8.2-半导体点火系统

§8.2半导体点火系统（无触点电子点火系统）一、组成与工作原理1.组成✵组成：由传感器、点火控制器、点火线圈、分电器（配电器、离心提前装置、真空提前装置和火花塞等组成。✵线路连接：↑↑↓接地（搭铁）点火线圈次级绕组→分电器盖中心电极点火控制器→分电器壳体点火线圈初级绕组→分电器壳接线柱电源→点火开关→→火花塞侧电极←发动机机体（搭铁）火花塞中心电极→分电器侧电极→2.工作原理✵初级电路：✵次级电路：↓→电源“-”极→点火控制器→搭铁点火线圈“-”极点火线圈初级绕组→←←点火开关←点火线圈“+”极触发点火控制器（功率三极管导通）点火线圈初级电路接通←初级电流（电源“+”极）接通点火开关→点火信号发生器发出点火信号（输出正脉冲）→↓↓发动机不断转动→点火信号（点火信号发生器）变为负脉冲→点火控制器触发功率三极管截止初级绕组中的电流↓=0←铁芯（点火线圈）中的磁场↓=0←次级绕组感应出高电动势（高压电）分电器→火花塞→产生电火花二、点火时刻1.点火提前角：从点火到上止点所对应曲轴转角。2.点火提前角的变化✵节气门开度一定：转速越高，点火提前角应越大；反之亦然。✵转速一定：负荷（节气门开度）越大，点火提前角应越小；反之亦然。✵汽油抗爆性：辛烷值越高，点火提前角应越大；反之亦然。3.点火提前角的调节装置✵离心点火提前调节装置：随转速变化自动调节点火提前角。✵真空点火提前调节装置：随负荷变化自动调节点火提前角。✵辛烷值选择器：必要时手动调节点火提前角。三、主要零部件1.分电器✵组成：由传感器、配电器和点火提前调节装置等组合而成。⑴传感器✵功用：将活塞的位置信号转变为脉冲电信号输送到点火控制器。✵类型：分为磁脉冲式、霍尔效应式、光电式等。①磁脉冲式a.组成：信号转子和感应器（永久磁铁、铁芯、传感线圈）两部分组成。b.工作原理✵转子凸齿转向线圈铁芯：↓穿过线圈铁芯中的磁通量逐渐增多→凸齿铁芯间的空气间隙减小线圈中产生的感应电动势达到最大值凸齿转到接近铁芯某一位置←磁通变化率达到最大←凸齿逐渐转向线圈铁芯转子旋转→→✵转子凸齿与线圈铁芯中心线对齐：✵转子凸齿转离线圈铁芯：穿过线圈铁芯中的磁通量最多←磁通变化率＝0与铁芯间的空气间隙最小→转子继续旋转→→←感应电动势↓＝0凸齿与线圈铁芯中心线对齐线圈中产生的感应电动势↓＝0←→转子继续旋转穿过铁芯中的磁通↓＝0凸齿到达离开线圈铁芯某一位置磁通变化率增大←线圈中产生的感应电动势反向增大←→→穿过线圈铁芯中的磁通量逐渐减少←磁通变化率达到最大值→感应电动势反向达到最大值→转子继续旋转→与铁芯间的空气间隙逐渐增大凸齿逐渐离开线圈铁芯转子的凸齿每在铁芯旁转过一次，线圈中就产生一个一正一负的脉冲信号。传感器则不断地将这种脉冲型电压信号输入点火控制器，作为发动机工作时的点火信号。转速越高，传感线圈中磁通量的变化速率越大，感应电动势越大。反之亦然。✵特点：结构简单，成本较低，应用广泛。②霍尔效应式✵组成：由霍尔触发器、永久磁铁和转子组成。✵霍尔效应：当直流电压作用于触发器两端时，便有电流I在其中通过，如果在垂直于电流的方向还有外加磁场的作用，则在垂直于电流和磁场的方向上产生电压UH。霍尔电压UH的大小与其中通过的电流I和外加磁场的强度B成正比，与基片厚度成反比：式中：RH－霍尔系数，由霍尔元件材料决定；d－基片厚度；I－外加电流；B－外加磁场的磁感应强度。✵工作原理：BIdRUHH•＝✵特点：性能稳定，寿命长，点火精度高，输出不受发动机转速影响，应用广泛。③光电效应式a.组成：遮光盘（信号转子）、遮光盘轴、光源和光接收器等组成。b.材料✵光源：发光二极管。✵光接收器：光敏二极管或光敏三级管。“玛莎拉蒂（MASERATI）”GranTurismo4.2✵遮光盘：金属或塑料。c.工作原理：⑵配电器✵功用：将点火线圈产生的高压电，按发动机的工作顺序分配给各缸火花塞。✵结构：由分电器盖和分火头组成。✵工作原理：发动机工作时，分火头随断电器凸轮旋转，分火头上铜片的外端周而复始地依次与各旁电极接通，从而将高压电分配到相应气缸的火花塞。⑶点火提前调节装置①离心点火提前调节装置✵功用：发动机转速变化时，自动改变断电器凸轮与分电器轴之间的相对位置以调节点火提前角。✵结构：由重块、弹簧、拨板和托板等组成。✵工作原理：↓n发动机＞1500r/min点火提前角达到最大←点火提前角增大←传感器提前断开初级电路销钉（重块上）推动拨板、凸轮顺着旋转方向转过一角度←重块外张→当n发动机=200～400r/min后，n发动机↑→F离（重块）＞Fs→②真空点火提前调节装置a.功用：发动机负荷变化时，自动改变传感器内部元件之间的相对位置以调节点火提前角。b.结构：c.工作原理✵小负荷（节气门开度小）节气门开度越小（负荷越小），节气门后真空度越大，点火提前角越大。↓真空度（节气门后）→拉杆右移传感器底板、传感器内部元件逆着旋转方向转过一角度真空气室（右气室）→Fs＜paA→←点火提前角增大膜片右凸→✵大负荷：（节气门全开）✵怠速：（节气门接近关闭）点火提前角很小传感器底板、传感器内部元件顺着旋转方向转过一角度←→拉杆左移→→膜片左凸（弹簧推动）真空度不大→该装置不起作用真空度≈0（通气孔位于节气门前）传感器底板、传感器内部元件顺着旋转方向转动到极限位置←点火提前角最小或为零→膜片凸至最左端（弹簧推动）→2.点火控制器✵功用：将传感器输出的信号整形、发大，转变为点火控制信号，控制点火线圈初级绕组中电流的通、断。✵组成：由整形电路、开关信号发大电路、功率输出电路等组成。3.点火线圈⑴功用：将电源的低压电转变为高压电。⑵类型：开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈两种。⑶结构：由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。✵开磁路点火线圈：✵闭磁路点火线圈：4.火花塞⑴功用：将点火线圈产生的脉冲高压电引入燃烧室。并在其两极间产生电火花，以点燃混合气。⑵结构：由中心电极、侧电极、绝缘体和壳体等组成。⑶类型：分为冷型（7、8、9及以上），普通型（4、5、6）和热型（1、2、3）三种。⑷材料✵电极：镍锰或镍锰硅合金。✵绝缘体：刚玉陶瓷（含90％以上的氧化铝）。锰或镍锰硅合金。⑸火花塞间隙：1.0～1.2mm。四、特点✵较大的初级电流和较高的次级电压，改善了发动机高速时的点火性能。低压电流可提高到7～8A，次级电压可达30kV。✵对火花塞积炭不敏感，可加大火花塞间隙，点燃稀混合气。✵大大减轻了对无线电的干扰。✵结构简单，质量轻，体积小，使用和维修方便。