第四章 点火系教案

旧知回顾：起动机结构？本节内容：第四章点火系统第一节概述一、功用点火系将电源的低电压变成高电压，再按点火顺序送至各气缸，点燃压缩混合气。

二、分类按电源分：蓄电池点火系、磁电机点火系。

按电子元件为：传统点火系、电子点火系、微机控制点火系统三、点火要求1．能产生足以击穿火花塞间隙的电压(设计为30kV)2．火花应具有足够的能量(50～80mJ）3．点火时刻应适应发动机的工作情况四、点火影响因素1、火花塞电极间隙火花塞电极间隙↑，击穿电压↑；电极越细，击穿电压↓2、电极的温度与极性电极温度↑，击穿电压↓；中心电极为负极时，击穿电压↓。

中心电极是负极时其击穿电压比中心电极是正极时约降低20%~40%。

3、缸内混合气压力和温度混合气的压力↑，温度↓，其密度就↑，击穿电压就↑。

4、发动机的工作情况1）转速高速工作时，缸内温度↑，缸内压力↓，击穿电压随转速↑而↓；在起动和急加速时击穿电压↑；全负荷且稳定工作状态时击穿电压↓。

2）混合气空燃比混合气过稀和过浓时击穿电压都会升高。

3）最佳点火提前角点火系火花能量为80～100mJ，起动时应高于100mJ。

发动机的输出功率最大，燃烧最大压力在上止点后10°～15°时，所对应的点火提前角为最佳点火提前角。

影响最佳点火提前角的因素：发动机转速——转速↑，点火提前角↑发动机负荷——负荷↑，点火提前角↑汽油辛烷值——辛烷值↑，点火提前角↑第二节传统点火系一、组成1) 电源——由蓄电池和发电机提供。

2) 点火线圈——将电源12 V的低压电变成15～20 kV的高压电。

3) 分电器——包括断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分①断电器——通断点火线圈初级电路。

②配电器——将高压电按汽缸的工作顺序送至各缸火花塞。

③电容器——减小断电器触点火花，延长触点使用寿命并提高次级电压。

④点火提前机构——随转速、负荷和汽油辛烷值变化而改变点火提前角。

4) 火花塞——将高压电引入汽缸燃烧室，产生电火花来点燃混合气。

5) 点火开关——控制点火系统的初级电路。

6) 附加电阻——改善点火性能和起动性能。

二、工作原理发动机工作时，断电器轴连同凸轮一起在发动机凸轮轴的驱动下旋转。

凸轮转动时，断电器触点交替地闭合和打开。

当触点闭合时，接通点火线圈初级绕组的电路；当触点分开时，切断初级绕组的电路，使点火线圈的次级绕组中产生高压电。

当火花塞的电极间隙被击穿时，产生电火花，点燃混合气。

其工作过程可分为以下三个阶段。

1) 触点闭合初级电流电路：蓄电池正极→电流表→点火开关→点火线圈“＋”开关接线柱→附加电阻→“开关”接线柱→点火线圈初级绕组→“－”接线柱→断电器触点→搭铁→蓄电池负极。

分析：初级电流i 1增长，但初级绕组产生反向的自感电动势，阻碍了电流增长，使初级电流i 1按指数规律增长。

2) 触点分开次级电流电路：点火线圈次级绕组→点“开关”接线柱→附加电阻→火线圈“＋”开关接线柱→点火开关→电流表→蓄电池正极→蓄电池负极→搭铁→电容C2→“－”接线柱→点火线圈次级绕组分析：初级电路断开，初级电流i 1迅速下降到零，在初级绕组和次级绕组中都产生感应电动势。

初级绕组匝数少，产生200～300 V 电动势；次级绕组匝数多，产生高达15～20 kV 电动势。

C 1充电，减小触点火花，提高次级绕组的互感电动势。

作用：次级绕组的电动势向次级电路中的分布电容C 2充电。

如果火花塞电极间隙很大，不能击穿，则次级电压将达到最大值U 2max ，铁芯中积蓄的磁场能全部转变为C 1、C 2的电场能，然后衰减振荡，。

3) 火花塞点火次级电流电路：点火线圈次级绕组→“开关”接线柱→附加电阻→火线圈“＋”开关接线柱→点火开图4.3 传统点火系统工作过程波形图 (a) 初级电流的变化；(b) 次级电压的变化； (c) 次级电流的变化)关→电流表→蓄电池正极→蓄电池负极→搭铁→火花塞正极→火花塞负极→“－”接线柱→点火线圈次级绕组分析：通常火花塞的击穿电压U j总是低于U2max。

当增长的次级电压U2达到U j时，就使火花塞间隙击穿形成电火花，使次级电流i2迅速增加，次级电压U2急剧下降。

C1、C2中的电能首先放电，称为“电容放电”，其特点是放电时间极短，放电电流很大。

中剩余的磁场沿着电离了的火花塞间隙缓慢放电，形成“电感放电”，其特点是放电时间长，放电电流小，放电电压低。

实验证明，电感放电的持续时间越长，点火性能越好。

小结：1、？2、？旧知回顾：传统点火系的组成和工作原理？本节内容：第三节 普通电子点火系一、组成1) 电源——由蓄电池和发电机提供。

2) 点火线圈——将电源12 V 的低压电变成15～20 kV 的高压电。

3) 分电器——包括点火信号发生器、点火信号控制器、配电器和点火提前机构。

① 点火信号发生器——产生点火信号；② 点火信号控制器——控制点火系统工作；③ 配电器——将高压电按汽缸的工作顺序送至各缸火花塞；④ 点火提前机构——随转速、负荷和汽油辛烷值变化而改变点火提前角。

4) 火花塞——将高压电引入汽缸燃烧室，产生电火花来点燃混合气。

5) 点火开关——控制点火系统的初级电路。

二、工作原理工作原理：转动分电器使点火信号发生器产生脉冲电压信号，此脉冲电压信号经电子点火器大功率晶体管前置电路的放大、整形等处理后，控制串联于点火线圈初级回路的大功率晶体管的导通和截止。

大功率晶体管导通时，点火线圈初级通路，点火系统储能；当输入电子点火器的点火信号脉冲使大功率晶体管截止时，点火线圈初级断路，次级绕组便产生高压电。

三、电子点火装置按信号发生器的型式分为：磁脉冲式、霍尔效应式、光电式等。

1、磁脉冲式电子点火装置1)点火信号发生器1、点火信号发生器；2、电子点火器；3、附加电阻；4、点火线圈；5、点火开关；6、火花塞作用：用来产生点火信号，控制电子点火器的工作。

组成：信号转子——由分电器轴带动，信号转子上的凸齿数与汽缸数相同；永久磁铁——产生永久磁场；传感线圈——感应磁场磁通变化，从而产生感应电动势；工作原理：永久磁铁的磁通经信号转子凸齿、线圈铁芯构成回路。

当信号转子由分电器轴带动旋转时，转子凸齿与线圈铁芯间的空气间隙将发生变化，磁路的磁阻随之改变，使通过传感线圈的磁通量发生变化，因而在传感线圈内感应出交变电动势。

分析：点火信号电压随发动机转速的变化而变化。

发动机转速升高时，点火信号发生器磁路的磁阻变化速率提高，相应磁通量的变化速率也提高，传感线圈产生的信号电压也就随之增大，从而使得点火的击穿电压提前到达，点火相应提前。

省去离心点火提前调节器2) 点火控制器工作原理作用：将点火信号发生器的信号进行整形、放大以控制点火线圈初级电路的通断。

组成：温度补偿电路(VT1)——起温度补偿作用；发射极与基极相连，相当于二极管。

信号检测电路(VT2)——触发管，起信号检测作用信号放大电路(VT3、VT4)——放大作用，将VT2输出放大以驱动VT5功率放大电路(VT5)——大功率管，控制初级电流的通断工作原理：VT2导通时，其集电极的电位降低，使VT3截止；VT3截止时，蓄电池通过R5向VT4提供偏流，使VT4导通；VT4导通时R7上的电压降又加在VT5的发射极上，使VT5导通。

初级绕组便有电流通过，其电路是：蓄电池正极→点火开关SW→附加电阻R f→点火线圈初级绕组→大功率三极管VT5→搭铁→蓄电池负极。

VT2截止时，蓄电池通过R2向VT3提供偏流，使VT3导通。

VT3导通则VT4截止，VT5也截止，点火线圈的初级电流被切断，次级绕组产生高压电，击穿火花塞间隙，点燃混合气。

VT1的基极和发射极相联，相当于发射极为正、集电极为负的二极管，起温度补偿作用。

工作原理：当温度升高时，VT2的导通电压会降低，使VT2导通提前而截止滞后，从而导致点火推迟。

VT1与VT2型号相同，具有同样的温度特性系数，故在温度升高时，VT1的正向导通电压也会降低，使P 点电位U P 下降，正好补偿了温度升高对VT2工作电位的影响，而使VT2的导通和截止时间与常温时相同。

2、霍尔效应式电子点火装置1) 霍尔效应原理当电流I 通过放在磁场中的半导体基片(即霍尔元件)且在垂直于电流和磁场的半导体基片的横向侧面上会产生一个电压，这个电压称为霍尔电压U H 。

霍尔电压的高低与通过的电流和磁感应强度成正比： IB dR U H H R H ——霍尔系数；d ——半导体基片厚度；I ——电流；B ——磁感应强度。

2)点火信号发生器作用：用来产生点火信号，控制电子点火器的工作。

组成：触发叶轮——与分火头制成一体由分电器轴带动，其叶片数与汽缸数相等。

1—信号发生器；2—电子点火器；3—点火线圈；4—点火开关；5—蓄电池图4.5 磁脉冲式电子点火装置信号触发开关——由霍尔集成块2和永久磁铁4组成。

霍尔集成块2的外层为霍尔元件，同一基板的其它部分制成集成电路。

由于霍尔电压U H是mA级，需经过放大、脉冲整形，最后以整齐的矩形脉冲(方波)信号输出。

1—触发叶轮；2—霍尔集成块；3—信号触发开关；4—永久磁铁；5—导磁板；6—导线图4.8 霍尔效应式点火信号发生器的组成和原理工作原理：当叶片进入永久磁铁与霍尔元件的空气隙时，磁场被叶片旁路，不产生霍尔电压。

当叶片离开空气隙时，永久磁铁通过霍尔元件经导磁板构成回路，产生霍尔电压。

3)电子点火器霍尔效应式电子点火器由专用点火集成块IC和一些外围电路组成。

该点火器除具有开关功能(即接通和切断初级电路)外，还具有限流控制、闭合角控制、停车断电保护等功能。

具有点火能量高，在发动机转速范围内基本保持恒定，高速不断火，低速耗能少，起动可靠等优点。

3、光电式电子点火装置组成：转盘——安装在分电器轴上。

转盘的外缘开有与汽缸数相对应的缺口。

光触发器——安装在分电器底板上。

由发光二极管和光敏三极管组成，当发光二极管的光线照射光敏三极管时，光敏三极管导通，产生与曲轴位置相对应的电压脉冲，即点火信号。

光电式抗污能力差，对分电器的密封性要求高。

因此，光电式应用不如磁脉冲式和霍尔效应式的广泛。

小结：1、？2、？旧知回顾：普通电子点火系的组成和工作原理？本节内容：第四节微机控制点火系微机控制点火系统可使发动机实现理想点火提前角。

控制原则：怠速时，最佳点火提前角的主要目标是运转平稳、排放污染最低、油耗最小；部分负荷时，主要要求降低油耗和提高行驶特性；大负荷时，重点是提高最大转矩和避免工作中产生爆震。

一、组成1、传感器主要有：曲轴位置传感器、空气流量计(或绝对压力传感器)、水温传感器、进气温度传感器、氧(O2)传感器、节气门位置传感器、车速传感器、爆震传感器。

2、电子控制器1)作用：根据发动机各传感器输入信息及内存的数据，进行运算、处理、判断，然后输出指令(信号)控制执行器(如点火器)的动作，从而控制发动机工作。