汽车电器电子教案第7讲.doc

汽车电器电子教案第7讲
电子教案（第七讲）
主讲教师：楚晓华
章 节
（第七讲）
第四章 点火系统
第二节 普通电子点火系统
课时
2
授课班级
05级1、2、5、6、7班
授课日期
2008—3—10
教学目的
掌握磁感应式普通电子点火系和霍尔式普通电子点火系的组成与工作过程
教学重点
掌握磁感应式普通电子点火系和霍尔式普通电子点火系的工作过程
教学难点
掌握磁感应式普通电子点火系和霍尔式普通电子点火系的工作过程
教学手段
讲授、多媒体、自学
作业
思考题与习题 3-6、3—7、3—8、3-9
主要参考书目及网络资源
《汽车电器与电子技术》，孙仁云 付百学编著,机械工业出版社，2007年1月

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板书内容：
第四章 点火系统
第二节 普通电子点火系统
一、概述
（一)传统点火系统的优缺点及其分类
1。传统点火系统存在的问题
（1)火花能量的提高受到限制
（2）触点故障多、寿命短
（3）对火花塞积炭和污染敏感
2．电子点火装置的优点
3．电子点火系统的种类
（二）普通电子点火系统简介
1．电感储能式电子点火系统
（1）电感储能有触点电子点火系统
(2）电感储能无触点电子点火系统
2．电容放电式电子点火系统
（1)组成与工作原理
（2）电容放电式电子点火系统的优缺点

讲课内容：
组织教学
复习上讲的内容，导入本堂教学
第四章 点火系统
第二节 普通电子点火系统
一、概述
（一）传统点火系统的优缺点及其分类
1.传统点火系统存在的问题
（1）火花能量的提高受到限制
(2）触点故障多、寿命短
（3）对火花塞积炭和污染敏感
2．电子点火装置的优点
3．电子点火系统的种类
（二）普通电子点火系统简介
1．电感储能式电子点火系统
（1）电感储能有触点电子点火系统
（2)电感储能无触点电子点火系统
2．电容放电式电子点火系统
（1）组成与工作原理
电容放电式点火系统一般由直流升压器、储能电容、电子开关(可控硅)、触发器、点火线圈及分电器组成。
直流升压器：其作用是通过变流——升压—-整流的方式，将蓄电池的12v低压升高到300－500V。
储能电容器：利用充电，将点火能量以电场的形式储存起来。
可控硅:可控硅起开关作用，控制点火线圈初级电路的导通及点火过程。
触发器：即点火信号发生器，用来产生点火信号，触发可控硅的导通。
(2）电容放电式电子点火系统的优缺点
二、电感储能无触点电子点火系统
1、磁感应式电子点火系组成
磁感应式电子点火系又称为磁脉冲式电子点火系，由磁感应式分电器（内装磁感应式点火信号发生器）、点火器、专用点火线圈、火花塞等部件组成.
2、丰田汽车磁感应式电子点火系
(1)．磁感应信号发生器　
A、组成
　　该信号发生器安装在分电器内的底板上，见图

　　由信号转子、永久磁铁、铁心、传感线圈组成。
B、工作原理
利用电磁感应原理，信号转子转动时，信号转子的凸齿与铁心的空气隙发生变化，使通过传感线圈的磁通发生变化，因此传感线圈中便产生感应的交变电动势，该交变电动势输入到点火器，以控制点火系统工作。其工作过程（假设信号转子顺时针转动）见图4—22：

当信号转子顺时针转动，信号转子的凸齿逐渐接近铁心，凸齿与铁心间的空气隙越来越小,通过传感线圈的磁通逐渐增大，当信号转子凸齿的齿角与铁心边缘相对时，磁通急剧增加，磁通变化率最大，当信号转子转过图4—22b后，虽然磁通仍然增加，但磁通变化率减低，当信号转子凸齿的中心正对铁心的中心线时，如图4-22c，空气隙最小，磁通最大,但磁通变化率最小。转子继续转动时，空气隙又逐渐增大，磁通逐渐减小，当信号转子凸齿的齿角正对铁心的边缘时,如图4—22d，磁通急剧减小,磁通变化率负向最大.

通过传感线圈磁通的变化情况及感应电动势变化见图4-23；
转速不同时，传感线圈中磁通变化及感生电动势变化见图4—24。
C、优点
　　结构简单，片便于批量生产，耐高温,适用于各种环境。
D、缺点
　　转速低时信号较弱。
2．霍尔效应式电子点火系统
霍尔式电子点火系由内装霍尔信号发生器的分电器、点火器、火花塞、点火线圈等组成.下面一以桑塔纳轿车用霍尔式点子点火系统为例说明其工作过程.
桑塔纳轿车用霍尔式点子点火系统图见图4—28。

一、霍尔信号发生器 　　　　
1．霍尔效应
原理图见图4-29。
当电流通过放在磁场中的半导体基片,且电流方向和磁场方向垂直时,在垂直于电流和磁场的半导体基片的横向侧面上产生一个与电流和磁场强度成正比的电压,这个电压称为霍尔电压。
2．组成
　　霍尔信号发生器位于分电器内，其结构见图4-30.主要由分电器轴带动的触发叶轮、永久磁铁、霍尔元件等组成.霍尔元件实际上是一个霍尔集成块电路,内部原理图见图4-31所示。因为在霍尔元件上得到的霍尔电压一般为20mV，因此必须将其放大整形后再输出给点火控制器。
3．工作原理
　　霍尔信号发生器工作原理图见图4—32。

分电器轴带动触发叶轮转动,当叶片进入磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，磁场被旁路，霍尔元件不产生霍尔电压，霍尔集成电路末级三极管截止,信号发生器输出高电位；当触发叶轮离开空气隙，永久磁铁的磁力线通过霍尔元件而产生霍尔电压，集成电路末级三极管导通，信号发生器输出低电位。叶片不停的转动，信号发生器输出一个矩形波信号，作为控制信号给点火器。由点火器控制初级电路的通断。
　　霍尔信号发生器完成功能时波形见图4-33。
　　4．优缺点
　　工作可靠，寿命长；发动机起动性能好；价格较高。
点火控制器
桑塔纳轿车点火系器外形结构见图4-34。点火控制器内部采用意大利SGS—THOMSON公司生产的L497专用点火集成块，见图4-35。该点火控制器具有初级电流上升率的控制、闭合角控制、停车断电保护和过电压保护等功能。
点火系的工作过程
霍尔电子点火系（点火器内装专用点火集成块）原理图见图4-36。
　　1．基本功能
　　（1）发动机工作时，分电器轴带动霍尔信号发生器的触发叶轮旋转。当触发叶轮的叶片进入空气隙时,信号发生器输出高电压信号11~12V，使点火控制器集成电路中末级大功率三极管导通VT,点火系初级电路接通:电源“＋”→点火线圈W1→点火控制器(三极管VT）→搭铁.
　　（2)当触发叶轮的叶片离开空气隙时，信号发生器输出0.3～0.4V的低电压信号,使点火器大功率三极管截止，初级电路切断，次级产生高压。见表4—4.
　　　　　　　　　　　表4—4霍尔电子点火系工作过程
叶片位置
霍尔电压
信号发生器输出信号
点火器大功率管
点火线圈初级回路
进入空气隙
不产生
高电位
适时导通
接通
离开空气隙
产生
低电位
截止
切断，次级绕组产生高压
2．限流控制 (恒流控制）
　　为保证发动机在各种工况下稳定点火,采用高能点火线圈,其初级电路电阻小,电感小,初级电流增长快，电流大，若不控制，点火线圈和点火器会因过热而损坏。初级电流上升特性见图4-37。

　　控制电路原理图见图4—38。图中VT为点火器末级大功率管，Rs为采样电阻，IC为点火集成块。当采样电阻值一定时,采样电阻两端的电压值与通过点火线圈的初级电流成正比，工作中,采样电阻压降值反馈到点火集成块中的限流控制电路,使限流控制电路工作，从而保持流过点火线圈的初级电流恒定不变。

　　基本工作情况：当大功率管饱和导通时，如果初级电流＜限流值时，初级电流逐渐增大；当初级电流＞限流值时，Rs反馈电压使放大器F输出端电压升高,使VT1更加导通,集电极电位下降,VT向截止区偏移，初级电流下降；当初级电流略低于限流值时，Rs反馈电压使放大器F输出端电压下降，使VT1趋于截止，集电极电位上升，VT趋于导通，初级电流上升。
3．闭合角控制
　　闭合角是指点火控制器的末级大功率开关管导通期间,分电器轴转过的角度，也称导通角。由于点火线圈采用了高能点火线圈，即初级绕组W1的电阻很小0.52～0。76Ω,这样点火系初级电路的饱和电流可达20A以上，为防止初级电流过大烧坏点火线圈,点火控制器必须控制末级大功率开关管的导通时间，使初级电流控制在额定电流值，保证点火系可靠工作。装与未装闭合角控制时的初级电流波形见图4-39。

（1）当转速变化时,闭合角控制电路在低速时使VT延迟导通，高速时使VT提前导通，从而使VT导通时间基本不变，如图4—39c所示.各种转速下的闭合角见表4-5.
　　　　　　　　　　　表4—5各种转速下的闭合角
分电器转速（r/min）
300
750
1000
1200
1600
闭合角（°）
20
32
43
49
63
　　（2)当电源电压变化时，使初级电流上升率也跟着变化,即电压高时上升，电压低时上升慢，为保证限流时间不变，闭和角控制电路使VT导通时间随电源电压的增高而减小,反之增加，见图4—40。各种电压下闭合角见表4-6.
　　表4—6电源电压变化时的闭合角
电源电压（V）
11
14
16
18
20
闭合角（°）
55
39
33
29
26
（3）点火线圈参数变化时，闭合角进行控制电路也会作出相应的反应，使闭合角做出小量改变。
使用注意事项
1．拆卸点火系的导线时,应先关掉点火开关；
　　2．当利用起动机带动发动机旋转,而又不想使发动机起动时，应拔下分电器中央高压线,并将其搭铁；
　　3．如果怀疑点火系有故障，而又必须拖动汽车时，应先拆下点火器插接件;
　　4．为防止无线电干扰，应使用1KΩ电阻的高压导线、1～5KΩ电阻的火花塞插头和1KΩ电阻的分火头；
　　5．使用带快速充电设备的起动辅助装置起动时，电压不得超过16.5V，使用时间不得超过1min；
　　6．在车上电焊作业时，应先拆去蓄电池搭铁线；
　　7．清洗发动机时，必须关断点火开关.

总结、布置作业

课后体会

《汽车电器与电子技术》 第 7 页 主讲教师：楚晓华 基础教研室