第4章点火系统PPT文件格式下载.ppt

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减小断电器触点火花，延长触点使用寿命并提高次级电压。

点火提前机构：

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。

其作用是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。

其作用是控制点火系统的初级电路。

（6）附加电阻。

其作用是改善点火性能和起动性能。

第四章点火系统1配电器；

2高压导线；

3火花塞；

4附加电阻；

5点火线圈；

6点火开关；

7蓄电池；

8起动机；

9电容器；

10断电器图4.1传统点火系的组成第四章点火系统2.传统点火系的工作原理传统点火系的工作原理在传统点火系中，蓄电池或发电机供给的12V低压电，经点火线圈和断电器转变为高压电，再经配电器分送到各缸火花塞，使其电极间产生电火花。

其工作原理见图4.2。

第四章点火系统图4.2传统点火系的工作原理第四章点火系统发动机工作时，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。

第四章点火系统

（1）触点闭合，初级电流增长。

在点火开关接通的情况下，当触点闭合时，点火线圈初级绕组中有电流通过，流过初级绕组的电流称为初级电流i1（图4.2中实线箭头所示），其电路是：

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。

此时初级电流i1增长，但由于初级绕组中产生了一个与初级电流i1方向相反的自感电动势，它阻碍了初级电流的迅速增长，使初级电流i1按指数规律增长，见图4.3（a）。

如果触点不分开，经过一段时间（约20ms）后，初级电流i1将达到最大稳定值。

第四章点火系统

（2）触点分开，次级绕组中产生高压电。

当断电器凸轮转过一定角度后，便将触点顶开，初级电路被切断，初级电流i1迅速下降到零，它所形成的磁场也迅速消失，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200300V的自感电动势；

次级绕组由于匝数多，产生的互感电动势高达1520kV。

第四章点火系统初级绕组中产生的自感电动势在触点分开时，将作用在触点之间，并击穿触点间隙形成火花，使初级电流i1通过触点间的火花放电而继续形成通路。

初级电流i1不能迅速断流，就会造成铁芯中磁场的下降速率减小而使次级绕组的互感电动势降低。

此外，触点间的火花会很快烧蚀触点，使点火系统不能正常工作。

为此，在断电器触点之间并联一个电容器C1，使触点分开瞬间初级绕组中的自感电动势迅速向电容器C1充电，减小触点火花，提高次级绕组的互感电动势。

第四章点火系统同时，次级绕组中产生的互感电动势将向分布在次级电路中的分布电容C2充电。

分布电容C2是分布在高压导线与高压导线之间、高压导线与机体之间、火花塞中心电极与侧电极之间的电容，它相当于一个并联在次级绕组两端的电容器C2。

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U2max，铁芯中积蓄的磁场能全部转变为C1、C2的电场能。

次级电压达到最大值以后，将随初级电流的变化进行衰减振荡，如图4.3（b）中虚线所示。

第四章点火系统（3）火花塞电极间隙被击穿，产生电火花，点燃混合气。

通常火花塞的击穿电压Uj总是低于U2max，这样，当增长的次级电压U2达到Uj时，就使火花塞电极间隙击穿而形成电火花，使次级电流i2（图4.2中虚线箭头所示）迅速增加，次级电压U2急剧下降，见图4.3（b）、（c）。

第四章点火系统图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（触点打开后，时间坐标的比例放大10倍）第四章点火系统火花塞电极间隙击穿以后，储存在C1、C2中的电场能首先被放出来。

这部分由电容器储存的能量维持的放电称为“电容放电”，其特点是放电时间极短，放电电流很大。

由于电火花是在次级电压达到最大值U2max以前发生的，所以电容放电只消耗了磁场能的一部分。

火花塞间隙击穿以后，阻力减小，铁芯中剩余的磁场能将沿着电离了的火花塞间隙缓慢放电，形成“电感放电”（又称“火花尾”），其特点是放电时间较长，放电电流较小，放电电压较低。

实验证明，电感放电的持续时间越长，点火性能越好。

发动机工作期间，断电器凸轮每转一转各缸按点火顺序轮流点火一次。

若要停止发动机的工作，只要断开点火开关，切断初级电路即可。

第四章点火系统3.影响击穿电压的因素影响击穿电压的因素火花塞电极之间产生火花的电压称为击穿电压，影响击穿电压的因素有：

（1）火花塞电极间隙；

（2）汽缸内混合气的压力与温度；

（3）电极的温度与极性；

（4）发动机的工作情况。

第四章点火系统二、无触点电子点火系统二、无触点电子点火系统无触点电子点火系统取消了断电器的触点，用点火信号发生器产生点火信号，控制点火系统工作。

它可以避免由触点引起的各种故障，减少了保养和维护工作；

还可以增大初级电流，提高次级电压和点火能量；

同时可改善混合气的燃烧状况，提高发动机的动力性和经济性，并减少排气污染。

第四章点火系统无触点电子点火系一般由点火信号发生器、电子点火器、点火线圈、火花塞等组成，见图4.4。

其基本工作原理为：

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。

无触点电子点火系按信号发生器的型式不同可分为磁脉冲式、霍尔效应式、光电式等多种。

第四章点火系统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火花塞图4.4无触点电子点火系的基本组成第四章点火系统1.磁脉冲式无触点电子点火装置磁脉冲式无触点电子点火装置图4.5是丰田汽车常用的磁脉冲式无触点电子点火装置。

它由点火信号发生器、电子点火器、分电器、点火线圈、火花塞等组成。

第四章点火系统1信号发生器；

3点火线圈；

4点火开关；

5蓄电池图4.5磁脉冲式无触点电子点火装置第四章点火系统1）磁脉冲式点火信号发生器的工作原理该点火信号发生器（或叫传感器）是一个磁脉冲式信号发生器，用来产生点火信号，控制电子点火器的工作。

它安装在分电器内，由分电器轴带动的信号转子、永久磁铁和绕在支架上的传感线圈等组成，见图4.6（a）、（b）。

其信号转子上的凸齿数与发动机的汽缸数相同。

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，见图4.6（c）。

第四章点火系统1传感线圈；

2永久磁铁；

3信号转子图4.6磁脉冲式点火信号发生器的工作原理（a）点火信号发生器的结构；

（b）原理示意图；

（c）输出信号第四章点火系统该点火信号发生器具有点火信号电压的大小随发动机转速的变化而变化的特点。

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。

利用这一特点，若将其结构设计合理，使点火提前角随发动机转速的变化正好满足发动机转速变化对点火提前角的实际需要，就可以省去离心点火提前调节器。

第四章点火系统2）电子点火器的工作原理电子点火器（见图4.5）将从点火信号发生器得到的信号进行整形、放大以控制点火线圈初级电路的通断。

它由点火信号检出电路（三极管VT2）、信号放大电路（三极管VT3、VT4）和功率放大电路（大功率三极管VT5）等组成。

其工作原理如下：

VT2为触发管，当它导通时，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。

这样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Rf点火线圈初级绕组大功率三极管VT5搭铁蓄电池负极。

第四章点火系统当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，于是，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。

电路中三极管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。

其工作原理为：

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UP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。

第四章点火系统2.霍尔效应式无触点电子点火装置霍尔效应式无触点电子点火装置1）霍尔效应原理霍尔效应的原理见图4.7。

当电流I通过放在磁场中的半导体基片（即霍尔元件）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会产生一个电压，这个电压称为霍尔电压UH。

霍尔电压的高低与通过的电流和磁感应强度成正比，可用下式表示：

式中：

RH霍尔系数；

d半导体基片厚度；

I电流；

B磁感应强度。

第四章点火系统图4.7霍尔效应原理第四章点火系统由上式可知，当通过的电流I为一定值时，霍尔电压UH将随磁感应强度B的大小而变化；

同时也可看出，霍尔电压UH的高低与磁通的变化速率无关。

第四章点火系统2）霍尔效应式点火信号发生器霍尔效应式点火信号发生器是根据霍尔效应原理制成的，它装在分电器内。

其基本结构见图4.8（a），它由触发叶轮和信号触发开关等组成。

第四章点火系统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（a）结构；

（b）触发叶轮的叶片进入空气隙；

（c）触发叶轮的叶片离开空气隙第四章点火系统触发叶轮1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。

信号触发开关3由霍尔集成块2和带导磁板的永久磁铁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。

由于霍尔信号发生器工作时，霍尔元件产生的霍尔电压UH是mA级，信号很微弱，还需要信号处理，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）信号输出。

第四章点火系统其工作原理如图4.8（b）、（c）所示。

触发叶轮1的叶片在霍