汽车电子点火器课程设计.doc

课程设计说明书
题 　目 ２8V初级电流１、8A点火器Ｂ型得设计
专 　　业 　 车辆工程　 　 　 　
姓 名 　 　 　 　 　 　
学 号　 　　 　 　 　　 　 　　 　 　
指导教师 　 　　 　 　　 　　 　　
完成日期 　 ２011、７、４ 　　 　 　　
课程设计任务书
1、设计题目 　２8V初级电流1、8A点火器B型得设计
2、完成项目：
　 　　１、 电子点火器有关资料调研、阅读； 　
2、 电子点火器得电路原理图分析、设计
３、 电子点火器电路得耗散功率得计算、
各元件得选择；　　 　 　　 　
　 4、 电子点火器检测电路得设计 　 　 　　
　 5、　课程设计说明书得撰写、设计图与检
测电路图得绘制 　　 　 、
指导教师评语:
成绩：
指导教师签名:
年 　 月 日
一、 电子点火器有关资料调研、阅读；
1、电子点火器得设计概述
由于传统得点火器已不能适应现代汽车向高转速、高压缩比与多缸发展得需要，尤其就是近几年来,为了减少污染,改善混合气得燃烧情况以及为了节油而燃用稀混合气时，都需要提高点火电压与点火能量，而传统得点火器已无法满足这些要求。因此，从70年代以来,各国都在探索改进传统点火器得途径，并生产出了多种新型得电子点火系统。
新型电子点火系统,因无触点,无需维护,可使维修工作大大减少.由于电子点火系统能产生更高得初级电压与火花能量，从而可使发动机起动容易，工作可靠,并具有减少排气、污染、节约能源得优点，所以，传统得点火器正在被无触点电子点火装置所取代.
2、点火器得作用
汽油发动机点火系统得作用就是适时地产生电火花，点燃压缩终了得混合气，以使发动机工作。为确保发动机稳定可靠地工作，对点火系统有如下三个基本要求：
１）、能产生足够搞得次级高压
２)、要有足够得点火能量
３)、点火时间要适当
3、汽车发电机点火器得发展趋势
一百多年来伴随着汽车得发展，汽油发动机得点火技术也逐渐提高。１8８6年，第一辆以四循环内燃机为动力得汽车使用得就是磁电机点火系统。190７年,美国人首先在汽车上使用蓄电池点火装置，这种用蓄电池与发电机来提供电能得点火系统采用了点火线圈,通过断电器触点来控制点火线圈初级电流得通断，就是次级产生高压。最初得蓄电池点火系统无点火提前角自动调节装置,一直到了１931年，美国人才首先使用了能根据发动机负荷与转速得变化自动调节点火提前角得真空、离心点火提前调解装置。此后,这种触点式点火装置逐步得到完善,在汽车上得到了广泛得应用，并被称之为“传统点火系统”。
随着人们对汽车发动机动力性、经济性及排放控制要求得日益提高，传统点火系统因其触点本身所固有得缺陷也越来越显现出来。20世纪60年代初期，出现了一种称之为晶体管辅助点火系统，这种点火系统增加了一个电子放大器,使得点火性能得到了较大得提高。晶体管辅助点火系统还保留了触点,不能完全消除由触点本身所造成得一些缺点,因此,很快就被无触点得电子点火系统所取代.无触点电子点火系统在60年代末期开始推广应用至今，在汽车上已基本普及，传统点火系统已经逐渐被淘汰。
1９７６年,美国通用公司首次将微处理器应用于点火时刻控制,此后,微机控制得电子点火系统得应用日渐增多，并与汽油喷射、怠速等发动机其她电子控制系统一起,实现了发动机得集中电子控制。随着汽油发动机汽油喷射系统全面取代化油器得到来，电子点火控制系统在汽车上得使用也必将普及。
4、丰田20R型发动机用磁感应式电子点火系统

丰田20R型发动机用磁感应式电子点火系统工作原理：
①点火器中各三极管作用
ＶT1-—发射极与集电极相连，相当于一个二极管，起温度补偿作用；
VT2－—触发管，起信号检测作用;
ＶT３、ＶT4——放大作用，将ＶT２输出放大以驱动VT５；
ＶT5——大功率管，控制初级电流得通断。
②其它元件作用
VＤ1、VＤ2—－反向串联后与信号发生器传感线圈并联，高转速时，使传感线圈输出得正向与负向电压稳定在某一数值，保护VＴ２不受损害;
VD3--与R4组成稳压电路,稳定VＴ１、VT2得电源电压;
VD４－—当VT5管截止时，将初级绕组得自感电动势限制在某一值内，保护VＴ５管;
C1—－消除点火信号发生器传感线圈输出电压波形上得毛刺,防止误点火;
Ｃ2-－与Ｒ4组成阻容吸收电路,吸收瞬时过电压,防止误点火；
R3—正反馈电阻,作用就是加速ＶT2(也即ＶT5)得翻转，从而减少VT５得翻转时间，降低ＶT５得温升。
③原理:传感线圈产生正向信号电压时：VＴ1截止，VT２导通，VＴ3截止，VＴ4、VT５导通，初级电路接通。
传感线圈产生负向信号电压时：ＶT１导通，VT2截止,ＶT3导通,ＶT4、VＴ5截止,初级电路切断,磁场迅速消失，次级绕组产生高压
VT1-—发射极与集电极相连，相当于一个二极管。
VTl与VT2型号相同,高温时,由于VＴ2得开启电压Ubｅ降低,使ＶT２提前导通而滞后截止,从而导致点火滞后。将温度特性与VT2相同得ＶTl与ＶT2并联,温度升高时，由于VTl管压降降低,使Ｕｐ下降，正好补偿了温度升高对VT２得影响,使VT2得导通与截止时间与常温时基本相同。
5、解放ＣAl０92型载货汽车磁感应式电子点火系统

解放CＡl0９2型载货汽车磁感应式电子点火系统工作原理:
①导磁转子转动时，转子与定子爪极之间得气隙就发生周期性得变化,使通过传感线圈得磁通量也呈周期变化,传感线圈产生与发动机曲轴位置相对应得交变电动势,作为点火信号电压送入点火电子组件。
转子每转一周产生６个交变信号，其幅值与转速成正比。　
②磁路：永久磁环5得N极（设磁环上为Ｎ极，下为S极)→定子4→定子爪极与转子爪极间得气隙(约0、5ｍｍ)→转子2→传感线圈3得铁心(即转子轴1）→导磁板6→永久磁
环5得S极 　
③原理:点火信号发生器输出得点火信号送人点火电子组件得②、③端,当点火信号电压下降到-1０0mV时，达林顿三极管VT导通,点火线圈初级绕组有电流流过,当点火信号电压上升到—100ｍV以上时,ＶT截止，初级电流被切断，在点火线圈次级绕组中便产生高压电，经分电器、高压线送至火花塞跳火。
④附加功能:
１)、 限流与闭合率控制功能
限流与闭合率控制功能可使点火装置在发动机工作转速范围内保持恒定得点火能量,并可防止低速时点火线圈过热以及电源电压变化时点火能量与点火电压发生变化得现象
２)、 失速慢断电功能
由于某种原因而使发动机停止运转，且点火开关仍然接通时，该组件可在0、5秒内缓慢切断点火线圈初级电流,以免由于初级电流变化太快导致点火线圈次级产生高压。
3）、 低速推迟点火功能
发动机起动时(转速低于１5０r／min)，该点火电子组件可适当推迟点火时刻,以便于发动机迅速起动。
４）、 超压保护功能
当电源电压超过30Ｖ时，能自动停止点火系统得工作,以免损坏点火装置.
６、同步脉冲信号式电子点火系统工作原理:
、
电子点火系统工作原理：
该汽车电子点火器电路由同步脉冲信号发生器与开关升压电路组成,如图所示。
同步脉冲信号发生器电路由信号转子 （为永久磁铁)、电磁线圈L与二极管VDl、VD2组成.开关升压电路由晶体管Vl—V３、电阻器Ｒl－R5与升压变压器T组成。发动机起动运转时，信号转子在分电器轴驱动下旋转，其凸齿与电磁线圈L铁心间得空气隙不断改变,通过L得磁通量也随之发生变化，在Ｌ上产生交变得感应电动势。这样,信号转子每转一周,L便产生与凸齿数相同得交变信号，此交变信号经VDl整流后，控制Vl—Ｖ３，便之间歇导通.当输入信号电压为负脉冲时，ＶDｌ截止，使Vl导通，V2截止，V３导通，T得Wｌ绕组中有电流流过；当输人得信号电压为正脉冲时，VDl导通,Vl截止，V2导通,Ｖ3截止，通过T得Ｗｌ绕组得电流被切断,磁场迅速消失，在W2绕组产生点火高压，此点火高压由配电器分配到各缸火花塞,点燃气缸内得混合器。

元器件选择：
　　RI—R5均选用１/４W金属膜电阻器.VDl与ＶＤ２均选用1N4148型硅开关二极管;VＤ3选用1N4007型硅开关二极管.Vｌ选用S8550型硅PNP晶体管;Ｖ2选用２ＳC7８２或２N4２4０、3DＫ2O5D型硅NPN晶体管;3选用BU９32或啊１0025型硅ＮPN达林顿晶体管。T使用汽车点火线圈。L使用成品电磁线圈。
二、 电子点火器得电路原理图分析、设计
１、本人设计点火器如下图所示

2、电路图工作原理:
该电路点火器还具有闭合角可控、发动机停机自动断电、初级电路稳定控制等功能电路.
1） 点火控制工作过程
当点火信号负脉冲输入时,信号电流流经ＶD3、R2、VD2、R１、VD3得正向导通电压将使Ｖ1处于反向偏压而截止。V１截止时，其P点得电位升高,使Ｖ2导通，给V3提供了正向偏压，使V3导通。这时，点火线圈初级电路，初级电流增长，此时点火线圈得储能过程。
当点火信号正脉冲输入时，Ｖ１获得正向偏压而导通，信号电流经R1、VD1、Ｒ2、V1发射 结形成通路。Ｖ1导通后使P点电位下降,并使Ｖ2失去正向偏压而截止，V３也随之无正向偏压而截止,使点火线圈初级断流，次级产生高压。
2） 闭合角可控电路原理
在电子点火系统中，闭合角就是指点火线圈初级通路得相对时间（初级通路时间\初级通断周期)。闭合角可控就是要使点火线圈初级通路得相对时间随发动机转速得升高而增大,以保证发动机在高速时点火线圈初级仍有时间形成足够大得初级电流。
闭合角可控电路由VD５、Ｃ2、Ｒ3组成.在点火信号正脉冲时，信号电流同时对电容C2充电,充电电路为：e+—R1—VD1—ＶＤ5—C２—V1发射结—e－.而当信号正脉冲消失时，在C2放电时,使V1反向偏压而保持截止，Ｖ2与Ｖ3保持导通，初级线圈保持通路.发动机转速升高时，信号脉冲电压随之升高，C2得充电电压也随之升高,正信号脉冲消失后C2得放电时间延长,Ｖ1得截止时间也就是相对增加了,也即增加了点火线圈初级通路得相对时间。
3） 发动机停转断电保护
当发动机熄火时，如果点火开关仍然接通,这时电源通过R4向V1提供正向偏压而使V1导通，V2、V3截止，于就是，点火线圈初级处于断路状态，避免了蓄电池向点火线圈持续放电而白白消耗电能与烧坏点火线圈及晶体管得可能。
4)初级电流稳定控制
　 　 　在工作中,蓄电池得电压波动大.初级回路得电阻、电感参数设计必需保证在蓄电池电压较低时能有足够大得初级电流,这会造成蓄电池电压较高时得初级电流过大,导致点火线圈得温度过高。
Ｒ8、VS6组成得反馈电路起电源电压波动稳定初级电流控制作用。当电源电压上升时，V3在截止时其集电极上得电压也随之上升，通过R８、ＶＳ6得反馈作用，增加了V1得饱与导通深度，在信号负脉动冲时Ｖ1由导通转向截止变得迟缓，这样就减少了V1得相对截止时间，也即减少了V3得相对导通时间，使点火线圈初级电流不随电源得上升而增大。
5） 初级回路电阻可变控制
　 　 初级回路等效电阻可变控制电路由V4、Ｒ8、R9组成。当点火线圈初级电流增大到某一限定值时，Ａ点得电位上升至使V4导通，V4导通后使V3得基极电位下降，其基极电流减小,集电极电流就受到了一定得限制。初级电流越大，A点得电位就越高,Ｖ4得导通深度就增加，使V3得基极电流下降得就更多,对初级电流得限制作用也就更大.

三、 电子点火器电路得耗散功率得计算、各元件得选择
1、本人设计28V初级电流1、8A点火器B型得设计点火器如下图所示

2　、电路电流与耗散功率计算与元件得选择
设定电源最低电压为27V,则选取稳压管VS4得稳压值为26V，根据电路图中各元件得工作原理及作用，相对应得参数计算如下:
V3：
因为设定流过点火线圈初级线圈得额定电流为1、2A，所以V3要选取达林顿管,所以ICM ＞1、2A,电压ＢVCEO 〉 30０Ｖ,β值选取200
因此V3选取　ＴIP1５１
其中 PＣM=80W， ICＭ＝７Ａ, ＢＶＣEO＝35０V， BＶＥBO＝8V
其耗散功率Ｐ=IＣVCE=1、2A×1V=１、２W
R１１：
∵ＩＨ R11＞0、7Ｖ
∴R11得值为=Ω=0、５8Ω
因此选取R１1为0、5８Ω
最大耗散功率P=I2 Ｒ1１=1、22×０、5８　=0、84W
故选用 ＲT—2

VＳ8:
ＶS8根据V３得耐压值选取,故选取2CP16
其稳压值为30０V过电保护作用
Ｖ2：
∵IC＝1、2A β=２０0
∴I2＝==0、０06A=6mＡ
所以选取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==2360Ω 所以Ｒ6取2500Ω
耗散功率P=I2２R6=0、01２×2500=0、2５W
故选取　RT-1
Ｖ1：
∵I２=10mＡ
∴I1＝＝0、２5mA
故选取 3ＤG2C
其中 PCM＝100mW,ICM=30mＡ，hＦＥ=25,ＩC=３ｍA
耗散功率P＝IＣVCE＝0、25×10－3×０、３＝0、０７5mW
Ｒ4、R5:
选取I1=3mA　
R５==773３Ω　 所以Ｒ5取7、5KΩ
其最大耗散功率P＝I12R5=０、003２×7、5×1０３＝６8mW
故选取 RT－0、1２5
由于R４要为V１提供很小得基极电流,所以R4要远大于R5
I1b＝０、00３／25=０、00012A
R4=（2６—0、7）/0、000１２=210８３3Ω=２10、8 KΩ， 因此Ｒ4取２00KΩ
选取 RＴ－0、1２5

Ｃ2、R１、Ｒ3ﻩ:
假设四缸发动机最高转速为４0００r/min，则分电器得最高转速为2００0ｒ/mｉn;霍尔信号发生器得高低脉冲宽度相等，
故每次点火时间为 =0、004ｓ
所以Ｃ2每次放电得持续时间为τ=0、0０４s
由于τ=(Ｒ1＋R3）　C2＝０、0０4S
所以选取C2=0、1μF 　R1=600Ω R3＝3400Ω
R1、R3都选取ＲＴ-０、１25
R2:
由于R２要防止闭合角回路得分流,所以R２要远大于Ｒ1与R3之与.
因此R2取值为R2=2８0K
　R2选取RT－0、125
R7：
已知IＲ=0、06ｍＡ　, ＩR4=０、12mA ,　IR５＝3mA， ＩR６＝10ｍA；IR假设为漏电流
所以ＩR7＝　IR+ ＩR4+ ＩR5+ IR６=13、18mA
当电源最低电压为２7Ｖ时，稳压管ＶS４稳压值为２6V,则此时加在R７得压降只有１V
所以R７= 　103=76Ω
其最大耗散功率为Ｐ=　＝13、2ｍW
故R7选取 RT-１
VS４:
已设定ＶS4得稳压值为26V,最大工作电流大于Ｉ＝= 82ｍＡ，
故选取2ＣW67
VS6、Ｒ8：
根据VＳ６与R８在电路中得作用，VS6得击穿电压为26Ｖ
故VS６选取2CW67，R8选取２00K,选用RT－0、125
Ｒ９：
因为I２=10mA　 ＵR9=０、7×3－0、３=1、8

所以R9= =180Ω
其耗散功率为P=　=18mW　
故Ｒ9选取RＴ－０、12５
V4：
ICE=0、2I２=2mＡ
故选取3CG14
其中PCM=２00mＷ，ＩCM＝1５mA，ｈFE=4０，IC=1０mA
耗散功率Ｐ=ＩCVCE=２×10-３×0、3=0、６mＷ
R１0:
Iｂ４= ＝0、０５mA
R1０= =２Ω
其最大耗散功率为P= ＝０、02μW
故Ｒ１0选取RT—0、125
C1、C3、C4均选取0、１μF
ＶD1、VＤ2、VD3、VD5、VD７均选取１N4001
3、电路元件选择清单
根据以上计算与元件得选择，得出元件清单及其在印刷电路板时得封装
元件称号
标称值
型号
器件封装
C1
0、1μF
CZJ8型
RAD0、1
C2
0、1μF
CZJ8型
RAD0、1
C3
0、1μF
CZJ8型
RAD0、1
C4
0、1μF
CZJ8型
RAD0、1
R1
600Ω
RT-0、125
AXIAL0、3
R2
280KΩ
RT-0、125
AXIAL0、3
R3
3400Ω
RT-0、125
AXIAL0、3
R4
200KΩ
RT-0、125
AXIAL0、3
R5
7、5KΩ
RT-0、125
AXIAL0、3
R6
2、5KΩ
RT-1
AXIAL0、3
R7
76Ω
RT-1
AXIAL0、3
R8
200K
RT-0、125
AXIAL0、3
R9
180Ω
RT-0、125
AXIAL0、3
R10
2Ω
RT-0、125
AXIAL0、3
R11
0、58Ω
RT-2
AXIAL0、3
V1
hFE>25
3DG2C
TO-18
V2
hFE>40
3CG14
TO-18
V3
hFE>200
TIP151
TO-220
V4
hFE>40
3CG14
TO-18
VD1

IN4001
DIODE0、4
VD2

IN4001
DIODE0、4
VD3

IN4001
DIODE0、4
VD5

IN4001
DIODE0、4
VD7

IN4001
DIODE0、4
VS4

2CW67
DIODE0、4
VS6

2CW67
DIODE0、4
VS8

2CP16
DIODE0、4
四、　电子点火器检测电路得设计;
此种方法就就是在电子点火器得输入端接上一节常用得干电池（1、5Ｖ）,其输出端按照一定得方式接点火线圈与点火开关，然后利用测量初级绕组某端对地电压或观察次级绕组对地火花得方法,来判断电子点火器得好坏,如图所示。

电子点火组件得检测
(a)大功率管得导通;(b)大功率管得截止

检测时先把电压为１、5Ｖ得干电池与电子点火器得输入端接好，将电池得“＋”极接粉红线,“-”极接白线,然后用万能表电压挡测量点火线圈初级绕组下端得负接线柱与搭铁之间得电压,此值应为1~2V；再按图连接电池,即把电池极性颠倒，此时再测量点火线圈初级绕组负端与搭铁之间得电压,其值应为12Ｖ.若测量结果不就是这种情况，则说明电子点火器有故障.
五、 课程设计说明书得撰写、设计图与检测电路图得绘制（见Ａ3图纸）、