汽車電氣設(shè)備期末考查

1、汽車電氣設(shè)備期末考查交通工程學(xué)院指導(dǎo)老師：姚國(guó)仲課題：（一）、霍爾效應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和工作原理；（二）、結(jié)合一個(gè)實(shí)例分析霍爾效應(yīng)式點(diǎn)火系統(tǒng)的控制電路工作原理。小組成員班級(jí)學(xué)號(hào)成績(jī)張學(xué)俊車輛121201210603111汪力軍車輛121201210603223廖憑皓車輛1212012106031192015年1月9日星期五目錄第一章 霍爾效應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)電子點(diǎn)火系統(tǒng)的分類··················

2、;···············2電子點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)·································3

3、霍爾效應(yīng)原理·······································4霍爾效應(yīng)式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器組成·······

4、83;···············4第二章 桑塔納霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)實(shí)例桑塔納轎車的電子點(diǎn)火系統(tǒng)組成·······················7霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)故障檢測(cè)方法···&#

5、183;·················8參考文獻(xiàn)·······························

6、83;·········10第一章 霍爾效應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)電子點(diǎn)火系統(tǒng)的分類現(xiàn)在生產(chǎn)和使用的汽車上，大都采用了不同形式的電子點(diǎn)火系統(tǒng)，認(rèn)識(shí)和了解這些電子點(diǎn)火系統(tǒng)，對(duì)于正確使用和維護(hù)保養(yǎng)車朝十分必要。電子點(diǎn)火系統(tǒng)的分類見下表。電子點(diǎn)火系統(tǒng)的分類按儲(chǔ)能型式電感式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單電容式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用于賽車按傳感器結(jié)構(gòu)形式磁感應(yīng)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，點(diǎn)火比較可靠霍爾式結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，點(diǎn)火可靠光電式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，性能不夠穩(wěn)定電磁振蕩式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，多用于賽車按控制方式電子控制器式點(diǎn)火控制比較精確可靠微機(jī)控制式分配式和直接式點(diǎn)火控制精確

7、可靠傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的缺點(diǎn)：1 .觸點(diǎn)容易燒蝕；2 .受觸電允許電流強(qiáng)度限制（一般不超過5A），致使次級(jí)電壓及火 花能量的提高受到限制；3 .初級(jí)電流和次級(jí)電壓的大小隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高和氣缸數(shù)的增多而下降，使多缸發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)點(diǎn)火不可靠；4 .次級(jí)電壓上升速率比較慢，對(duì)火花塞積炭和污染比較敏感。 這也是為什么我們會(huì)使用電子點(diǎn)火系統(tǒng)。電子點(diǎn)火系統(tǒng)以蓄電池和發(fā)電機(jī)為電源，借點(diǎn)火線圈和由半導(dǎo)體器件(晶體三極管)組成的點(diǎn)火控制器將電源提供的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘?，再通過分電器分配到各缸火花塞，使火花塞兩電極之間產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃可燃混合氣。與傳統(tǒng)蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)相比具有點(diǎn)火可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)外汽車上廣

8、泛采用的點(diǎn)火系統(tǒng)。點(diǎn)火系統(tǒng)在引擎運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所扮演的角色是在任何引擎轉(zhuǎn)速及不同的引擎負(fù)荷下，均能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)提供足夠的電壓，使火花塞能產(chǎn)生足以點(diǎn)燃汽缸內(nèi)混合氣的火花，讓引擎得到最佳的燃燒效率。現(xiàn)代的點(diǎn)火提前裝置則已改由引擎管理電腦所控制，電腦收集引擎轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣歧管壓力或空氣流量、節(jié)氣門位置、電瓶電壓、水溫、爆震等訊號(hào)，算出最佳點(diǎn)火正時(shí)提前角度，再發(fā)出點(diǎn)火訊號(hào)，達(dá)到控制點(diǎn)火正時(shí)的目的。電子點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1、點(diǎn)火開關(guān)用來控制儀表電路、點(diǎn)火系統(tǒng)初級(jí)電路以及起動(dòng)機(jī)繼電器電路的開與閉。2、點(diǎn)火線圈 相當(dāng)于自耦變壓器，用來將電源供給的12V、 24V或6V的低壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?520kV的高壓直流電。3、分電器由

9、斷電器、配電器、電容器和點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置等組成。它用來在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)接通與切斷點(diǎn)火系統(tǒng)的初級(jí)電路，使點(diǎn)火線圈的次級(jí)繞組中產(chǎn)生高壓電，并按發(fā)動(dòng)機(jī)要求的點(diǎn)火時(shí)刻與點(diǎn)火順序，將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電分配到相應(yīng)氣缸的火花塞上。4、火花塞由中心電極和側(cè)電極組成，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中，用來將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電引入燃燒室，點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)的可燃混合氣。5、點(diǎn)火控制器點(diǎn)火控制器就是所謂的點(diǎn)火模塊，它是為一電子點(diǎn)火控制器。在環(huán)境不同時(shí)，通過選擇金屬探棒跟紫外光敏管來配合使用，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火、提示和信號(hào)傳送的自動(dòng)化。它的優(yōu)點(diǎn)在于它的體積小，重量輕，易點(diǎn)火，反應(yīng)速度較快。其功能是:接受從點(diǎn)火信號(hào)傳感器傳來的點(diǎn)火信號(hào)按各缸點(diǎn)

10、火順序要求，定時(shí)向各缸點(diǎn)火線圈播送低壓電能.以保證各拉缸火花塞適時(shí)產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃混合氣。6、點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器由信號(hào)轉(zhuǎn)子、光源和光接收器等組成。通過一個(gè)光敏二極管作為光接收器接收發(fā)光二極管發(fā)射的光源。信號(hào)轉(zhuǎn)子由分電器軸驅(qū)動(dòng)，其上的葉片（遮光片）數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)相等。當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子隨分電器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片和缺口不斷地經(jīng)過光源和光敏二極管之間，光敏管在光源照射下，輸出低電平，在沒有光源的情況下，輸出高電平，故產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)過電子控制器處理后，輸出點(diǎn)火信號(hào)。7、電控單元ECU一般是汽車內(nèi)部系統(tǒng)控制模塊的代名詞。ECU的主要部分是微機(jī)，而核心件是CPU。ECU將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，根據(jù)存儲(chǔ)的

11、參考數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比加工，計(jì)算出輸出值，輸出信號(hào)再經(jīng)功率放大去控制若干個(gè)調(diào)節(jié)伺服元件，因此，ECU實(shí)際上是一個(gè)“電子控制單元”（Electronic Control Unit），它是由輸入電路、微機(jī)和輸出電路等三部分組成。電控單元(ECU)是電控系統(tǒng)的核心，安裝在轎車右前輪罩后板處。8、電源 提供點(diǎn)火系統(tǒng)工作時(shí)所需的能量，由蓄電池和發(fā)電機(jī)構(gòu)成，其標(biāo)準(zhǔn)電壓一般為12V?；魻栃?yīng)原理當(dāng)電流通過放在磁場(chǎng)中的半導(dǎo)體基片（也稱霍爾元件）且電流方向和磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，在垂直于電流和磁通的半導(dǎo)體基片的橫向側(cè)面上即產(chǎn)生一個(gè)電壓，這個(gè)電壓稱為霍爾電壓UH.霍爾電壓UH的高低與通過的電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比。UH=I

12、 · B · RH/d式中:RH 霍爾系數(shù)，由霍爾元件的材料決定； d 基片厚度； I 外加電流； B 外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度； UH 霍爾電壓。從上式可以看出，霍爾元件的材料和厚度確定后，如果電流I為定值，則UH大小完全由磁感應(yīng)強(qiáng)度B決定，并與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。如果用一帶缺口的遮擋盤周期地遮擋磁力線，改變通過霍爾元件的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，則霍爾電壓也將周期地產(chǎn)生?；魻栃?yīng)式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器就是根據(jù)這個(gè)原理，將霍爾元件和放大器運(yùn)用集成電路技術(shù)集中于同一基板上制成，所以又稱為霍爾發(fā)生器?；魻栃?yīng)式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器組成霍爾效應(yīng)式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器主要由導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子和信號(hào)觸發(fā)開關(guān)組成。信號(hào)觸發(fā)開關(guān)

13、由霍爾集成塊和帶導(dǎo)磁板的永久磁鐵組成?；魻柤蓧K除外層的霍爾元件外，同一基層的其他部分為集成電路，用于將霍爾元件產(chǎn)生的微弱信號(hào)進(jìn)行放大、整形及溫度修正等。導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子有與汽缸數(shù)相同的葉片，與分火頭為一體，套裝在分電器軸上部。分電器軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子由離心點(diǎn)火提前裝置帶動(dòng)而隨分電器軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子的葉片插入信號(hào)觸發(fā)開關(guān)的縫隙時(shí)，導(dǎo)磁葉片將磁路短路，此時(shí)霍爾元件上無磁通量而不產(chǎn)生霍爾電壓；當(dāng)導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子的缺口（葉片離開）時(shí)，磁路經(jīng)空氣隙、導(dǎo)磁板、霍爾元件形成閉合回路，霍爾元件上的磁通量加強(qiáng)而產(chǎn)生霍爾電壓。分電器軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周，霍爾元件產(chǎn)生與汽缸數(shù)相同的霍爾電壓脈沖，再經(jīng)集成電路整形、放大后輸出與霍爾電壓

14、反相的方波電壓脈沖。 捷達(dá)、桑塔納系列轎車采用以霍爾元件為傳感器的無觸點(diǎn)晶體管點(diǎn)火系統(tǒng)，它點(diǎn)火 圖2-10 火花塞的結(jié)構(gòu) 能量大，且經(jīng)久耐用，質(zhì)量穩(wěn)定。 當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾式傳感器觸發(fā)葉輪的葉片進(jìn)入傳感器的氣隙時(shí)，傳感器輸出高電平，通過線束連接器加到點(diǎn)火控制器信號(hào)輸入端子“6”，控制器內(nèi)部集成電路根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電源電壓和點(diǎn)火線圈的特性參數(shù)工作，并從控制信號(hào)輸出端“1、4”輸出高電平使達(dá)林頓三極管導(dǎo)通，接通點(diǎn)火線圈一次繞組，一次電流的電路為：蓄電池正極點(diǎn)火開關(guān)點(diǎn)火線圈“+（15）”端子一次繞組點(diǎn)火線圈“（1）”端子點(diǎn)火控制器端子“1”達(dá)林頓三極管限流控制采樣電阻控制器端子“2”搭

15、鐵回到蓄電池負(fù)極。 當(dāng)傳感器觸發(fā)葉輪的葉片離開氣隙時(shí)，傳感器輸出的信號(hào)電壓由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，并輸入點(diǎn)火控制器，控制器接收到低電平信號(hào)后，立即輸出低電平使達(dá)林頓三極管截止，切斷點(diǎn)火線圈初級(jí)電流，二次繞組中便感應(yīng)產(chǎn)生高壓電，供各缸火花塞跳火點(diǎn)燃可燃混合氣。 霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)在火花塞跳火時(shí)，信號(hào)電壓是從高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑▽?duì)應(yīng)于方波信號(hào)的下降沿）進(jìn)行觸發(fā)，通常將這種觸發(fā)點(diǎn)火方式稱為下降沿觸發(fā)點(diǎn)火方式?；魻栃盘?hào)發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)是點(diǎn)火正時(shí)性能穩(wěn)定，精度高，耐久性好，不受灰塵、油污的影響，并且霍爾電壓與轉(zhuǎn)速無關(guān)，所以低速性能好。第二章 桑塔納霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)實(shí)例桑塔納轎車的電子點(diǎn)火系統(tǒng)組成桑塔納轎車采

16、用霍爾效應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)主要包括有霍爾信號(hào)傳感器的分電器，點(diǎn)火控制器，高能點(diǎn)火線圈，火花塞,點(diǎn)火開關(guān)和蓄電池等組成。點(diǎn)火控制器安裝在前擋風(fēng)玻璃的右前方，有7個(gè)接線端子，其中1號(hào)接線端子通過綠色導(dǎo)線與點(diǎn)火線圈的負(fù)極（-1）相連，2號(hào)接線端搭鐵（棕色導(dǎo)線），3號(hào)與5號(hào)接線端子接霍爾分電器，其中5號(hào)線（呈紅色）為信號(hào)發(fā)生電源，6號(hào)線（綠白線）為信號(hào)線。3號(hào)線（棕白色）為電源信號(hào)共用負(fù)極（即搭鐵）。號(hào)線（黑色）為點(diǎn)火控制器電源線。號(hào)接線端子和號(hào)接線端子之間為點(diǎn)火控制器的大功率三極管，號(hào)接線端子沒用（不使用）。其接線圖如圖1所示?；魻栃盘?hào)發(fā)生器是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的，它裝在分電器內(nèi)?；魻栃盘?hào)發(fā)生器，它

17、由觸發(fā)葉輪和霍爾傳感器組成。觸發(fā)葉輪像傳統(tǒng)的分電器凸輪一樣，套在分電器軸的上部，它可以隨分電器軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，又能相對(duì)分電器軸作少量轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證離心調(diào)節(jié)裝置正常工作。觸發(fā)葉輪的葉片數(shù)與氣缸數(shù)相等，其上部套裝分火頭，與觸發(fā)葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 霍爾傳感器由帶導(dǎo)板(導(dǎo)磁)的永久磁鐵和霍爾集成塊組成，觸發(fā)葉輪的葉片在霍爾集成塊和永久磁鐵之間轉(zhuǎn)動(dòng)。霍爾集成塊包括霍爾元件和集成電路。由于霍爾信號(hào)發(fā)生器工作時(shí)，霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓Uh是mV級(jí)的，信號(hào)很微弱，還需進(jìn)行信號(hào)處理。這一任務(wù)由集成電路完成，這樣霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓Uh信號(hào)，還要經(jīng)過放大、脈沖整形，最后以整齊的矩形脈沖（方波）信號(hào)Ug輸出?；魻栃盘?hào)發(fā)生器

18、是一個(gè)有源器件，它需要提供電源才能工作?；魻柤蓧K 的電源由點(diǎn)火器提供?；魻柤呻娐份敵鰳O的集電極為開路輸出形式，其集電極的負(fù)載電阻在點(diǎn)火器內(nèi)設(shè)置。霍爾信號(hào)發(fā)生器有三根引出線且與點(diǎn)火器相連接，其中一根是電源輸入線（紅黑色線)一根是信號(hào)輸出線（綠白色線），一根 是接地線（棕白色線）9J霍爾信號(hào)發(fā)生器外殼的三線插座分別標(biāo)有“+”、“0”、 “-”符號(hào)。分電器工作時(shí)，葉片隨分電器軸轉(zhuǎn)動(dòng)，每當(dāng)葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件 之間的空氣隙時(shí)，霍爾集成塊中的磁場(chǎng)即被觸發(fā)葉輪的葉片旁路（或稱隔磁），這時(shí)霍爾元件不產(chǎn)生霍爾電壓，集成電路輸出極的三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，信號(hào)發(fā)生器輸出高電位。 當(dāng)觸發(fā)葉輪的葉片離開空氣隙

19、時(shí)，永久磁鐵的磁通便通過霍爾集成塊經(jīng)導(dǎo) 板構(gòu)成回路，這時(shí)霍爾元件產(chǎn)生霍爾電壓，集成電路輸出極的三極管處于導(dǎo)通狀態(tài),信號(hào)發(fā)生器輸出低電位。分電器軸轉(zhuǎn)一圈，輸出4個(gè)方波。觸發(fā)葉輪的轉(zhuǎn) 向從上向下看時(shí)是順時(shí)針方向。當(dāng)葉輪缺口的后邊緣轉(zhuǎn)動(dòng)使磁極端面只露一半時(shí)，信號(hào)輸出端的電壓瞬間從低電位跳到高電位，此時(shí)就是點(diǎn)火時(shí)刻?；魻桙c(diǎn)火器與信號(hào)發(fā)生器通過二線插頭相聯(lián)接，當(dāng)信號(hào)輸出端把信號(hào)輸入到點(diǎn)火控制器后，經(jīng)過其內(nèi)部電路處理，控制一只大功率三極管，進(jìn)而控制點(diǎn) 火線圈，使點(diǎn)火線圈高壓輸出端輸出高壓脈沖到火花塞點(diǎn)火?；魻桙c(diǎn)火器實(shí)質(zhì)上是個(gè)電子開關(guān)，它受霍爾傳感器產(chǎn)生的信號(hào)電壓控制。點(diǎn)火控制器還具有停 機(jī)自動(dòng)斷電功能，以

20、保護(hù)點(diǎn)火線圈不被燒壞。不僅如此，該點(diǎn)火控制器還具有 限流控制功能，當(dāng)檢測(cè)到點(diǎn)火線圈中電流值小于額定值的94時(shí)，控制電路在 輸入信號(hào)向低電平轉(zhuǎn)換前加大電流的上升率，保證初級(jí)線圈產(chǎn)生足夠的磁性。閉合角控制功能，它可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速、電源電壓及點(diǎn)火線圈的性能，對(duì)閉合角不斷調(diào)節(jié)，使得一次側(cè)電路接通時(shí)間，在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速范圍之內(nèi)基本保持不變，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)高速時(shí)有足夠的點(diǎn)火能量和點(diǎn)火電壓，不致發(fā)生斷火現(xiàn)象；低速時(shí)不致因點(diǎn)火線圈和點(diǎn)火電子組件過度發(fā)熱而影響其使用壽命。 與磁感應(yīng)式電子點(diǎn)火裝置相比，霍爾式電子點(diǎn)火裝置由于其點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生 器輸出的點(diǎn)火信號(hào)幅值波形不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響,即使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很低時(shí)

21、,也 能輸出穩(wěn)定的點(diǎn)火信號(hào)，因此低速性能好，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，并且發(fā)動(dòng)機(jī) 在任何工況下，霍爾式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器均能輸出高低電平時(shí)間比一定的方波信號(hào)，故點(diǎn)火正時(shí)精度高且易于控制。另外霍爾式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器無需調(diào)整，不受灰塵、油污的影響，使霍爾式電子點(diǎn)火裝置的工作性能更加可靠，壽命更長(zhǎng)?；魻柺诫娮狱c(diǎn)火系統(tǒng)故障檢測(cè)方法首先要確定是否為點(diǎn)火系統(tǒng)故障，可以用傳統(tǒng)的跳火方法來判斷，基本操作為：先拔下分電器蓋上中央高壓線，再拆下一只火花塞，接上中央高壓線后搭鐵，最后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，查看有無高壓火花（注意：對(duì)于霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)，嚴(yán)禁使用中央高壓線直接跳火試驗(yàn)。因?yàn)槿绮僮鞑划?dāng)，就有可能造成反向電動(dòng)勢(shì)擊穿點(diǎn)火電子組件）。若無火花，則說明點(diǎn)火系統(tǒng)有故障，可按以下步驟進(jìn)行檢查。（一）檢查低壓電路是否有故障具體方法是：在點(diǎn)火開關(guān)接通時(shí)，用萬用表直流25V檔測(cè)量點(diǎn)火線圈“+”接柱電壓和點(diǎn)火電子組件4號(hào)腳電壓，其正常值為12V；再拔下分電器上的信號(hào)線束，用萬用表正負(fù)表棒分別連接其兩端2個(gè)接頭，此處電壓正常值為10.5V；然后測(cè)量點(diǎn)火電子組件5號(hào)腳與2號(hào)腳之間的電壓，其正常值為10.5V，如無此電壓值，說明點(diǎn)火電子組件可能有故障。（二）檢查點(diǎn)火線圈和中央高壓線