汽车点火系统的作用:汽油发动机工作时,混合气的燃烧是通过火花塞点火控制的, 点火系统的作用就是根据发动机的工作状态,按照发动机的工作顺序,在合适的时刻供给火花塞以足够能量的高压电,使其电极间产生火花,确保能点燃混合气,使发动机做功。
工作原理:发动机工作时, ECU根据接收到的各传感器信号,按存储器中存储的有关程序和数据,确定出最佳点火提前角和通电时间,并以此向点火器发出指令。点火器根据指令,控制点火线圈初级电路的导通和截止。
当电路导通时,有电流从点火线圈中的初级电路通过,点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。当初级电路被切断时,次级线圈中产生很高的感应电动势( 15 ~ 20KV ),经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。
扩展资料:
点火系统应按发动机的工作顺序进行点火。必须在最有利的时刻进行点火。
由于混合气在气缸内燃烧占用一定的时间,所以混合气不应在压缩行程上止点处点火,而应适当提前,使活塞达到上止点时,混合气已得到充分燃烧,从而使发动机获得较大功率。点火时刻一般用点火提前角来表示,即从发出电火花开始到活塞到达上止点为止的一段时间内曲轴转过的角度。
如果点火过迟,当活塞到达上止点时才点火,则混合气的燃烧主要在活塞下行过程中完成,即燃烧过程在容积增大的情况下进行,使炽热的气体与气缸壁接触的面积增大,因而转变为有效功的热量相对减少,气缸内最高燃烧压力降低,导致发动机过热,功率下降。
参考资料:
2013-06-24
传统点火
机械式点火系统工作过程是由曲轴带动分电器轴转动,分电器轴上的凸轮转动,使点火线圈初级触点接通与闭合而产生高压电。
这个点火高压电通过分电器轴上的分火头,根据发动机工作要求按顺序送到各个气缸的火花塞上,火花塞发出电火花点燃燃烧室内的气体。分电器壳体可以手动转动来调节基本的点火提前角(即怠速运转时的点火提前角),同时还有真空提前装置,它根据进气管内真空度的变化提供不同的提前角。
电子点火
电子点火系统与机械式点火系统完全不同,它有一个点火用电子控制装置,内部有发动机在各种工况下所需的点火控制曲线图(MAP图)。通过一系列传感器如发动机转速传感器、进气管真空度传感器(发动机负荷传感器)、节气门位置传感器、曲轴位置传感器等来判断发动机的工作状态,在MAP图上找出发动机在此工作状态下所需的点火提前角,按此要求进行点火。然后根据爆震传感器信号对上述点火要求进行修正,使发动机工作在最佳点火时刻。
电子点火系统也有闭环控制与开环控制之分:带有爆震传感器,能根据发动机是否发生爆震及时修正点火提前角的电控系统称为闭环控制系统;不带爆震传感器,点火提前控制仅根据电控单元内设定的程序控制的称为开环控制系统。
祈艾特电子科技有限公司是目前国内最大的点火系统组件生产厂家之一。
所开发生产的产品以汽车点火系统的混合集成电路(HIC)、点火模块、点火线圈、点火分电器为主。
1.能产生足以击穿火花塞间隙的电压
火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称为击穿电压。点火系产生的次级电压必须高于击穿电压,才能使火花塞跳火。击穿电压的大小受很多因素影响,其中主要有:
(1)火花塞电极间隙和形状
火花塞电极的间隙越大,击穿电压就越高;
电极的尖端棱角分明,所需的击穿电压低。
(2)气缸内混合气体的压力和温度
混合气的压力越大,温度越低,击穿电压就越高,
(3)电极的温度
火花塞电极的温度越高,电极周围的气体密度越小,击穿电压就越低。
2.火花应具有足够的能量
发动机正常工作时,由于混合气压缩终了的温度接近其自燃温度,仅需要1~5mJ的火花能量。但在混合气过浓或是过稀时,发动机起动、怠速或节气门急剧打开时,则需要较高的火花能量。并且随着现代发动机对经济性和排气净化要求的提高,都迫切需要提高火花能量。因此,为了保证可靠点火,高能电子点火系一般应具有80~100mJ的火花能量,起动时应产生高于100mJ的火花能量。
3.点火时刻应适应发动机的工作情况
首先,点火系统应按发动机的工作顺序进行点火。其次,必须在最有利的时刻进行点火。
由于混合气在气缸内燃烧占用一定的时间,所以混合气不应在压缩行程上止点处点火,而应适当提前,使活塞达到上止点时,混合气已得到充分燃烧,从而使发动机获得较大功率。点火时刻一般用点火提前角来表示,即从发出电火花开始到活塞到达上止点为止的一段时间内曲轴转过的角度。
如果点火过迟,当活塞到达上止点时才点火,则混合气的燃烧主要在活塞下行过程中完成,即燃烧过程在容积增大的情况下进行,使炽热的气体与气缸壁接触的面积增大,因而转变为有效功的热量相对减少,气缸内最高燃烧压力降低,导致发动机过热,功率下降。
如果点火过早,由于混合气的燃烧完全在压缩过程进行,气缸内的燃烧压力急剧升高,当活塞到达上止点之前即达最大,使活塞受到反冲,发动机作负功,不仅使发动机的功率降低,并有可能引起爆燃和运转不平稳现象,加速运动部件和轴承的损坏。
结构编辑
蓄电池点火系统
1)组成:电源(蓄电池或发电机)、点火线圈、分电器、火花塞、点火开关及控制电路。
2)工作原理:起动时:蓄电池正极g起动机火线接柱g起动机短路导电片g点火线圈‘开关’接柱g低压线圈g点火线圈低压接柱g分电器触点g搭铁g蓄电池负极。
起动后:发电机‘电枢’ g 电流表g点火开关g点火线圈‘电源’ g热变电阻g点火线圈‘开关’ g低压线圈g点火线圈低压接柱g分电器触点g搭铁g蓄电池负极。
高压电路:高压线圈g中央高压线g分火头g分缸g线火塞中心极g火花塞旁电极g搭铁。
蓄电池点火系的主要元件:点火线圈、分电器、电容器、火花塞、高压线等。
汽油机运行时带动断电器凸轮转动,使断电器不断闭合与断开,在触点闭合式,蓄电池提供电流,电流从蓄电池正极经点火线圈的一次绕阻、断电器触电,返回到蓄电池负极。电流流经点火线圈的一次绕阻时,铁心中产生一个储能用的强磁场,当断电器触点被顶开时,一次电流迅速衰减以至消失,铁心中的磁通随之减小,而在二次绕阻中就感应出点火所需的高电压。这一电压由高压线输送到分电器,在由此输送到各个相应的火花塞上,产生电火花。
有触点晶体管点火系统
主要不同断电器触点与点火线圈间的一次测电路上。
在辅助触点晶体管式点火系统中,触点闭合时,电流不再直接从闭合触点流到点火线圈的一次绕阻中,而是流到晶体管的基级电路上。
断电器触点已不再起直接控制一次电流通、断的作用,而是作为晶体三极管的触发控制器,因此流过断电器触点的电流可以减小到一次电流的1∕5——1∕10。
无触点电子点火系统
(1)消除了机械触点带来的触点烧蚀,磨损等,免去经常换件,调正闭合角,校正点火正时。
(2)电子点火控制器控制点火线圈一次电流的通、断以及放大与处理来自传感器发出的脉冲信号,除了开关作用外,点火控制器可以根据脉冲步骤来知发动机的转速,提供点火时间随转速的变化。
2013-11-06
一、概述: 我们知道,燃油摩托车的动力来自汽油机气缸内可燃混合气的燃烧,而燃烧的完善与否直接影响到汽油机输出的驱动动力。良好的燃烧必须具备以下三个条件,即良好的混合气、充分的压缩和最佳的点火。其中,点火包括点火时刻和点火能量。点火时刻和点火能量的控制则由点火系统来完成。
?点火系统在汽油机中有着十分重要的作用。点火能量必须要足够大,否则点火能量太小,就不能点燃缸内的混合气,汽油机也无法正常运行。点火时刻或点火提前角则更为关键,因为它是影响汽油机性能的最重要参数之一,点火的过早或过迟都会直接影响到汽油机的经济性和动力性。所以,对应于给定的汽油机运行工况都存在着一个最佳点火提前角。通过试验获取汽油要的最佳点火提前角变化规律并控制汽油机尽量按最佳点火提前角的变化规律来点火始终是开发工程师们所追求的目标之一。
?摩托车点火系统的分类方法很多,按有无触点可分为有触点点火系统和无触点点火系统;按供电方式可分为蓄电池点火系统和磁电机点火系统;按放电方式可分为电容放电式点火系统和电感放电式点火系统;按点火时刻控制方式可分为模拟式点火系统和数字式点火系统;按控制点火线圈初级电流的主要元件可分为可控硅点火系统和晶体管点火系统等等。在描述摩托车点火系统时,我们通常把按不同方法分类的特点组合起来,如目前最常用的无触点磁电机式电容放电点火系统和无触点蓄电池式晶体管点火系统等等。
?随着摩托车工业的迅速发展,摩托车点系统的技术水平也得到了很大的提高。下面就对目前常用的点火系统的发展现状和趋势作一次综述。
二、无触点点火系统?近几十年来,摩托车点火系统的发展很快。首先它经历了从有触点点火系统到目前普遍使用的无触点点火系统的历史性技术革新。因为在有触点点火系统中,其触点因机油污损或磨损等原因常引起触点接触不良和导电困难等故障,可靠性差,所以需要进行经常性的检查和保养,到了使用周期后应该更换新品,十分不便。这无疑也制约着摩托车无故障里程数的提高。无触点点火系统是通过触发线圈获取的触发电流来控制晶体管或可控硅的动作,从而切断点火线圈的初级电流。无触点点火系统无需保养,成本不高,技术上也不复杂,所以很快被推广使用。现在的摩托车几乎全部都使用这种无触点点火系统。
?无触点点火系统的出现是摩托车点火系统的一次革新,也为目前常用的晶体管点火器、电容放电点火器以及目前正在努力推广的数字式点火器的开发成功奠定了基础。
?三、电容放电式点火系统(CDI) ?无触点磁电机电容放电点火系统的出现基本上满足了二冲程和中小排量四冲程汽油机的点火要求。该系统采用磁电机发出的电流为电容充电,由于电容放电能产生强大的电火花,而且次级电流上升快,对高速汽油机十分有利,而且也有利于防止火花塞污损。这些特点与二冲程汽油机的特殊要求极其吻合,所以高性能二冲程汽油机大多使用这种点火方式。由于这类点火系统结构简单、工作可靠,我国又能自己生产,所以,我国生产的摩托车(不管是二冲程还是四冲程)绝大部分都采用了这类点火系统。
?电容放电点火系统中然火花强,但放电时间短,这样,在汽油机低速或混合气较稀时就不易点燃混合气。另外,磁电机方式的固有缺点是低速时电流弱、点火能量小。所以,高性能大排量的四冲程汽油机大多采用无触点蓄电池式晶体管点火系统。
?四、晶体管点火系统?无触点蓄电池式晶体管点火系统采用蓄电池供电,利用晶体管的导通和截止特性,在需要点火时瞬间地切断点火线圈的初级电流,从而在次线线圈上感应产生出高电压,由此在火花塞得到很强的电火花。晶体管点火器的点火性能稳定,火花强,放电时间相对较长,而且在发动机转速较低时也能保证可靠点火。在该系统中,磁电机发出的三相交流电经过整流调压器向蓄电池充电,这样可以充分利用磁电机产生的电能。国外的中大排量四冲程汽油机基本上采用这类点火系统。我国生产的一些高性能四冲程汽油机也采用了这种点火系统,如轻骑集团生产的GS125摩托车。但目前我国使用的晶体管点火器主要依靠进口,市场上还不见国产产品。研制和开发摩托车发动机用的晶体管点火器已是一件迫在眉睫的任务。
?五?模拟式点火器?上述两大类点火系统的技术发展主要体现在点火器上,而点火器的技术进步又主要体现在点火提前角的控制上。简单的点火器主要依靠触发线圈发出的触发信号随磁电机转速的升高而迅速提前的特性来控制点火提前角。这种点火器被称为第一代点火器。尽管这种提前特性可以通这调整电路和和元件参数略作改变,但可改变的范围及灵活性都有很有限,其点火特性与汽油机的最佳点火提前角规律相差甚远,汽油机的性能潜力还远没有被很好地挖掘出来。第一代点火器主要被用于二冲程汽油机上,由于经结构简单、成本低廉,至今还被广泛地使用。
?为了使实际的点火提前角尽量接近其最佳值,四冲程汽油机点火器的点火特性一般被设计成拥有二台阶的折线,即低速段和高速段各对应一个近于固定的点火提前角,中间过度段用斜线连接。高低转速段之间的点火提前角差由磁电机上触发块所占的弧度决定,其具体的控制过程一般由专用芯片来完成。这种点火器被称为第二代产品,其点火特性可更接近汽油机的最佳值。我国能自行设计和生产用于CDI的专用芯片和CDI点火器,但是用于晶体管点火器的专用芯片还处于开发和试制阶段,晶体管点火器主要依靠进口。所以,选用第二代CDI点火器几乎已成为目前我国开发中小排量四冲程摩托车汽油机的标准方案。
?尽管第二代点火器的点火特性是以拥用二台折线来逼近形状复杂的最佳点火提前角规律,比第一代点火器的点火特性更接近最佳值,但与实际的最佳点火提前角规律还有一定的差距。这是因为在第一代和第二带点火器的点火控制电路中采用了模拟电路,很难实现形状复杂的最佳点火特性。这类点火器也被称为模拟式点火器。
?六、数字式点火器?如何设计点火器使汽油机在整个运行范围内实现最佳点火始终是点火器开发者的追求目标。对特大排量的摩托车汽油机有必要综合考虑汽没机转速、节气门开度、环境温度和压力等重要参数对最佳点火的影响,从而采用发动机中央管理系统。
?如前所述,由于在点火控制电路中采用模拟电路,模拟式点火器所控制的点火特性只能大致接近而很难达到最佳值。要实现摩托车汽油机在整个运行范围内的最佳点火就必须采用数字控制电路,这种数字式点火器被称为第三代点火器。
?由于数字式点火器采用了单片机控制电路,故能按照任意给定的点火提前角曲线控制点火。因此,只要获取汽油机的最佳点火提前角规律,数字式点火器即可保证其最佳点火。
?在汽车工业发达的国里,基于对最佳性能的追求,点火提前角的数字式(微机)控制在轿车汽油机上的应用已有二十多年的历史。在豪华大排量运动型摩托车汽油机上多年来同样也应用了微机控制技术,以最大限度地发掘发动机的性能潜力。如著名的美国哈利?戴维森公司、德国宝马公司和日本本田、川崎、铃木公司等都有这类产品。最近几年一些公司又把这种数字式点火技术应用到普通家庭型的摩托车汽油机上,如日本雅马哈的JOGAPRIO踏板车就采用了数字式点火器,使其经济性和动力性得到了进一步的改善。可以断言,正如当年发动机微机控制技术的应用从豪华型轿车迅速普及到普通型轿车一样,越来越多的摩托车制造商也将会很快地把数字式点火器应用到普通家庭型摩托车汽油机上。
?但是,我国在点火提前角的数字式控制技术应用方面要远远落后于发达国家。事实上,在我国该技术在轿车汽油机上的应用才刚刚开始,离普及还有相当一段时期,在摩托车汽油机上的应用则只是几家研究机构涉足不久的研究课题,很少看到有关该产品研制成功的报道。
?七、结束语?几年来,中国的摩托车产量位居世界第一,是名副其实的摩托车大国,但称不上强国。因为绝大多数摩托车企业还不能独立地开发高水平的摩托车新产品,大多采用引进、仿制的方法来发展生产。但是,要让我国的摩托车工业在竞争已是十分激烈的世界摩托车市场中站住脚并保住自己的一块市场份额,就必须加大研究和开发方面的投入,努力提高主机和零部件的整体开发水平。然而,现实情况是,许多厂家往往只重视主机的开发而轻视零部件的同步开发。多年来,我国摩托车点火器的研究和开发工作也未受到应有的重视,所以,在这一方面,我国与摩托车强国之间的差距也很大。
?我国目前生产的大多是一些常规的模拟式CDI点火器。连用于排量略大(125ml以上)的四冲程摩托车汽油机上的模拟式体管点火器基本上都依赖于进口。这种点火器技术滞后发展的局面已严重影响到我国摩托车汽油机的开发水平。在开发摩托车汽油机的过程中,国外的通常做法是通过对一批样机的试验确定该机型汽油机的最佳点火提前角规律,然后再根据此规律开发相匹配的点火器。但是,在国内,我们往往没有去获取汽油机在不同运行工况下的最佳点火提前角规律,而是常常只从现有的点火器产品中通过试验挑选其一或略作修正,并不根据汽油机的最佳点火提前角规律来开发与之相匹配的点火器。
2013-11-06
发动机电脑综合各传感器的输入信息 ,从存贮器中选出最适当的点火提前角,再根据曲轴位置传感器判别出曲轴转速、位置及几缸处于压缩上止点 ,然后控制大功率晶体管的导通和截止,即控制点火线圈初级电流的断续。
2、主要装置
(1) 霍尔分电器
霍尔分电器是一种无触点分电器,安装在分电器内部,如图所示,
由霍尔触发器片和霍尔电压产生器集成电路组成。霍尔触发器叶片窗口与凸轮轴同速运转,按照霍尔原理 凸轮轴带动触发器窗口运转,改变了霍尔元件的磁场,使霍尔触发器产生一个微弱电压,即霍尔电压。通过检测窗口的出现,判断出发动机1缸的位置。发动机每转两周,该传感器发出一个11V~0V的负脉冲信号,信号的下降沿距1缸上止点前92°。,其上升沿距1缸上止点前52°。该信号送至ECU,ECU根据此信号确定喷油器的工作顺序、喷油的起始点和爆震控制。若无霍尔信号,则发动机不可能起动。
(2) 点火线圈
点火线圈是产生点火所需高压电的一种变压器。一般发动机点火系所采用的点火线圈依磁路区分,可分为开磁路式及闭磁路式两种。
1、开路式点火线圈
开磁路式点火线圈一般为罐状结构。它以数片硅钢片叠合而成棒状铁芯,次级线圈和初级线圈分别绕在铁芯的外侧。次级线圈为线径0。05~1mm漆包线,匝数2~3万圈臣。初级线圈的线径为0。5~1。0mm,较次级线圈粗,且匝数仅150~300圈而已。初级线圈绕在次级线圈的外侧,故次级线圈所产生的磁通变化与初级线圈完全相同。初级线圈和次级线圈的绕线方向相同,如图所示:
次极线圈的始端连接高压输出接头,其末端则连接于初级线圈的始端,并连接于外壳的"+"接柱,初级线圈的末端连接于外壳的"一"接柱,并接于点火器内功率晶体管的集电极上,由点火器控制其初级线圈电流的通断。
2、闭磁路式点火线圈
闭磁路点火线圈的铁芯是封闭的,磁通全部经过铁芯内部如所示
铁芯的导磁能力约为空气的一万倍,故开磁路点火线圈欲获得与闭磁路点火线圈相同的磁通,则其初级线圈非有较大的磁动势(安培匝数)不可。因此,必须采用匝数较多,线径较大的初级线圈;初级线圈的匝数多,如欲获得同样匝臣数比,则次级线圈的匝数也需增加,因此,开磁路点火线圈的小型化是办不到的。反之,闭磁路点火线圈,由于磁阻小,可有效降低线圈的磁动势,将点火线圈小型化。目前,闭磁路点火线圈已相当小型化,可与点火器合而为一,甚至可与火花塞连体化。经火花塞点燃气缸内的可燃性压缩气体。