1、第第7章章 点火系点火系点火系发展历程点火系发展历程 18861886年，第一辆以四循环内燃机为动力的汽车是以磁电机为年，第一辆以四循环内燃机为动力的汽车是以磁电机为电源的点火系。如今，磁电机点火系在一些摩托车上还有应用。电源的点火系。如今，磁电机点火系在一些摩托车上还有应用。19081908年，美国首先在汽车上使用蓄电池点火系，很长时间内年，美国首先在汽车上使用蓄电池点火系，很长时间内被广泛应用，称之为传统点火系。被广泛应用，称之为传统点火系。2020世纪世纪6060年代，出现了晶体管代替触点通断点火线圈初级电年代，出现了晶体管代替触点通断点火线圈初级电流的电子点火系统。这种点火系被称为有触
2、点电子点火系，由于流的电子点火系统。这种点火系被称为有触点电子点火系，由于其自身特点，没被广泛应用。其自身特点，没被广泛应用。2020世纪世纪7070年代，无触点的电子点火系开始出现。由于没有了年代，无触点的电子点火系开始出现。由于没有了触点，消除了传统点火系的弊端，因此，得到了迅速发展，如今，触点，消除了传统点火系的弊端，因此，得到了迅速发展，如今，无触点电子点火系已经普及。无触点电子点火系已经普及。2020世纪世纪7070年代末，以微机控制点火时刻的电子控制系统开始年代末，以微机控制点火时刻的电子控制系统开始在汽车上使用。目前，无分电器的电子点火系和独立点火式电子在汽车上使用。目前，无分电
3、器的电子点火系和独立点火式电子点火系的应用较为广泛。点火系的应用较为广泛。7.1 7.1 点火系的作用及分类点火系的作用及分类 1 1、点火系统的作用：、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、迅速地作功。2、对点火系统的要求：、对点火系统的要求：（1）点火装置应产生足以击穿火花塞间隙的高压电。（2）电火花应有足够的点火能量。（3）能根据发动机工况的变化提供最佳的点火时刻。（4）在特殊使用条件下，如热带、寒带、潮湿地带以及空气稀薄的高原地带行驶的车辆点火装置必须可靠地工作。o 7.1.2 点火系的分类点火系的分类o 1、传统点火系：汽油
4、机上应用较早的点火系，其电能、传统点火系：汽油机上应用较早的点火系，其电能由蓄电池或发电机供给，借助于点火线圈和断电器转由蓄电池或发电机供给，借助于点火线圈和断电器转变为高压电，再由配电器经高压线送到装入发动机气变为高压电，再由配电器经高压线送到装入发动机气缸燃烧室的火花塞上，在其两电极间形成电火花。缸燃烧室的火花塞上，在其两电极间形成电火花。o 2、磁电机点火系：问世最早的一种点火系，电源是磁、磁电机点火系：问世最早的一种点火系，电源是磁电机本身，故此而得名，目前这种点火系在汽车发动电机本身，故此而得名，目前这种点火系在汽车发动机上应用较少，多用于高转速、满负荷下工作的竞赛机上应用较少，多用
5、于高转速、满负荷下工作的竞赛汽车发动机以及某些不带蓄电池的摩托车发动机等。汽车发动机以及某些不带蓄电池的摩托车发动机等。o 3、电子点火系：其点火线圈初级电流控制是由电子电、电子点火系：其点火线圈初级电流控制是由电子电路或电子开关来完成的。为了有别于传统点火系，故路或电子开关来完成的。为了有别于传统点火系，故取名为电子点火系取名为电子点火系o 4、微机控制点火系：现代汽车大多采用微机控制的点、微机控制点火系：现代汽车大多采用微机控制的点火系统，并与电喷系统共用同一个电脑，按照系统中火系统，并与电喷系统共用同一个电脑，按照系统中分电器的有无，又分为有分电器点火系统和无分电器分电器的有无，又分为有
6、分电器点火系统和无分电器点火系统。现在一般采用的是无分电器点火系统。点火系统。现在一般采用的是无分电器点火系统。7.2 7.2 传统点火系的组成及工作原理传统点火系的组成及工作原理7.2.1.传统点火系统的组成传统点火系统的组成 1点火开关；点火开关；2电流表；电流表；3蓄电池；蓄电池；4起动机；起动机；5高压导线；高压导线；6阻尼电阻；阻尼电阻；7火花塞；火花塞；8断电器；断电器；9电容器；电容器；10点火线圈；点火线圈；11附加电阻；附加电阻；12配电器配电器图图7-1 传统点火系的组成传统点火系的组成7.2.1.1电源：电源：供给点火系统所需的电能，由蓄电池和发电机提供。供给点火系统所需
7、的电能，由蓄电池和发电机提供。7.2.1.2点火线圈：点火线圈：点火线圈又称变压器，其作用是将点火线圈又称变压器，其作用是将12V的低压电变成能击穿火花的低压电变成能击穿火花塞间隙的塞间隙的1530kV的高压电。它是点火系中的核心部件，按磁路的高压电。它是点火系中的核心部件，按磁路的形式，可分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈。目前使用最的形式，可分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈。目前使用最广泛的是闭磁路点火线圈。广泛的是闭磁路点火线圈。1 1、开磁路点火线圈：、开磁路点火线圈：1 1绝缘座；绝缘座；2 2铁心；铁心；3 3初级绕阻；初级绕阻；4 4次级绕次级绕阻；阻；5 5导磁钢套；导磁钢套
8、；6 6外外壳；壳；7 7负接线柱；负接线柱；8 8胶胶木盖；木盖；9 9高压线插孔；高压线插孔；1010开关接线柱；开关接线柱；1111电电源开关接线柱；源开关接线柱；1212附附加电阻加电阻2、闭磁路点火线圈开磁路点火线圈的磁力线是通过导磁钢套构成回路的，在铁心的上部和下部，磁力线必须从空气中通过，磁阻大，能量损失大，利用率一般只有60%。在“日”形或“口”形铁心内绕有两个绕组，其磁路如图7-3所示，其磁力线在铁心内形成回路，不经过空气，磁损失少，能量利用率高，可达75%。（a a）日字形铁心磁路分布）日字形铁心磁路分布 （b b）口字形铁心磁路分布）口字形铁心磁路分布1 1初级绕组；初级
9、绕组；2 2次级绕组；次级绕组；3 3铁心；铁心；7.2.1.3 分电器由断电器、配电器和点火提前机构等组成，如图7-4所示。1 1联轴节；联轴节；2 2电容器；电容器；3 3触点及触点及断电器底板总成；断电器底板总成；4 4凸轮；凸轮；5 5分火分火头；头；6 6分电器盖；分电器盖；7 7分电器壳体；分电器壳体；8 8真空提前机构；真空提前机构；9 9油杯；油杯；1010接接线柱；线柱；1111断电臂；断电臂；1212固定触点与固定触点与支架；支架；1313偏心螺钉；偏心螺钉；1414托板；托板；1515油毡；油毡；1616断电臂弹簧断电臂弹簧1717螺母；螺母；1818弹簧；弹簧；1919
10、真空提前机构外壳；真空提前机构外壳；2020膜片；膜片；2121拉杆拉杆1、断电器：实质上是一个开关，控制点火线圈初级电路的通断。主要由触点、凸轮、底板、托板、断电臂、调整螺钉组成。触点由动、静两个触点组成。其间隙值为0.350.45mm，静触点搭铁，动触点固定在断电臂上。2、配电器：由分电器盖和分火头组成。分电器盖、分火头都用胶木粉压制而成。其导电片与旁电极保持有0.20.8mm间隙，有利于分火头的运动，没有摩擦，减少磨损。（1）离心提前机构。随发动机转速变化改变点火提前角。发动机转速升高，活塞运行速度加快，在相同的时间内，活塞的运行距离加大，即曲轴转过的角度加大。如果混合气燃烧速度不变，则
11、最佳点火提前角应成比例增加。但由于高速时混合气的压力和温度提高，燃烧速度加快，点火提前角的增量应适当小些。综合影响后，随着发动机的转速升高，点火提前角应加大。（2）真空提前机构。随发动机负荷的变化改变点火提前角。发动机负荷加大，最佳点火提前角应减小。相反，发动机负荷减小，最佳点火提前角应增大。（3）辛烷值选择器。燃用不同牌号的汽油时人工调节点火提前角。3、点火提前机构 随发动机转速、负荷和汽油辛烷值的变化改变点火提前角。从点火开始至活塞到达上止点这段时间内，曲轴所转过的角度称为点火提前角。活塞到达上止点时，混合气正好完全燃烧，所提前点火的时刻即为最佳点火时刻，其所对应的曲轴转角为最佳点火提前角
12、。4电容器电容器的作用是吸收断电器产生的电火花，保护触点，提高次级电压。电容器安装在分电器壳体上，其结构如图7-5所示。1 1铝外壳；铝外壳；2 2固定夹；固定夹；3 3导电片；导电片；4 4绝缘密封层；绝缘密封层；5 5不搭铁电极及引线；不搭铁电极及引线；6 6锡箔带；锡箔带；7 7石蜡纸带；石蜡纸带；8 8搭铁片搭铁片o 7.2.1.4火花塞火花塞o作用：将高压电引入燃烧室产生电火花点燃混合气。作用：将高压电引入燃烧室产生电火花点燃混合气。o1、构造：火花塞主要由接触头、陶瓷绝缘体、中心电极、侧电、构造：火花塞主要由接触头、陶瓷绝缘体、中心电极、侧电极和壳体等部分组成极和壳体等部分组成。o
13、2、火花塞的热特性：自洁温度：、火花塞的热特性：自洁温度：500600 o 热型热型(1、2、3)o3、分类：、分类：中型中型(4、5、6)o 冷型冷型(7、8、9、10、11)o注意：热型火花塞适用于注意：热型火花塞适用于o低速、低压缩比、小功率低速、低压缩比、小功率o发动机。冷型与之相反。发动机。冷型与之相反。o 7.2.1.5点火开关点火开关o控制点火系统初级电路，还可以控制仪表电路和起动继电器电路控制点火系统初级电路，还可以控制仪表电路和起动继电器电路等。其种类较多，通常按接线柱的多少可分为两柱式、三柱式、等。其种类较多，通常按接线柱的多少可分为两柱式、三柱式、四柱式，目前汽车用的最多
14、的是四柱式。四柱式，目前汽车用的最多的是四柱式。o 7.2.1.6 附加电阻附加电阻o 附加电阻的作用是改善点火性能和起动性能。附加电阻的作用是改善点火性能和起动性能。起动时短路附加电阻，提高起动的点火能量，起动时短路附加电阻，提高起动的点火能量，从而改善起动点火性能；起动结束，附加电从而改善起动点火性能；起动结束，附加电阻接入点火线路，从而使点火电压不会过高。阻接入点火线路，从而使点火电压不会过高。7.2.2 传统点火系统的工作原理传统点火系统的工作原理 1附加电阻；附加电阻；2附加电阻短路开关；附加电阻短路开关；3点火线圈；点火线圈；4配电器；配电器；5火花塞；火花塞；6断电器凸轮；断电器
15、凸轮；7断电器触点；断电器触点；8电容器；电容器；9蓄电池；蓄电池；10电流表；电流表；11点火开关点火开关1、低压电路。其路径是：蓄电池、低压电路。其路径是：蓄电池“正极正极”电流表电流表点火开关点火开关点火线圈点火线圈“开关开关”接线柱接线柱附加电阻附加电阻点火线圈点火线圈“开关开关”接线柱接线柱点火线圈初点火线圈初级绕组级绕组点火线圈点火线圈“”接线柱接线柱断电器触点断电器触点搭铁搭铁蓄电池蓄电池“负极负极”。o2、高压电路。其路径是：点火线圈次级绕组、高压电路。其路径是：点火线圈次级绕组点火线圈点火线圈“开关开关”接线柱接线柱附加电阻附加电阻点火线圈点火线圈“+开关开关”接线柱接线柱点
16、火开关点火开关电电流表流表蓄电池蓄电池搭铁搭铁火花塞侧电极火花塞侧电极火花间隙火花间隙火花塞中心电火花塞中心电极极高压导线高压导线配电器的旁电极配电器的旁电极分火头分火头配电器的中央电极配电器的中央电极高压导线高压导线点火线圈次极绕组。点火线圈次极绕组。7.2.3 传统点火系统的工作特性传统点火系统的工作特性 1发动机转速与气缸数对次级电压的影响发动机转速与气缸数对次级电压的影响Uj火花塞气隙的击穿电压火花塞气隙的击穿电压 nm发动发动机的极限转速机的极限转速图图7-10 发动机转速对次级电压的影响发动机转速对次级电压的影响图图7-11 发动机气缸数对次级电压的影响发动机气缸数对次级电压的影响
17、o2火花塞积炭对次级电压的影响火花塞积炭对次级电压的影响o火花塞积炭是指混合气燃烧不充分时，产生的炭粒子附着在电极上火花塞积炭是指混合气燃烧不充分时，产生的炭粒子附着在电极上或周围的现象。或周围的现象。o电极周围有积炭，相当于在火花塞电极之间并联了一个电阻电极周围有积炭，相当于在火花塞电极之间并联了一个电阻R，这，这样，使次级电路形成闭合回路，在次级电压上升时，由于积炭漏电，样，使次级电路形成闭合回路，在次级电压上升时，由于积炭漏电，使次级电压下降，造成点火困难。使次级电压下降，造成点火困难。o当火花塞严重积炭不能跳火时，可临时在火花塞当火花塞严重积炭不能跳火时，可临时在火花塞o接线螺母与高压
18、线之间保留接线螺母与高压线之间保留34mm的附加间隙，的附加间隙，o以提高次级电压，使火花塞重新工作，称为吊火，以提高次级电压，使火花塞重新工作，称为吊火，o如图如图7-12所示。所示。“吊火吊火”容易引起火灾并使点火线容易引起火灾并使点火线o圈过热，不可长期使用。圈过热，不可长期使用。3电容对次级电压的影响点火系电路的电容包括触点并联电容器C1和高压电路中的分布电容C2。根据理论计算，次级电压的最大值，随C1、C2的减小而增加。4触点间隙对次级电压的影响触点间隙就是指触点张开到最大极限位置时，动、静触点之间的间隙。触点间隙大，触点闭合时间缩短，使断开电流减小，次级电压下降；触点间隙小时，触点
19、闭合角增大，闭合时间延长，使断开电流增大，次级电压增大。但如果间隙过小，触点分开时火花加强，反而使次级电压降低。5其他因素对次级电压的影响 点火线圈温度过高时，由于初级绕组电阻增大（铜线具有正的温度系数），使初级电流减小，次级电压降低。温度越高，这种现象越严重，甚至造成发动机不能正常工作。另外，影响次级电压的因素还有初级绕组的电感、初级绕组和次级绕组的匝数比等因素。7.3 电子点火系概述电子点火系概述o7.3.1 电子点火系的发展电子点火系的发展o 20世纪世纪60年代，出现了晶体管代替触点通断点火线圈初级电年代，出现了晶体管代替触点通断点火线圈初级电流的电子点火系统。这种点火系还是用分电器断
20、电器触点，但是触流的电子点火系统。这种点火系还是用分电器断电器触点，但是触点只是用于触发三极管的导通和截止，流经触点的电流很小，使点点只是用于触发三极管的导通和截止，流经触点的电流很小，使点火性能得到了较大的提高。火性能得到了较大的提高。o 20世纪世纪70年代，无触点的电子点火系开始出现。由于没有了年代，无触点的电子点火系开始出现。由于没有了触点，消除了传统点火系的弊端，因此，得到了迅速发展。如今，触点，消除了传统点火系的弊端，因此，得到了迅速发展。如今，无触点电子点火系已经普及。无触点电子点火系已经普及。o 20世纪世纪70年代末，以微机控制点火时刻的电子控制系统开始年代末，以微机控制点火
21、时刻的电子控制系统开始在汽车上使用。这种点火系统解决了传统分电器真空和离心点火提在汽车上使用。这种点火系统解决了传统分电器真空和离心点火提前调节装置不能适应发动机工况和状态改变时对点火提前角的实际前调节装置不能适应发动机工况和状态改变时对点火提前角的实际需要的问题，使发动机的油耗和排污进一步降低。目前，最先进的需要的问题，使发动机的油耗和排污进一步降低。目前，最先进的是无分电器微机控制的电子点火系。是无分电器微机控制的电子点火系。o7.3.2 电子点火系的优点电子点火系的优点o（1）用晶体管控制点火线圈初级电流，使其数值不受触点面积）用晶体管控制点火线圈初级电流，使其数值不受触点面积限制，可以
22、增大，因此，可以配置高能点火线圈。限制，可以增大，因此，可以配置高能点火线圈。o（2）晶体管的开关速度高，高压电形成迅速，火化能量大，点）晶体管的开关速度高，高压电形成迅速，火化能量大，点火可靠。火可靠。o（3）减小了火花塞积炭的影响，即使火花塞积炭严重也能产生）减小了火花塞积炭的影响，即使火花塞积炭严重也能产生足够的次级电压，实现可靠点火。足够的次级电压，实现可靠点火。o（4）点火时间精确，混合气燃烧完全，汽车的动力性、经济性）点火时间精确，混合气燃烧完全，汽车的动力性、经济性好。好。o（5）发动机转速与缸数对点火系统的次级电压影响较小，能适）发动机转速与缸数对点火系统的次级电压影响较小，能
23、适应现代汽车向高转速、高压缩比和多缸方向发展。应现代汽车向高转速、高压缩比和多缸方向发展。o（6）点火电压高，点火能量大，可以在稀混合气工况下可靠点）点火电压高，点火能量大，可以在稀混合气工况下可靠点火，可有效地减少废气污染和节约用油火，可有效地减少废气污染和节约用油。o（7）对无线电干扰少，结构简单，质量小，体积小，使用和维）对无线电干扰少，结构简单，质量小，体积小，使用和维护方便护方便。o 7.3.3 电子点火系的类型电子点火系的类型o 1按照点火信号发生器的类型分类按照点火信号发生器的类型分类o（1）霍尔式电子点火系统：目前在桑塔纳、捷达、）霍尔式电子点火系统：目前在桑塔纳、捷达、奥迪奥
24、迪100、红旗、红旗CA7220等车型上广泛应用。等车型上广泛应用。o（2）磁感应式电子点火系：目前在北京切诺基）磁感应式电子点火系：目前在北京切诺基BJ2021、解放、解放CA1092、东风、东风EQ1092等车型上等车型上应用。应用。o（3）光电式电子点火系统：目前仅在国产猎豹、日）光电式电子点火系统：目前仅在国产猎豹、日本三菱吉普车等少数车型上使用。本三菱吉普车等少数车型上使用。o 2按初级电流控制方式分类按初级电流控制方式分类o（1）信号触发式电子点火系统：早期的电子点火系）信号触发式电子点火系统：早期的电子点火系统几乎都是该类系统。统几乎都是该类系统。o（2）微机控制点火系统：该类系
25、统是利用微机控制）微机控制点火系统：该类系统是利用微机控制点火时刻的电子控制系统。目前一般配备了电控燃油点火时刻的电子控制系统。目前一般配备了电控燃油喷射的车辆，几乎无一例外地都使用了微机控制点火喷射的车辆，几乎无一例外地都使用了微机控制点火系统。它一般包括无机械提前装置式电子点火系和无系统。它一般包括无机械提前装置式电子点火系和无分电器式电子点火系（电子配电式点火系）两类。分电器式电子点火系（电子配电式点火系）两类。7.4 无触点电子点火系统无触点电子点火系统 原理：原理：无触点普通电子点火系采用点火信号传感器和三极管取代了原无触点普通电子点火系采用点火信号传感器和三极管取代了原来的断电器。
26、点火信号发生器的作用是产生对应于气缸数及曲轴位来的断电器。点火信号发生器的作用是产生对应于气缸数及曲轴位置的电压信号，用以触发点火模块，使点火线圈产生高压电。置的电压信号，用以触发点火模块，使点火线圈产生高压电。分类：分类：磁感应式、霍尔式和光电式三种 o7.4.1 磁感应式电子点火系磁感应式电子点火系o7.4.1.1 磁感应式电子点火系的组成磁感应式电子点火系的组成 o磁感应式电子点火系又称为磁脉冲式电子点火系，由电源、点火磁感应式电子点火系又称为磁脉冲式电子点火系，由电源、点火开关、磁感应式分电器（内装磁感应式点火信号发生器）、点火开关、磁感应式分电器（内装磁感应式点火信号发生器）、点火器
27、（点火模块）、专用点火线圈、火花塞等部件组成。器（点火模块）、专用点火线圈、火花塞等部件组成。o7.4.1.2 丰田汽车磁感应式电子点火系丰田汽车磁感应式电子点火系 o1磁感应式点火信号发生器磁感应式点火信号发生器o（1）磁感应信号发生器结构。）磁感应信号发生器结构。o磁感应信号发生器的结构如图磁感应信号发生器的结构如图o7-13所示。该信号发生器安装所示。该信号发生器安装o在分电器内的底板上，由信号在分电器内的底板上，由信号o转子、永久磁铁、铁心、传感转子、永久磁铁、铁心、传感o线圈组成。线圈组成。1信号转子；信号转子；2永久磁铁；永久磁铁；3铁心；铁心；4磁通；磁通；5传感线圈；传感线圈；
28、6空气隙空气隙图图7-13 磁感应信号发生器结构磁感应信号发生器结构o（2）工作原理。）工作原理。o 磁感应信号发生器是利用电磁感应原理，信号转子转动时，信号磁感应信号发生器是利用电磁感应原理，信号转子转动时，信号转子的凸齿与铁心的空气隙发生变化，使通过传感线圈的磁通发生变化，转子的凸齿与铁心的空气隙发生变化，使通过传感线圈的磁通发生变化，因此传感线圈中便产生感应的交变电动势，该交变电动势输入到点火器，因此传感线圈中便产生感应的交变电动势，该交变电动势输入到点火器，以控制点火系统工作以控制点火系统工作。o2点火系的基本电路及工作原理点火系的基本电路及工作原理o丰田车系装用的磁感应式点电子点火系
29、的电路原理丰田车系装用的磁感应式点电子点火系的电路原理。1磁感应式信号发生器；磁感应式信号发生器；2点火器；点火器；3点火线圈；点火线圈；4-点火开关；蓄电池；点火开关；蓄电池；图图7-15 磁感应式无触点电子点火装置磁感应式无触点电子点火装置o点火系的基本电路及工作原理分析。点火系的基本电路及工作原理分析。o 传感线圈中产生正向信号电压时，传感线圈中产生正向信号电压时，VT1VT1截止，截止，VT2VT2导通，导通，VT3VT3截止，截止，VT4VT4、VT5VT5导通，初级电路仍然接通。导通，初级电路仍然接通。o 传感线圈中产生负向信号电压时，传感线圈中产生负向信号电压时，VT1VT1导通
30、，导通，VT2VT2截止，截止，VT3VT3导通，导通，VT4VT4、VT5VT5截止，初级电路切断，磁场迅速消失，次级绕组截止，初级电路切断，磁场迅速消失，次级绕组产生高压。再由分电器分配给各缸火花塞，在火花塞间隙间跳火，产生高压。再由分电器分配给各缸火花塞，在火花塞间隙间跳火，点燃混合气。这样，定时转子每转动一周，各缸轮流点火一次。点燃混合气。这样，定时转子每转动一周，各缸轮流点火一次。o7.4.2 霍尔效应式电子点火系霍尔效应式电子点火系o7.4.2.1 霍尔效应霍尔效应 o霍尔效应是指把一块半导体基片（霍尔元件）放在磁场中，在与霍尔效应是指把一块半导体基片（霍尔元件）放在磁场中，在与磁
31、场垂直的方向通以电流，则在与磁场和电流相垂直的另一横向磁场垂直的方向通以电流，则在与磁场和电流相垂直的另一横向侧面上就会产生电压的现象，如图侧面上就会产生电压的现象，如图7-20所示。这一现象是由美所示。这一现象是由美国科学家霍尔发现的，所以名为霍尔效应。国科学家霍尔发现的，所以名为霍尔效应。I电流电流 B磁场磁场 UH霍尔电压霍尔电压图图7-20 霍尔效应霍尔效应o7.4.2.2 霍尔式信号发生器霍尔式信号发生器o1结构结构o霍尔发生器结构如图霍尔发生器结构如图7-21所示。它主要由触发叶轮、霍尔传感器底所示。它主要由触发叶轮、霍尔传感器底板、带导板的永久磁铁和霍尔集成电路等组成。霍尔信号发
32、生器位板、带导板的永久磁铁和霍尔集成电路等组成。霍尔信号发生器位于分电器内。于分电器内。1与分火头制成一体的触发与分火头制成一体的触发叶轮；叶轮；2霍尔集成电路；霍尔集成电路；3带导板的永久磁铁；带导板的永久磁铁；4霍尔霍尔传感器底板；传感器底板；5专用插接器专用插接器2工作原理 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。叶片不停地转动，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
33、初级电路的通断。o 7.4.2.3 霍尔式电子点火控制器霍尔式电子点火控制器o 目前常用的霍尔式电子点火控制器一般都制成集成电路形式。目前常用的霍尔式电子点火控制器一般都制成集成电路形式。例如，桑塔纳轿车采用的就是这种形式。该电子点火模块为先进的例如，桑塔纳轿车采用的就是这种形式。该电子点火模块为先进的混合集成电路，具有恒能点火（初级电流恒定混合集成电路，具有恒能点火（初级电流恒定7.5A）、闭合角控制、）、闭合角控制、初级电流上升率控制、停车断电保护、过电压保护等功能。初级电流上升率控制、停车断电保护、过电压保护等功能。o 7.4.2.4 霍尔电子点火系工作原理霍尔电子点火系工作原理o 由于
34、该点火器具有较多功能，因此在点火工作时，除完成基本功能由于该点火器具有较多功能，因此在点火工作时，除完成基本功能外，还要完成其他附加功能，现分述如下。外，还要完成其他附加功能，现分述如下。o 1基本功能基本功能o 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。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，使点火控制器集成电路中末级大功率三极管VT导通，点火导通，点火系初级电路接通：电源系初级电路接通：电源“”点火线圈
35、点火线圈W1点火控制器（三极点火控制器（三极管管VT）搭铁。搭铁。o 当触发叶轮的叶片离开空气隙时，信号发生器输出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，次级产生高压产生高压。o 2限流控制限流控制o 在电子点火系中，为保证发动机在任何工况下（特在电子点火系中，为保证发动机在任何工况下（特别是高转速时）都能实现稳定的高能点火，匹配的别是高转速时）都能实现稳定的高能点火，匹配的多是专用高能点火线圈。为了增大初级电流，并使多是专用高能点火线圈。为了增大初级电流，并使初级
36、电流尽快上升到所要求的电流值。初级电流尽快上升到所要求的电流值。o 3闭合角控制闭合角控制 o 在电源电压一定的条件下，采用闭合角控制电在电源电压一定的条件下，采用闭合角控制电路后，在转速变化时，其导通时间不再随发动机转路后，在转速变化时，其导通时间不再随发动机转速变化，但导通时间所占的分电器轴转角，即闭合速变化，但导通时间所占的分电器轴转角，即闭合角却是变化的，低转速时闭合角减小，高转速的闭角却是变化的，低转速时闭合角减小，高转速的闭合角增大，即闭合角随转速的升高而增大，所以常合角增大，即闭合角随转速的升高而增大，所以常称该电路为闭合角控制电路。称该电路为闭合角控制电路。o 4停车断电保护停
37、车断电保护 o 一般称停车断电保护电路。从而避免点火线圈长期一般称停车断电保护电路。从而避免点火线圈长期通电，保护点火线圈和点火电子组件不被烧坏。缓通电，保护点火线圈和点火电子组件不被烧坏。缓慢切断初级电流的目的是防止电流变化太快，以免慢切断初级电流的目的是防止电流变化太快，以免在气缸内产生火花，而使发动机误发动。在气缸内产生火花，而使发动机误发动。o7.4.3 光电式无触点电子点火系光电式无触点电子点火系o光电式无触点电子点火系是利用光电效应的原理，由发光元件、光电式无触点电子点火系是利用光电效应的原理，由发光元件、光敏元件和遮光盘组成。光电脉冲信号发生器来产生脉冲信号电光敏元件和遮光盘组成
38、。光电脉冲信号发生器来产生脉冲信号电压提供点火信号，并经放大电路放大后，推动大功率管工作，控压提供点火信号，并经放大电路放大后，推动大功率管工作，控制点火线圈初级绕组的通断，使次级绕组产生高压电，实现点火。制点火线圈初级绕组的通断，使次级绕组产生高压电，实现点火。o1光电点火信号发生器光电点火信号发生器o安装在分电器内的光电式点火信号发安装在分电器内的光电式点火信号发o生器通常都由光源、光接收器和遮光生器通常都由光源、光接收器和遮光o盘三部分组成。光电式点火信号发生盘三部分组成。光电式点火信号发生o器的工作原理如图器的工作原理如图7-29所示。所示。1光源；光源；2光接收器；光接收器；3遮光板
39、；遮光板；4分电器轴分电器轴图图7-29 光电式点火信号发生器工作光电式点火信号发生器工作原理原理o2电子点火控制器电子点火控制器o点火电子组件的作用是把光接收器的信号电流放大，从而通过功率晶体点火电子组件的作用是把光接收器的信号电流放大，从而通过功率晶体管接通和切断点火线圈的初级电流。管接通和切断点火线圈的初级电流。o3光电式电子点火系工作原理光电式电子点火系工作原理o光电式电子点火装置电路如图光电式电子点火装置电路如图7-30所示。镓砷红外线二极管所示。镓砷红外线二极管GA为红外为红外线光源，硅光敏晶体管线光源，硅光敏晶体管VT为接收器。发动机工作时，遮光盘随分电器轴为接收器。发动机工作时
40、，遮光盘随分电器轴转动，当遮光盘上的缺口通过光源时，则红外线通过缺口照到硅光敏晶转动，当遮光盘上的缺口通过光源时，则红外线通过缺口照到硅光敏晶体管体管VT上，使其导通，上，使其导通，VT1随之导通。随之导通。VT1导通后，给导通后，给VT2提供基极提供基极电流，使电流，使VT2导通。导通。VT2导通时，导通时，VT3由于发射结被短路而截止。由于发射结被短路而截止。VT3截止时，截止时，VT4由于用由于用R8、R6的分压获得基极电流而导通，于是接通了的分压获得基极电流而导通，于是接通了点火线圈的初级电路。当遮光盘的实体部分遮住红外线时，点火线圈的初级电路。当遮光盘的实体部分遮住红外线时，VT1、
41、VT2截止，截止，VT3导通，导通，VT4截止，使初级电流中断，在点火线圈的次级绕组截止，使初级电流中断，在点火线圈的次级绕组中产生高压电动势。中产生高压电动势。图图7-30 光电式电子点火装置电路光电式电子点火装置电路o 7.4.4 电子点火系统使用注意事项电子点火系统使用注意事项o（1）拆卸点火系的导线时，应先关掉点火开关。）拆卸点火系的导线时，应先关掉点火开关。o（2）当利用起动机带动发动机旋转，而又不想使发动机起动）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。时，应拔下分电器中央高压线，并将其搭铁。o（3）如果怀疑点火系有故障，而又必须拖动汽
42、车时，应先拆）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。下点火器插接件。o（4）为防止无线电干扰，应使用）为防止无线电干扰，应使用1k电阻的高压导线、电阻的高压导线、15k电阻的火花塞插头和电阻的火花塞插头和1k电阻的分火头。电阻的分火头。o（5）使用带快速充电设备的起动辅助装置起动时，电压不得）使用带快速充电设备的起动辅助装置起动时，电压不得超过超过16.5V，使用时间不得超过，使用时间不得超过1min。o（6）在车上电焊作业时，应先拆去蓄电池搭铁线。）在车上电焊作业时，应先拆去蓄电池搭铁线。o（7）清洗发动机时，必须关断点火开关。）清洗发动机时，必须关断点火开关。7.
43、5.1概述：概述：分电器上的离心式和真空式点火提前装置受其机械分电器上的离心式和真空式点火提前装置受其机械结构及性能的限制，调节能力是有限的，很难实现点火提前结构及性能的限制，调节能力是有限的，很难实现点火提前角随发动机的转速、负荷、起动及怠速、水温、汽油的辛烷角随发动机的转速、负荷、起动及怠速、水温、汽油的辛烷值、压缩比等的不同而精确调节，有时为了避免大负荷时的值、压缩比等的不同而精确调节，有时为了避免大负荷时的爆燃，不得不减小点火提前角。爆燃，不得不减小点火提前角。微机控制点火系的特点：微机控制点火系的特点：、发动机在各种工况下都有最佳的点火提前角，提高了发动机、发动机在各种工况下都有最佳
44、的点火提前角，提高了发动机的动力性和经济性，且保证排放污染最小。的动力性和经济性，且保证排放污染最小。、将点火提前到发动机刚好不致于产生爆燃的范围。、将点火提前到发动机刚好不致于产生爆燃的范围。7.5 微机控制电子点火系7.5.1.1、微机控制点火系、微机控制点火系(ESA)的组成的组成 传感器传感器ECUECU点火执行器点火执行器ESA各组成部分的功能各组成部分的功能组成部分功能传感器 空气流量计检测进气量进气(支)管绝对压力传感器检测曲轴角度(发动机转速)分电器 Ne信号检测线圈检测曲轴角度基准位置G1、G2信号检测线圈向主ECU输入点火提前角修正信号节气门集团传感器检测发动机的冷却水温水
45、温传感器检测发动机是否正处于起动状态起动开关检测自动变速器的选挡杆是否置于N位或P位空档起动开关检测车速，向主ECU输入车速信号车速传感器检测空调的工作状态(ON或OFF)空调开关A/C检测发动机爆燃信号爆燃传感器向主ECU输入电源电压信号电源电压传感器检测进气量ESA各组成部分的功能各组成部分的功能(续表续表)组成部分功能执行机构电子点器与点火线圈 根据主ECU输出的点火控制信号，控制点火线圈一次侧电路的通断，产生二次侧高压使火花塞点火；同时，把点火确认信号IGf反馈给ECU发动机控制器(主ECU)根据各传感器输入的信号，计算出最佳的点火提前角，并向电子点火器输出点火控制信号o7.5.1.2
46、 微机控制点火系统的分类微机控制点火系统的分类o 微机控制点火系统可分为分配式微机控制点火系统可分为分配式(有配电器有配电器)点火系统和直接式点火系统和直接式(无配无配电器电器)点火系统。到目前为止，无配电器微机控制点火系统是技术最先进点火系统。到目前为止，无配电器微机控制点火系统是技术最先进的点火系统。的点火系统。o1分配式点火系统（有分电器点火系统）分配式点火系统（有分电器点火系统）o该系统仍然保留分电器，点火线圈产生的高压电是经过分电器中的配电该系统仍然保留分电器，点火线圈产生的高压电是经过分电器中的配电器进行分配的，即由分火头和分电器盖组成的配电器，依照点火顺序适器进行分配的，即由分火
47、头和分电器盖组成的配电器，依照点火顺序适时地将高压电分配至各气缸，使各缸火花塞依次点火。仍然要产生较多时地将高压电分配至各气缸，使各缸火花塞依次点火。仍然要产生较多电火花，不仅浪费能量，而且还产生电磁干扰信号。电火花，不仅浪费能量，而且还产生电磁干扰信号。o2直接点火系统（无分电器点火系统）直接点火系统（无分电器点火系统）o直接点火系统取消了分电器，该系统中点火线圈上的高压线直接与火花直接点火系统取消了分电器，该系统中点火线圈上的高压线直接与火花塞相连，工作时，点火线圈产生的高压电直接送至各火花塞，由微机根塞相连，工作时，点火线圈产生的高压电直接送至各火花塞，由微机根据各传感器输入的信息，依照
48、发动机的点火顺序，适时地控制各缸火花据各传感器输入的信息，依照发动机的点火顺序，适时地控制各缸火花塞点火。塞点火。直接点火系统又可分为同时点火和单独点火两类。直接点火系统又可分为同时点火和单独点火两类。o（1）同时点火方式：两个气缸合用一个点火线圈，对两个气缸同时点）同时点火方式：两个气缸合用一个点火线圈，对两个气缸同时点火。火。o（2）单独点火方式：每个气缸的火花塞配一个点火线圈，单独对本缸）单独点火方式：每个气缸的火花塞配一个点火线圈，单独对本缸点火。点火。o7.5.2分配式电子点火系统分配式电子点火系统o丰田微机控制点火系统，其主要作用是控制点火提前角，称为丰田微机控制点火系统，其主要作
49、用是控制点火提前角，称为ESA系统，该系统框图如图系统，该系统框图如图7-34所示。系统工作时，电子控制所示。系统工作时，电子控制器根据传感器输入的发动机工作信息，经过计算、处理、判断，器根据传感器输入的发动机工作信息，经过计算、处理、判断，输出控制信号到点火器，适时地控制点火器中大功率三极管导通输出控制信号到点火器，适时地控制点火器中大功率三极管导通和截止，进而控制初级电流的通断，达到点火的目的。该系统为和截止，进而控制初级电流的通断，达到点火的目的。该系统为非直接点火系统，保留了分电器中的配电器，点火线圈产生的高非直接点火系统，保留了分电器中的配电器，点火线圈产生的高压电经配电器送至各缸火
50、花塞。压电经配电器送至各缸火花塞。7.5.2.2微机控制点火系的控制功能微机控制点火系的控制功能 点火提前角控制点火提前角控制主要控制功能：主要控制功能：通电时间控制通电时间控制爆燃控制爆燃控制1点火提前角控制点火提前角控制 微机控制点火系中，点火提前角按发动机微机控制点火系中，点火提前角按发动机起动期间起动期间与与正常运行期间正常运行期间两种基本工况实现控制。两种基本工况实现控制。(1)起动期的点火提前控制：起动期的点火提前控制：ECU检测信号：检测信号：Ne信号、信号、STA信号信号 点火提前予设角：点火提前予设角：10(2)发动机正常运行发动机正常运行 期的点火提前控制：期的点火提前控制
