安全工程师考试安全生产技术真题.ppt

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1、1,第5章 点火系统,5.1 点火系统的发展5.2 传统点火系统5.3 电子点火系统5.4点火系统正确使用与维护,2,学习目标,1.了解点火系统的发展历程；2.掌握传统点火系统各组成部件的结构、原理；3.掌握磁感应式和霍尔式普通电子点火系的工作过程。,3,5.1 点火系统的发展,点火系统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、迅速地燃烧作功。点火系统性能得好坏对发动机的工作有着十分重要的影响，所以点火系统应在发动机各种工况和使用条件下，均能保证可靠而准确地点火。,4,1.磁电机点火系统,3.电子点火系统,4.电控点火系统,已淘汰,正在淘汰,正在广泛应用

2、,2.传统点火系统,已淘汰,5.1.1 点火系统的发展,5,5.1.2 点火系统的作用与要求1.作用：适时点燃可燃混合气。2.要求 击穿电压 点火强度 点火正时,6,5.2 传统点火系,7,5.2.1 传统点火系的主要元件,（1）电源（2）点火线圈（3）分电器（4）火花塞（5）电容器（6）高压导线（7）附加电阻,8,配电器,配电器位于分电器最上方。组成：由分电器盖、分火头组成。作用：将高压电按点火顺序分配至火花塞。,9,配电器,10,断电器,11,点火线圈,12,点火线圈,组成：主要由铁心、绕组、胶木盖、瓷杯等组成。其铁芯用0.30.5mm厚的硅钢片叠成，铁心上绕有初级绕组和次级绕阻。次级绕阻

3、居内，通常用直径为0.060.10mm的漆包线绕1100026000匝；初级绕阻居外，通常用0.51.0mm的漆包线绕230370匝。,13,了解：闭磁路点火线圈,传统的开磁路点火线圈中，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%）；,14,闭磁路点火线圈,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，其磁路图4-17所示。闭磁路点火线圈漏磁少，磁阻小，变换效率高，可使点火线圈小型化。,15,火 花 塞,作用：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。火花塞拧装于气缸

4、盖的火花塞孔内，下端电极伸入燃烧室。上端连接分缸高压线。火花塞是点火系中工作条件最恶劣、要求高和易损坏部件。,16,附加电阻,作用：发动机工作时，利用附加电阻这一特点自动调节初级电流，可以改善点火系的工作特性。,17,电容器,18,5.2.2 传统点火系的工作原理,19,5.2.2 传统点火系的工作原理,基本工作过程如下：（1）触点闭合初级电流逐步增长,20,传统点火系的工作原理,（2）触点分开 初级电流下降为0，一次绕阻产生自感电动势200300V 二次绕阻产生更高电动势，互感作用，1520Kv,21,传统点火系的工作原理,（3）火花塞被击穿 放电：电容放电-大电流，短时间 电感放电-小电流

5、，时间较长,22,5.2.3 点火提前角及其影响因素,一、最佳点火时刻和点火提前角 注意概念二、影响最佳点火提前角的因素1.发动机转速 2.发动机负荷 3.燃油品质 4.其他因素,23,5.3 电子点火系统,1、主要优点 1）、延长触点使用寿命，减少了维护、调整 2）、改善了点火性能:可增加一次侧电流 3）、改善发动机性能:点火能量增大，超速容易，动力性能好。4）、成本低:适于改动，安装调试简单,24,2、基本原理用晶体三极管取代触点起开关作用，而断电器的触点则串联在三极管的基极电路中，控制三极管的导通与截止。因触点只控制基极电流，故通过电流非常小，不易烧蚀，故次级电压高。,5.3 电子点火系

6、统,25,无触点电子点火系统,3、基本组成：1)、点火信号发生器：分电器转动时，将产生脉冲电压信号 2)、电子点火器：将信号整形，处理后控制一次侧电路上三极管的导通与截止 3)、点火线圈：变压（将低压变为高压）4)、火花塞：产生电火花4、特点：取消了触点，用点火信号发生器产生点火信号，控制点火系统的工作。,26,无触点电子点火系统电路,27,5.3.1 电子点火系统的分类1、磁感应式无触点电子点火系统；2、霍尔式无触点电子点火系统；3、光电式无触点电子点火系统；4、电磁振荡式无触点电子点火系统,5.3 电子点火系统,28,磁脉冲式电子点火系统,举例：丰田（TOYOTA）汽车20R型发动机的点火

7、装置,图4-15 丰田(TOYOTA)汽车20R型发动机的点火装置1火花塞 2信号发生器 3点火线圈 4点火开关 5蓄电池 6点火控制器7分电器,29,磁脉冲式电子点火系统,1、组成：1）、点火信号发生器：产生信号 2）、电子点火器：用信号控制一次侧电路通断 3）、分电器：获得信号源 4）、点火线圈：变压 5）、火花塞：点火,30,磁脉冲式电子点火系统,31,磁脉冲式电子点火系统,32,分电器、点火信号发生器、电子点火器,33,2.信号发生器,信号发生器的功用是产生信号电压，输出给点火控制器，通过点火控制器来控制点火系的工作，其结构如图5-16所示。,图5-16 丰田(TOYOYA)汽车20R

8、型发动机的信号发生器a）靠近时 b）对正时 c）离开时1转子 2感应线圈 3铁心 4永久磁铁,34,5.3.2 电磁感应式电子点火系,如图5-16b所示，当转子凸齿与铁心对正时，穿过感应线圈的磁通量最大，此时感应线圈的感应电动势为0，如图5-17a中转子45转角所对应的情况。此信号发生器的缺点是发动机转速的高低将影响信号发生器输出信号的大小，如图5-17b所示。,图5-17 不同转速时感应线圈内磁通量及感应电动势的变化情况a)低速 b)高速,35,5.3.2 电磁感应式电子点火系,2.点火系的工作过程 20R型发动机点火系的工作原理如图5-18所示。,图5-18 20R型发动机点火系的工作原理

9、1火花塞 2配电器 3点火开关 4附加电阻5点火线圈 6点火控制器 7信号发生器,36,5.3.2 电磁感应式电子点火系,该点火控制器的基本电路是由整形电路（VT2）、放大电路（VT3、VT4）和开关电路（VT5）组成。其中VT1主要起温度补偿作用，由于其发射极和基极相接，故相当于一个二极管，如图4-19所示。,图4-19 VT1的二极管作用,37,5.3.2 电磁感应式电子点火系,图5-20是点火系工作时各部分的电压波形。,图5-20 点火系工作时各部分的电压波形a）信号发生器输出信号 b）VT2的输出信号c）VT5的输出信号 d）次级电压,38,电磁感应式电子点火系,该点火控制器的基本电路

10、是由整形电路（VT2）、放大电路（VT3、VT4）和开关电路（VT5）组成。其中VT1主要起温度补偿作用，由于其发射极和基极相接，故相当于一个二极管，如图所示。,图4-19 VT1的二极管作用,39,5.3.3 霍尔效应式电子点火系统,霍尔式电子点火系由内装霍尔信号发生器的分电器、点火器、火花塞、点火线圈等组成。下面一以桑塔纳轿车用霍尔式点子点火系统为例说明其工作过程。,40,霍尔式电子点火系统,41,分电器和点火模块,42,一、霍尔信号发生器,1.霍尔效应原理图见图4-29。当电流通过放在磁场中的半导体基片，且电流方向和磁场方向垂直时，在垂直于电流和磁场的半导体基片的横向侧面上产生一个与电流

11、和磁场强度成正比的电压，这个电压称为霍尔电压。,43,霍尔信号发生器,2组成霍尔信号发生器位于分电器内，其结构见图4-30。主要由分电器轴带动的触发叶轮、永久磁铁、霍尔元件等组成。,44,工作原理：触发叶轮转动，当叶轮齿对准永久磁铁和霍尔基片时，磁力线被旁通，霍尔基片上的磁场消失，霍尔基片不产生感应电压；当气隙对准永久磁铁和霍尔基片时，磁力线通过霍尔基片，霍尔基片产生感应电压。,霍尔式电子点火系统,45,应用情况：（1）叶轮齿等宽式：这类传感器一般只用来测发动机的转速信号，所以还必须再配一曲轴位置传感器；（2）叶轮齿不等宽式：这类传感器可用来测转速和曲轴位置信号。其特点是有一个齿与其他的齿不等

12、宽，用其测发动机第一缸上止点信号。,霍尔式电子点火系统,46,霍尔信号发生器,霍尔元件实际上是一个霍尔集成块电路，内部原理图见图4-31所示。因为在霍尔元件上得到的霍尔电压一般为20mV，因此必须将其放大整形后再输出给点火控制器。,47,霍尔信号发生器,3工作原理霍尔信号发生器工作原理图见图4-32。分电器轴带动触发叶轮转动，当叶片进入磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，磁场被旁路，霍尔元件不产生霍尔电压，霍尔集成电路末级三极管截止，信号发生器输出高电位；当触发叶轮离开空气隙，永久磁铁的磁力线通过霍尔元件而产生霍尔电压，集成电路末级三极管导通，信号发生器输出低电位。,48,霍尔信号,叶片不停的转动，

13、信号发生器输出一个矩形波信号，作为控制信号给点火器。由点火器控制初级电路的通断。霍尔信号发生器完成功能时波形见图4-33。,49,二、点火控制器,桑塔纳轿车点火系器外形结构见图4-34。,50,点火控制器,点火控制器内部采用意大利SGS-THOMSON公司生产的L497专用点火集成块，见图4-35。该点火控制器具有初级电流上升率的控制、闭合角控制、停车断电保护和过电压保护等功能。,51,分电器和点火模块,点火控制器：一般多由专用点火集成导体IC和一些外围电路组成，其他功能：1）、点火线圈限流控制 2）、闭合角控制 3）、停车断电控制 4）、过压保护控制,52,三、点火系的工作过程,霍尔电子点火

14、系（点火器内装专用点火集成块）原理图,53,1基本功能,1）发动机工作时，分电器轴带动霍尔信号发生器的触发叶轮旋转。当触发叶轮的叶片进入空气隙时，信号发生器输出高电压信号1112V，使点火控制器集成电路中末级大功率三极管导通VT，点火系初级电路接通：电源“”点火线圈W1点火控制器（三极管VT）搭铁。,54,1基本功能,（2）当触发叶轮的叶片离开空气隙时，信号发生器输出0.30.4V的低电压信号，使点火器大功率三极管截止，初级电路切断，次级产生高压,55,1基本功能,霍尔电子点火系工作过程 叶片位置 霍尔电压 信号发生器输出信号 点火器大功率管 点火线圈初级回路 进入空气隙 不产生 高电位 适时

15、导通 接通 离开空气隙 产生 低电位 截止 切断，次级绕组产生高压,56,2限流控制（恒流控制）,为保证发动机在各种工况下稳定点火，采用高能点火线圈，其初级电路电阻小，电感小，初级电流增长快，电流大，若不控制，点火线圈和点火器会因过热而损坏。初级电流上升特性见图4-37。,57,2限流控制（恒流控制),控制电路原理图见图4-38。图中VT为点火器末级大功率管，Rs为采样电阻，IC为点火集成块。当采样电阻值一定时，采样电阻两端的电压值与通过点火线圈的初级电流成正比，工作中，采样电阻压降值反馈到点火集成块中的限流控制电路，使限流控制电路工作，从而保持流过点火线圈的初级电流恒定不变。,58,限流控制

16、（恒流控制),基本工作情况：当大功率管饱和导通时，如果初级电流限流值时，初级电流逐渐增大；当初级电流限流值时，Rs反馈电压使放大器F输出端电压升高，使VT1更加导通，集电极电位下降，VT向截止区偏移，初级电流下降；当初级电流略低于限流值时，Rs反馈电压使放大器F输出端电压下降，使VT1趋于截止，集电极电位上升，VT趋于导通，初级电流上升。,59,3闭合角控制,闭合角是指点火控制器的末级大功率开关管导通期间，分电器轴转过的角度，也称导通角。由于点火线圈采用了高能点火线圈，即初级绕组W1的电阻很小0.520.76，这样点火系初级电路的饱和电流可达20A以上，为防止初级电流过大烧坏点火线圈，点火控制

17、器必须控制末级大功率开关管的导通时间，使初级电流控制在额定电流值，保证点火系可靠工作。装与未装闭合角控制时的初级电流波形见图4-39。,60,3闭合角控制,各种转速下的闭合角 分电器转速 r/min）300 750 1000 1200 1600 闭合角（）20 32 43 49 63,61,3闭合角控制,当电源电压变化时，使初级电流上升率也跟着变化，即电压高时上升，电压低时上升慢，为保证限流时间不变，闭和角控制电路使VT导通时间随电源电压的增高而减小，反之增加，见图4-40。,62,闭合角控制,电源电压变化时的闭合角 电源电压（V）11 14 16 18 20 闭合角（）55 39 33 29

18、 26,63,5.4 点火系统正确使用与维护,点火系统维护要点(1)行驶1000km后：清洁、检查。(2)行驶5000km后：清洁、检查、调整和润滑作用。(3)行驶10000km-15000km后：取下分电器总成，解体并进行检查和维护。(4)行驶20000km-25000km后：取下阻尼电阻，用欧姆表或电桥检测，其阻值应不超过20000。否则，应予更换。(5)入冬前的维护。,64,使用注意事项,1拆卸点火系的导线时，应先关掉点火开关；2当利用起动机带动发动机旋转，而又不想使发动机起动时，应拔下分电器中央高压线，并将其搭铁；3如果怀疑点火系有故障，而又必须拖动汽车时，应先拆下点火器插接件；4为防

19、止无线电干扰，应使用1K电阻的高压导线、15K电阻的火花塞插头和1K电阻的分火头；5使用带快速充电设备的起动辅助装置起动时，电压不得超过16.5V，使用时间不得超过1min；6在车上电焊作业时，应先拆去蓄电池搭铁线；7清洗发动机时，必须关断点火开关,65,一、点火系的故障诊断 1.确定故障在低压电路上还是在高压电路上 1）打开分电器盖，转动曲轴，使分电器转子缺口对正霍尔信号发生器。2）拔出分电器盖上的中央高压线，使其端部离气缸体57mm。3）接通点火开关，用螺钉旋具在霍尔信号发生器的间隙中轻轻的插入和拔出，模拟转子在间隙中的动作，如图4-40所示。4）如果高压线端部跳火，表明低压电路中的霍尔信

20、号发生器、点火控制器及点火线圈性能良好，故障在高压电路；如不跳火，在点火线圈及线路良好的情况下，可确定故障在霍尔信号发生器或点火控制器，应进一步检查。2.如何确定霍尔信号发生器和点火控制器有故障。如图4-41所示。,点火系故障检查,66,图4-40 电子点火系的故障确定1分电器内的霍尔信号发生器的空气气隙 2螺钉旋具3霍尔传感器插接器 4点火控制器 5点火线圈 6高压线,67,图4-41 确定故障是在霍尔信号发生器上还是在点火控制器上1蓄电池 2点火开关 3点火线圈 4点火控制器 5霍尔信号发生器插接器 6分电器 7高压线,68,二、点火系主要部件的检测 1.点火线圈的检测测量点火线圈初、次级

21、绕组的电阻值，测量前，先断开点火开关，拆除点火线圈上的导线。初级绕组的电阻值，0.52-0.76，次几次级绕组的电阻值，2.4-3 如电阻值符合规定，说明点火线圈良好，应及时装上点火线圈上的所有导线。每根高压导线的电阻值应为1 k左右，分火头电阻值应为1左右。,69,2.信号发生器的检测 磁感应信号发生器的检测：1）检查信号发生器的间隙。2）用万用表测量信号发生器感应线圈的电阻，参照维修手册来判断其是否有故障。常见车型信号发生器感应线圈的电阻如表4-3所示。,表4-3 常见车型信号发生器感应线圈的电阻(单位：),70,霍尔信号发生器的检查,测量信号发生器的输出电压，关断点火开关，打开分电器盖，

22、拔出分电器盖上的中央高压线并搭铁，将电压表的两触针接在插接件信号输出线（0)和接地线（一）接柱上，如图4-47所示，然后按发动机转动方向转动发动机同时观察电压表上的读数，其值一般在0-9V之间变化。当分电器触发叶轮的叶片在空气隙时，其电压值为2-9V；当触发叶轮的叶片不在空气隙时，其电压值约，若电压不在0-9V之间变化，则应更换霍尔信号发生器。,71,3.点火控制器的检测 电磁感应式电子点火系中的点火控制器的检测如图4-42所示。,图4-42 电磁感应式电子点火系中的点火控制器的检测,72,霍尔式电子点火器控制器的检查,73,4.点火正时的检测 1）起动发动机，预热至正常工作温度。2）预热后，

23、检查怠速是否在规定的范围内。3）将正时灯的红色线和黑色线分别连接在蓄电池正极和负极上，信号线连接在第一缸分高压线上，如图4-43所示。,图4-43 正时灯的连接方法,74,5.高压电路电阻的检查 1)分火头电阻的检查分火头电阻的检查如图4-44所示。2)火花塞插头电阻的检查火花塞插头电阻的检查如图4-45所示。3)防干扰接头电阻的检查防干扰接头电阻的检查如图4-46所示。4)高压线电阻的检查高压线电阻的检查如图4-47所示。,图4-44 分火头电阻的检查,图4-45 火花塞插头电阻的检查,75,图4-46 防干扰接头电阻的检查,图4-47 高压线电阻的检查,返回本章目录,76,点火系统各元件的检测1.点火线圈的检修2.分电器的检修3.火花塞的检修4.点火信号发生器的检修5.点火控制器的检修,77,点火系统故障诊断与排除（1）直观检查（2）判断故障在低压电路还是在高压电路（3）检查点火信号发生器（4）检查点火控制器（5）检查点火线圈,78,小 结,1.点火系统的类型。2.传统点火系统的组成。3.磁感应式点火系统的工作原理。4.霍尔式点火系统的工作原理。,