8．3　電子點(diǎn)火系

8．3．1　無觸點(diǎn)點(diǎn)火系

發(fā)動機(jī)工作時，點(diǎn)火信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號輸送給電子點(diǎn)火器，脈沖信號控制點(diǎn)火器內(nèi)晶體管的導(dǎo)通與截止。當(dāng)輸入點(diǎn)火器的脈沖信號使晶體管導(dǎo)通時，點(diǎn)火線圈一次繞組回路接通，貯存點(diǎn)火所需的能量；當(dāng)輸入點(diǎn)火器的脈沖信號使晶體管截止時，點(diǎn)火線圈一次繞組回路斷開，二次繞組便產(chǎn)生高壓，此高壓經(jīng)配電器和高壓線送至火花塞，以便完成點(diǎn)火。

1．磁感應(yīng)式無觸點(diǎn)點(diǎn)火裝置

磁式感應(yīng)無觸點(diǎn)點(diǎn)火裝置（又稱磁脈中式無觸點(diǎn)點(diǎn)火裝置）電路如圖8－9所示。電路由磁感應(yīng)式點(diǎn)火信號發(fā)生器1、點(diǎn)火控制器2、專用點(diǎn)火線圈3、火花塞等部件組成。

圖8－9　磁感應(yīng)式無觸點(diǎn)點(diǎn)火系電路圖

1—點(diǎn)火信號發(fā)生器　2—點(diǎn)火控制器　3—點(diǎn)火線圈　4—點(diǎn)火開關(guān)　5—蓄電池

點(diǎn)火信號發(fā)生器裝在分電器內(nèi)，它由分電器軸帶動的信號轉(zhuǎn)子、永久磁鐵、鐵芯和繞在鐵芯上的傳感線圈組成。其功用是產(chǎn)生信號電壓，控制點(diǎn)火。

信號轉(zhuǎn)子的凸齒數(shù)與發(fā)動機(jī)氣缸數(shù)相同。永久磁鐵的磁通由N極經(jīng)信號轉(zhuǎn)子的凸齒、鐵芯、S極構(gòu)成回路。點(diǎn)火開關(guān)閉合后，發(fā)動機(jī)尚未轉(zhuǎn)動時，信號轉(zhuǎn)子不動，無信號輸出。但當(dāng)發(fā)動機(jī)在起動機(jī)驅(qū)動下轉(zhuǎn)動時，信號轉(zhuǎn)子便由分電器軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，這時信號轉(zhuǎn)子的凸齒與鐵芯間的間隙將發(fā)生變化，使得通過傳感線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在傳感線圈內(nèi)產(chǎn)生交變電動勢，其大小與磁通的變化速率成正比，方向是阻礙磁通的變化。

圖8－10　點(diǎn)火信號發(fā)生器工作原理

圖8－11　傳感線圈中磁通和感應(yīng)電動勢的變化規(guī)律

當(dāng)信號轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動，信號轉(zhuǎn)子的凸齒逐漸接近鐵心，凸齒與鐵心間的空氣隙越來越小，通過傳感線圈的磁通逐漸增大，當(dāng)信號轉(zhuǎn)子凸齒的齒角與鐵心邊緣相對時，磁通急劇增加，磁通變化率最大，當(dāng)信號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過圖8－10（b）后，雖然磁通仍然增加，但磁通變化率減低，當(dāng)信號轉(zhuǎn)子凸齒的中心正對鐵心的中心線時，如圖8－10（c），空氣隙最小，磁通最大，但磁通變化率最小。轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，空氣隙又逐漸增大，磁通逐漸減小，當(dāng)信號轉(zhuǎn)子凸齒的齒角正對鐵心的邊緣時，如圖8－10（d），磁通急劇減小，磁通變化率負(fù)向最大。

傳感線圈中磁通和感應(yīng)電動勢的變化規(guī)律見圖8－11。

2．霍爾效應(yīng)式無觸點(diǎn)點(diǎn)火裝置

該裝置是應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理，利用霍爾傳感器產(chǎn)生點(diǎn)火信號，控制點(diǎn)火系的工作。

霍爾效應(yīng)是當(dāng)電流通過放在磁場中的半導(dǎo)體基片，且電流方向和磁場方向垂直時，在垂直于電流和磁場的半導(dǎo)體基片的橫向側(cè)面上產(chǎn)生一個與電流和磁場強(qiáng)度成正比的電壓，這個電壓稱為霍爾電壓?；魻栃盘柊l(fā)生器位于分電器內(nèi)，其結(jié)構(gòu)見圖8－12。主要由分電器軸帶動的觸發(fā)葉輪、永久磁鐵、霍爾元件等組成?；魻栐嶋H上是一個霍爾集成塊電路，內(nèi)部原理圖見8－13所示。因為在霍爾元件上得到的霍爾電壓一般為20mV，因此必須將其放大整形后再輸出給點(diǎn)火控制器。

圖8－12　霍爾信號發(fā)生器

1—觸發(fā)葉輪　2—霍爾集成塊　3—帶導(dǎo)板的永久磁鐵　4—霍爾傳感器

5—分火頭　6—觸發(fā)開關(guān)托盤　7—分電器殼體

霍爾信號發(fā)生器工作原理圖見8－14。分電器軸帶動觸發(fā)葉輪轉(zhuǎn)動，當(dāng)葉片進(jìn)入磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時，磁場被旁路，霍爾元件不產(chǎn)生霍爾電壓，霍爾集成電路末級三極管截止，信號發(fā)生器輸出高電位；當(dāng)觸發(fā)葉輪離開空氣隙，永久磁鐵的磁力線通過霍爾元件而產(chǎn)生霍爾電壓，集成電路末級三極管導(dǎo)通，信號發(fā)生器輸出低電位。葉片不停的轉(zhuǎn)動，信號發(fā)生器輸出一個矩形波信號，作為控制信號給點(diǎn)火器由點(diǎn)火器控制初級電路的通斷。

圖8－13　霍爾集成塊電路框圖

圖8－14　霍爾發(fā)生器的工作原理

1—觸發(fā)葉輪的葉片　2—霍爾集成塊　3—永久磁鐵　4—霍爾傳感器　5—導(dǎo)板

8．3．2　微機(jī)控制的電子點(diǎn)火系

1．微機(jī)控制的電子點(diǎn)火系組成

該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)主要由傳感器1、電控單元（ECU）2、點(diǎn)火模塊3和點(diǎn)火線圈4等組成（圖8－15）。

（1）傳感器。傳感器是檢測發(fā)動機(jī)或汽車各種運(yùn)行工況信息的裝置。并將檢測結(jié)果傳輸?shù)诫娮涌刂茊卧‥CU），作為運(yùn)算和控制點(diǎn)火時刻的依據(jù)。傳感器的型式、數(shù)量、結(jié)構(gòu)及安裝位置因車而異。主要傳感器有：

①曲軸轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速傳感器?？蓪l(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)過的角度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎腚娍貑卧‥CU），即曲軸每轉(zhuǎn)過一定角度發(fā)出一個脈沖信號。電控單元（ECU）不斷地檢測脈沖個數(shù)，判斷出曲軸轉(zhuǎn)過的角度、信號計算出發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速。在微機(jī)控制的半導(dǎo)體點(diǎn)火系中，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號是微機(jī)用來讀取或計算基本點(diǎn)火提前角的主要依據(jù)之一，而曲軸信號則用來計算具體的點(diǎn)火時刻。

圖8－15　微機(jī)控制的電子點(diǎn)火系示意圖

1—傳感器　2—電控單元（ECU）　3—點(diǎn)火模塊　4—點(diǎn)火線圈　5—點(diǎn)火開關(guān)

②曲軸基準(zhǔn)位置傳感器（點(diǎn)火基準(zhǔn)傳感器）。該傳感器可在曲軸轉(zhuǎn)至某一特殊的位置，如1缸活塞處在上止點(diǎn)或上止點(diǎn)前某一確定的角度時，輸出一個脈沖信號，電控單元（ECU）將這一脈沖信號作為計算曲軸位置的基準(zhǔn)點(diǎn)，并與曲軸轉(zhuǎn)角信號一起計算曲軸任意時刻所處的具體位置。

③進(jìn)氣管負(fù)壓傳感器。該傳感器可以將節(jié)氣門后進(jìn)氣管的負(fù)壓（真空度）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎腚娍貑卧‥CU），電控單元則以此信號作為發(fā)動機(jī)的負(fù)荷信號，讀取或計算基本點(diǎn)火提前角。

④空氣流量傳感器。在L型（質(zhì)量流量型）電控燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)中，該傳感器信號除用于計算基本噴油持續(xù)時間外，也作為負(fù)荷信號計算基本點(diǎn)火提前角。

⑤節(jié)氣門位置傳感器。該傳感器可以把節(jié)氣門開啟的角度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，電控單元以此信號來判斷發(fā)動機(jī)所處的工況（怠速、中等負(fù)荷或大負(fù)荷），然后對點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正。

⑥進(jìn)氣溫度傳感器。該傳感器信號可反映發(fā)動機(jī)吸入空氣的溫度，電控單元以此信號對基本點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正，或計算吸入空氣的質(zhì)量以確定噴油量。

⑦冷卻水溫傳感器。該傳感器信號可反映發(fā)動機(jī)工作溫度的高低。電控單元以此信號對基本點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正，并控制起動及暖機(jī)期間的點(diǎn)火提前角，同時修正噴油量。

⑧爆震傳感器。電控單元以爆震傳感器的輸出信號來判斷發(fā)動機(jī)是否發(fā)生爆震，從而對點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正。

（2）電控單元。其主要部件是微機(jī)，是發(fā)動機(jī)綜合控制裝置，同時可以存儲各傳感器的故障代碼供修理時調(diào)用，電控單元的基本組成包括輸入、輸出回路、A／D轉(zhuǎn)換器、微機(jī)以及電源電路和備用電路等。

（3）點(diǎn)火模塊。點(diǎn)火模塊是綜合控制中的執(zhí)行器之一，其作用是根據(jù)電控單元輸出的信號，通過內(nèi)部大功率三極管電路的接通和截止，控制初級電路的通斷，完成點(diǎn)火工作。

微機(jī)工作速度非?？?，與發(fā)動機(jī)燃燒速度相比，完成上述復(fù)雜的控制過程所花費(fèi)的時間幾乎可以忽略，因此不存在滯后效應(yīng)，在發(fā)動機(jī)每一工作循環(huán)都能以最佳時刻點(diǎn)火。這對提高發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性都是十分有利的。

2．無分電器式點(diǎn)火系

無分電器式點(diǎn)火系是采用微機(jī)技術(shù)，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷傳感器的信號控制點(diǎn)火提前角，精確地控制發(fā)動機(jī)在各種工況下的最佳點(diǎn)火時刻。

無分電器式點(diǎn)火系分為二極管分配式和點(diǎn)火線圈分配式兩大類。

點(diǎn)火線圈分配式無分電器式點(diǎn)火系，由微機(jī)系統(tǒng)直接將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電送往各缸的火花塞，它有同時點(diǎn)火和單獨(dú)點(diǎn)火兩種型式。

圖8－16為同時點(diǎn)火線圈分配式無分電器點(diǎn)火系的組成示意圖，主要由電控單元1、雙點(diǎn)火線圈3、及火花塞2等組成。它采用兩個氣缸共用一個點(diǎn)火線圈的布置型式，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和活塞處于上止點(diǎn)位置的信號取自曲軸。

發(fā)動機(jī)工作時，若第一缸（六缸發(fā)動機(jī)）活塞處于壓縮行程上止點(diǎn)時，則第六缸活塞處于排氣行程上止點(diǎn)。所以，第一缸火花塞跳火瞬間，第六缸火花塞也跳火，即兩缸同時跳火。但第六缸活塞處于排氣行程．氣缸內(nèi)的壓力接近大氣壓力，火花塞雖然跳火但不起點(diǎn)火作用，即廢火。此時絕大部分高壓電的點(diǎn)火能量消耗在第一缸火花塞上，廢火對發(fā)動機(jī)的工作并無影響。

裝有無分電器式點(diǎn)火系的發(fā)動機(jī)工作時，各點(diǎn)火線圈的工作狀況受電控單元通過終端能量輸出極的控制。

圖8－16　無分電器式點(diǎn)火系的組成

1—電控單元　2—火花塞　3—雙點(diǎn)火線圈　4—終端能量輸出極

【實踐教學(xué)】