汽车电子点火系统

3. 电子点火系统的种类
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按控制点火线圈初级电流的电子元件分类 晶 体管点火装臵；可控硅点火装臵；集成电路点 火装臵。 按点火装臵有无触点分类 触点式电子点火装 臵，又称半导体管或晶体管辅助点火装臵；无 触点电子点火装臵，又称全晶体管点火装臵。 按点火能量的储存方式分类 电感储能式电子 点火装臵，其储能元件是点火线圈；电容储能 式电子点火装臵，其储能元件是专用的电容 器。 按点火提前角的控制方式分类 普通电子点火 系统；微机控制点火系统。
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电容器工作时要承 受触点打开时初级 绕组产生的200～ 300V自感电动势， 因此要求其耐压为 500 V。
l—蜡纸 2—铝箔 3—外壳 4—引出线
3. 火花塞
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火花塞的作用是将点火线圈产生的高压电引 入发动机燃烧室，在其电极间隙中产生电火 花点燃混合气。
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火花塞的工作条件极其恶劣，它要受到高 压、高温以及燃烧产物的强烈腐蚀，因此， 必须具有足够的力学强度，能够承受冲击性 高压电的作用，能承受剧烈的温度变化，并 具有良好的热特性，并要求火花塞采用难熔 耐蚀的材料，以抵抗高温燃气的腐蚀。
2. 电子点火装臵的优点
1. 因为无机械触点或初级电流不经过触点，所以不 存在触点氧化、烧蚀、变形、磨损等问题，使用 中几乎不需要维修和经常换件。同时可以增大初 级断电电流值，提高次级电压，有效地改善和保 证点火性能。 2.电磁能量得到充分利用，高电压形成迅速，火花 能量大。 3. 减小了火花塞积炭的影响。 4. 点火时间精确，混合气能得到完全燃烧，从而保 证了发动机在降低油耗的基础上，减少废气污 染，获得最好的动力性。 5. 对无线电干扰小，结构简单，重量轻，体积小， 保养维修简便。
4.1.2传统点火系的工作原理
传统点火系 是利用电磁感应 原理，把来自蓄 电池或发电机的 12V低压电，经点 火线圈和断电器 转变为15～20kV 的高压电，由分 电器按一定规律 送入各缸火花 塞，击穿其电极 间隙而点燃混合 气。其工作原理 如图所示。
传统点火系统工作原理示意图
发动机转速对点火系统最高次级 电压的影响很大。次级电压随转速升 高而降低，是发动机高速时容易断火 的原因。
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4.3.2 微机控制点火系统点火提前角 的控制方式
1. 开环控制
即ECU根据有关传感器提供的发动机 工况信息从内部存贮器（ROM）中读 取出相应的基本点火提前角，并通过 计算出的修正值给予修正后得出最佳 点火提前角数据来控制点火，而对控 制结果不予考虑。
2. 闭环控制 闭环控制方式可以在控制点火提前角的 同时，不断地检测发动机的有关工作状 况，如发动机是否发生爆震、怠速是否 稳定等，然后根据检测到的变化量，及 时对点火提前角进行修正，使发动机始 终处于最佳的点火状态，而不受发动机 零部件的磨损、老化以及有关使用因素 的影响，故控制精度高。
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4.2.2普通电子点火系统简介
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普通电子点火系统的主要特点是其点火提前 角的控制由机械式点火提前装臵完成； 微机控制点火系统点火提前角的控制则由发 动机电子控制单元ECU来完成，完全取代了 离心式点火提前装臵和真空式点火提前装 臵。
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1. 磁感应式电子点火系统
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磁感应式电子点火系统又称为磁脉冲式
霍尔式电子点火装臵的工作性能更加可 靠、耐久、寿命长，因此，应用将会越 来越广泛。
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3. 光电式电子点火系统
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光电式电子点火 系统是利用光敏 元件（光敏三极 管或光敏二极 管）的光电效应 原理，制成光电 式点火信号发生 器给点火电子组 件（点火器）提 供点火信号，来 达到控制点火的 目的的。
1—点火器 2—点火开关 3—点火线圈 4—光电式点火信号发生器 5—分火头
4.3.3微机控制点火系统的控制内容
1. 点火提前角的确定
起动时点火提前角 v 起动后点火提前角控制
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实际点火提前角＝初始点火提前角十基本点火提前角十修正点火提前角
1）基本点火提前角 v 2）点火提前角的修正值
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①暖机修正 v ②怠速稳定性修正
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暖机时点火提前角控制
点火提前角怠速稳定性修正
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4.1传统点火系
4.1.1传统点火系统的组成
传统点火系统主要由电源、点火开关、点 火线圈、分电器、和火花塞等部分组成，如下 图所示。
传统点火系统的组成 l—点火开关 2—起动开关 3—蓄电池 4—起动机 5—高压导线 6—阻尼电阻 7—火花塞 8—断电器 9—电容器 10—点火线圈 11—附加电阻 12—配电器
（l）信号发生器
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信号发生器的功用 是产生信号电压， 控制点火装臵的工 作。它装在分电器 内的底版上，如图 所示。它主要由装 在分电器轴上的信 号转子、永久磁 铁、铁芯（支座） 和绕在铁芯上的感 应线圈等组成。信 号转子由分电器轴 驱动，转子上的凸 齿数与发动机气缸 数相等。
1—信号转子 2—永久磁铁 3—铁芯 4—磁通 5—传感线圈 6—空气隙
③过热修正
④空燃比反馈修正
点火提前角的过热修正
2. 霍尔效应式电子点火系统
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霍尔效应式电子点火系统，是利用霍尔
效应原理制成的传感器产生点火信号， 触发和控制电子点火系统工作的。是目 前国内外使用最多的一种点火装臵之 一。
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霍尔式电子点火系统由内装霍尔信号发 生器的分电器、点火器、点火线圈和火 花塞等组成。
桑塔纳轿车霍尔式电子点火系统
1—蓄电池 2—点火开关 3—点火线圈 4—点火器 5—分电器 6—火花塞
磁感应式信号发生器工作原理
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信号发生器的结构原理如图所示，具体工作过程如 下：当发动机工作时，信号转子便由分电器轴带动旋 转，这时信号转子的凸齿与铁芯间的空气隙将发生变 化，使通过传感线圈的磁通量发生变化，在传感线圈 内便产生交变电动势。
（2）电子点火装置的工作原理
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点火器组装在一个小盒内，其基本电路如图所示。
汽车点火系统
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点火系统的作用是适时地为汽油发动机气缸内 已压缩的可燃混合气，提供足够能量的电火 花，使发动机能及时、迅速地燃烧做功。 点火系的要求 1．能产生足以击穿火花塞间隙的高电压; 2．火花应具有足够的能量; 3．点火时刻应适应发动机的工况变化.
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源自文库
点火系统的分类：
（1）传统点火系 利用机械开关（即触点的闭合和打开）来控 制点火线圈初级电流的通断，完成点火工作的。 （2）电子点火系 利用半导体器件（如晶体三极管、晶闸管 等 ）作为开关来控制点火线圈初级电流的通断， 完成点火工作。 随着对汽车发动机燃油经济性和排放指标的 要求越来越高，传统点火系已无法适应现代发动 机的点火要求，目前已逐渐被电子点火系统所取 代。
火花塞的热特性（二）
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火花塞的热特性主要取决于绝缘体裙部的 长度。绝缘体裙部长的火花塞，受热面积 大，传热距离长，散热困难，裙部温度 高，称为热型火花塞；反之，裙部短的火 花塞，受热面积小，传热距离短，容易散 热，裙部温度低，称为冷型火花塞。热型 火花塞适用于低速、低压缩比、小功率发 动机；冷型火花塞适用于高速、高压缩 比、大功率发动机。
火花塞的结构如下图所示:
在钢制壳体5的内部固定有 高氧化铝陶瓷绝缘体2，使中心 电极与侧电极之间保持足够的绝 缘强度。绝缘体孔的上部装有金 属杆3，通过接线螺母与高压分 线相连，下部装有中心电极10。 金属杆与中心电极之间用导电玻 璃6密封。中心电极用镍锰合金 制成，具有良好的耐高温、耐腐 蚀和导电性能。
1—各种传感器 2—ECU 3—点火器 4—点火线圈 5—火花塞
1. 传感器
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曲轴位臵传感器
进气管负压传感器 v 空气流量计 v 进气温度传感器 v 冷却水温度传感器 v 节气门位臵传感器 v 爆震传感器 v 开关量输入
2. 电子控制单元（ECU）
作用是根据发动机各种与点火有关的传 感器输入的信息及内存的数据，进行运 算、处理、判断，然后输出点火信号， 控制点火器动作，完成点火工作。 v 在ECU的只读存贮器ROM中，存放着 各种程序和该车在各种工况下最优化的 点火提前角等数据。
2. 影响次级电压的其它因素
（1）发动机的气缸数 （2）火花塞积炭 （3）电容对次级电压的影响
（4）触点间隙对次级电压的影响 （5）点火线圈的温度
开磁路点火线圈
a）电路原理
b）结构示意图
闭磁路式点火线圈
（3）电容器
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电容器装在分电器 的壳体上，它由两 条铝箔或锡箔组 成，一条箔带的底 部与外壳紧密接 触，另一条箔带则 通过与外壳绝缘的 导电片由导线引 出。
火花塞的热特性（一）
当吸收和散发的热量达到平衡（实践 证明，当火花塞绝缘体裙部的温度保持在 500～600℃）时，落在绝缘体上的油滴能立 即烧去，不形成积炭，这个温度称为火花 塞的自净温度。低于这个温度，火花塞常 因产生积炭而漏电，导致不点火；高于这 个温度，则当混合气与炽热的绝缘体接触 时，可能早燃而引起爆燃，甚至在进气行 程中燃烧，产生化油器回火。
霍尔集成电路的工作原理
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霍尔信号发生器的工作原理如图所示。
a）触发叶轮的叶片进入空气隙 b）触发叶轮的叶片离开空气隙 1—触发叶轮的叶片 2—霍尔元件 3—永久磁铁 4—信号发生器底座 5—导磁板
（3）霍尔式无触点电子点火装置的优点
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发动机转速很低时，也能输出稳定的点 火信号，因此，低速性能好，有利于发 动机的起动。并且发动机在任何工况 下，霍尔式点火信号发生器均能输出高 低电平时间比一定的方波信号，故点火 正时精度高，且易于控制。
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4.3微机控制电子点火系统
机械式点火提前装臵不能保证点火时刻 处于最佳值，因此逐渐被微机控制的电 子点火装臵而取代。 v 微机控制电子点火系统按照是否保留分 电器（实质上是配电器）而分为有分电 器式和无分电器式两种。
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4.3.1微机控制点火系统的组成
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微机控制的电子点火系统主要由与点火有关的各种 传感器、电子控制单元（电子控制器）ECU、点火 器、点火线圈、配电器、火花塞等组成，如图所 示。
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光电式点火 信号发生器 安装在分电 器内，通常 都由光源、 光接收器和 遮光盘三部 分组成，其 结构如图所 示。
1—光源 2—光接收器 3—遮光盘 4—分电器轴
光电式点火系统的优点
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触发器的触发信号完全由遮光盘的位 臵（也即曲轴的位臵）所决定而与转 速无关，故在分电器转速很低时仍能 正常发出触发信号，保证正常工作。 此外，结构简单，对制造精度要求不 高且成本低。 缺点是弄脏后灵敏度将会降低。
或磁电式电子点火装臵，这种系统结构 简单，性能可靠，已在国内外普遍使 用。
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丰田车无触点式磁感应电子点火系统主 要由磁感应式点火信号发生器、点火 器、分电器、专用点火线圈、火花塞等 组成，如下图所示。
磁感应式无触点电子点火系统电路图
1—点火信号发生器 2—点火器 3—分电器 4—火花塞 5—点火线圈