汽車電子點(diǎn)火器課程設(shè)計(jì)

1、 課程設(shè)計(jì)說明書題 目 28V初級電流1.8A點(diǎn)火器B型的設(shè)計(jì) 專 業(yè) 車輛工程 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 完成日期 2011.7.4 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.設(shè)計(jì)題目 28V初級電流1.8A點(diǎn)火器B型的設(shè)計(jì) 2.完成項(xiàng)目： 1. 電子點(diǎn)火器有關(guān)資料調(diào)研、閱讀； 2. 電子點(diǎn)火器的電路原理圖分析、設(shè)計(jì)3. 電子點(diǎn)火器電路的耗散功率的計(jì)算、各元件的選擇； 4. 電子點(diǎn)火器檢測電路的設(shè)計(jì) 5. 課程設(shè)計(jì)說明書的撰寫、設(shè)計(jì)圖與檢測電路圖的繪制 .指導(dǎo)老師評語：成果：指導(dǎo)老師簽名：年 月 日一、 電子點(diǎn)火器有關(guān)資料調(diào)研、閱讀；1、電子點(diǎn)火器的設(shè)計(jì)概述由于傳統(tǒng)的點(diǎn)火器已不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車向高轉(zhuǎn)速、高壓縮比和多缸

2、進(jìn)展的需要，尤其是近幾年來，為了削減污染，改善混合氣的燃燒狀況以及為了節(jié)油而燃用稀混合氣時(shí)，都需要提高點(diǎn)火電壓和點(diǎn)火能量，而傳統(tǒng)的點(diǎn)火器已無法滿足這些要求。因此，從70年月以來，各國都在探究改進(jìn)傳統(tǒng)點(diǎn)火器的途徑，并生產(chǎn)出了多種新型的電子點(diǎn)火系統(tǒng)。新型電子點(diǎn)火系統(tǒng)，因無觸點(diǎn)，無需維護(hù)，可使修理工作大大削減。由于電子點(diǎn)火系統(tǒng)能產(chǎn)生更高的初級電壓和火花能量，從而可使發(fā)動機(jī)起動簡潔，工作牢靠，并具有削減排氣、污染、節(jié)省能源的優(yōu)點(diǎn)，所以，傳統(tǒng)的點(diǎn)火器正在被無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置所取代。2、點(diǎn)火器的作用 汽油發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的作用是適時(shí)地產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃壓縮終了的混合氣，以使發(fā)動機(jī)工作。為確保發(fā)動機(jī)穩(wěn)定牢靠地工

3、作，對點(diǎn)火系統(tǒng)有如下三個(gè)基本要求：1）、能產(chǎn)生足夠搞的次級高壓2）、要有足夠的點(diǎn)火能量3）、點(diǎn)火時(shí)間要適當(dāng)3、汽車發(fā)電機(jī)點(diǎn)火器的進(jìn)展趨勢一百多年來伴隨著汽車的進(jìn)展，汽油發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火技術(shù)也漸漸提高。1886年，第一輛以四循環(huán)內(nèi)燃機(jī)為動力的汽車使用的是磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)。1907年，美國人首先在汽車上使用蓄電池點(diǎn)火裝置，這種用蓄電池和發(fā)電機(jī)來供應(yīng)電能的點(diǎn)火系統(tǒng)接受了點(diǎn)火線圈，通過斷電器觸點(diǎn)來把握點(diǎn)火線圈初級電流的通斷，是次級產(chǎn)生高壓。最初的蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)無點(diǎn)火提前角自動調(diào)整裝置，始終到了1931年，美國人才首先使用了能依據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的變化自動調(diào)整點(diǎn)火提前角的真空、離心點(diǎn)火提前調(diào)解裝置。此后，這種

4、觸點(diǎn)式點(diǎn)火裝置逐步得到完善，在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，并被稱之為“傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)”。隨著人們對汽車發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性及排放把握要求的日益提高，傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)因其觸點(diǎn)本身所固有的缺陷也越來越顯現(xiàn)出來。20世紀(jì)60年月初期，消滅了一種稱之為晶體管幫助點(diǎn)火系統(tǒng)，這種點(diǎn)火系統(tǒng)增加了一個(gè)電子放大器，使得點(diǎn)火性能得到了較大的提高。晶體管幫助點(diǎn)火系統(tǒng)還保留了觸點(diǎn)，不能完全消退由觸點(diǎn)本身所造成的一些缺點(diǎn)，因此，很快就被無觸點(diǎn)的電子點(diǎn)火系統(tǒng)所取代。無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)在60年月末期開頭推廣應(yīng)用至今，在汽車上已基本普及，傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)已經(jīng)漸漸被淘汰。1976年，美國通用公司首次將微處理器應(yīng)用于點(diǎn)火時(shí)刻把握，此后，微機(jī)把

5、握的電子點(diǎn)火系統(tǒng)的應(yīng)用日漸增多，并與汽油噴射、怠速等發(fā)動機(jī)其他電子把握系統(tǒng)一起，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)的集中電子把握。隨著汽油發(fā)動機(jī)汽油噴射系統(tǒng)全面取代化油器的到來，電子點(diǎn)火把握系統(tǒng)在汽車上的使用也必將普及。4.豐田20R型發(fā)動機(jī)用磁感應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)豐田20R型發(fā)動機(jī)用磁感應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理：點(diǎn)火器中各三極管作用VT1-放射極與集電極相連，相當(dāng)于一個(gè)二極管，起溫度補(bǔ)償作用；VT2-觸發(fā)管，起信號檢測作用；VT3、VT4-放大作用，將VT2輸出放大以驅(qū)動VT5；VT5-大功率管，把握初級電流的通斷。 其它元件作用VD1、VD2-反向串聯(lián)后與信號發(fā)生器傳感線圈并聯(lián)，高轉(zhuǎn)速時(shí)，使傳感線圈輸出的正向和負(fù)

6、向電壓穩(wěn)定在某一數(shù)值，愛護(hù)VT2不受損害；VD3-與R4組成穩(wěn)壓電路，穩(wěn)定VT1、VT2的電源電壓；VD4-當(dāng)VT5管截止時(shí)，將初級繞組的自感電動勢限制在某一值內(nèi)，愛護(hù)VT5管；C1-消退點(diǎn)火信號發(fā)生器傳感線圈輸出電壓波形上的毛刺，防止誤點(diǎn)火；C2-與R4組成阻容吸取電路，吸取瞬時(shí)過電壓，防止誤點(diǎn)火；R3正反饋電阻，作用是加速VT2（也即VT5）的翻轉(zhuǎn)，從而削減VT5的翻轉(zhuǎn)時(shí)間，降低VT5的溫升。 原理：傳感線圈產(chǎn)生正向信號電壓時(shí)：VT1截止，VT2導(dǎo)通，VT3截止，VT4、VT5導(dǎo)通，初級電路接通。 傳感線圈產(chǎn)生負(fù)向信號電壓時(shí)：VT1導(dǎo)通，VT2截止，VT3導(dǎo)通，VT4、VT5截止，初級電路

7、切斷，磁場快速消逝，次級繞組產(chǎn)生高壓VT1-放射極與集電極相連，相當(dāng)于一個(gè)二極管。VTl和VT2型號相同，高溫時(shí)，由于VT2的開啟電壓Ube降低，使VT2提前導(dǎo)通而滯后截止，從而導(dǎo)致點(diǎn)火滯后。將溫度特性與VT2相同的VTl和VT2并聯(lián)，溫度上升時(shí)，由于VTl管壓降降低，使Up下降，正好補(bǔ)償了溫度上升對VT2的影響，使VT2的導(dǎo)通和截止時(shí)間與常溫時(shí)基本相同。5.解放CAl092型載貨汽車磁感應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng) 解放CAl092型載貨汽車磁感應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理：導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)，轉(zhuǎn)子與定子爪極之間的氣隙就發(fā)生周期性的變化，使通過傳感線圈的磁通量也呈周期變化，傳感線圈產(chǎn)生與發(fā)動機(jī)曲軸位置相對應(yīng)的交

8、變電動勢，作為點(diǎn)火信號電壓送入點(diǎn)火電子組件。 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生6個(gè)交變信號，其幅值與轉(zhuǎn)速成正比。 磁路：永久磁環(huán)5的N極(設(shè)磁環(huán)上為N極，下為S極)定子4定子爪極與轉(zhuǎn)子爪極間的氣隙（約0.5mm）轉(zhuǎn)子2傳感線圈3的鐵心(即轉(zhuǎn)子軸1)導(dǎo)磁板6永久磁環(huán)5的S極 原理：點(diǎn)火信號發(fā)生器輸出的點(diǎn)火信號送人點(diǎn)火電子組件的、端，當(dāng)點(diǎn)火信號電壓下降到-100mV時(shí)，達(dá)林頓三極管VT導(dǎo)通，點(diǎn)火線圈初級繞組有電流流過，當(dāng)點(diǎn)火信號電壓上升到-100mV以上時(shí)，VT截止，初級電流被切斷，在點(diǎn)火線圈次級繞組中便產(chǎn)生高壓電，經(jīng)分電器、高壓線送至火花塞跳火。 附加功能：1). 限流和閉合率把握功能限流和閉合率把握功能可使點(diǎn)

9、火裝置在發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持恒定的點(diǎn)火能量，并可防止低速時(shí)點(diǎn)火線圈過熱以及電源電壓變化時(shí)點(diǎn)火能量和點(diǎn)火電壓發(fā)生變化的現(xiàn)象2). 失速慢斷電功能 由于某種緣由而使發(fā)動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，且點(diǎn)火開關(guān)仍舊接通時(shí)，該組件可在0.5秒內(nèi)緩慢切斷點(diǎn)火線圈初級電流，以免由于初級電流變化太快導(dǎo)致點(diǎn)火線圈次級產(chǎn)生高壓。 3). 低速推遲點(diǎn)火功能 發(fā)動機(jī)起動時(shí)（轉(zhuǎn)速低于150r/min），該點(diǎn)火電子組件可適當(dāng)推遲點(diǎn)火時(shí)刻，以便于發(fā)動機(jī)快速起動。4). 超壓愛護(hù)功能當(dāng)電源電壓超過30V時(shí)，能自動停止點(diǎn)火系統(tǒng)的工作，以免損壞點(diǎn)火裝置。 6.同步脈沖信號式電子點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理：. 電子點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理：該汽車電子點(diǎn)火器電路

10、由同步脈沖信號發(fā)生器和開關(guān)升壓電路組成，如圖所示。同步脈沖信號發(fā)生器電路由信號轉(zhuǎn)子 (為永久磁鐵)、電磁線圈L和二極管VDl、VD2組成。開關(guān)升壓電路由晶體管Vl-V3、電阻器Rl-R5和升壓變壓器T組成。發(fā)動機(jī)起動運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號轉(zhuǎn)子在分電器軸驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，其凸齒與電磁線圈L鐵心間的空氣隙不斷轉(zhuǎn)變，通過L的磁通量也隨之發(fā)生變化，在L上產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動勢。這樣，信號轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，L便產(chǎn)生與凸齒數(shù)相同的交變信號，此交變信號經(jīng)VDl整流后，把握Vl-V3，便之間歇導(dǎo)通。當(dāng)輸入信號電壓為負(fù)脈沖時(shí)，VDl截止，使Vl導(dǎo)通，V2截止，V3導(dǎo)通，T的Wl繞組中有電流流過;當(dāng)輸人的信號電壓為正脈沖時(shí)，VDl導(dǎo)通

11、，Vl截止，V2導(dǎo)通，V3截止，通過T的Wl繞組的電流被切斷，磁場快速消逝，在W2繞組產(chǎn)生點(diǎn)火高壓，此點(diǎn)火高壓由配電器安排到各缸火花塞，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的混合器。元器件選擇：RI-R5均選用1/4W金屬膜電阻器。VDl和VD2均選用1N4148型硅開關(guān)二極管;VD3選用1N4007型硅開關(guān)二極管。Vl選用S8550型硅PNP晶體管;V2選用2SC782或2N4240、3DK2O5D型硅NPN晶體管;3選用BU932或啊10025型硅NPN達(dá)林頓晶體管。T使用汽車點(diǎn)火線圈。L使用成品電磁線圈。二. 電子點(diǎn)火器的電路原理圖分析、設(shè)計(jì)1.本人設(shè)計(jì)點(diǎn)火器如下圖所示2.電路圖工作原理：該電路點(diǎn)火器還具有閉合角

12、可控、發(fā)動機(jī)停機(jī)自動斷電、初級電路穩(wěn)定把握等功能電路。1） 點(diǎn)火把握工作過程當(dāng)點(diǎn)火信號負(fù)脈沖輸入時(shí)，信號電流流經(jīng)VD3、R2、VD2、R1、VD3的正向?qū)妷簩⑹筕1處于反向偏壓而截止。V1截止時(shí)，其P點(diǎn)的電位上升，使V2導(dǎo)通，給V3供應(yīng)了正向偏壓，使V3導(dǎo)通。這時(shí)，點(diǎn)火線圈初級電路，初級電流增長，此時(shí)點(diǎn)火線圈的儲能過程。當(dāng)點(diǎn)火信號正脈沖輸入時(shí)，V1獲得正向偏壓而導(dǎo)通，信號電流經(jīng)R1、VD1、R2、V1放射 結(jié)形成通路。V1導(dǎo)通后使P點(diǎn)電位下降，并使V2失去正向偏壓而截止，V3也隨之無正向偏壓而截止，使點(diǎn)火線圈初級斷流，次級產(chǎn)生高壓。2） 閉合角可控電路原理在電子點(diǎn)火系統(tǒng)中，閉合角是教導(dǎo)火線

13、圈初級通路的相對時(shí)間（初級通路時(shí)間初級通斷周期）。閉合角可控是要使點(diǎn)火線圈初級通路的相對時(shí)間隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的上升而增大，以保證發(fā)動機(jī)在高速時(shí)點(diǎn)火線圈初級仍有時(shí)間形成足夠大的初級電流。閉合角可控電路由VD5、C2、R3組成。在點(diǎn)火信號正脈沖時(shí)，信號電流同時(shí)對電容C2充電，充電電路為：e+R1VD1VD5C2V1放射結(jié)e-。而當(dāng)信號正脈沖消逝時(shí)，在C2放電時(shí)，使V1反向偏壓而保持截止，V2和V3保持導(dǎo)通，初級線圈保持通路。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升時(shí)，信號脈沖電壓隨之上升，C2的充電電壓也隨之上升，正信號脈沖消逝后C2的放電時(shí)間延長，V1的截止時(shí)間也是相對增加了，也即增加了點(diǎn)火線圈初級通路的相對時(shí)間。3） 發(fā)動

14、機(jī)停轉(zhuǎn)斷電愛護(hù)當(dāng)發(fā)動機(jī)熄火時(shí)，假如點(diǎn)火開關(guān)仍舊接通，這時(shí)電源通過R4向V1供應(yīng)正向偏壓而使V1導(dǎo)通，V2、V3截止，于是，點(diǎn)火線圈初級處于斷路狀態(tài)，避開了蓄電池向點(diǎn)火線圈持續(xù)放電而白白消耗電能和燒壞點(diǎn)火線圈及晶體管的可能。4）初級電流穩(wěn)定把握 在工作中，蓄電池的電壓波動大。初級回路的電阻、電感參數(shù)設(shè)計(jì)必需保證在蓄電池電壓較低時(shí)能有足夠大的初級電流，這會造成蓄電池電壓較高時(shí)的初級電流過大，導(dǎo)致點(diǎn)火線圈的溫度過高。 R8、VS6組成的反饋電路起電源電壓波動穩(wěn)定初級電流把握作用。當(dāng)電源電壓上升時(shí)，V3在截止時(shí)其集電極上的電壓也隨之上升，通過R8、VS6的反饋?zhàn)饔?增加了V1的飽和導(dǎo)通深度，在信號負(fù)脈

15、動沖時(shí)V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)向截止變得遲緩，這樣就削減了V1的相對截止時(shí)間，也即削減了V3的相對導(dǎo)通時(shí)間，使點(diǎn)火線圈初級電流不隨電源的上升而增大。5） 初級回路電阻可變把握 初級回路等效電阻可變把握電路由V4、R8、R9組成。當(dāng)點(diǎn)火線圈初級電流增大到某一限定值時(shí)，A點(diǎn)的電位上升至使V4導(dǎo)通，V4導(dǎo)通后使V3的基極電位下降，其基極電流減小，集電極電流就受到了肯定的限制。初級電流越大，A點(diǎn)的電位就越高，V4的導(dǎo)通深度就增加，使V3的基極電流下降得就更多，對初級電流的限制作用也就更大。三. 電子點(diǎn)火器電路的耗散功率的計(jì)算、各元件的選擇 1、本人設(shè)計(jì)28V初級電流1.8A點(diǎn)火器B型的設(shè)計(jì)點(diǎn)火器如下圖所示 2 、

16、電路電流與耗散功率計(jì)算與元件的選擇設(shè)定電源最低電壓為27V，則選取穩(wěn)壓管VS4的穩(wěn)壓值為26V，依據(jù)電路圖中各元件的工作原理及作用，相對應(yīng)的參數(shù)計(jì)算如下：V3：由于設(shè)定流過點(diǎn)火線圈初級線圈的額定電流為1.2A，所以V3要選取達(dá)林頓管，所以ICM >1.2A，電壓BVCEO > 300V，值選取200因此V3選取 TIP151其中 PCM=80W, ICM=7A, BVCEO=350V, BVEBO=8V其耗散功率P=ICVCE=1.2A×1V=1.2WR11:IH R11>0.7VR11的值為=0.58因此選取R11為0.58最大耗散功率P=I2 R11=1.22&

17、#215;0.58 =0.84W故選用 RT-2VS8:VS8依據(jù)V3的耐壓值選取，故選取2CP16其穩(wěn)壓值為300V過電愛護(hù)作用V2：IC=1.2A =200I2=0.006A=6mA所以選取3CG14其中，PCM=100mW ，hFE=40，ICM=15mA其最大耗散功率P=ICVCE=6×10-3×0.3=1.8mW R6：取I2=10mA R6=2360 所以R6取2500耗散功率P=I22R6=0.012×2500=0.25W故選取 RT-1V1：I2=10mAI1=0.25mA故選取 3DG2C其中 PCM=100mW，ICM=30mA，hFE=25，

18、IC=3mA耗散功率P=ICVCE=0.25×10-3×0.3=0.075mWR4、R5：選取I1=3mA R5=7733 所以R5取7.5K其最大耗散功率P=I12R5=0.0032×7.5×103=68mW故選取 RT-0.125 由于R4要為V1供應(yīng)很小的基極電流，所以R4要遠(yuǎn)大于R5I1b=0.003/25=0.00012A R4=(26-0.7)/0.00012=210833=210.8 K, 因此R4取200K 選取 RT-0.125C2、R1、R3：假設(shè)四缸發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速為4000r/min，則分電器的最高轉(zhuǎn)速為2000r/min；霍爾信號

19、發(fā)生器的凹凸脈沖寬度相等，故每次點(diǎn)火時(shí)間為 =0.004s 所以C2每次放電的持續(xù)時(shí)間為=0.004s由于=(R1+R3) C2=0.004S所以選取C2=0.1F R1=600 R3=3400R1、R3都選取RT-0.125R2：由于R2要防止閉合角回路的分流，所以R2要遠(yuǎn)大于R1和R3之和。 因此R2取值為R2=280K R2選取RT-0.125R7：已知IR=0.06mA , IR4=0.12mA , IR5=3mA, IR6=10mA；IR假設(shè)為漏電流所以IR7= IR+ IR4+ IR5+ IR6=13.18mA當(dāng)電源最低電壓為27V時(shí)，穩(wěn)壓管VS4穩(wěn)壓值為26V，則此時(shí)加在R7的壓

20、降只有1V所以R7= 103=76其最大耗散功率為P= =13.2mW 故R7選取 RT-1VS4：已設(shè)定VS4的穩(wěn)壓值為26V，最大工作電流大于I= 82mA，故選取2CW67VS6、R8：依據(jù)VS6與R8在電路中的作用，VS6的擊穿電壓為26V故VS6選取2CW67,R8選取200K，選用RT-0.125R9：由于I2=10mA UR9=0.7×3-0.3=1.8所以R9= =180其耗散功率為P= =18mW 故R9選取RT-0.125V4：ICE=0.2I2=2mA 故選取3CG14其中PCM=200mW，ICM=15mA，hFE=40，IC=10mA耗散功率P=ICVCE=

21、2×10-3×0.3=0.6mWR10：Ib4= =0.05mAR10= =2其最大耗散功率為P= =0.02W故R10選取RT-0.125C1、C3、C4均選取0.1FVD1、VD2、VD3、VD5、VD7均選取1N40013、電路元件選擇清單依據(jù)以上計(jì)算和元件的選擇，得出元件清單及其在印刷電路板時(shí)的封裝元件稱號標(biāo)稱值型號器件封裝C10.1FCZJ8型RAD0.1C20.1FCZJ8型RAD0.1C30.1FCZJ8型RAD0.1C40.1FCZJ8型RAD0.1R1600RT-0.125AXIAL0.3R2280KRT-0.125AXIAL0.3R33400RT-0.125AXIAL0.3R4200KRT-0.125AXIAL0.3R57.5KRT-