刻度板上看出。,28,PPT课件,3. 火花塞,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。,29,PPT课件,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。,30,PPT课件,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，当火花塞绝缘体裙部的温度保持在500600）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。,31,PPT课件,火花塞的热特性（二）,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。,32,PPT课件,4.2普通电子点火系统,4.2.1概述1. 传统点火系存在的问题火花能量的提高受到限制； 触点故障多、寿命短； 对火花塞积炭和污染敏感。,33,PPT课件,2. 电子点火装置的优点,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。,34,PPT课件,3. 电子点火系统的种类,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。,35,PPT课件,4.2.2普通电子点火系统简介,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。,36,PPT课件,1. 电感储能式电子点火系统,（1）电感储能有触点电子（半导体辅助） 点火系统 这是最早的一种电子与机械相结合的点火系统。 其主要特点为：用功率三极管代替断电器的触点，来接通和切断点火线圈的初级电流，保留了机械触点式断电器，用它来接通和切断功率三极管的基极电流。点火线圈的初级电流并不通过触点，触点仅通过微弱的、控制功率三极管导通与截止的基极电流，解决了传统点火系统的触点烧蚀问题。,37,PPT课件,这种点火系统的优点是成本低，初级电流比传统点火系大（约810A），因而次级电压高，电火花能量大，触点寿命延长（因通过电流小而无烧蚀问题）。这种点火系统主要用于少数早期出厂的汽车（如原苏联的吉尔130载货汽车、伏尔加五代轿车等），近几年已逐渐被无触点电子点火系统取代。,38,PPT课件,（2）电感储能无触点电子点火系统,该系统去掉了原有的断电器触点，用点火信号发生器（传感器）替代，从根本上消除了由机械触点所带来的一切问题。 同时采用先进的电子技术，采用各种电子控制形式可获取稳定的火花参数。因此对提高发动机的动力性、经济性以及排气净化等方面均极为有利，目前已在国内外得到广泛应用。,39,PPT课件,2. 电容放电式电子点火系统（CDl）,基本特点是它用于产生电火花的能量不是以磁场的形式储存在点火线圈中，而是以电场能的形式储存在专门的储能电容中。 在需要点火时，储能电容向点火线圈的初级绕组放电，几乎同时在次级绕组中感应出高压电动势，使火花塞跳火，而完成点火工作。,40,PPT课件,（1）组成与工作原理,电容放电式点火系统由直流升压器、储能电容、开关元件（可控硅）、触发器以及点火线圈、分电器等组成，其原理如图所示：,电容放电式点火系统,41,PPT课件,有触点电容放电式电子点火系统的工作原理：,触点闭合时，触发器发出指令信号，使可控硅关断，直流升压器输出的300500V直流高压电向储能电容充电；触点打开时，触发器也发出指令信号，使可控硅导通，于是储能电容器向点火线圈的初级绕组放电，在次级绕组中感应出约2030 kV的高压电动势，使火花塞跳火，完成点火工作。 无触点电容放电式电子点火系统的工作原理与上述基本相同 。,42,PPT课件,（2）电容储能式电子点火系统的优缺点,次级电压几乎不受转速的影响，而且在发动机高速情况下，次级电压也不降低，可保证在高转速的发动机中可靠工作。 电容放电式电子点火系统的能量利用率较高。 电容放电式电子点火系统的主要缺点是放电时间过短，不能确保气缸内混合气的充分燃烧，尤其是燃气混合不良及燃用稀混合气时更是如此，使得发动机在起动和低速工况下点火不良，同时，还会使排放增加。 电容放电式点火系统的另一个缺点是由于高的次级电压上升率，会对无线电产生严重的干扰。此外，该系统结构复杂，体积较大，而且成本高，因此，不适于大批量生产。,43,PPT课件,4.2.3电感储能无触点电子点火系统,无触点电子点火系统的基本组成如图所示，主要由点火信号发生器（传感器）、点火器（点火控制器）、点火线圈、分电器、高压阻尼线（高压线）及火花塞等组成。,1火花塞 2分电器总成 3信号发生器（传感器）4点火线圈 5点火开关 6点火器 7蓄电池,44,PPT课件,1. 磁感应式电子点火系统,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，性能可靠，已在国内外普遍使用。 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。,45,PPT课件,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,46,PPT课件,（l）信号发生器,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,47,PPT课件,磁感应式信号发生器工作原理,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。,48,PPT课件,传感线圈中磁通量及感应电动势情况,对于六缸发动机，转子每转一转，磁路的磁通出现六次最大值和六次最小值，同时在线圈中感应出相应的电动势，其磁通和感应电动势的波形变化如图所示。,49,PPT课件,（2）电子点火装置的工作原理,点火器组装在一个小盒内，其基本电路如图所示。,50,PPT课件,基本工作原理如下：,当发动机未工作，传感器的信号转子不动时，传感器无输出信号，点火线圈初级绕组有电流流过在线圈中形成磁场。起动发动机，分电器开始转动，信号发生器开始产生交变电动势信号，当传感线圈输出“+”信号（即A端为“”、B端为“-”）时点火线圈初级绕组仍有电流流过。 当传感线圈输出“-”信号（即A端为“-”、B端为“”）时点火线圈初级电流迅速被切断，磁场迅速消失，次级绕组L 2产生高电压。此电压再由分电器分配至各缸火花塞使之跳火，点燃可燃混合气。,51,PPT课件,发动机不断转动，周而复始重复上述过程，点火线圈不断产生高压电。传感器的信号转子每转动一周，各个气缸便轮流点火一次。由上述可知，该点火器工作中，只要点火开关处于接通状态，尽管发动机还未转动，由于V2、V5导通，点火线圈中就有初级电流，因此停车时，不要忘记关断点火开关。其它元件的作用 : 三极管、稳压管、电容、电阻等的作用。,52,PPT课件,2. 霍尔效应式电子点火系统,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。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。,53,PPT课件,桑塔纳轿车霍尔式电子点火系统,1蓄电池 2点火开关 3点火线圈 4点火器 5分电器 6火花塞,54,PPT课件,（1）点火信号发生器,霍尔效应 霍尔信号发生器的基本结构,l分火头 2触发叶轮 3永久磁铁 4霍尔集成块,55,PPT课件,霍尔信号发生器工作时，霍尔元件产生的霍尔电压UH是mV级，信号很微弱，还需进行信号处理，这一任务由集成电路完成。这样霍尔元件产生的霍尔电压 （UH ）信号，经过放大、脉冲整形，最后以整齐的矩形脉冲（方波）信号UG输出。其原理框图如图所示。,56,PPT课件,霍尔集成电路的工作原理,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,57,PPT课件,霍尔信号发生器的工作波形如图所示。,58,PPT课件,（2）点火器,如图所示为德国波许公司专为霍尔式点火信号发生器相配的点火电子组件的内部电路。,59,PPT课件,其工作原理如下：,接通点火开关2，起动发动机，分电器开始转动。当霍尔信号发生器触发叶轮的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，霍尔信号发生器输出信号UG为高电平，这时点火电子组件中的三极管Vl导通，由V2和V3组成的复合管得到基极电流而饱合导通，点火线圈初级绕组电路接通而有初级电流i1，；当霍尔信号发生器触发叶轮的叶片离开空气隙时，霍尔信号发生器输出的点火信号UG由高电平下跳为低电平，三极管V1因基极电压下降而截止，三极管V2、V3也因失去基极电流而迅速截止，从而切断了点火线圈的初级电流i1 ，使次级绕组产生高压，完成点火工作。,60,PPT课件,（3）霍尔式无触点电子点火装置的优点,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。,61,PPT课件,3. 光电式电子点火系统,光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,62,PPT课件,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,63,PPT课件,点火器的作用是把光接收器的信号电流放大，从而通过功率三极管，接通和切断点火线圈的初级电流。其工作原理如图所示。,64,PPT课件,光电式点火系统的优点,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。缺点是弄脏后灵敏度将会降低。,65,PPT课件,4.3微机控制电子点火系统,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。 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。,66,PPT课件,4.3.1微机控制点火系统的组成,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,67,PPT课件,1. 传感器,曲轴位置传感器 进气管负压传感器 空气流量计 进气温度传感器 冷却水温度传感器 节气门位置传感器 爆震传感器 开关量输入,68,PPT课件,2. 电子控制单元（ECU）,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。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。,69,PPT课件,3. 点火器,点火器的作用是根据电子控制器输出的指令（信号），通过内部大功率三极管的导通和截止，控制初级电流的通断，完成点火工作。 有的发动机不另设点火器，大功率三极管设在ECU内部，由ECU直接控制点火线圈中初级电流的通断。,70,PPT课件,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。,71,PPT课件,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。,72,PPT课件,4.3.3微机控制点火系统的控制内容,1. 点火提前角的确定起动时点火提前角 起动后点火提前角控制1）基本点火提前角 2）点火提前角的修正值,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,73,PPT课件,暖机修正 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,74,PPT课件,过热修正 空燃比反馈修正,点火提前角的过热修正,75,PPT课件,2. 通电时间（闭合角）控制,要控制最佳的通电时间，兼顾两方面的要求，即：必须保证通电时间才能使初级电流达到饱和。但是，如果通电时间过长，点火线圈又会发热，并使电能消耗增大。 同时，当蓄电池的电压变化时，也将影响初级电流。因此必须对通电时间进行修正。图示为通电时间随蓄电池电压变化的修正曲线。,76,PPT课件,4.3.4微机控制点火系统实例,1. 日产车微机控制点火系统图所示为日产ECCS点火系统原理示意图，发动机工作时，ECU根据各传感器输入的信息，经过计算处理，输出断续（ON、OFF）点火控制信号，控制执行器点火器中的大功率三极管适时的导通和截止，进而控制点火系统工作。,77,PPT课件,（1）曲轴位置传感器,1）转盘型磁电式曲轴位置传感器 装在曲轴前端皮带轮的后面，它由信号盘和信号发生器组成，如图所示。,78,PPT课件,该曲轴位置传感器的工作原理,在发动机转动时，信号盘上的齿和凸缘分别交替地切割磁头的磁力线，使线圈内磁场周期地发生变化，从而使线圈里产生交变的感应电动势，再经成形、放大电路，最后以脉冲信号输出。 工作原理图如下图所示。,79,PPT课件,1信号产生原理,号磁头与曲轴位置的关系,80,PPT课件,2）分电器内置型光电式曲轴位置传感器,日产汽车光电式曲轴位置传感器设在分电器内。它由信号盘和信号发生器组成，如图所示。,a）传感器结构 b）信号盘结构,81,PPT课件,（2）点火控制原理,1）点火提前角的控制在发动机运转时，微机根据各传感器输入信息，从存贮器中选择并确定符合当时发动机运转工况的最佳点火提前角。 2）通电时间（或闭合角）的控制为了确保点火能量和次级电压不受电源电压变化的影响，在电源电压变化时，导通时间能作适当调整（见下图）。,82,PPT课件,基本点火提前角,83,PPT课件,3）点火提前角的控制方法,平常运行状态时点火提前角的控制 基本点火提前角存在微机的存贮器中，如上图所示。水温修正系数是在发动机温度变化时，微机根据水温传感器输入的信息，对点火提前角进行修正的系数，如后图所示。,平常行驶的点火提前角=基本点火提前角十水温修正系数,84,PPT课件,水温修正系数,85,PPT课件,怠速和减速时点火提前角的控制,当节气门位置传感器怠速触点闭合时，即进入怠速或减速时点火提前角控制模式，如图所示。,86,PPT课件, 起动时点火提前角的控制,当起动开关闭合（ON）、发动机转动时，即进入起动时的点火提前角控制模式，如图所示。,87,PPT课件,2.丰田车微机控制点火系统,丰田车微机控制点火系统（ ESA）的控制过程如下图所示。该系统工作时，发动机ECU根据传感器输入的发动机工作信息，经过计算、处理、判断，输出控制信号至点火器，适时的控制点火器中大功率三极管导通和截止，进而控制初级电路的通断，达到控制点火的目的。,88,PPT课件,丰田车ESA系统,89,PPT课件,（1）曲轴转角与曲轴位置传感器,TCCS系统的曲轴转角传感器采用磁电式（即磁脉冲式），其基本结构如图所示。曲轴转角传感器由上、下两部分组成，上部分为G信号发生器，下部分为Ne信号发生器。,90,PPT课件,1）Ne信号,Ne信号装置主要由信号转子与传感线圈组成。其结构如后图所示。其工作原理与普通电子点火系中的磁感应信号发生器基本相同。当信号转子随分电器轴旋转时，轮齿与传感线圈凸缘部的空气隙交替发生变化，导致传感线圈内磁通变化而产生交变电动势信号Ne。,91,PPT课件,Ne信号发生器的结构与输出信号波形,92,PPT课件,2）G信号,G信号发生器由带有一个凸缘的信号转子及相对的G1、G2两个传感线圈组成。基本结构如下图a所示， 信号产生原理与Ne信号发生器相同。当G信号转子上的凸缘通过G1传感线圈的凸缘时，产生G1信号；当G信号转子上的凸缘通过G2传感线圈的凸缘时，产生G2信号。Gl信号与G2信号在分电器内相差180。分电器轴转一圈（相当于曲轴转角720），G1信号或G2信号，分别出现一次，如下图b所示。,93,PPT课件,G信号发生器的结构与输出信号波形,94,PPT课件,（2）电子控制单元ECU,在发动机工作中，电子控制器根据各传感器输入的发动机信息，经过处理再从存贮器中选择出最佳点火提前角。然后根据曲轴转角传感器输入的G1、G2信号与Ne信号，判断出发动机曲轴（活塞）到达规定的位置时，适时的输出控制信号IGt到点火器，当IGt信号变成低电位时，点火器中大功率三极管截止，点火线圈的初级绕组电路被切断，次级绕组产生高压电（约2035kV），通过配电器至火花塞处产生火花。,95,PPT课件,（3）点火器,点火器的作用，除根据电子控制器输出的IGt信号，使大功率三极管T适时截止（控制点火时刻）外，还具有闭合角控制、恒流控制、点火监视 、加速检出、锁止保护和过压保护等功能。,96,PPT课件,（4）点火时刻（提前角）的控制,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 1）初始点火提前角 也称固定点火提前角。对于丰田IG-GEU发动机，其值为上止点前（BTDC）10。2）基本点火提前角 基本点火提前角可分为：怠速时的基本点火提前角和平常行驶时的基本点火提前角两种。,97,PPT课件,怠速时的基本点火提前角，是指节气门位置传感器怠速触点（IDL）闭合（ON）时的基本点火提前角。其值又根据是否使用空调而略有不同。平常行驶时的基本点火提前角，是指节气门位置传感器怠速触点（IDL）打开（OFF）时的基本点火提前角。其值是根据发动机转速和负荷从设定在ECU的存贮器（ROM）中查表，选出相应的点火提前角数值作为基本点火提前角，如图所示。,98,PPT课件,3）修正点火提前角,暖机修正 怠速稳定性修正 其它修正，如：过热修正、空燃比反馈修正、爆震修正等。,暖机时点火提前角修正,99,PPT课件,4.4微机控制无分电器点火（DLI）系统,无分电器点火系统（DLI）则完全取消了传统的分电器，没有分电器盖和分火头。由点火线圈产生的高压电，直接送到火花塞。 无分电器点火系统目前常采用以下两种方式： （1）同时点火方式 （2）单独点火方式,100,PPT课件,1. 无分电器同时点火方式,图为丰田皇冠汽车所采用的无分电器电子点火系统原理框图。,101,PPT课件,（1）曲轴位置传感器,曲轴位置传感器由Gl、G2及Ne等三个线圈组成（见图），其功能是判别气缸，检测曲轴的转角，以及决定点火时期的原始设定位置。,102,PPT课件,（2）ECU的输出信号,微机通过曲轴位置传感器接收到G1、G2、和Ne信号，向点火器输出IGt、IGdA、IGdB三个信号。 1）IGt信号 IGt信号就是点火正时信号。 2）IGdA、IGdB信号 IGdA、IGdB信号是微机输送给点火器的判缸信号，它存于微机的存储器中。,103,PPT课件,（3）点火器,主要功能是接收微机发出的IGt、IGdA、IGdB信号，并依次驱动各个点火线圈工作。另外它还向微机输入安全监视信号IGf。另外，点火器中转速表信号产生电路则根据点火确认信号IGf产生转速表信号TAC，并将TAC信号输向电子转速表，而指示发动机的转速。,104,PPT课件,（4）点火线圈,无分电器点火系统采用小型闭磁路的点火线圈，次级线圈的两端分别与两个气缸上的火花塞相联接。 气缸的组合原则 在各点火线圈的高压回路中，均串联了一只高压二极管，其作用是防止发动机在进气行程末期或压缩行程初期进行误点火。,105,PPT课件,2. 无分电器单独点火方式,图为一典型的无分电器点火系统的电控原理图，它主要由各缸分别独立的点火线圈和点火器、电控单元ECU等组成。,106,PPT课件,工作过程：,发动机工作时，微机根据曲轴位置传感器，空气流量传感器、点火基准信号传感器，冷却液温度传感器、爆震传感器、点火开关等和有关开关输入信号，根据存贮器（ROM）存贮的数据，经计算适时地输出点火信号至点火器，由点火器中的功率管分别接通和切断各缸点火线圈的初级电路。当切断点火线圈初级电流时，在次级绕组产生高压电并点燃气缸内的混合气。,107,PPT课件,奥迪汽车四气门五缸发动机无分电器单独点火系统,1点火线圈 2火花塞 3点火器 4电控单元 5各传感器及 开关输入信号,108,PPT课件,这种单独点火方式突出的优点 ：,由于无机械分电器和高压导线，因而能量传导损失、漏电损失小，机械磨损或破坏的机会均减少；各缸的点火线圈和火花塞均由金属罩包覆，其电磁干扰大大减小； 采用了与气缸数相同的特制的点火线圈，该点火线圈的时间常数比传统的点火线圈小，因而线圈充电时间极短，能在高达9000rmin的宽广转速范围内，提供足够点火能量和高电压。,109,PPT课件,4.5点火系统的使用与检测,4.5.1点火正时1. 传统点火系统的点火正时 点火正时就是让分电器轴的位置与发动机活塞的位置相匹配，使点火系统能有正确的初始点火提前角。 调整步骤,110,PPT课件,2. 电子点火系统的点火正时,找到第一缸压缩终了上止点 安装分电器 连接高压导线 检查点火正时,111,PPT课件,4.5.2普通电子点火系统的故障检查,当发动机不能发动，怀疑是点火系统有故障时，可从分电器盖上拔出中央高压线，使其端部距气缸体57mm，然后转动发动机，观察高压线是否跳火。有火花为正常。如无火花，则肯定是该点火系统有故障，应对电子点火系统的主要部件分别进行检查。 如上述试验有火花，仍怀疑点火系统有故障时，可对配电器、高压导线及点火正时进行检查，其方法与传统点火系统基本相同。,112,PPT课件,1. 磁感应式,（1）点火线圈的检查 （2）信号发生器的检查 （3）点火器的检查,检查点火线圈跳火能力的专用跨接线,点火器的检查a）大功率三极管导通 b）大功率三极管截止,113,PPT课件,2. 霍尔效应式,如图所示为桑塔纳轿车霍尔电子点火系的基本电路图，检查时应参照基本电路进行分析。,114,PPT课件,（1）点火线圈、高压导线和分火头的检查（2）点火器的检查,旁路信号发生器的方法,115,PPT课件,（3）霍尔信号发生器的检查,1）测量信号发生器的输出电压 2）模拟信号发生器动作,霍尔信号发生器输出电压的检查,检查信号发生器,116,PPT课件,思考题与习题,1. 汽油发动机对点火系统的基本要求是什么?2. 传统点火系统的基本组成部件有哪些?其各部分的作用是什么？它们的工作原理如何? 3. 传统点火系统的工作原理、工作过程及工作特性。4. 影响最高次级电压的因素有哪些?5. 点火线圈附加电阻起什么作用? 点火线圈有几种类型。6. 分电器上电容器的作用是什么?7. 发动机转速与负荷变化时，传统分电器是如何自动调整点火提前角?8. 火花塞的电极间隙大小对点火性能有何影响?9. 传统点火系统主要有哪些缺陷?造成这些缺陷的根本原因是什么?10. 点火正时的调整及检查方法。11. 电子点火系统有哪些种类。12. 电子点火系统的基本组成部分有哪些?其控制原理是什么?,117,PPT课件,13. 无触点电子点火系统其点火信号的产生方式有哪些?各有什么特点 ?14. 普通电子点火系统点火器的作用及工作原理。15. 磁感应式、霍尔效应式、光电式信号发生器的组成、工作原理。16. 电容储能式电子点火系统的组成部件有哪些?其基本工作原理如何，具有哪些特点?17. 点火系统可能会出现的故障有哪些?如何诊断点火系统的故障?18. 微机控制电子点火系统的组成及点火器的作用是什么?19. 微机控制电子点火系统的控制方式有几种，各是什么？20. 微机控制电子点火系统的点火提前角如何确定？21. 了解日产车系、丰田车系曲轴位置传感器结构及工作原理。22. 无分电器点火系统有几种点火方式，各自的含义是什么？23. 无分电器点火系统同时点火方式高压二极管的作用是什么？24. 了解丰田车系无分电器点火系统中ECU、曲轴位置传感器、点火器各端子的含义。,118,PPT课件,