无触点式电子点火系统-汽车构造

与传统点火系统相比,无触点电子点火系统采用信号发生器和点火器取代白金触点控制点火线圈初级电流的接通与关断。无触点电子点火系统主要由点火信号发生器、点火器、点火线圈、分电器和火花塞等组成。如图7-3所示为桑塔纳轿车使用的无触点电子点火系统。

图7-3　桑塔纳轿车霍尔效应式电子点火系统的结构示意图

1—火花塞;2—分电器(内装霍尔信号发生器);3—点火控制器;4—点火线圈;5—点火开关;6—蓄电池

分电器轴转动时,点火信号发生器产生脉冲电压信号,此脉冲电压信号经电子点火器放大电路处理后,控制串联于点火线圈初级回路的导通和断开。当输入电子点火器的点火脉冲信号使初级电路接通时,点火线圈初级储存点火能量;当输入电子点火器的点火脉冲信号使初级电路断开时,次级线圈产生高压,通过配电器及高压导线等将点火高压送至点火气缸的火花塞。

1.点火信号发生器

点火信号发生器的作用是产生与气缸数及曲轴位置相对应的电压信号,用以触发电子点火器按发动机各缸的点火需要,及时通断点火线圈初级回路,使次级产生高压。

图7-4所示为桑塔纳轿车霍尔效应式无触点点火系统分电器的结构,它采用了霍尔效应点火信号发生器。该分电器还配有配电器、点火提前调节机构。

霍尔传感器(点火信号发生器)由霍尔触发器、永久磁铁和带缺口的转子组成,工作原理如图7-5所示。

图7-4　桑塔纳轿车霍尔效应式无触点点火系统分电器的结构图

1—抗干扰屏蔽罩;2—分电器盖;3—防尘罩;4—弹簧夹;5—带缺口转子;6—真空式点火提前器;7—分电器外壳;8—密封圈;9—斜齿轮;10—离心式点火提前器;11—霍尔传感器;12—分电器轴;13—分火头

图7-5　霍尔传感器工作原理示意图

(a)转子叶片处于永久磁铁和霍尔元件之间;(b)转子的缺口处于永久磁铁和霍尔元件之间

霍尔触发器是一个带有集成电路的半导体基片。当外加电压作用在触发器两端时,便有电流I在其中通过。如果在垂直电流方向上同时有外加磁场作用,则在垂直于电流和磁场的方向产生霍尔电压UH,这种现象称为霍尔效应,如图7-6所示。

霍尔电压UH的大小与通过的电流I、外加磁场强度B、基片厚度d存在以下关系:(www.xing528.com)

式中:RH为霍尔系数;d为基片厚度;I为电流;B为外加磁场的磁感应强度。

霍尔效应传感器(点火信号发生器)的输出电压幅度不受发动机转速的影响,且结构简单、工作可靠、抗干扰能力强,因此得到广泛应用。

无触点电子点火系统按点火信号发生器的工作原理不同可分为:磁感应式、霍尔效应式、光电式等无触点电子点火系统。目前汽车上广泛使用的是磁感应式和霍尔效应式。

2.电子点火器

图7-6　霍尔效应示意图

图7-7是桑塔纳轿车用霍尔效应式电子点火器电路控制原理图。其工作过程是:分电器内磁感应式点火信号发生器产生的交变信号由传感器输入点火控制器,经点火控制器整形、放大后,控制最后一级功率三极管的通断,从而控制端子1与2的通断,即控制点火线圈中初级电流的通断,点火线圈次级绕组产生的高压经分电器分配给各缸火花塞。

它具有以下特点:

(1)闭合角控制功能。流过点火线圈初级绕组的电流都有一个导通和截止的过程。从初级电流截止到导通再到截止这一周期,四冲程多缸发动机每缸所占的凸轮转角称为闭合角。闭合角控制可以保证初级电流的导通角随转速的变化而变化。转速越高,导通角越大;反之越小。

图7-7　桑塔纳轿车点火器基本电路

(2)停车断电功能。当发动机停止运转而未关闭点火开关时,若霍尔效应式点火信号发生器输入高电平,则使点火线圈持续通路,对点火线圈、蓄电池及电子点火器不利。点火控制器可在发动机停止运转且点火开关仍然接通时,缓慢地切断点火线圈中的初级电流。

(3)初级电流限制。当初级电流上升到限定值,控制回路使大功率开关三极管VT基极(14号端子)电流减小,使大功率开关三极管VT基极由饱和导通进入放大导通,限制初级电流,以防止点火线圈的烧毁。

无触点电子点火系统是在传统点火系统的基础上省去触点、采用点火信号发生器及点火控制器,对提高次级电压和点火能量,使用寿命及工作可靠性均有较大提高。但对点火时间的调节,与传统点火系统一样,仍靠离心式和真空式两套机械点火提前装置来完成。由于机械滞后、磨损及装置本身的局限性等许多因素的影响,机械式点火提前调节机构还不能保证使发动机的点火时刻总是等于最佳值。

近年来,汽车发动机向着多缸高速的方向发展,人们还力图通过改善混合气的燃烧状况,以及燃用稀混合气,以达到减少排气污染和节约燃油的目的。这些都要求汽车的点火系统能够有足够高的次级电压、火花能量和最佳的点火时刻。为此,电控点火系统应运而生。