傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的組成

1、目前汽車上所采用的點(diǎn)火系統(tǒng)大多數(shù)為電感儲(chǔ)能的點(diǎn)火系統(tǒng)，早期汽車上使用的傳統(tǒng)蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)即為典型的電感儲(chǔ)能點(diǎn)火系統(tǒng)，由于電子技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在汽車上的點(diǎn)火系統(tǒng)已為電子點(diǎn)火系統(tǒng)或微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)所取代，但不管是傳統(tǒng)點(diǎn)火系還是電子點(diǎn)火系，其點(diǎn)火的基本原理是相同的。下面首先介紹一下傳統(tǒng)的蓄電池點(diǎn)火系的工作情況。傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的組成如圖5 - 20所示，它主要由蓄電池、點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成。蓄電池供給點(diǎn)火系統(tǒng)所需要的電能。點(diǎn)火開關(guān)接通或斷開點(diǎn)火系統(tǒng)電源。點(diǎn)火線圈存儲(chǔ)點(diǎn)火能量，并將蓄電池電壓轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)火高壓。分電器由斷電器和點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)等部分組成。斷電器的作用是接通或切斷點(diǎn)火線圈初級(jí)回路；配電

2、器的作用是將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的點(diǎn)火高壓，按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序輸送給各缸火花塞；點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)的作用是隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和汽油辛烷值變化調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角。火花塞將點(diǎn)火高壓引入氣缸燃燒室，并在電極間產(chǎn)生電火花， 點(diǎn)燃混合氣。圖5 - 20傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的組成及安裝位置傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的基本工作原理如圖5 - 21所示。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，分電器軸和斷電器凸輪在發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，使斷電器觸點(diǎn)交替地閉合和打開。在觸點(diǎn)閉合時(shí)，點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組形成回路，產(chǎn)生初級(jí)電流i1 ，初級(jí)電流所流過的電路稱為低壓電路。低壓電路的路徑是： 蓄電池正極t電流表t點(diǎn)火開關(guān)t點(diǎn)火線圈 牛開關(guān)”接線柱t 附加電阻R f

3、t點(diǎn)火線圈 開關(guān)”接線柱t點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組 W1 t點(diǎn)火線圈“一接線柱t 斷電器觸點(diǎn) K t搭鐵t蓄電池負(fù)極。初級(jí)電流在初級(jí)繞組W1中逐漸增大至某一值并建立較強(qiáng)的磁場(chǎng)。當(dāng)觸點(diǎn)打開時(shí)，初級(jí)電路被切斷，初級(jí)電流及磁場(chǎng)迅速消失，由電磁感應(yīng)定律e=d $/dt =- Ldi/dt可知，在兩個(gè)繞組中都感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。由于初級(jí)電流迅速消失，變 化率di/dt很大，在初級(jí)繞組中，可感應(yīng)出200300V的自感電動(dòng)勢(shì) U1。由變壓器原理可知： U2/U1 = W2/W1 ，次級(jí)電壓 U2=U1W2/W1 。由于次級(jí)繞組 W2的匝數(shù)多， 因而在次級(jí)繞組內(nèi)就感應(yīng)出1520KV的互感電動(dòng)勢(shì) U2 , U2稱為次級(jí)點(diǎn)火高

4、壓，U2通過高壓線輸送給火花塞。擊穿火花塞的電極間隙產(chǎn)生火花，點(diǎn)燃混合氣。從點(diǎn)火線圈到火花塞的電路稱為高壓電路，高壓電路的路徑是：次級(jí)繞組W2 t附加電阻t牛開關(guān)接線柱T點(diǎn)火開關(guān)T電流表T蓄電池T搭鐵T火花塞側(cè)電極T中心電極T配電器（旁電極、 分火頭）t次級(jí)繞組 W2 （ i2用虛線表示）。點(diǎn)火工作原理圖5 21傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)基本工作原理電路與觸點(diǎn)并聯(lián)的電容器 C的作用是減少觸點(diǎn)燒蝕，延長(zhǎng)觸點(diǎn)壽命，并提高次級(jí)電壓。當(dāng)觸點(diǎn) 打開時(shí)，初級(jí)繞組中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)向電容器迅速充電，開始充電時(shí)，電容器兩端電壓為零，隨著充電低壓的不斷提高，觸點(diǎn)間隙逐漸增大，在觸點(diǎn)間已不易形成電火花。同時(shí)觸點(diǎn)打開后，初級(jí)繞組

5、和電容器形成一個(gè)衰減振蕩回路，使初級(jí)電流迅速切斷，加速磁場(chǎng)消失， 有利于次級(jí)低壓的提高。傳統(tǒng)點(diǎn)火系雖然在汽車上應(yīng)用的歷史悠久，但由于傳統(tǒng)點(diǎn)火系本身存在的固有的缺點(diǎn)，使其性能滿足不了現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的要求，所以目前正處于淘汰的階段，取而代之的是各種類型的電子點(diǎn)火系統(tǒng)。電子點(diǎn)火系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)的點(diǎn)火性能、點(diǎn)火能量方面有了很大的改善，提高了起動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火性能，同時(shí)還使無線電干擾減小。 達(dá)到或基本達(dá)到了現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的要求。電子控制點(diǎn)火系統(tǒng) 由傳感器及其接口、微機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾部分構(gòu)成。該裝置可根據(jù)傳 感器送來的發(fā)動(dòng)機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、判斷，然后進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)刻的調(diào)節(jié)， 這樣可以節(jié)約燃料，減少空

6、氣污染。一般認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置的節(jié)能效果在15%以上，而效果更明顯的則是在環(huán)境保護(hù)方面。 此外，新型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置還有自適應(yīng)控制、智能控制及自診斷操作等。5.1.2 .1電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成和工作原理電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的傳感器，處理信號(hào)、發(fā)出指令的 ECU和響應(yīng)指令的點(diǎn)火器以及點(diǎn)火線圈等組成。點(diǎn)火提前角控制系統(tǒng)的組成如圖5-22所示。圖5-22點(diǎn)火提前角控制系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)各組成部分及其功用如表5-1所示點(diǎn)火提前角控制系統(tǒng)的組成組件功能空氣流世計(jì)栓測(cè)進(jìn)氣歧菅匝力或進(jìn)氣蚩*向ECU爺出信號(hào)JSX1E力傳感戢曲軸位置鼬信號(hào)檢測(cè)曲軸匍廈或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，向BCU輸出信號(hào)

7、傳傳感器Gi. G血導(dǎo)檢測(cè)凸甕專樂 曲軸第度基準(zhǔn)位畫，向EOJ俞出催號(hào)節(jié)氣門位置傳藝霜向ECU輛出點(diǎn)火提麗角條正信號(hào)感検測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫J芽向ECUK出點(diǎn)火提前謝修正信號(hào)起動(dòng)秩【起動(dòng)信號(hào)）向ECU輸出發(fā)動(dòng)機(jī)正在起動(dòng)中的信號(hào)空訓(xùn)開關(guān)（A/C）向ECU輸出空訓(xùn)的工作狀態(tài)借號(hào)車逵傳感器檢測(cè)車速，向BCU輸岀車遙信號(hào)空檔起動(dòng)升關(guān)絵測(cè)換檔豐柄置干M檔或F檔爆農(nóng)傳感理檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震信號(hào)0CV根據(jù)各傳感誌輸入信號(hào)，計(jì)算出最佳點(diǎn)火提前痢.并將點(diǎn) 火穗制信號(hào)送鑰點(diǎn)火控和蓋執(zhí)行點(diǎn)火ffll根據(jù)ECU輸岀的點(diǎn)以控制信號(hào)控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通斷產(chǎn)生次級(jí)高壓。同時(shí)向ECU反謹(jǐn)點(diǎn)火碉認(rèn)信號(hào)如圖5-23所示，由點(diǎn)火開關(guān)

8、AM 2端子提供的電源同時(shí)進(jìn)入點(diǎn)火器的 “ +B接柱和點(diǎn)火線 圈的“ +端子，向點(diǎn)火器和點(diǎn)火線圈的初級(jí)線圈通電，該電流從點(diǎn)火線圈的”端子流出，由點(diǎn)火器的“ C- ”接柱流入點(diǎn)火器搭鐵，從而形成初級(jí)電流。而后ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)（Ne ）和曲軸位置信號(hào)（ G 1、 G 2 ）、進(jìn)氣歧管真空度（或進(jìn)氣流量）信號(hào)以及起動(dòng) 開關(guān)信號(hào)等計(jì)算最佳點(diǎn)火提前角，通過“ IGT ”端向點(diǎn)火器輸出點(diǎn)火正時(shí)信號(hào)，控制點(diǎn)火器“ C ”搭鐵切斷的時(shí)刻，與此同時(shí)，在點(diǎn)火線圈的次級(jí)線圈產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)分電 器送至工作汽缸的火花塞，點(diǎn)火能量被瞬間釋放，并迅速點(diǎn)燃汽缸內(nèi)的混合氣，發(fā)動(dòng)機(jī)完成做功過程。點(diǎn)火器的“IGF向EC

9、U反饋點(diǎn)火確認(rèn)信號(hào)，當(dāng)ECU接受不到該信號(hào)時(shí)，便切 斷燃油噴射，使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。電子控制點(diǎn)火系紐發(fā)刪ECU圖5-23點(diǎn)火控制電路5.1.2 .2點(diǎn)火控制在電子控制的點(diǎn)火系統(tǒng)中，電控單元（ECU ）不僅可以產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)火信號(hào)，而且還可以對(duì)點(diǎn)火信號(hào)的位置（決定點(diǎn)火時(shí)刻）和形狀（決定初級(jí)回路閉合角的大?。┻M(jìn)行控制。在 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中， 點(diǎn)火控制包括點(diǎn)火提前控制、通電時(shí)間（閉合角） 控制和防爆震控制三個(gè)方面。點(diǎn)火提前角的控制一一ECU根據(jù)汽油機(jī)的各種工況信號(hào)對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻進(jìn)行控制。首先根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣壓力信號(hào)從存儲(chǔ)器存的數(shù)據(jù)中找到相應(yīng)的基本點(diǎn)火提前角，然后根據(jù)有關(guān)傳感器信號(hào)值加以修正， 得出實(shí)際的點(diǎn)火

10、提前角。 實(shí)際點(diǎn)火提前角由三部分組成：初始點(diǎn)火提前角、基本點(diǎn)火提前角和修正點(diǎn)火提前角。點(diǎn)火提前角的修正：暖機(jī)修正、過熱修正、 空燃比反饋修正、怠速穩(wěn)定性的修正。閉合角的控制 一一點(diǎn)火線圈的通電時(shí)間就是它以建立磁場(chǎng)的形式蓄積點(diǎn)火能量的時(shí)間， 這段時(shí)間所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角叫做閉合角。通電時(shí)間控制的原則是在不影響火花放電的前提 下，保證點(diǎn)火線圈有足夠的時(shí)間蓄積能量而又不會(huì)造成過熱損失和破壞。爆震控制一一當(dāng)發(fā)生劇烈爆震時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)各部分溫度上升，使輸出功率下降，嚴(yán)重時(shí)還 會(huì)引起活塞燒結(jié)、活塞環(huán)粘著、軸承破壞和氣門燒蝕等。推遲點(diǎn)火可以減輕甚至避免爆震， 保震控制的目的就是根據(jù)爆震傳感器的信號(hào)調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻使汽油

11、發(fā)動(dòng)機(jī)工作在臨界爆震狀 態(tài)。5.1.2 .3無分電器的電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)無分電器的電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)又稱為直接點(diǎn)火系統(tǒng)，它取消了傳統(tǒng)點(diǎn)火系或普通電子點(diǎn) 火系中的分電器總成， 直接將點(diǎn)火線圈次級(jí)繞組的兩端與火花塞相連，即把點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電直接送給火花塞進(jìn)行點(diǎn)火。無分電器的電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于廢除分電器，節(jié)省空間；由于沒有配 電器，不存在分火頭與分電器旁電極間產(chǎn)生火花，因此有效的降低點(diǎn)火系統(tǒng)對(duì)無線電的干擾；點(diǎn)火系為全電子電路，無機(jī)械零件，無機(jī)械故障。無分電器的電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)可分為單獨(dú)點(diǎn)火的配電方式、雙缸同時(shí)點(diǎn)火的配電方式及 二極管配電點(diǎn)火方式三種類型，如圖5-24所示。圖5-24配

12、電方式單獨(dú)點(diǎn)火配電方式可將點(diǎn)火線圈直接安裝在火花塞的頂上，這樣不僅取消了分電 器，也同時(shí)取消了高壓線，故分火性能較好，相比而言，其結(jié)構(gòu)與點(diǎn)火控制電路 最為復(fù)雜。雙缸同時(shí)點(diǎn)火配電方式因兩個(gè)火花塞共用一個(gè)點(diǎn)火線圈且同時(shí)點(diǎn)火，故 這種方式只能用在缸數(shù)為雙數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)上， 與單獨(dú)點(diǎn)火配電方式相比，其結(jié)構(gòu)與 點(diǎn)火控制電路相對(duì)簡(jiǎn)單，但保留了點(diǎn)火線圈與火花塞之間的高壓線，能量損失略 大。串聯(lián)在高壓回路的二極管，可以用來防止點(diǎn)火線圈在初級(jí)繞組導(dǎo)通瞬間所產(chǎn) 生的次級(jí)電壓（約1000-2000V ）加在火花塞上后發(fā)生的誤點(diǎn)火而消耗點(diǎn)火能量。 目前這種點(diǎn)火方式應(yīng)用的較多。雙缸同時(shí)點(diǎn)火要求共用一個(gè)點(diǎn)火線圈的兩個(gè)汽缸 工作相位差360 °曲軸轉(zhuǎn)角，點(diǎn)火時(shí)同時(shí)點(diǎn)火的兩個(gè)汽缸汽缸處于排氣行程的 汽缸由于缸內(nèi)氣體壓力較小，且缸內(nèi)混合氣又處于后燃期，易產(chǎn)生火花，這樣放 電能量損