2010迪爾發(fā)動機教案 汽油機點火系統(tǒng)

1、226內(nèi)容提要1 汽油機對點火系統(tǒng)的基本要求2 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、工作原理及存在的缺陷3 電子點火系統(tǒng)的分類、組成、結(jié)構(gòu)與工作原理4 微機控制的電子點火系統(tǒng)的特點、分類、組成與工作原理5 蓄電池的構(gòu)造與工作原理6 硅整流交流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)與工作原理7 電壓調(diào)節(jié)器的分類、結(jié)構(gòu)與工作原理第7章 汽油機點火系統(tǒng)71 汽油機對點火系統(tǒng)的基本要求汽油機屬于點燃式發(fā)動機，要求在壓縮行程終，準(zhǔn)時、可靠地點燃可燃混合氣。尤其是現(xiàn)代車用汽油機，轉(zhuǎn)速高達(dá)60008000r/min，負(fù)荷變化范圍廣，壓縮比增加，排放性能要求嚴(yán)，采用廢氣再循環(huán)和燃用稀的混合氣，都給汽油的可靠點燃帶來新的困難。要求汽油機點火系統(tǒng)在

2、任何復(fù)雜的工況都能以最佳的點火提前角準(zhǔn)時點火，同時點火能量足以維持各種濃度和條件的混合氣的正常燃燒。7.1.1 點火提前角1點火提前角 是指火花塞跳火瞬時到活塞行到上止點時所轉(zhuǎn)過的曲軸轉(zhuǎn)角。從第4章汽油機燃燒過程分析可知，燃料燃燒需要一段時間，為了使氣缸內(nèi)最高燃燒壓力出現(xiàn)在上止點后12015OCA，就需要將點火時間提前到上止點前的某一時刻。大量試驗表明，點火提前角是影響汽油機動力性能、經(jīng)濟性能和排放性能的一個主要而敏感的因素。2最佳點火提前角 一般指發(fā)動機轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度一定時，改變點火提前角，對應(yīng)于發(fā)動機功率最大、油耗最低的點火提前角。它是通過發(fā)動機臺架試驗來確定的。試驗實踐證明，最佳點火提

3、前角應(yīng)能夠使汽油機的燃燒臨近爆燃（但不產(chǎn)生爆燃）的時刻。應(yīng)該指出，不同發(fā)動機有不同要求，同一發(fā)動機在不同工況也有不同要求，有的追求的目標(biāo)是動力性和燃油經(jīng)濟性，而有的追求的是排放性能，不同的要求最佳點火提前角不同，所以最佳點火提前角是相對的，反映了設(shè)計者的一種思想和理念。最佳點火提前角受眾多因素影響，當(dāng)發(fā)動機結(jié)構(gòu)和使用燃料一定條件下，主要受轉(zhuǎn)速和負(fù)荷影響（圖7-1）。由于發(fā)動機每一工況點的最佳點火提前角不同，所以顯示出彎曲不平的復(fù)雜曲面。圖7-1 點火提前角與轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的關(guān)系當(dāng)汽油機轉(zhuǎn)速升高（節(jié)氣門開度等其它條件不變），由于單位時間轉(zhuǎn)過的曲軸轉(zhuǎn)角增大，燃燒的延續(xù)角變大，后燃增加，就必需把最佳點火

4、提前角加大。當(dāng)汽油機負(fù)荷加大（轉(zhuǎn)速等其它條件不變），每循環(huán)吸入氣缸的混合氣量增加，燃燒的延續(xù)角也變大，后燃增加，也必需把最佳點火提前角加大。除此，最佳點火提前角還與混合氣濃度、氣缸內(nèi)氣流運動、進(jìn)氣溫度、冷卻液溫度、氣缸磨損狀況、蓄電池存電情況、有否爆燃產(chǎn)生等眾多因素有關(guān)，是個復(fù)雜的多因素非線性函數(shù)關(guān)系，應(yīng)該綜合考慮。傳統(tǒng)的汽油機點火系統(tǒng)無法完成這個任務(wù)，電子點火系統(tǒng)卻能較好勝任。7.1.2 擊穿電壓與點火能量1. 擊穿電壓 汽油機是在火花塞的兩個電極之間加上高壓直流電壓，使電極之間的空氣發(fā)生電離進(jìn)而擊穿跳火點燃可燃混合氣，使火花塞兩電極板間產(chǎn)生擊穿的電壓稱為擊穿電壓。擊穿電壓過低，火花塞將無法

5、工作。擊穿電壓與火花塞電極板間的距離（火花塞間隙）、氣缸壓力和溫度等有關(guān)，火花塞間越大，缸內(nèi)壓力越高，溫度越低，則擊穿電壓越高。為了使汽油機在各種工況下都能可靠點火，要求擊穿電壓應(yīng)大1520KV。圖7-2 點火能量對汽油機燃料消耗的影響2. 點火能量 即點火所需要的能量，它是電流和電壓的函數(shù)。點火能量小，火花弱，難于可靠點燃混合氣，尤其是燃用稀混合氣，有時會產(chǎn)生斷火現(xiàn)象。點火能量對汽油機的動力性能、經(jīng)濟性能和排放性能也有重要影響，圖7-2所示是單缸試驗機在低速部分負(fù)荷常用工況時火花能量變化對燃料消耗的影響，可見點火能量太小，燃料消耗顯著升高；隨著點火能量的增大，燃料消耗下降。點火能量與火花塞間

6、隙、點火系統(tǒng)各零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)、發(fā)動機運行狀況與火花塞積炭等使用因素有關(guān)。試驗表明，傳統(tǒng)點火系在發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，初級繞組的能量顯著下降，最低時僅有1020mJ，而保證發(fā)動機在任何惡劣的條件下可靠點火時初級繞組貯能應(yīng)在40mJ以上，所以傳統(tǒng)點火系不能適應(yīng)現(xiàn)代汽油機要求。而采用高能點火器線圈、電子點火器、多極火花塞、雙火花塞等措施可有效提高點火能量。7.1.3 汽油機點火系分類車用汽油機一般均采用1224V的蓄電池升壓至1520KV，擊穿安裝在氣缸內(nèi)的火花塞間隙，進(jìn)行高能點火。能夠按時在火花塞電極間產(chǎn)生火花的全部裝置，被稱為汽油機點火系統(tǒng)。按照點火系統(tǒng)的組成和產(chǎn)生高壓電的方法不同，點火系統(tǒng)可以分成

7、傳統(tǒng)點火系、電子點火系、微機控制點火系和磁電機點火系，其主要特點如表7-1所示。表7-1 汽油機點火系分類與特點分 類點火電源升壓裝置點火裝置點火時間控制性能特點應(yīng) 用傳統(tǒng)點火系蓄電池發(fā)電機點火線圈、機械斷電器火花塞斷電器(機械式)高速點火能量小，點火時間控制精度差，觸點易燒蝕部分汽車(轎車不用)電子點火系蓄電池發(fā)電機點火線圈、電子控制器火花塞三極管(電子)點火能量大,點火時間控制精度低部分汽車微機控制點火系蓄電池發(fā)電機點火線圈、微機控制火花塞微機(電腦)點火能量大,點火時間控制準(zhǔn)確,能根據(jù)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、水溫等綜合控制現(xiàn)代汽車磁電機點火系磁電機電磁線圈火花塞斷電觸點(機械式)電壓隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速改變

8、,低速電壓過低摩托車,小型汽油機賽車7.2 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)7.2.1 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成傳統(tǒng)點火系（也稱白金觸點點火系）主要由電源、點火開關(guān)、點火線圈、分電器、火花塞和高壓導(dǎo)線等組成（圖7-3）。1.點火線圈 它相當(dāng)于一個自耦變壓器，能將12V的低壓直流電變換成15kV20kV的高壓直流電。按磁路的結(jié)構(gòu)形式不同，點火線圈可以分為開磁路式和閉磁路式兩種。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)中廣泛采用開磁路式點火線圈，閉磁路式點火線圈多用于電子點火系統(tǒng)中。圖7-3 傳統(tǒng)點火系的組成1-電容器 2-斷電器 3-配電器 4-點火線圈 5-附加電阻 6-點火開關(guān) 7-電流表 8-蓄電池 9-起動機 10-高壓導(dǎo)線 11-阻尼電阻

9、 12-火花塞圖7-4 開磁路式點火線圈1-高壓接線頭 2-膠木蓋 3-負(fù)極接線柱 4-外殼 5-導(dǎo)磁鋼套 6-次級繞組 7-初級繞組 8-鐵心 9-絕緣座 10-起動機接線柱 11-正極接線柱 12-附加電阻（1）開磁路式點火線圈（圖7-4），主要由初級繞組、次級繞組、鐵心和附加電阻等組成。點火線圈的初級繞組7所用的漆包線粗（0.51mm）、匝數(shù)少（240370匝）；次級繞組6的漆包線細(xì)（0.060.1 mm）、匝數(shù)多（11003000匝）。由于初級繞組中流過的電流較大，發(fā)熱量大，所以初級繞組繞在次級繞組的外面，便于散熱。當(dāng)初級繞組有電流通過時,通過互感,次級繞組中便感應(yīng)出高壓。為了減小渦流

10、和磁滯損失，鐵心由若干片涂有絕緣漆的導(dǎo)磁硅鋼片5疊成，次級繞組和初級繞組都是繞在同一鐵心8上。附加電阻是具有正溫度特性的熱敏電阻，當(dāng)受熱時其阻值迅速增大，冷卻時其阻值迅速降低，它用來自動調(diào)節(jié)初級電流大小，改善高速時的點火性能。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時，初級電流大，附加電阻發(fā)熱量大，其阻值升高，使初級電流減小，防止初級繞組過熱；反之，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時，初級電流小，附加電阻發(fā)熱量小，其阻值減小，使初級電流增大，保證能產(chǎn)生足夠的次級電壓。發(fā)動機起動時，附加電阻被短路，使初級電流最大，以便起動時，產(chǎn)生足夠的點火電壓。開磁路式點火線圈，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、加工方便。但由于漏磁通較大，故轉(zhuǎn)換效率較低，不適應(yīng)現(xiàn)代汽油

11、機點火系。 圖7-5 閉磁路式點火線圈1-“日”字形鐵心 2-初級繞組接線柱 3-高壓接線柱 4-初級繞組 5-次級繞組圖7-6 閉磁路式點火線圈的磁路1-空氣隙 2-“日”字形鐵心 3-次級繞組 4-初級繞組（2）閉磁路式點火線圈（圖7-5）采用“日”字形鐵心，初級繞組繞在里面，次級繞組繞在初級繞組的外面。其磁路如圖7-6所示，磁力線經(jīng)鐵心形成閉合磁路（為了減小磁滯現(xiàn)象，常設(shè)有一個很微小的間隙），由于鐵比空氣的導(dǎo)磁性能好一萬倍，故磁損比開磁路點火線圈小得多。在相同初級能量情況下，次級獲取的能量大，能量變換效率高。此外，閉磁路式點火線圈體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，廣泛用于電子點火系統(tǒng)中。2.分電器 分電

12、器主要由斷電器、配電器、電容器和點火提前調(diào)節(jié)裝置等組成（圖7-7）。（1）斷電器 它由一對固定在觸點臂上的鎢質(zhì)觸點（圖7-8中的固定觸點3、活動觸點2）和斷電器凸輪8組成，凸輪的凸角數(shù)與發(fā)動機氣缸數(shù)相同，由發(fā)動機驅(qū)動。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動時，使一對觸點定時開、閉，周期性地接通和切斷點火線圈的初級回路，使初級電流發(fā)生變化，在次級繞組中感應(yīng)出高壓電。（2）配電器 其功能是按照發(fā)動機要求的點火時刻和點火順序，將點火線圈產(chǎn)生的高壓電分配到相應(yīng)氣缸的火花塞上。它由分火頭2（圖7-7）和分電器蓋1組成。分火頭插裝在凸輪的頂端，和凸輪一起轉(zhuǎn)動，分火頭上有金屬導(dǎo)電片。分電器蓋的中央有高壓線插孔30，其內(nèi)裝有帶彈簧的炭柱

13、，壓在分火頭的導(dǎo)電片上。分電器蓋的四周有與發(fā)動機氣缸數(shù)相等的旁電極通至蓋上的金屬套座孔，以安插高壓分線。發(fā)動機工作時，分火頭和斷電器凸輪一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)斷電器觸點打開時，高壓電自分火頭導(dǎo)電片跳至與其相對的旁電極，再經(jīng)高壓分線送到火花塞電極。圖7-7 分電器1-分電器蓋 2-分火頭 3-斷電器凸輪 4-分電器蓋彈簧夾 5-斷電器活動觸點臂彈簧及固定夾 6-固定觸點及支架 7-調(diào)整螺釘 8-接頭 9-彈簧 10-真空點火提前器膜片 11-真空點火提前器外殼 12-拉桿 13-油杯 14-固定銷及聯(lián)軸器 15-聯(lián)軸器鋼絲 16-扁尾聯(lián)軸器 17-離心點火提前器底板 18-離心調(diào)節(jié)器彈簧 19-離心調(diào)節(jié)器

14、重塊 20-橫板 21-斷電器底板 22-真空點火提前器拉桿銷及彈簧 23-電容器 24-油氈 25-斷電器接線柱 26-分電器軸 27-分電器殼體 28-中心電極 29-高壓分線插孔 30-中央高壓線插孔（3）電容器 安裝在分電器的外殼上，它與斷電器觸點并聯(lián)，其作用是減小觸點斷開時的火花，延長觸點使用壽命，加快初級電流的衰減速度，提高次級電壓。（4）點火提前調(diào)節(jié)裝置 有離心式點火提前調(diào)節(jié)裝置和真空式點火提前調(diào)節(jié)裝置。1)離心式點火提前調(diào)節(jié)裝置能隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化調(diào)節(jié)點火提前角。結(jié)構(gòu)如圖7-9所示，托板7固定在分電器軸4上，兩塊重塊5分別松套在托板的兩個銷釘上，兩個重塊的小端與托板7之間借彈簧6

15、相連。與斷電凸輪2相連的撥板3的方形槽套在兩重塊的銷釘上。圖7-8 斷電器1-接線柱 2-活動觸點臂與活動觸點 3-固定觸點及支架 4-固定螺釘 5-偏心調(diào)整螺釘 6-斷電器活動底板 7-分電器殼 8-斷電器凸輪 9-分電器軸 10-油氈 11-膠木頂塊 12-觸點臂彈簧片當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速達(dá)一定值時，重塊離心力克服彈簧拉力向外飛開，通過銷釘，帶動斷電凸輪順著旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一定角度，使點火時刻隨轉(zhuǎn)速升高而提前。圖7-9 離心式點火提前調(diào)節(jié)裝置1-凸輪固定螺釘 2-斷電器凸輪 3-撥板 4-分電器軸 5-重塊 6-彈簧 7-托板 8-銷釘 9-柱銷2）真空式點火提前調(diào)節(jié)裝置能隨發(fā)動機負(fù)荷變化調(diào)節(jié)點火提前

16、角。它位于分電器外殼側(cè)面（圖7-10）內(nèi)，由膜片7分隔成二室 ，右室有彈簧4壓住膜片，并通過連接管5與進(jìn)氣管相通；左室通大氣，并有拉桿8連接膜片和斷電器底板2。當(dāng)發(fā)動機負(fù)荷較小時，節(jié)氣門開度小，節(jié)氣門后方的真空度大，真空吸力克服彈簧力使膜片向右拱曲，帶動拉桿右移，使斷電器底板連同觸點9，逆著凸輪旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一定角度，使點火提前角加大（圖7-10a）。當(dāng)發(fā)動機負(fù)荷增加時，節(jié)氣門開度加大，進(jìn)氣管真空度減小，彈簧力使膜片向左拱曲，通過拉桿使斷電器底板和觸頭，順著凸輪旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動一定角度，使點火提前角減小（圖7-10b）。3.火花塞 圖7-10 真空式點火提前調(diào)節(jié)裝置a) 節(jié)氣門部分開啟（小負(fù)荷時）

17、b) 節(jié)氣門全開（滿負(fù)荷時）1-分電器殼體 2-斷電器底板 3-真空點火提前調(diào)節(jié)裝置外殼 4-彈簧 5-真空連接管 6-節(jié)氣門 7-膜片 8-拉桿 9-斷電器觸點 10-斷電器凸輪（1）火花塞的作用 用來將高壓電引入燃燒室，產(chǎn)生電火花，點燃混合氣。圖7-11 普通型火花塞1-接線螺母 2-絕緣體 3-接線螺桿 4-墊圈 5-火花塞殼體 6-密封劑 7-密封墊圈 8-紫銅墊圈 9-側(cè)電極 10-絕緣體裙部 11-中心電極（2）火花塞結(jié)構(gòu) 它有多種形式，普通型火花塞結(jié)構(gòu)如圖7-11所示，在鋼質(zhì)殼體5的內(nèi)部固定有高氧化鋁陶瓷絕緣體2，在絕緣體中心孔的上部有金屬桿3，桿的上端有接線螺母1，用來接高壓導(dǎo)

18、線，下部裝有中心電極11，金屬桿與中心電極之間用導(dǎo)體玻璃密封，銅制內(nèi)墊圈4起密封和導(dǎo)熱作用。殼體的上部有便于拆裝的六角平面，下部有螺紋，用于把火花塞安裝到發(fā)動機氣缸蓋內(nèi)，殼體下端焊接有彎曲的側(cè)電極9?；鸹ㄈ行碾姌O和側(cè)電極之間的間隙稱為火花塞間隙。它對火花塞工作有很大的影響。間隙太小，則火花較弱，且容易因積炭產(chǎn)生漏電；間隙過大，所需擊穿電壓高，啟動困難，且高速時易發(fā)生“缺火”現(xiàn)象。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)中火花塞間隙一般為0.60.8mm之間。火花塞在使用中經(jīng)常會出現(xiàn)燒蝕、火花間隙變化及積炭等問題，影響正常點火，應(yīng)注意檢查和維護(hù)。在拆裝時要注意按規(guī)定轉(zhuǎn)矩旋緊。（3）火花塞分類 一般按熱特性分類，有熱型、普

19、通型和冷型三種（圖7-12）。所謂熱特性是指火花塞的發(fā)火部位吸熱并向發(fā)動機冷卻系散發(fā)的性能。火花塞的熱特性主要取決于絕緣體裙部的長度。圖7-12 火花塞的類型a) 冷型 b) 普通型 c) 熱型火花塞絕緣體紫銅墊圈8（圖7-11）以下的錐形部分10稱為絕緣體裙部（圖7-12的A段）。試驗表明，發(fā)動機工作時，火花塞絕緣體裙部的溫度若保持在500600之間時，落在絕緣體上的油粒能立即被燒掉，不會產(chǎn)生積炭，這個溫度稱之為火花塞的自凈溫度。當(dāng)裙部溫度低于自凈溫度時，火花塞容易產(chǎn)生積炭，使點火不可靠，甚至不點火；若裙部溫度高于自凈溫度，混合氣與其接觸時，可能在火花塞點火之前就自行著火，出現(xiàn)早燃等不正常燃

20、燒現(xiàn)象。圖7-13 火花塞的構(gòu)型a) 多極型（2極） b) 多極型（4極） c) 沿面跳火型 d)絕緣體突出型 e)U型槽型 f) 電阻型 g) 錐座型 h) 標(biāo)準(zhǔn)型 I) 細(xì)電極型冷型火花塞裙部短，吸熱面積小，傳熱距離短，散熱快，裙部溫度低，它適用于高壓縮比、高轉(zhuǎn)速發(fā)動機，這種發(fā)動機燃燒過程中氣缸溫度高，散熱較慢；熱型火花塞裙部長，受熱面積大，傳熱距離長，散熱慢，裙部溫度高，它適用于低壓縮比、低轉(zhuǎn)速的發(fā)動機；普通型火花塞性能介于兩者之間。我國是以火花塞絕緣體裙部的長度來標(biāo)定的，并分別用熱值(1-11)來表示。1、2、3為低熱值火花塞；4、5、6為中熱值火花塞；7以上為高熱值火花塞。我國火花塞

21、型號標(biāo)注見本章補充閱讀材料。為改善火花塞的點火性能，火花塞有多種構(gòu)型（圖7-13）。標(biāo)準(zhǔn)型火花塞(圖7-13h)：其絕緣體裙部略縮入殼體端面，側(cè)電極在殼體端面以外，是使用最廣泛的一種。多極型火花塞(圖7-13a、b)：側(cè)電極一般為兩個或兩個以上，優(yōu)點是點火可靠，間隙不需經(jīng)常調(diào)整，故在電極容易燒蝕和火花塞間隙不能經(jīng)常調(diào)節(jié)的一些汽油機上常常采用。沿面跳火型火花塞(圖7-13c)：它是一種最冷型的火花塞，其中心電極與殼體端面之間的間隙是同心的。它必須與點火能量大、電壓上升率快的電容放電型點火系統(tǒng)配合使用，可完全避免火花塞“熾熱點火”及電極“跨連”現(xiàn)象，即使在油污情況下也能正常發(fā)火。其缺點是可燃?xì)怏w不

22、易接近電極，故在稀混合氣的情況下，不能充分發(fā)揮汽油機的功能。另外，由于點火能量增大，中心電極容易燒蝕。絕緣體突出型火花塞(圖7-13d)：絕緣體裙部較長，突出于殼體端面以外。它具有吸熱量大、抗污能力好等優(yōu)點，且能直接受到進(jìn)氣的冷卻而降低溫度，因而也不易引起熾熱點火，故熱適應(yīng)范圍寬。U型槽型火花塞(圖7-13e)：其側(cè)電極開有U型槽，改變了電極表面電場的分布，使局部的電場密度增強，空氣容易被擊穿，提高火花塞的點火可靠性。錐座型火花塞(圖7-13g)：其殼體和旋入螺紋制成錐形，因此不用墊圈即可保持良好密封，從而縮小了火花塞體積，對發(fā)動機的設(shè)計更為有利。細(xì)電極型火花塞(圖7-13i):其電極很細(xì)，特

23、點是火花強烈，點火能力好，在嚴(yán)寒季節(jié)也能保證發(fā)動機迅速可靠地起動，熱范圍較寬，能滿足多種用途。此外，為了抑制汽車點火系統(tǒng)對無線電的干擾，又生產(chǎn)了電阻型和屏蔽型火花塞。電阻型火花塞(圖7-13f)是在火花塞內(nèi)裝有一定阻值的電阻，屏蔽型火花塞是利用金屬殼體把整個火花塞屏蔽密封起來。不僅可以防止無線電干擾，還可用于防水、防爆的場合。還有一種將噴油嘴和火花塞制成一體的部件，叫做SPI(火花塞噴嘴)。汽油在壓縮空氣協(xié)助下經(jīng)SPI直接噴入氣缸，在混合氣被點燃之前，SPI向缸內(nèi)噴入一股壓縮空氣，使缸內(nèi)形成渦流，可以促進(jìn)燃燒并縮短燃燒的時間?；鸹ㄈ碾姌O材料也有多種，不同材料壽命不同，普通火花塞壽命約為3萬K

24、m行駛里程，鉑金火花塞約6萬km，銥金火花塞可達(dá)到10萬km以上。4.電源 電源提供點火所需的能量，有蓄電池和發(fā)電機兩個電源并列向系統(tǒng)供電（見7.5）。7.2.2 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的工作原理如圖7-14所示，接通點火開關(guān)3，當(dāng)斷電器9觸點閉合時，初級繞組7中有電流流過，其低壓回路（一次回路）為：蓄電池正極點火開關(guān)點火線圈的初級繞組斷電器觸點分電器殼體搭鐵蓄電池負(fù)極?；芈分械碾娏鞣Q為一次電流或初級電流。它通過點火線圈初級繞組6時，在初級繞組的周圍產(chǎn)生磁場，并由鐵心的作用而加強。當(dāng)斷電器凸輪頂開觸點時，一次回路被斷開，一次電流迅速下降為零，磁場也隨之迅速衰減，在兩個繞組中都產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于次級繞組

25、的匝數(shù)多，因而在次級繞組中感應(yīng)出很高的電動勢，足以擊穿火花塞的電極間隙，產(chǎn)生電火花，點燃混合氣。圖7-14 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的工作原理1-蓄電池 2-電流表 3-點火開關(guān) 4-附加電阻 5-點火線圈 6-初級繞組 7-次級繞組 8-電容器 9-斷電器 10-分電器 11-火花塞當(dāng)斷電器觸點被頂開時，分電器10的分火頭正好對準(zhǔn)分電器蓋上的某缸旁電極，二次電流從點火線圈的次級繞組點火開關(guān)蓄電池搭鐵火花塞的側(cè)電極中心電極配電器次級繞組。在斷電觸點斷開瞬間，由于初級繞組的自感作用，進(jìn)一步提高了初級繞組電壓（高壓達(dá)200300V）它將擊穿斷電器觸點間隙，形成火花，燒蝕觸點，同時使一次電流不能迅速下降到零，使

26、二次級繞組中的電壓降低，火花減弱。為降低上述影響，在斷電器觸點間并聯(lián)有電容器8。當(dāng)斷電器觸點分開時，自感電流向電容器充電，以減小觸點火花，加速一次電流和磁通的衰減，提高二次電壓。7.2.3 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)存在的缺陷1.觸點容易燒蝕,觸點間隙需要經(jīng)常調(diào)整 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)中，其初級電流是由觸點接通和斷開的，當(dāng)觸點斷開的瞬間，會產(chǎn)生電火花，使觸點燒蝕。觸點不斷開閉，觸點臂上的頂塊與凸輪長期摩擦而產(chǎn)生磨損，造成觸點間隙變化，點火正時不穩(wěn)定，影響正常點火。因此需要經(jīng)常打磨觸點并調(diào)整觸點間隙，給使用帶來不便。2.火花能量的提高受到初級電流允許值的限制 由于初級電流受觸點允許電流強度的限制（一般不超過5A），因

27、此火花能量的提高就受到限制，使其不能適應(yīng)高壓縮比、稀薄燃燒發(fā)動機的要求。3.高速、多缸時次級電壓顯著下降 多缸發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，由于觸點閉合時間縮短，初級電流達(dá)不到較大的數(shù)值，因此次級電壓隨轉(zhuǎn)速升高、缸數(shù)增加而顯著下降，不能保證高速、多缸發(fā)動機的可靠點火。4.對火花塞積炭較敏感 當(dāng)火花塞有積炭時，初級電壓上升過程中的漏電量增加，使得所能達(dá)到的次級最高電壓明顯降低。5.無線電干擾大 斷電器觸點斷開時，產(chǎn)生電火花，形成高頻振蕩波，對周圍的無線電造成干擾。7.3 電子點火系統(tǒng)傳統(tǒng)點火系已不能滿足發(fā)動機向高轉(zhuǎn)速、高壓縮比、稀混合氣燃燒等方面發(fā)展的要求，尤其是汽車排放的嚴(yán)格要求，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們

28、研制和開發(fā)了一系列高性能的電子點火系統(tǒng)。電子點火系統(tǒng)按點火控制方法分為觸點式和無觸點式兩類。7.3.1 觸點式電子點火系 圖7-15 觸點式電子點火系統(tǒng)工作原理圖觸點式電子點火系又稱半導(dǎo)體輔助點火系統(tǒng)，它是將一只高反壓的晶體三極管VT串聯(lián)在點火線圈的一次電路中（圖7-15），控制一次電路的通斷。斷電器的觸點串聯(lián)在三極管的基極電路中，觸點開閉控制三極管導(dǎo)通和截止。當(dāng)點火開關(guān)S接通、斷電器觸點K閉合時，接通了三極管的基極電路，使三極管VT導(dǎo)通，接通點火線圈的一次電路。一次電流從蓄電池正極點火開關(guān)附加電阻Rf三極管的發(fā)射極e集電極c初級繞組N1搭鐵蓄電池負(fù)極，使點火線圈中積蓄了磁場能。當(dāng)斷電器觸點斷

29、開時，三極管基極電路被切斷，三極管截止，使點火線圈的初級電路斷開，一次電流迅速下降為零，在點火線圈的次級繞組N2中感應(yīng)出高電壓，使火花塞跳火，點燃混合氣。在觸點式電子點火系統(tǒng)中，雖然點火信號仍由分電器內(nèi)的凸輪和斷電器觸點產(chǎn)生，但流過觸點的電流是三極管的基極電流，它比一次電流要小得多，所以觸點火花很小，觸點沒有燒蝕，觸點使用壽命延長。但是，由于仍然有觸點、觸點臂頂塊和凸輪，存在摩擦和磨損，觸電間隙會不斷變化，影響點火正時，需要經(jīng)常調(diào)整。所以觸點式半導(dǎo)體點火系統(tǒng)現(xiàn)已很少使用。7.3.2 無觸點式電子點火系該系統(tǒng)取消了斷電器觸點，利用各種信號發(fā)生器代替斷電器觸點，產(chǎn)生點火信號。通過電子元件組成的點火

30、控制器，控制點火系工作。根據(jù)信號發(fā)生器形式不同，有磁電式、霍爾式、光電式和電磁振蕩式幾種。圖7-17 磁電式信號發(fā)生器1-底板 2-活動底板 3-信號發(fā)生器線圈 4-永久磁鐵 5-信號轉(zhuǎn)子圖7-16 磁電式電子點火系統(tǒng)1-分電器 2-火花塞 3-蓄電池 4-點火開關(guān) 5-點火線圈 6-點火控制器 7-磁電式信號發(fā)生器1.磁電式電子點火系統(tǒng) 它主要由點火線圈、火花塞、分電器、磁電式信號發(fā)生器和點火控制器等組成（圖7-16）。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點是用磁電式信號發(fā)生器和點火控制器取代傳統(tǒng)點火系統(tǒng)中的斷電器，控制點火線圈的初級繞組通斷。（1）磁電式信號發(fā)生器 它主要由信號轉(zhuǎn)子、信號發(fā)生器線圈、永久磁鐵等組

31、成，一般安裝在分電器內(nèi)（圖7-17）。信號轉(zhuǎn)子5由分電器軸6驅(qū)動，信號轉(zhuǎn)子上的凸齒數(shù)與氣缸數(shù)相等。信號發(fā)生器線圈3繞在永久磁鐵4或鐵心上，永久磁鐵的磁力線穿過線圈經(jīng)鐵心、信號轉(zhuǎn)子形成磁回路。信號發(fā)生器線圈總成安裝在信號發(fā)生器底板2上。發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，信號轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凸齒與鐵心正對時，磁通量最大；當(dāng)鐵心位于兩凸齒之間時，磁通量最小。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)磁通量變化時，位于磁場中的圖7-18 磁通量與輸出信號的波形線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化率成正比（圖7-18）。當(dāng)磁通量為最大或最小時，其變化率為零，線圈中感應(yīng)電動勢為零。磁通量變化率最大時（圖中a、c點），線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最

32、大。由于磁通方向的變化，感應(yīng)電動勢的方向也不同，有正、負(fù)半波之分。（2）點火控制器（圖7-16） 點火控制器6中有5個三極管，其中VT1管發(fā)射極與基極相連，相當(dāng)于一個二極管，主要起溫度補償作用，VT2管為觸發(fā)管，VT3和VT4起放大作用，VT5是大功率開關(guān)管，它與點火線圈初級繞組串聯(lián)，可以迅速接通和切斷點火線圈的初級回路。當(dāng)點火開關(guān)接通，發(fā)動機沒有工作時，信號發(fā)生器轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，信號發(fā)生器無信號輸出。此時，蓄電池的電流從其正極通過R4、R1、VT1和傳感器線圈到蓄電池負(fù)極（搭鐵）形成回路，電路中P點電位較高，使VT2管的發(fā)射結(jié)加正向電壓而導(dǎo)通，故其集電極電位降低到約等于0，使VT3管無基極電流而截

33、止，VT4和VT5管獲得正向偏壓而導(dǎo)通，這樣電流便從蓄電池正極經(jīng)點火開關(guān)S、電阻Rf、點火線圈初級繞組N1、VT5管和搭鐵流回蓄電池負(fù)極。圖7-19 霍爾式信號發(fā)生器1-觸發(fā)葉輪 2-霍爾集成塊 3-永久磁鐵發(fā)動機工作時，信號發(fā)生器就有信號輸出。當(dāng)信號發(fā)生器輸出正脈沖信號時，A點為正，B點為負(fù)，VT1管受反向偏置電壓而截止，P點仍保持較高的電位。這樣VT2導(dǎo)通，VT3截止，VT4和VT5導(dǎo)通，點火線圈初級繞組有電流通過。當(dāng)信號發(fā)生器輸出負(fù)脈沖信號時，A點為負(fù)，B點為正，VT1管受正向電壓而導(dǎo)通，P點電位降低，使VT2管截止，VT3管導(dǎo)通，VT4和VT5迅速截止，點火線圈初級電路被切斷，在點火線

34、圈次級繞組N2中感應(yīng)產(chǎn)生瞬時高電壓，高電壓經(jīng)分電器送到火花塞，產(chǎn)生電火花，點燃混合氣。當(dāng)信號發(fā)生器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周時，各缸按點火順序依次點火。2.霍爾式電子點火系統(tǒng) 該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點是采用霍爾式信號發(fā)生器和集成電路點火控制器控制點火。（1）霍爾式信號發(fā)生器 它一般安裝在分電器中（圖7-19），主要由與分火頭連成一體的觸發(fā)葉輪1、帶導(dǎo)磁板的永久磁鐵3、霍爾集成塊2等組成。觸發(fā)葉輪由分電器軸驅(qū)動，其葉片數(shù)與氣缸數(shù)相等?；魻柤蓧K包括霍爾元件、放大及整形集成電路。圖7-20 霍爾式信號發(fā)生器的工作原理a) 觸發(fā)葉輪的葉片進(jìn)入空氣隙 b) 觸發(fā)葉輪的葉片離開空氣隙1-導(dǎo)磁板 2-永久磁鐵 3-觸發(fā)開關(guān)板

35、4-觸發(fā)葉輪的葉片 5-霍爾元件當(dāng)觸發(fā)葉輪轉(zhuǎn)動時，每當(dāng)葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時（圖7-20a），磁場被觸發(fā)葉輪的葉片旁路，霍爾元件不受磁場的作用，不產(chǎn)生霍爾電壓。當(dāng)觸發(fā)葉輪的葉片離開永久磁鐵與霍爾元件對之間的空氣隙時（圖7-17b），永久磁鐵的磁通便通過導(dǎo)磁板作用于霍爾元件上，在霍爾元件上產(chǎn)生霍爾電壓。由于霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓較弱，需要對其進(jìn)行放大、整形轉(zhuǎn)換成方波信號才能作為點火器控制信號。這項工作由霍爾信號發(fā)生器內(nèi)的集成電路來完成。圖7-21 點火控制器電路（L479集成塊）（2）點火控制器 它采用多功能專用點火集成電路模塊，功能強、性能優(yōu)越、工作可靠、價格低。圖7-21所

36、示是以L497專用點火集成電路模塊為核心組成的電子點火控制器電路。它除了具有點火控制功能外，還具有點火線圈限流保護(hù)功能、閉合角控制功能、停車斷電保護(hù)功能、電流上升率控制功能、過電壓保護(hù)功能等?；魻栃盘柊l(fā)生器輸出的方波脈沖信號輸入給L497集成塊的引腳5，經(jīng)過其內(nèi)部電路的放大，驅(qū)動電流由引腳14輸出，用來控制功率管VT的導(dǎo)通和截止，從而使點火線圈初級電路接通和斷開，在次級繞組中不斷產(chǎn)生高壓電，高壓電經(jīng)分電器送到各缸火花塞，點燃混合氣。與磁電式電子點火系統(tǒng)相比，霍爾式電子點火系統(tǒng)的點火信號發(fā)生器輸出的點火信號幅值、波形不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響，即使發(fā)動機轉(zhuǎn)速很低時，也能輸出穩(wěn)定的點火信號，因此低速點火

37、性能好，有利于發(fā)動機起動。此外，發(fā)動機在各種工況下，霍爾式點火信號發(fā)生器均能輸出高低電平時間比一定的方波信號，所以點火正時精度易于控制?；魻柺近c火信號發(fā)生器無需調(diào)整，不受灰塵、油污等影響，使其工作可靠性高、使用壽命長。3.光電式信號發(fā)生器 其結(jié)構(gòu)特點是采用光電式信號發(fā)生器產(chǎn)生點火信號，由點火控制器等元件控制點火。圖7-22 光電式信號發(fā)生器1-遮光盤 2-分火頭 3-光源 4-光接受器 5-集成電路 6-活動底板（1）光電式信號信號發(fā)生器 它由光源、光接受器、遮光盤、集成電路等組成（圖7-22）。光源為砷化鎵發(fā)光二極管，通電時發(fā)出紅外線光束。為增強光線強度，采用一近似半球形的透鏡聚集。發(fā)光二極

38、管耐震、耐高溫，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)1500C時仍可正常工作，具有性能可靠、壽命長等優(yōu)點。光接受器4是一只光敏三極管，與發(fā)光二極管上下相對安裝，二者之間有一定距離，以便使遮光盤在二者之間運轉(zhuǎn)。光敏三極管只有集電極和發(fā)射極兩只腳，基極電流由光照射產(chǎn)生。光源與光接受器均固定在光接受器底板上。遮光盤1用金屬或塑料制成，安裝在分火頭驅(qū)動軸上，由分電器軸通過離心提前機構(gòu)驅(qū)動。遮光盤開有與發(fā)動機氣缸數(shù)相等的缺口。圖7-23 光電式電子點火系電路圖發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，信號發(fā)生器的遮光盤隨分電器軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)遮光盤的缺口處于光源與接受器之間時，發(fā)光二極管的紅外線光束照射到光敏三極管基極上，光敏三極管導(dǎo)通；當(dāng)遮光盤的缺口離開光源

39、與接受器后，發(fā)光二極管的紅外線光束被遮光盤遮住，光敏三極管基極失電，由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止。分電器旋轉(zhuǎn)一圈，光敏三極管導(dǎo)通、截止各N次（N為發(fā)動機氣缸數(shù)）。集成電路將光敏三極管輸出的開關(guān)信號進(jìn)行放大等處理。(2)點火控制器 點火控制器是將光電信號發(fā)生器送來的信號進(jìn)行放大，通過功率三極管控制點火線圈初級電流的通、斷，使點火線圈次級繞組產(chǎn)生高壓電(圖7-23)。當(dāng)光敏三極管V受光導(dǎo)通時，三極管VT1獲得正向偏壓而導(dǎo)通。VT1導(dǎo)通后為VT2提供正向偏壓UR4，使VT2導(dǎo)通，VT3截止。功率三極管VT獲得正向偏壓UR6導(dǎo)通，從而使點火線圈初級繞組通電；當(dāng)光敏三極管V失光時，由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，VT1失去基極電流由

40、導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，VT2也截上，VT3因獲得正向偏壓由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。VT失去正向偏壓UR6則由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，點火線圈初級繞組斷電，在點火線圈次級繞組產(chǎn)生高壓，經(jīng)配電器分送至各缸火花塞。穩(wěn)壓二極管VS用以保證發(fā)光二極管GA獲得穩(wěn)定的工作電壓。電容C1為正反饋電路，用以提高功率管VT的翻轉(zhuǎn)速度，減少功率損耗，防止發(fā)熱。電阻R7用以保護(hù)功率三極管VT。當(dāng)VT由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止時，在次級繞組W2產(chǎn)生次級電壓的同時，初級繞組也產(chǎn)生300V左右的自感電動勢，R7可為其提供回路，防止VT被擊穿損壞。電阻R8與電容C2也具有R7的作用，同時C2還具有濾波功能。電阻R9為點火線圈的附加電阻。4.振蕩式電子點火系統(tǒng) 該系

41、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點是采用振蕩式信號發(fā)生器產(chǎn)生點火信號，并利用點火控制器（與分火頭合為一體）控制點火。圖7-24 振蕩式信號發(fā)生器1-正反饋線圈（L2） 2-振蕩線圈（L3） 3-鐵氧體 4-E形鐵心 5-負(fù)反饋線圈（L1） 6-分火頭 7-信號轉(zhuǎn)子 8-鐵氧體耦合桿（1）振蕩式信號發(fā)生器 它由信號轉(zhuǎn)子與振蕩式信號發(fā)生器等組成（圖7-24）。信號轉(zhuǎn)子7為一塑料圓鼓，在其周圍嵌入與氣缸數(shù)相等的鐵氧體耦合桿8。信號轉(zhuǎn)子安裝在分火頭6驅(qū)動的軸上，通過離心提前機構(gòu)由分電器軸驅(qū)動。振蕩式信號發(fā)生器由E形鐵心4與負(fù)反饋線圈L1、正反饋線圈L2、振蕩線圈L3組成。負(fù)反饋線圈與正反饋線圈分別繞在鐵心的上、下兩臂上，振

42、蕩線圈繞在鐵心的中臂上。L1的匝數(shù)多于L2，L1與 L2的繞向應(yīng)使它們通電時，在中臂上產(chǎn)生方向相反的磁通。傳感器固定在分電器底板上，相當(dāng)于傳統(tǒng)分電器斷電器的位置。(2)點火控制器 點火控制器由振蕩器、濾波電路、放大器及功率三極管VT4等組成（圖7-25）。發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，當(dāng)信號轉(zhuǎn)子的鐵氧體耦合桿未對準(zhǔn)傳感器的E形鐵心時，磁路的磁阻大，L2與L3的耦合很弱，而L1此時為VT1提供負(fù)反饋，振蕩器不工作，VF2無正向偏壓處于截止?fàn)顟B(tài)。復(fù)合三極管VT3獲得正向偏壓而導(dǎo)通。VT3的基電流電路：蓄電池正極點火開關(guān)（S）控制器接柱R9R6R7VT3其極發(fā)射極R8搭鐵蓄電池負(fù)極。當(dāng)VT3導(dǎo)通后，為功率三極管VT

43、4提供正向偏壓UR8，使VT4導(dǎo)通。R8的電流電路：蓄電池正極點火開關(guān)控制器接柱R10復(fù)合三極管VT3集電極發(fā)射極R8搭鐵蓄電池負(fù)極VT4導(dǎo)通后，點火線圈初級繞組W1通電。當(dāng)信號轉(zhuǎn)子的鐵氧體耦合桿對準(zhǔn)傳感器的E形鐵心時，磁路磁阻減小，L2與L3的耦合增強，為VT1的基極提供正反饋，使振蕩器工作，產(chǎn)生300-400KHZ的高頻振蕩，通過R4、C4使VT2獲得正向偏壓UR5，由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。由于VT2導(dǎo)通后其內(nèi)阻極小，VT3失去正向偏壓由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，進(jìn)而使VT4又失去正向偏壓，由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，點火線圈初級繞組W1斷電，次級繞組W2產(chǎn)生次級高壓，經(jīng)配電器分配至各氣缸火花塞。以四氣缸發(fā)動機為例，信號

44、轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈，信號轉(zhuǎn)子上的鐵氧體耦合桿（4個）將對準(zhǔn)E形鐵心4次，振蕩器產(chǎn)生4次高頻振蕩，使點火線圈產(chǎn)生4次高壓電，分別給各缸點火一次。附加元件的作用：電容C為電源濾波電容，電容C1為反饋耦合電容；電容C5用來減小無線電干擾；穩(wěn)壓二極管VD2用來保護(hù)VT3；穩(wěn)壓二極管VD3用來保護(hù)VT4。當(dāng)VT4由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止時，點火線圈初級繞組W1產(chǎn)生的300V左右的自感電動勢，可經(jīng)VD3構(gòu)成回路，從而避免VT4被擊穿損壞。7.4 微機控制的點火系統(tǒng)無觸點電子點火系統(tǒng)取消了斷電器觸點，采用多功能專用點火集成電路模塊，配以高能點火線圈，使點火電壓、點火能量大大提高，還具有恒流控制、閉合角控制等功能，使點火性

45、能顯著提高，改善了發(fā)動機的動力性能、燃油經(jīng)濟性能、啟動性能和排氣凈化性能。但是，對影響發(fā)動機性能最重要的因素點火提前角的調(diào)節(jié)，仍然是采用離心式和真空式點火提前調(diào)節(jié)裝置，即機械調(diào)節(jié)方式，而且只能考慮發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等少數(shù)幾個因素的影響，而對發(fā)動機冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、可燃混合氣的空燃比等多種運行參數(shù)沒法考慮。由于機械式點火提前調(diào)節(jié)裝置控制精度低，響應(yīng)速度慢，不能保證發(fā)動機在各種工況下均在最佳時刻點火，使發(fā)動機性能進(jìn)一步提高受到限制，所以人們研制和開發(fā)了微機控制的電子點火系統(tǒng)。7.4.1 微機控制點火系統(tǒng)的特點1.由于取消了離心式、真空式等機械式點火提前調(diào)節(jié)裝置，采用微機控制點火提前角，考慮的因素

46、更加全面，控制精度高，使發(fā)動機在各種工況下都能采用最佳點火提前角，發(fā)動機的動力性、燃油經(jīng)濟性及排放凈化性能進(jìn)一步提高。2.當(dāng)采用爆震傳感器閉環(huán)控制時，能夠使發(fā)動機總是工作在爆震的邊緣而又不發(fā)生爆震，發(fā)動機的熱效率高，動力性、經(jīng)濟性好。3.對于無分電器點火方式，減小了點火能量損失（配電器分火頭于旁電極之間跳火會損失部分點火能量）；由于增加了點火線圈數(shù)量，每個線圈通電時間延長，保證發(fā)動機在高速時有足夠的次級電壓和點火能量。4.具有故障自診斷功能，當(dāng)點火監(jiān)測信號3次以上沒有反饋信號時，ECU強制切斷燃油噴射，并顯示點火系統(tǒng)有故障。7.4.2 微機控制點火系統(tǒng)的類型根據(jù)高壓配電方式可以分為有分電器式和

47、無分電器式，無分電器式按點火方式又可分為單獨點火方式和雙缸同時點火方式。根據(jù)是否有反饋控制（即爆震傳感器）可以分為開環(huán)控制方式和閉環(huán)控制方式。圖7-26 安裝在火花塞頂部的點火線圈1-火花塞 2-點火線圈有分電器點火系統(tǒng)存在以下缺陷：高壓電經(jīng)分火頭、旁電極、高壓線等點火能量損失大，高速、多缸時點火能量得不到保證（受閉合角限制），點火正時誤差大（由于機械傳動誤差），無線電干擾嚴(yán)重等。為了消除分電器的上述缺陷，進(jìn)一步提高點火系統(tǒng)的性能，便出現(xiàn)了無分電器點火系統(tǒng)（DISDistributorless Ignition System）。它主要有兩種方式：單獨點火方式和雙缸同時點火方式。1.單獨點火方式

48、 單獨點火方式一個火花塞配一個點火線圈(圖7-26)，點火線圈直接安裝在火花塞頂上，不需要高壓線。圖7-27 雙缸同時點方式2.雙缸同時點火方式 雙缸同時點火方式一個點火線圈同時給兩個缸點火（圖7-27）。這種點火方式要求共用一個點火線圈的兩缸工作相位相差360º曲軸轉(zhuǎn)角。這樣當(dāng)一缸接近壓縮行程上止點時，另一缸接近排氣行程上止點，點火時兩缸的火花塞同時跳火，處于排氣行程的氣缸的點火是無效點火，處于壓縮行程的氣缸的點火是有效點火。目前雙缸同時點火方式應(yīng)用較多。7.4.3 微機控制點火系統(tǒng)的基本組成圖7-28 微機控制的點火系統(tǒng)它主要由各種傳感器、微機控制器、點火器、點火線圈、火花塞等組

49、成(圖7-28)。1.傳感器 傳感器用來檢測發(fā)動機的工作狀況，將各種信息輸入微機控制器。與點火控制有關(guān)的傳感器主要有：(1)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器與曲軸位置傳感器 用于檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速和曲軸位置，它是確定初始點火提前角和基本點火提前角的最主要依據(jù)。初始點火提前角是指由曲軸位置確定的點火提前角?；军c火提前角是指由發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷所確定的提前角。有些發(fā)動機將上述兩種傳感器做成一體，一般安裝在分電器內(nèi)，或飛輪殼上，或凸輪軸前后端。(2)空氣流量傳感器或進(jìn)氣管絕對壓力傳感器 它提供發(fā)動機負(fù)荷信號，是確定基本點火提前角的最主要依據(jù)之一。(3)節(jié)氣門位置傳感器 微機利用此信號判斷發(fā)動機負(fù)荷狀況，是怠速、中小負(fù)荷還

50、是大負(fù)荷，用來對點火提前角進(jìn)行修正。(4)進(jìn)氣溫度傳感器和冷卻液溫度傳感器 用來檢測進(jìn)氣溫度和發(fā)動機冷卻液溫度，微機根據(jù)這些信號對基本點火提前角進(jìn)行修正。(5)爆震傳感器 在點火提前角閉環(huán)控制系統(tǒng)中，微機根據(jù)爆震傳感器的輸入信號，判斷發(fā)動機是否發(fā)生爆震，從而對點火提前角進(jìn)行調(diào)整，使發(fā)動機總是工作在爆震邊緣而又不發(fā)生爆震，以獲得最佳動力性和燃油經(jīng)濟性。(6)開關(guān)量信號 它包含起動開關(guān)信號、全負(fù)荷節(jié)氣門開關(guān)信號、空調(diào)開關(guān)信號及空檔開關(guān)信號（對自動變速器汽車）等，用于對點火提前角進(jìn)行修正。上述各種傳感器都是與電控燃油噴射系統(tǒng)共用，其結(jié)構(gòu)原理參見5.4。2.微機控制器(ECU) 它由中央處理器（CPU

51、）、存儲器（RAM、ROM）、輸入輸出接口（I/O）、模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（A/D、D/A）以及整形、驅(qū)動電路等組成。在微機控制器中，中央處理器是核心部分，它具有運算和控制功能。發(fā)動機運行時，它采集各種傳感器的信號，進(jìn)行運算處理，根據(jù)運算結(jié)果發(fā)出控制信號，控制執(zhí)行器如點火控制器。存儲器用來存放過程控制的各種程序、運算的中間結(jié)果及通過大量試驗獲得的原始數(shù)據(jù)，如發(fā)動機在各種轉(zhuǎn)速和負(fù)荷時的最佳點火提前角。輸入輸出接口用來連接CPU與外部設(shè)備。A/D、D/A轉(zhuǎn)換器將傳感器輸入的模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字計算機能夠處理的數(shù)字信號，或者把計算機發(fā)出的控制信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，用于控制被控對象。整形電路將傳感器輸入信號轉(zhuǎn)

52、變成理想的波形，驅(qū)動電路對計算機發(fā)出的控制信號進(jìn)行放大，使其能夠驅(qū)動執(zhí)行器。在發(fā)動機集中控制系統(tǒng)中，電控燃油噴射系統(tǒng)和電子點火系統(tǒng)的控制器是合為一體的。3.點火器 它是微機控制的電子點火系統(tǒng)的功率輸出級，它接受微機控制器輸出的點火控制信號并進(jìn)行功率放大，以便驅(qū)動點火線圈的工作。點火器的電路、功能和結(jié)構(gòu)因車而異，有的與微機控制器裝在同一電路板上，有的則有專門的點火模塊，用導(dǎo)線與微機控制器相連（如豐田公司的TCCS系統(tǒng)），而日產(chǎn)公司的ECCS系統(tǒng)則僅是一只控制點火線圈初級電流的大功率開關(guān)三極管，它與點火線圈安裝在一起并配以較大的散熱器以利于散熱。7.4.4 微機控制點火系統(tǒng)的工作原理1.基本工作原

53、理 在微機控制的電子點火系統(tǒng)中，由各種傳感器檢測發(fā)動機的工況信息，并送給ECU進(jìn)行分析和計算，根據(jù)曲軸位置確定初始點火提前角,并根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號從存儲器中調(diào)出基本點火提前角的原始數(shù)據(jù)，再根據(jù)進(jìn)氣溫度、冷卻液溫度、節(jié)氣門位置等傳感器信號和各種開關(guān)信號，對基本點火提前角進(jìn)行修正，最后ECU向點火控制器發(fā)出控制信號，使其在最佳時刻接通和斷開點火線圈初級電路，在點火線圈次級繞組中產(chǎn)生高壓電，使火花塞跳火，點燃混合氣。2.點火控制 點火控制主要有三個方面：點火提前角控制、閉合角控制和爆震控制。圖7-29 基本點火提前角與發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷關(guān)系圖（脈譜圖） a)微機控制 b)機械式調(diào)節(jié)（1）點火提前

54、角控制 影響點火提前角的因素眾多，關(guān)系復(fù)雜，其中最主要的是發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。因此，人們通過對發(fā)動機進(jìn)行大量的試驗，測出在不同工況下，使其動力性、燃油經(jīng)濟性、排放凈化性能等達(dá)到最佳值時的點火提前角數(shù)值，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出點火提前角與發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷之間的關(guān)系圖，稱之為脈譜圖（圖7-29a是微機控制的脈譜圖。圖7-29b表示機械式點火提前角調(diào)節(jié)裝置，只是由幾個簡單的曲面組成）。將該圖以數(shù)據(jù)形式儲存到ECU的存儲器(ROM)中。還儲存有根據(jù)試驗確定的的各種修正和控制程序，用于在發(fā)動機溫度變化、起動工況、爆震情況下的點火提前角控制。在發(fā)動機實際工作時，利用這些數(shù)據(jù)控制發(fā)動機點火提前角，使其動力

55、性、燃油經(jīng)濟性、排放凈化性達(dá)到最佳值。發(fā)動機具體點火提前角控制如下：1）發(fā)動機起動工況：此時轉(zhuǎn)速很低，發(fā)動機負(fù)荷信號（進(jìn)氣壓力或流量信號）不穩(wěn)定，通常將點火提前角固定在初始點火提前角。ECU根據(jù)點火開關(guān)信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器進(jìn)行起始點火提前角控制。也有一些發(fā)動機采用非初始提前角控制，而是根據(jù)發(fā)動機溫度和起動轉(zhuǎn)速進(jìn)行更精確的點火控制。2）暖機與怠速工況：ECU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度和空調(diào)開關(guān)信號進(jìn)行點火提前角控制，再根據(jù)冷卻水溫和發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動、氧傳感器等信號進(jìn)行點火提前角修正。3）正常運轉(zhuǎn)工況：ECU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷進(jìn)行基本點火提前角控制，再根據(jù)溫度、氧傳感器、爆震等傳感器信

56、號進(jìn)行修正。圖7-30 暖機點火提前角修正特性4）修正點火提前角控制：它是基本點火提前角乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)得到的點火提前角。不同的型號的發(fā)動機，其修正系數(shù)各不相同，所修正的項目也不盡相同。暖機修正：發(fā)動機冷卻起動后，其溫度還很低，因此要求適當(dāng)增大點火提前角，以改善燃油的消耗，加快暖機過程。ECU根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度信號、進(jìn)氣壓力信號或進(jìn)氣流信號、節(jié)氣門位置信號作出暖機點火提前角修正。暖機修正點火提前隨發(fā)動機的溫度上升而減?。▓D7-30），不同車型其暖機修正特性曲線的形狀有所不同。圖7-31 怠速穩(wěn)定點火提前角修正特性怠速穩(wěn)定修正：發(fā)動機在怠速運行期間，因負(fù)荷變化而出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動，怠速不穩(wěn)。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于所設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，微機根據(jù)其目標(biāo)轉(zhuǎn)速的差值大小適當(dāng)增大點火提前角；當(dāng)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速高于設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，則適當(dāng)減小點火提前角。ECU根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號、節(jié)氣門位置信號、車速信號、空調(diào)開關(guān)信號等作出怠速穩(wěn)定點火提前角修正，修正特性如圖7-31。圖7-32 空燃比反饋點火提前角修正空燃比反饋修正：裝有氧傳感器的發(fā)動機，當(dāng)電子控制根據(jù)氧傳感器的反饋信號空燃比進(jìn)行修正時，隨著噴油量的增加或減少，會引起發(fā)動機轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)波動，為了提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性，控制器在控制噴油量減少的同時，適當(dāng)?shù)卦龃簏c火提前角。ECU根據(jù)氧傳感器反饋信號、節(jié)氣門位置信號、發(fā)動機冷卻液溫度信號、車速