发动机电器基础.docx

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发动机电器基础

现代摩托车发动机电器技术基础

培训教材

第一章磁电机

【本章目录】

一、磁电机结构和工作原理

二、磁电机功能和技术要求

三、磁电机磁电机装配、测试和故障

四、技术状态和使用匹配

课后思考题

磁电机分为哪几类，它们同点火器、整流调节器、点火线圈如何搭配？

【本章掌握要点】

1、磁电机结构和工作原理

2、磁电机的技术要求

3、装配磁电机的要求

【正文】

一、磁电机的结构和原理

1、磁电机及结构

磁电机是摩托车发动机必不可少的一个重要部件，磁电机的工作状态是否正常直接影响发动机能否正常工作。

现代摩托车发动机使用的磁电机型式主要是永磁飞轮外转子无触点磁电机，简称磁电机。

磁电机由定子和转子两大部分组成

①、磁电机定子通常由线圈、支架、传感器、和引出导线束构成，线圈又分为照明线圈，信号线圈，点火充电线圈，有的磁电机只有其中1～2种线圈。

②、磁电机的转子又称磁缸或飞轮，主要由飞轮，永久磁铁，轴套或本体组成，飞轮上有凸台和刻线，凸台用来确定点火时刻，刻线用来标记正时位置。

早期的磁电机结构

现在流行的磁电机机构

2、磁电机的工作原理

二、磁电机的功能和技术要求

1、磁电机的功能及作用

①.确定点火时刻

摩托车发动机是由火花点燃经压缩的混合气来工作的，正确的点火时刻才能充分发挥发动机的效能，点火时刻同发动机的转速、混合比、汽缸压力、温度等多种因数有关。

磁电机转子上的凸台位置和定子上触发器的安装位置同发动机曲柄连杆转角有确定的关系，使发动机在确定的点火时刻发出点火信号。

②.提供点火电能

点燃汽缸内的混合气需要约0.005J、峰值电压10000V以上的电能。

CDI点火的发动机，这个电能是由磁电机提供的，磁电机的点火线圈给点火器充电100～300V，CDI在点火时刻将这个电压对点火线圈放电，通过点火线圈将其电压升高120倍（约10000～40000V）后加在火花塞上，11000V得电压可以击穿约1MP0.7mm的混合气间隙产生火花，以点燃混合气。

③.提供摩托车整车照明及信号系统电能

摩托车的照明系统包括前照灯、位置灯、仪表灯和尾灯，它们提供摩托车夜间行驶的照明需要；摩托车信号系统包括转向灯、制动灯、喇叭等声光信号装置。

用来提供交通信号。

照明系统可以使用交流或直流供电，信号系统只使用直流供电

④.标记配气正时

磁电机上刻有T线，用来标记曲轴上止点的角度位置，以便于调整配气正时。

⑤.为曲柄提供平衡转动惯量，使发动机转动变得平稳。

2、磁电机的性能和技术要求

①、磁电机的性能

磁电机的性能是指磁电机满足其功能要求的特性，主要有电气特性和机械特性。

磁电机的电气特性包括负载功率特性，点火性能及绝缘强度。

磁电机的机械特性包括磁电机的机械强度和运转平稳性

（A）磁电机的空载特性

（B）磁电机的负载特性，

（C）磁电机的点火充电特性（CG125磁电机点火特性.xls）

（D）磁电机的触发特性（磁电机触发器脉冲峰值电压.xls）

②、磁电机技术要求

a）信号照明供电功率的要求。

通常排量大的摩托车用电功率也较大，使用较大的电瓶和功率较大的磁电机，举例如表1。

磁电机型号规格状态

转速（转/分）

1500

2500

4000

8000

12V4极全波

8～11V

50W

70W

80W

12V4极全直流

50W

80W

85W

95W

12V6极全波

35W

65W

80W

100W

12V8极全波

50W

80W

95W

105W

12V8极高性能全直流

79

112.6

125

133.7

12V11极普通

35W

130W

150W

170W

12V12级3相

110W

150W

160W

170W

12V11极3相大功率

8～11V

80W

200W

250W

12V18极3相大功率

50W

150W

200W

250W

V250-12V18A

200W

275W

300W

注：

表中W数值为有效功率，电压是14V。

由于使用电感点火、喷油器、电动油泵、水冷风扇等、现代摩托车用电量有增加的趋势。

b）对连续点火性能的要求及对点火充电电压的要求

为了保证发动机在整个转速范围内可靠工作，要求磁电机具从低速到高速都能提供可靠的点火能量。

C）对触发点火正时性和可靠性的要求

磁电机适配标准点火器，点火角度应符产品的技术条件的规定，模拟电路角度误差应≤±2°，同时规定每转点火次数，不容许多火或丢火。

D）对电气绝缘性能及对温升的要求的要求

磁电机照明线圈匝间耐压值不底于500V，CDI充电线圈耐压值不底于1000V。

温升小于120度

E）对运转平稳性的要求

磁电机转子的转动惯量和动平衡有明确的规定，如动平衡要求：

转子直径小于112的动不平衡量不大于10gcm.

转子直径大于112的动不平衡量不大于15gcm。

F）另外，根据磁电机工作条件，技术标准还对磁电机的机械强度、耐油耐温耐振、装配和密封性、耐久性都提出了明确的要求

三、磁电机的装配、测试和故障

1、装配。

磁电机转子是通过1：

5的锥度连接到曲柄轴上的，并用螺栓或螺母拧紧，扭矩在25Nm～50Nm之间。

定子则固定在定子支架或磁电机盖（左前盖）上。

装配磁电机需要注意以下事项：

1）转子键槽必须对准半圆键，活塞在上止点时，“T”刻线应对正视孔盖方向；

2）磁电机螺栓或螺母应拧紧到足够的扭矩。

装配超越离合器的磁电机，螺栓也必须拧紧到足够的扭矩值；

3）定子装配时要注意不要碰伤线圈绕组。

要理顺导线束走向，用压线板固定好，但不要压伤线束；

4）非定位式的传感器在装配后要注意检查传感间隙；

2、测试

测试分为磁电机总成的检查和测试，发动机总成的电气性能测试，最后还有摩托车的电气性能测试。

这些测试都是使用专门的检具或设备进行的。

另外，在售后维修时也可以用一些简单的仪表进行检测。

磁电机总成的检测依据标准Q/ZSJY20摩托车磁电机通用技术条件和该产品图样。

发动机总成的电气性能测试依据标准Q/ZSF57发动机发电功率和电起动性能测试方法和该产品技术条件。

3、磁电机的故障

磁电机的故障又机械故障和电气故障：

①磁电机内异响，产生这类问题的原因主要有，⑴机械干涉，如飞轮擦定子、擦磁电机盖、擦传感器等。

⑵磁内有异物，如垫圈、磁铁碎片等。

⑶紧固件松动和粘接或嵌接件松动。

⑷电磁振动。

②点火系统工作不正常，表现为无火、发吐、放炮、回火、功率扭矩不合格等，这些现象有时是由磁电机引起的，原因有磁电机点火线圈断路或短路，触发线圈断路和短路，磁电机正时制造或装配错误，磁弱，传感间隙过大，电气接触不良，高温脱焊，绝缘失效等。

四、磁电机的技术状态和使用匹配

为了使同一型号的发动机满足不同型号摩托车成车设计的要求，必须使磁电机、发动机和整车在电气上做到相互匹配，因此发展出不同的技术状态，它们之间不能简单互换使用。

因此，我们要学会区别技术状态不同的发动机。

1、磁电机的分类及辨认

现有磁电机可以从不同角度去区分，例如：

二冲程/四冲程2冲程每缸每转1周点火2次，4冲成每周每缸点火1次。

4冲程机都有触发器，2冲程机没有（铃木）或装在磁钢内（雅马哈）。

定角点火和进角点火

进角点火：

点火提前角随转速的增加而增加，使用进角点火器进行控制。

一般提前角度为15-20度。

凸包通常为长15mm宽8mm左右的矩形。

点火器通常采用模拟电路，是定角点火器的改进。

定角点火：

不随发动机转速变化的点火器称为定角点火器。

凸包通常为φ6mm左右的圆点。

是早期CDI的型式。

注：

进角点火的磁电机应配用进角点火器，`使用定角点火器可能导致怠速工作不良。

二冲程发动机和定角点火磁电机由于技术进步已逐步淘汰。

我们主要按点火系统和照明系统的不同来区别磁电机

2、点火系统的分类

点火系统按点火电源的来源可以分为交流（AC）点火直流（DC）点火，按储能方式可以分为电容储能式（CDI），以及电感储能式点火（PEI），我司用到的大致有三种，即CDI、PEI、DC-CDI。

上面3种点火方式各不相同，不能混用。

它们区别如下：

交流点火是指由磁电机提供电源的电容放电式点火器，简称CDI。

因此，磁电机定子上必然有CDI充电线圈及黑/红线，该充电线圈有4500～6800匝左右，在350转/分时就能产生100V以上的充电电压，配合CDI进行工作。

直流点火是指点火系统使用DC-CDI直流点火器，使用直流馈电——7～18V整流电或12V电瓶。

直流CDI比普通CDI不同，它在点火器内设有一个升压电路，自己能将馈入的电压提升到200V左右后供给内部的CDI电路。

因此磁电机不设点火充电线圈，也没有黑/红色的引出线。

点火线圈仍然使用CDI一样的高压包。

PEI是指无触点晶体管开关点火系统，采用电感储能方式，其点火控制器使用了半导体管代替白金触点开关。

我司仅V250发动机使用这种点火型式，点火器和点火线圈体积都明显较大一些。

这种方式主要用于高档摩托车。

3、照明供电系统分类

半波整流调压、全波整流调压和3相整流调压。

半波整流磁电机当摩托车信号系统使用直流供电而照明系统使用交流供电时，需要使用这种磁电机和相应的半波整流调节器。

磁电机的照明电源用黄色或黄/白色导线引出；信号电源用白色或白/红色导线引出。

半波磁电机在2000～2500转/分以上时能提供35～50W的交流功率用于照明，同时提供10～25W的直流功率用于信号系统和给电瓶充电，适用于配用5安时左右电瓶的125以下的摩托车。

全波整流磁电机当摩托车照明和信号系统都使用直流供电时使用全波整理磁电机，并配用全波整流调节器。

磁电机的电流通常用2根黄线或黄线+粉线引出，经全波整流调节器后统一给摩托车提供稳定的直流电能。

由于在低速时可由电瓶提供直流照明，所以灯光不受发动机转速的影响，低速时也有足够的亮度。

同时也因为电瓶可能消耗较多，所以这种摩托车应使用容量较大的电瓶——如7安时以上，同时磁电机的功率也相应大些，通常在80～100W以上的8级磁电机，这种磁电机多用于110～150的摩托车。

三相全波整流磁电机这种磁电机使用上同全波磁电机一样，但由于使用了3相发电，结构更合理，因此内阻低、功率大，效率高、温升低，功率为150～300W，适用于125以上及大排量的或用电较多的车型，如警车、豪华车、三轮车等。

3相磁电机通常用3根黄线或3根白线引出。

要求配用3相整流调节器。

4、多极结构磁电机

早期的磁电机定子线圈沿袭了白金点火的结构，使用单个线圈分开布置在定子支架上。

随着技术进步，现逐步被线圈星形分布的多极型式所代替，多极磁电机能在同样的体积内提供更大的输出功率，满足新型摩托车设计的需要。

目前使用较多的有6、8、11、18极磁电机。

磁电机极数的区分是以星形结构磁电机定子上极齿数量的多少来说的，非电机学定义。

（如：

4个极齿——4极磁电机、6个极齿——6极磁电机、8个极齿——8极磁电机……）

一般说来，极数越多，线圈个数越多，感应电压越高，低速功率提升快，平均功率越大。

比如：

4极磁电机可在2500转/分达到50W，6极可在2000转/分达50W，而8极只需要1500转/分。

5、磁电机的接口

即连接到成车主电缆的方式，包括端子、护套的型号规格、导线的颜色、功能、排列位置的规定。

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培训教材

第二章起动电机

【本章目录】

一、起动电机结构和工作原理

二、功能和技术要求

三、起动电路

课后思考题

1、起动电机是如何工作的？

2、驱动电路中为什么要连接空档开关和离合器开关？

【本章掌握要点】

1、起动电机结构和工作原理

2、起动电机的技术要求

【正文】

一、起动电机结构和原理

1、永磁式起动电机的结构

摩托车使用12V直流永磁起动电机，主要由两大部分组成，即定子和转子（又称电枢）。

有的起动电机另外还带有减速机构。

右图是CG125起动电机的实物照片，下图是CG125起动电机的结构简图

1轴承2转子铁心3永久磁铁4机壳5接线柱

6绕组7前盖8电刷9换向器10油封11转轴

如图所示，起动电机主要由定子和转子两大部分组成。

转子由转轴、铁心、绕组换向器组成组成，并用树脂胶固，不可拆卸。

定子包括机壳、磁铁、前后盖、轴承、电刷、密封件等。

2、起动电机工作原理

二、功能和技术要求

起动电机是以磁场作为媒介，将电能转化为机械能的设备。

起动电机作为原动力，通过减速器和单向器，实现电起动。

GS125电机前置CB125电机后置

为了可靠的实现电机的功能，起动电机必须满足一定的技术要求。

主要有

1、

机械尺寸符合装配和传动系统要求

2、起动电机的电气性能，如电压、电流、绝缘强度符合要求

3、起动电机的转矩特性、机械特性、功率符合发动机匹配要求

4、起动电机的可靠性、耐久性符合使用要求。

三、起动电路

下图是最常见的起动系统电路

电起动系统是通过继电器来实现控制的。

图中较粗的线表示起动时电流的主要途径，电流在几十A（安培）以上，使用4m㎡米以上的粗导线。

图中较细的线段连接成控制回路，电流小雨3.5A，使用1m㎡导线。

电起动时，首先接通点火开关，并且将发动机置于空档或者握紧离合，然后按起动按钮，这时电流从电源正极出发，经过保险、已经接通的点火开关、按钮后流经继电器线圈、然后经过空档开关或者离合器开关经地（搭铁）回到电源负极。

继电器线圈有电流时，主回路被接通，电机转动，从而完成发动机的启动过程。

四、起动继电器简介

起动继电器实际是一个电磁开关，使用继电器控制电起动，方便操作，同时有利于安全。

外壳、盖板、活动铁心、励磁线圈组成一个电磁铁，线圈通电后，产生电磁场，驱动铁心向下运动，动触头随之向下接触定触头，将两个接线柱连通；线圈断电时，磁场消失，铁心及触点在复位弹簧的作用下向上运动，断开接线柱之间的电气连接，从而起到了开关的作用。

我司所用的继电器本体都是相同的，只有电气接口和安装方式的不同。

起动继电器的基本要求

额定电压DC12V

工作电压DC8～12V

额定电流100A（6s）

最大电流400A（0.2s）

吸合电压≤DC8V

释放电压DC1.2～4V

触点压降≤0.1（150A）

循环使用寿命≥30000次

第三章点火系统得工作原理

【本章目录】

一、点火系统的基本构成

二、点火系统的要求

三、简单的定角点火系统

四、广泛应用的模拟进角点火系统

五、先进的数字变角点火系统

课后思考题

1、点火系统有哪些要求

2、定角、进角、数控变角点火系统有哪些区别？

为什么数控点火是发展方向？

【本章掌握要点】

1、点火系统的基本元件和组成

2、模拟进角的工作原理

【正文】

一、

点火系统的基本构成

现代摩托车汽油机都是火花点燃式内燃机，点火系统由磁电机、点火器、点火线圈、火花塞及点火开关组成。

如图所示

点火系统四要件：

磁电机、点火器（CDI）、点火线圈、火花塞

上述零件通过电路连接成点火系统：

二、发动机对点火系统的要求

优良的点火效果是使发动机在各种工况下，能达到高效率、高可靠、低排放、低油耗的效果。

为了达到优良的点火效果，有三个基本要素：

1、良好的混和气（空燃比和雾化效果）

2、良好的压缩比（丙气好）

3、良好的点火火花（能量和正时）

发动机对点火系统的基本要求有三条

1、要产生能击穿火花所需要的高电压，这个电压最低为11kV，最高不超过40kV。

过低不能点火；过高，器件的绝缘性能不能满足。

实际需要多高同下列因素有关：

1）火花塞间隙大小

2）火花塞电极温度

3）燃烧时的压力和温度

4）发动机工况

2、电火花应有足够的能量

发动机工况好时需要1～3mJ，特殊工况需要15～50mJ。

3、

火花应在最佳的时刻出现，即正确的点火提前角。

摩托车发动机怠速的提前角在8～15°CA，中高速在25～45°CA之间，具体应发动机设计而定，误差应小于2°。

三、简单的定角点火系统

这是一种最简单的点火器MD70，工作原理如下：

四、广泛应用的模拟进角点火系统

MD70点火器是一种固定点火提前角的电容储能式点火器。

点火角度为27°CA，适合于小排量发动机，该角度主要兼顾中高速，怠速性能相对较差一些。

为了从点火角度上改善发动机的性能，用电子技术实现发动机从低速到高速的自动进角，上世纪90年代出现了专用集成电路4213。

用4213集成电路制作的制定进角点火器内部电路如下图所示：

五、先进的数字变角点火系统

使用4213集成电路的进角方式称为模拟进角方式，它实现了点火角度随转速提高而提前的近进角的要求，但是还不能反映发动机工况变化的要求。

随着微处理器的普及，应用单片计算机的智能化数字技术点火器在点火器上得到越来越多的应用。

这种点火器能够实现更为复杂的点火角度变化，有的还具有跟踪油门变化、限速、防盗等功能。

图为比亚桥HIPER50点火器的点火角度特性，在7000r/min处点火角度下降，并间隙断火，使发动机功率下降，从而限制摩托车的速度，保证安全。

HIPER50的点火角度特性

下图为本田泰125点火器的角度特性，依据负荷不同执行不同的点火角度特性，能够实现更加节油和更好的环保性能。

下图是更为复杂的数码点火器的点火角度特性，已经不便于用平面来表示。

它能很好的跟踪转速和负荷的变化，满足发动机外特性、经济性和低排放的要求。

培训教材

四章整流调压器的工作原理

【本章目录】

一、半波整流调节器

二、全波整流调节器

课后思考题

1、全波和半波整流调节器主要不同是什么，他们和磁电机的关系是什么？

【本章掌握要点】

1、半波整流调节器原理和要求

2、全波波整流调节器原理和要求

【正文】

发动机上的磁电机除了用于点火以外，还要为摩托车提供电能，用以补充电能、摩托车照明、信号系统能够工作。

由于磁电机发出的电压是随作发动机转速变化的，不能直接供给车灯、喇叭等电器使用，必须通过调压和整流才行。

整流调节器就是实现整流和调压的电器件。

由于摩托车供电系统目前有两种，即半波交/直流供电和全波直流供电方式。

下面分别予以介绍。

一、半波整流调节器

中小排量摩托车用电负荷小于100W，可以使用半波交/直流供电方式。

这种方式中，摩托车的照明系统直接接到磁电机上，使用交流供电；信号充电系统使用直流供电，需使用半波整流调节器。

1、半波交/直流供电系统

2、半波整流调节器的工作原理

4、半波整流调压器的性能要求

表1半波整流调节器电压调节性能

测试项目

标准

磁电机

产品

规格

调整输出电压（V）

照明

充电

充电保护

2000～5000rpm

负载50W

2000～5000rpm

5AH12.5V电瓶

8000rpm空载

5AH13.2V电瓶

70磁电机

6V

6.5±1

≤7.4～8.2

≤0.2A,≤8.2V

6极电起动

12V

13.5±1.5

≤14.8～16.4

≤0.2A,≤16.4V

二、全波整流调节器

1、摩托车全直流供电方式

摩托车全直流供电方式是指全车所有电器负载包括前照灯、位置灯、尾灯、转弯灯、仪表灯、指示灯、电喇叭等都统一使用支流供电。

这种供电方式要求磁电机有较大的输出功率，通常在100W以上到300左右。

与之配套要求使用全波整流调节器。

如ZS125-2，LZX200GY-2等。

2、全波整流调节器工作原理

根据磁电机是单相还是三相又分为单相全波和三相全波。

两种整流调节器原理相同，三相整流调节器去掉一相就变成了单相。

全波整流调压基本电路

GN125M/EM整流调压器电路原理

3、全波整流器的要求

12V全波整流调节器电压调节性能

测试项目

产品类型

调整输出电压（V）

保护电压（V）

调节能力

耗散功率

满电瓶、2000～5000rpm

无负载无电瓶

满电瓶空载连续

满电瓶空载连续

稳压值

负载值

单相全波

14.5±0.5

2.5Ω和开路

＜15

≥10A

≥25W

3相全波

14.3±0.3

2.0Ω和开路

＜15

≥15A

≥35W

大功率3相全波

14.0±0.2

1.0Ω和开路

＜15

≥25A

≥60W

2006-1-13