汽车点火系(金科版).ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车电气系统维修,第六章 汽车点火系,点火系概述,：（一）,点火系功用,将蓄电池或发电机提供的,低压电变为高压电,按照发动机的,工作顺序,和,点火时间,的要求，适时、准确地将高压电分配给各缸火花塞，使之跳火，点燃可燃混合气,（二）点火系的要求,1,能产生足以击穿火花塞电极间隙的高电压,击穿电压,火花塞电极之间产生火花的电压。,次级电压,通常被限制在,30kV,以内。（过高？过低？）,2,火花应具有足够的能量,一般要求电火花的点火能量为,5080mJ,，起动时应大于,100mJ,。,3,点火时刻应适应发动机的工况,点火提前角,指从火花塞跳火开始到活塞压缩行程上止点为止的一段时间内发动机曲轴所转过的角度。,最佳点火提前角,发动机发出,功率最大,和,油耗最小,时的点火提前角,（三）点火系的类型,1,、按采用的,电源,不同分为,蓄电池点火系,和,磁电机点火系,两大类。,2,、按,点火控制方式,不同分,（,1,）机械触点式点火系,（传统点火系）,由断电器触点的开、闭，控制点火线圈初级电流通断,。,（,2,）电子点火系,（普通电子点火系、微机控制点火系）,由电子点火器中的大功率三极管，控制点火线圈初级电流通断。,3,、按,储存点火能量,的方式分,（,1,）电感蓄能式点火系,（,2,）电容储能式点火系,4,、按,点火信号产生,的方式分,（,1,）电磁感应式点火系,（,2,）霍尔效应式点火系,（,3,）光电效应式点火系,（,4,）电磁振荡式点火系,（三）点火系的类型,二、传统点火系,二、传统点火系,（一）组成,（一）组成,传统点火系统：电源、分电器、点火线圈、火花塞、点火开关等。,1,、,电源：,供给点火系统所需的低压电能。起动时由蓄电池供电，起动后由发电机供电。,2,、,分电器,：主要包括配电器、断电器、电容器、点火提前装置等部件。,3,、,点火线圈,：将电源提供的低压电转变成高压电,4,、,火花塞,：将高压电引入气缸燃烧室，产生电火花点燃混合气。,5,、,点火开关,：控制发动机起动、运转和熄火。,（二）传统点火系的工作原理,高、低压电路,（,1,）低压电路,电流回路为：蓄电池或发电机,“,+,”,、电流表、点火开关,“,ON,”,档、附加电阻、点火线圈初级绕组、断电器活动触点、固定触点、搭铁、蓄电池或发电机,“,”,。,（,2,）高压电路,电流回路为：点火线圈次级绕组,“,+,”,、附加电阻、点火开关、电流表、蓄电池或发电机、搭铁、火花塞侧电极、中心电极、配电器、点火线圈次级绕组,“,”,。,（三）传统点火系的工作过程,1,、触点闭合、初级电流增长,2,、触点打开，次级绕组产生高电压,初级绕组产生,200,300V,的自感电动势,次级绕组产生,15,20kV,的互感电动势。,（三）传统点火系的工作过程,3,、火花塞电极间火花放电,点火线圈次级绕组产生的电压上升到火花塞的击穿电压时，火花塞的电极间隙被击穿，产生电火花，,储存,在点火线圈及其系统中的能量以电火花的形式,释放,出来。,（三）传统点火系的工作过程,（四）传统点火系主要零件的结构,1,、分电器的结构和工作原理,（,1,）断电器,周期性接通切断低压回路。,（,2,）配电器,按发动机的工作顺序依次分配高压电至各缸火花塞。,（,3,）离心调节器：转速,（,4,）真空调节器：负荷,（,5,）电容器,-,保护触点；提高二次高压,分电器的结构和工作原理,（,1,）断电器,断电器,由一对触点和凸轮组成。,触点间隙,一般为,0.350.45mm,。,（触点间隙是怎么定义的？为什么要调整触点间隙？如何调整？）,凸轮凸角数,=,气缸数,凸轮由分电器轴驱动。,触点间隙的调整,（,2,）配电器,由分火头和分电器盖组成。,分火头的导电片与壳体要绝缘。,分火头插在断电器凸轮的顶端，随分电器轴一起旋转。,（,3,）点火提前机构,离心点火提前装置,随发动机转速变化自动调整点火提前角,发动机转速越高，点火提前角越大。,真空点火提前装置,在发动机负荷变化时，自动调整点火提前角。,负荷增大，点火提前角随之减小。,真空点火提前装置,（,4,）电容器,与断电器触点并联。,吸收触点打开时初级绕组产生的自感电动势，减少触点火花，,防止触电烧蚀,；同时使初级电流迅速切断，,提高次级电压。,2,、附加电阻,附加电阻是,正温度系数的热敏电阻,，,它由低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成，具有温度升高时电阻迅速增大、温度降低时电阻迅速减小的特点。,作用：自动调节初级电流，可以改善点火系的工作特性。,3,、点火线圈,3,、点火线圈,3,、点火线圈,（,1,）开磁路式点火线圈,3,、点火线圈,（,2,）闭磁路点火线圈,优点是漏磁少，磁路的磁阻小，能量转变效率高。,3,、点火线圈,（,2,）闭磁路点火线圈,3,、点火线圈,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%,）,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，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。,4,、火 花 塞,火花塞的作用是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。,（,1,）火花塞要求,1,混合气燃烧时，火花塞下部将承受高压燃气的冲击，要求火花塞必须有,足够的机械强度。,2,火花塞承受着交变的高电压，要求它应有,足够的绝缘强度，能承受,30kv,高压。,3,混合气燃烧时，燃烧室内温度很高，可达,1500,2200,，进气时又突然冷却至,50,60,，因此要求火花塞不但,耐高温,，,而且能,承受温度剧变,，,不出现局部过冷或过热。,4,混合气的燃烧产物很复杂，含有多种活性物质，如臭氧、一氧化碳和氧化硫等，易使电极腐蚀。因此要求火花塞要,耐腐蚀,。,5,火花塞的电极间隙影响击穿电压，所以要有,合适的电极间隙,。,6.,火花塞安装位置要合适，以保证有,合理的着火点,。,火花塞,气密性应当好,，以保证燃烧室不漏气。,（,2,）火花塞结构,火花塞主要由接触头、瓷绝缘体、中心电极、侧电极和壳体等部分组成,火花塞电极间隙,多为,0.6,0.7mm,，电子点火其间隙可增大至,1.0,1.2mm,。,（,3,）火花塞的热特性,火花塞热特性,火花塞发火部位的热量向发动机冷却系统散发的性能。,火花塞的,“,自净温度,”,要使火花塞能正常工作，其下部绝缘体（裙部）的温度应保持在,500,700,C,，这样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉，不致形成积炭。,如果温度低于自净温度，就可能使油雾聚积成油层，引起,积炭,而不能跳火；如果温度过高，会形成炽热点，发生,表面点火,，使发动机遭受损坏。,（,3,）火花塞的热特性,火花塞裙部的长度,影响火花塞热特性的主要因素,。,“,热型,”,火花塞,裙部较长时，受热面积大，吸收热量多，而散热路径长，散热少，裙部温度较高。,“,冷型,”,火花塞,裙部较短时，吸热少，散热多，裙部温度较低。,三、普通电子点火系统,1,、基本组成,点火模快,接收,信号发生器,的点火电信号，控制点火线圈初级电流的通断；,信号发生器,产生与,气缸位置,、,曲轴转角位置,相对应的电信号,2,、电子点火系类型,电子点火系按点火信号发生器的不同分为,电磁感应式,霍尔效应式,光电式,电磁振荡式,三、普通电子点火系统,（一）电磁感应式电子点火系,解放,CA1092,（一）电磁感应式电子点火系,（一）电磁感应式电子点火系,1,、工作原理,2,、磁感应信号发生器,磁感应信号发生器产生与发动机曲轴位置相对应的磁感应电压脉冲信号（交变的感应电动势）。,凸齿数气缸数 转子由分电器轴驱动,（二）霍尔效应式电子点火系,-,普通桑塔纳,（二）霍尔效应式电子点火系,-,普通桑塔纳,1,、,霍尔式分电器,结构,霍尔信号发生器,配电器,点火提前装置,2,、霍尔原理,霍尔电压：,UH=RH/d,B,式中：,RH,霍尔系数；,d,半导体基片厚度；,电流；,B,磁通密度。,当电流为定值时，霍尔电压,UH,随磁通密度,B,的大小而变化；,同时也可以看出，霍尔电压的高低与磁通的变化率无关。,3,、信号电压,3,、信号电压,在霍尔元件上得到的,霍尔电压,UH,一般为,20mV,左右，需要进行放大、整形后，变为,信号电压,UG,再输送给电子点火器。,4,、工作电路,（三）光电式电子点火系,四、微机控制电子点火系统,影响点火提前角的因素除转速和负荷外，还有发动机冷却液温度、进气温度、节气门开度等。,微机控制点火系能满足发动机最佳点火提前角的要求。,控制内容：,点火提前角控制；点火线圈通电时间控制；发动机爆震控制。,微机控制点火系的组成,（一）微机控制点火系的组成,监测发动机运行工况的,传感器,；,处理信号、发出指令的,微电脑,；,控制点火线圈初级电流的,电子点火器,（点火模块）以及点火线圈、分电器、高压线、火花塞等。,1,、传感器,曲轴位置和发动机转速传感器,用来检测曲轴转角、活塞上止点位置和发动机转速。,是微机控制电子点火系最基本的输入信号。,磁感应式、霍尔式和光电式三类。,丰田计算机控制系统,(1FCCS),采用的磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器由分电器改进而成，由上、下两部分组成。上部分为检测曲轴位置基准信号,(,即气缸识别与上止点信号，称为,G,信号,),发生器；下部分为曲轴转速与转角信号,(,称为,Ne,信号,),发生器。,1)Ne,信号发生器的结构特点：,Ne,信号发生器安装在,G,信号发生器的下面，主要由,No,2,信号转子、,Ne,传感线圈和磁头组成。信号转子固定在传感器轴上，传感器轴由配气凸轮轴驱动，轴的上端套装分火头，转子外制有,24,个凸齿。传感线圈及磁头固定在传感器壳体内，磁头固定在传感线圈中。,2),转速与转角信号的产生原理与控制过程：,当发动机曲轴旋转时，配气凸轮轴便驱动传感器信号转子旋转，转子凸齿与磁头间的气隙交替发生变化，传感线圈的磁通随之交替发生变化，就会感应产生交变电动势,.,因为信号转子有,24,个凸齿，所以转子旋转一圈，传感线圈就会产生,24,个交变信号。传感器轴每转一圈相当于发动机曲轴旋转两圈，所以一个交变信号相当于曲轴旋转,30,。相当于分火头旋转,15,。,ECU,每接收,Ne,信号发生器,24,个信号，即可知道曲轴旋转了两圈、分火头旋转了一圈。,ECU,内部程序根据每个,Ne,信号周期所占时间，即可计算确定发动机曲轴转速和分火头转速。为了精确控制点火提前角和喷油提前角，还需将每个信号周期所占的曲轴转角分得更小。,3)G,信号发生器的结构特点：,G,信号发生器用来检测活塞上止点位置与判别是哪一个气缸即将到达上止点位置等基准信号。故,G,信号发生器又称为气缸识别与上止点信号发生器或基准信号发生器。,G,信号发生器由,No,1,信号转子、传感线圈,G1,、,G2,和磁头等组成。信号转子带有两个凸缘，固定在传感器轴上。传感线圈,G1,、,G2,相隔,180,安装，,G1,线圈产生的信号对应于发动机第六缸压缩上止点前,10,、,G2,线圈产生的信号对应于发动机第一缸压缩上止点前,l0,。,4),气缸识别与上止点信号的产生原理与控制过程,：,当发动机凸轮轴驱动传感器轴旋转时，,G,信号转子的凸缘便交替经过传感线圈的磁头，转子凸缘与磁头之间的气隙交替发生变化，在传感线圈,Gl,、,G2,中就会感应产生交变电动势信号。当,G,信号转子的凸缘部分接近传感线圈,G1,的磁头时，由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正，因此传感线圈,G1,中产生正向脉冲信号，称为,G1,信号；当,G,信号转子的凸缘部分接近传感线圈,G2,时，由于凸缘与磁头之间的气隙减小、磁通量增大、磁通变化率为正，因此传感线圈,G2,中也产生正向脉冲信号，称为,G2,信号。当,G,信号转子的凸缘部分经过,G1,、,G2,的磁头时，由于凸缘与磁头之间的气隙不变、磁通量不变、磁通变化率为零，因此传感线圈,G1,、,G2,中的感应电动势均为零。当,G,信号转子的凸缘部分离开,G1,、,G2,的磁头时，由于凸缘与磁头之间的气隙增大、磁通量减小、磁通变化率为负，因此传感线圈,G1,、,G2,中将感应产生负向交变电动势信号。传感器每转一圈相当于曲轴转两圈,因为传感线圈,G1,、,G2,相隔,180,安装，所以,G1,、,G2,中各产生一个正向脉冲信号。其中,G1,信号对应于发动机第六缸，用来检测第六缸上止点的位置；,G2,信号对应于第一缸，用来检测第一缸上止点的位置。电子控制单元检测的对应位置实际上是,G,转子凸缘的前端接近并与传感线圈,G1,、,G2,的磁头对齐时刻,(,此时磁通量最大、信号电压为零,),的位置，该位置对应于活塞压缩上止点前,10,。,2,、,ECU,发动机工作时，,ECU,接收各种传感器送来的信号，用内存的程序和数据进行运算、处理、判断后，输出,最佳点火提前角和点火线圈初级电流导通时间的控制信号,（,点火信号,），并发送给电子点火器（点火模块），控制点火模块动作，达到准确控制点火的目的。,3,、电子点火器,电控单元的,执行器,之一。它按电控单元输送的指令，通过内部的大功率三极管导通和截止，,控制点火线圈初级电流的通断,。,有的发动机不另设点火模块，大功率三极管组合在,ECU,内部，由,ECU,直接控制点火线圈中初级电流的通断。,（二）微机控制点火系统的分类,按有无分电器分：,1,、有分电器,2,、无分电器,按控制方式分：,1,、开环控制,2,、闭环控制,1,、有分电器,2,、无分电器（直接点火）,独立点火,分组点火,二极管配电点火,（,1,）独立点火,（,2,）分组点火,（,2,）分组点火,（,3,）二极管配电式,配电方式小总结,（三）微机控制点火系统的控制,1,、控制电路分析,ECU,根据传感器的信号，产生,点火信号（,IGt,）,送至电子点火器。,当,IGt,信号为高电平时，点火线圈初级电流被接通，点火线圈储存能量；,当,IGt,信号为低电平时，点火线圈初级电流被切断，次级绕组中感应出高电压，再由分电器送至相应缸的火花塞产生电火花。,点火线圈初级电流被切断时，触发,IGf,信号发生电路，输出一个,点火确认信号,IGf,并反馈给,ECU,。,如果点火器中的功率三极管不能正常导通和截止，则,ECU,的微处理器接收不到反馈信号,IGf,，即表明点火系统发生故障，,ECU,稍后即中止燃油喷射。,2,、控制内容,（,1,）点火提前角的控制,发动机起动时点火提前角控制：,电控单元不进行最佳点火提前角调整控制，而是根据发动机,转速信号,Ne,和,起动开关信号,输入，以,固定不变的点火提前角点火,。当发动机转速超过一定值时（大于,500r,min,），则自动转入由电控单元控制的最佳点火提前角计算及控制程序。,2,、控制内容,发动机起动后的点火提前角控制：,首先根据,G,信号和,Ne,信号确定,初始点火提前角,然后根据发动机转速和负荷确定,基本点火提,最后根据其他相关传感器的信号确定,修正点火提前角,最佳点火提前角,初始点火提前角基本点火提前角修正点火提前角（或点火延迟角）。,2,、控制内容,初始点火提前角,发动机电控单元把,G1,或,G2,信号出现后第一个,Ne,信号过零点定位压缩行程上止点前,10,，并以这个角度作为,点火正时计算的基准点,，称之为初始点火提前角。,基本点火提前角,发动机处于非起动工况时，电控单元根据发动机转速和负荷（进气量）信号，从预置存储在,ECU,存储器中,基本点火提前角脉谱,（如图,3-43,所示）中找出相应工况的基本点火提前角。,2,、控制内容,2,、控制内容,修正点火提前角,除了转速和负荷外，其他对点火提前角有影响的因素均归入到修正点火提前角中。,修正点火提前角所包括的修正值有：,暖机修正；,过热修正；,怠速稳定性修正等。,2,、控制内容,暖机修正,发动机冷起动后，当冷却液温度低时，应增大点火提前角。,暖机过程中，随冷却液温度升高，点火提前角的变化趋势如图所示。,2,、控制内容,过热修正,非怠速运行工况（怠速触点,IDL,断开），冷却液温度过高时，为了避免爆燃发生，应减小点火提前角；,怠速运行工况（怠速触点,IDL,闭合），冷却液温度过高时，应增大点火提前角。,2,、控制内容,怠速稳定性修正,在怠速期间，由于发动机负荷变化（如空调、动力转向等）而使转速改变，,ECU,不断地计算发动机的平均转速，与目标转速进行比较后，对点火时刻进行调整：,当平均转速低于规定的怠速目标转速时，,ECU,根据两者的差值大小相应地增加点火提前角；,当平均转速高于规定的怠速目标转速时，相应地推迟点火提前角。,2,、控制内容,（,2,）点火线圈通电时间控制（闭合角控制）,控制最佳通电时间。,通电时间短,初级断开电流小，次级高压低,通电时间过长,点火线圈会发热，并使电能消耗增大,影响初级线圈通过电流的主要因素有：,发动机转速、蓄电池电压。,闭合角控制,为了保证在不同的蓄电池电压和不同的转速下都具有相同的初级断开电流，电控单元根据,蓄电池电压,和,发动机转速,信号，从预置的,闭合角数据表,中查处相应的数值，对闭合角进行控制。,2,、控制内容,当发动机转速升高时，适当增大闭合角,当蓄电池电压下降时，适当增大闭合角。,2,、控制内容,（,3,）爆震控制,爆震控制的功能,爆震是汽油机运行过程中最有害的一种故障现象,爆震与点火时刻存在着密切的关系。,点火时刻提前，燃烧的最大压力就高，容易产生爆震,爆震控制功能的点火系统能使点火时刻到爆震边缘只有一个较小的余量，这样既可控制爆震的发生，又能更有效地得到发动机的输出功率。,2,、控制内容,爆震控制,爆震传感器检测发动机有无爆震现象，并将信号送至发动机,ECU,，,ECU,根据此信号来调整点火提前角；,爆震时，推迟点火；,没有爆震时，则提前点火。,保证在任何工况下的点火提前角都处于接近发生爆震的最佳状态。,作业,1,、对点火系的要求有哪些？,2,、解释击穿电压、点火提前角、最佳点火提前角。,3,、普通电子点火系信号发生器有哪几种类型？,4,、微机控制点火系由哪几部分组成？能实现哪几方面的控制？,5,、微机点火系的分类如何？,结束！,