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1、汽车电气技术（6）哈工大网络与电气智能化研究所刘勇2015（秋）2021/9/151第二节普通电子点火系统一、概述传统点火系统在汽车上的应用已有近一个世纪的历史了，虽然它的部件不断地有所改进，使其发火性能及使用寿命有所提高，结构也已定型。但由于机械触点的存在，传统点火系统已不能适应现代汽车发展的要求。（一）传统点火系统的优缺点及其分类(1)火花能量的提高受到限制现代汽车发动机以其高转速、高压缩比及燃用稀混合气为特点，对点火能量的要求越来越高。显然，传统点火系统由于其一次电流受断电器触点允许电流的限制，火花能量的提高也受到限制，已不能适应现在及将来汽车发展的需要。2021/9/152(2)触点故
2、障多、寿命短传统点火系统中，一次电流的通断由断电器触点控制。当触点打开瞬间，触点间极易形成火花而将触点烧蚀。又因触点反复开闭，触点臂顶块与凸轮长期摩擦而磨损，造成触点间隙变化、点火正时不稳定，影响发动机的功率输出。当间隙小到一定程度后，由于触点断开时产生的电弧不能切断，会使触点在很短时间内烧蚀，甚至失去工作能力。此外，发动机在高速时，由于机械滞后和磁滞的存在，断电器触点易产生“回跳”或“颤动”现象，使实际闭合角减小，影响火花能量，导致高速失火。(3)对火花塞积炭和污染敏感 传统点火系统中二次电压上升速率低(一般需120s)，故对火花塞积炭和污染很敏感。当火花塞积炭时，二次电压就会显著下降。20
3、21/9/1532电子点火装置的优点电子点火装置与传统点火装置相比，它的基本功能并没有什么变化，但从改善电火花的点火性能，提高点火时间的控制精度及可靠性等方面来看，却发生了巨大的变化。(1)因为无机械触点或一次电流不经过触点，所以不存在触点氧化、烧蚀、变形、磨损等问题，使用中几乎不需要维修和经常换件，同时可增大一次断电电流值，提高二次电压，有效地改善和保证点火性能。一般传统点火系统的一次电流不超过5A，而晶体管点火装置可提高到78A，二次电压可达30kV。(2)电磁能量得到充分利用，高电压形成迅速，火花能量大。由于无断电器触点或触点电流很小，根本不会因触点产生火花而消耗部分电磁能量，所以高压形
4、成很快（只需80100s)，火花能量大，提高了点火可靠性。2021/9/154(3)减小了火花塞积炭的影响。电子点火装置的火花塞间隙一般为1.11.2mm，在积炭阻值达100k的严重情况下，仍能维持可靠的点火特性。(4)点火时间精确，混合气能得到完全燃烧，可以在稀混合气工况下照常点火，从而保证了发动机在降低油耗的基础上，减少废气污染，获得最好的动力性。(5)对无线电干扰小，结构简单，重量轻，体积小，保养维修简便。3电子点火系统的种类当前，汽车电子点火装置大致可分为以下几种类型。(1)按控制点火线圈一次电流的电子元件分类包括晶体管点火装置，晶闸管点火装置，集成电路点火装置。(2)按点火装置有无触
5、点分类包括触点式电子点火装置，又称半导体管或晶体管辅助点火装置；无触点电子点火装置，又称全晶体管点火装置。2021/9/155(3)按点火能量的储存方式分类包括电感储能式电子点火装置，其储能元件是点火线圈；电容放电式电子点火装置，其储能元件是专用的电容器。(4)按点火提前角的控制方式分类包括普通电子点火系统，微机控制点火系统。（二）普通电子点火系统简介(1)电感储能有触点电子（半导体辅助）点火系统 这是最早的一种电子与机械相结合的点火系统。其主要特点为：用功率晶体管代替断电器的触点，来接通和切断点火线圈的一次电流，仍保留了机械触点式断电器，用它来接通和切断功率晶体管的基极电流。点火线圈的一次电
6、流并不通过触点，触点仅通过微弱的、控制功率晶体管导通与截止的基极电流，解决了传统点火系统的触点烧蚀问题。半导体辅助点火系统点火提前角的调整仍使用离心式和真空式点火提前装置。2021/9/156这种点火系统的优点是成本低，一次电流比传统点火系统大(约810A)，因而二次电压高，电火花能量大，触点寿命延长（因通过电流小而无烧蚀问题）。这种点火系统主要用于少数早期出厂的汽车（如前苏联的吉尔130载货汽车、伏尔加五代轿车等），近几年已逐渐被无触点电子点火系统取代。(2)电感储能无触点电子点火系统无触点电子点火系统早在20世纪70年代初已在发达国家开始采用。该系统去掉了原有的断电器触点，用点火信号发生器
7、（传感器）替代，从根本上消除了由机械触点所带来的一切问题。同时采用先进的电子技术，采用各种电子控制形式可获取稳定的火花参数。因此，对提高发动机的动力性、经济性以及排气净化等方面均极为有利，目前已在国内外得到广泛应用。下面将主要介绍这种电子点火系统。2021/9/1572电容放电式电子点火系统（CDI）电容放电式电子点火系统的特点是它用于产生电火花的能量是以电场能的形式储存在专门的储能电容中。(1)组成与工作原理电容放电式点火系统由直流升压器、储能电容、开关元件（晶闸管）、触发器以及点火线圈、分电器等组成，其原理如下图所示。8-振荡器1-直流升压器2-晶闸管3-分电器4-火花塞5-触发器6-点火
8、线圈7-储能电容器2021/9/158直流升压器一般包括振荡器、变压器和整流器三部分，作用是将蓄电池12V的低电压转变为交流电并升压，经整流器整流为300500V的直流电，向储能电容充电；储能电容(0.52F)用来储存产生火花的能量。晶闸管起开关作用，由触发器在规定的点火时间触发晶闸管。触发器又可分为有触点式和无触点式两类。有触点电容放电式电子点火系统的工作原理如下：触点闭合时，触发器发出指令信号，使晶闸管关断，直流升压器输出的300500V直流高压电向储能电容充电；触点打开时，触发器也发出指令信号，使晶闸管导通，于是储能电容器向点火线圈的一次绕组放电，在二次绕组中感应出约2030kV的高压电
9、动势，使火花塞跳火，完成点火工作。无触点电容放电式电子点火系统的工作原理与上述基本相同，其区别仅在于触发信号的获得方式不同。2021/9/159(2)电容放电式电子点火系统的优缺点由于储能电容充电、放电的时间极短，且晶闸管的动作速率极高(510s)，所以二次电压几乎不受转速的影响，而且在发动机高速运转情况下，二次电压也不降低，可保证在转速高达10000r/min的四冲程四缸的发动机和转速高达5000r/min的四冲程八缸的发动机中可靠工作。传统点火系统和电感储能式电子点火系统都是利用点火线圈一次绕组储能且在一次电流断开时产生高压火花，而电容放电式电子点火系统则是利用电容储能，在储能电容向一次绕
10、组放电的同时产生高压火花，因此电容放电式电子点火系统的能量利用率较高。2021/9/1510电容放电式电子点火系统的主要缺点是放电时间过短，仅550s，而电感储能式可达12ms。由于火花持续时间太短，不能确保气缸内混合气的充分燃烧，尤其是燃气混合不良及燃用稀混合气时更是如此，使得发动机在起动和低速工况下点火不良，同时，还会使排放增加。电容放电式点火系统的另一个缺点是二次电压上升率较高，对无线电有严重的干扰。此外，该系统结构复杂，体积较大，且成本高，因此，不适于大批量生产。由于上述缺陷，限制了它在一般汽油机上的推广使用，而仅用于转速较高的汽油机，如赛车发动机等。另外，在摩托车上，由于采用磁电机作
11、电源，省去了成本较高的直流升压器，因而在目前生产的两轮摩托车上得到了广泛的应用。2021/9/1511二、电感储能无触点电子点火系统无触点电子点火系统的基本组成如图4-17所示，主要由点火信号发生器（传感器）、点火器（点火控制器）、点火线圈、分电器、高压阻尼线（高压线）及火花塞等组成。1-火花塞2-分电器总成3-信号发生器（传感器）4-点火开关5-点火线圈6-点火器7-蓄电池图4-17无触点电子点火系统的组成2021/9/1512点火器的主要任务是根据点火信号发生器送来的脉冲电信号，控制点火线圈一次电路的通断。比较完善的点火控制器还具有恒电流控制、导通角（闭合角）控制、停车断电保护等多项功能，
12、使系统工作性能进一步提高。电感储能式无触点电子点火系统中，点火线圈的作用仍为储能和变压。确定点火顺序的任务仍由分电器完成。点火提前角随转速和负荷的调节仍由分电器总成上的离心式和真空式点火提前装置保证。此外，因分电器轴随配气机构凸轮轴同步旋转，且与曲轴之间有确定的相对位置，分电器轴转角位置能准确地反映出活塞在气缸中的位置，所以点火信号发生器一般仍装在分电器内（分火头下方），也有个别发动机直接装于配气机构凸轮轴前端或后端。2021/9/1513无触点电子点火系统的基本特点，是采用各种形式的点火信号发生器（或叫传感器）来代替断电器触点，由信号发生器产生触发或控制点火的信号，经过点火器内的放大等电路，
13、最后控制点火器内大功率晶体管的导通和截止，达到控制点火线圈一次电流通断的目的。1磁感应式电子点火系统磁感应式电子点火系统又称为磁脉冲式或磁电式电子点火装置，这种系统结构简单，性能可靠，已在国内外普遍使用。日本丰田轿车、国产切诺基吉普车、CA1092型载货汽车和EQ1090型载货汽车等均装有该类型点火装置。下面以日本丰田(Toyota)汽车20R型发动机所装用的无触点式磁感应电子点火系统为例加以说明。丰田车无触点式磁感应电子点火系统主要由磁感应式点火信号发生器、点火器、分电器、点火线圈、火花塞等组成，如图4-18所示。2021/9/1514该点火系统的分电器中仍保留了传统的配电器、离心点火提前机
14、构和真空点火提前机构。图4-18磁感应式无触点电子点火系统电路图1-点火信号发生器2-点火器3-分电器4-火花塞5-点火线圈书上指示位置有误2021/9/1515现将其信号发生器和电子点火装置的工作过程分析如下：(1)信号发生器 其功用是产生信号电压，控制点火装置的工作。它装在分电器内的底版上，主要由装在分电器轴上的信号转子、永久磁铁、铁心（支座）、和绕在铁心上的传感线圈等组成。信号转子由分电器轴驱动，转子上的凸齿数与发动机气缸数相等。如下图所示。1-信号转子2-永久磁铁3-铁心4-磁通5-传感线圈6-空气隙2021/9/1516磁感应点火信号发生器是利用电磁感应原理工作的。当通过传感线圈的磁
15、通发生变化时，在传感线圈内便产生交变电动势，它相当于一个极小的发电机。其永久磁铁的磁路(图4-19)是：永久磁铁N极空气隙信号转子空气隙铁心（通过传感线圈）永久磁铁S极。当发动机未转动时，信号转子不动，通过传感线圈的磁通没有变化，传感线圈不产生电动势，因而无信号输出。当发动机转动时，信号转子便由分电器轴带动旋转，这时信号转子的凸齿与铁心间的空气隙将发生变化，使通过传感线圈的磁通发生变化，因而在传感线圈中便产生感应电动势。信号发生器的结构原理如图4-20所示。2021/9/1517图4-20磁感应式信号发生器工作原理具体工作过程如下：当发动机工作时，信号转子便由分电器轴带动旋转，这时信号转子的凸
16、齿与铁心间的空气隙将发生变化，使通过传感线圈的磁通发生变化，在传感线圈内便产生交变电动势。对于六缸发动机，转子每转一转，磁路的磁通出现六次最大值和六次最小值，同时在线圈中感应出相应的电动势，其磁通和感应电动势的波形变化如图4-21所示。2021/9/1518图4-21传感线圈中的磁通密度及感应电动势如图4-20a所示，当信号转子的两个凸齿中央正对铁心的中心线时，磁路中凸齿与铁心间的空气隙最长，通过传感线圈的磁通最小，且磁通变化率为零（图4-21中的A点）。2021/9/1519如果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（即磁阻逐渐变小），则穿过传感线圈的磁
17、通逐渐增大，于是在传感线圈中便产生感应电动势。根据楞次定律，其感应电动势的方向总是阻碍磁通的增长，其大小与磁通的变化率d/dt成正比。此时的磁通和感应电动势如图4-21所示(AB段)。当信号转子凸齿的齿角与铁心边缘相对时，如图4-20b所示，通过传感线圈的磁通将急剧增大，磁通的变化率d/dt最大，则所对应的感应电动势最大（图4-21中的B点），即有正的最大值。当信号转子转过图4-20b所示位置后，虽然磁通仍在增大，但磁通变化率降低（图4-21中的BC段）；当信号转子的凸齿正好与铁心对正时，如图4-20c所示，转子凸齿与铁心间空气隙最小，穿过传感线圈的磁通最大（即磁阻最小），此时磁通的变化率d/
18、dt=0，故传感线圈中的感应电动势亦为零（图4-21中的C点）。2021/9/1520信号转子继续旋转，转子凸齿逐渐转离铁心对正位置，转子凸齿与铁心间的空气隙越来越大，磁通作减小变化（图4-21中的CD段）。当信号转子另一凸齿的齿角正对铁心的边缘时，如图4-20d所示，磁通急剧减小，其减小的磁通变化率最大，故线圈中的感应电动势最高，呈负的最大值（图4-21中的D点）。此后，由于磁通减小的速率变慢，故线圈中的感应电动势呈负值减小（图4-21中DA段波形）。信号转子继续旋转，转子凸齿又回到图4-20a所示位置。可见，在信号转子转动时，线圈内感应电动势的方向发生交替变化，使线圈两端输出交变信号（正脉
19、冲或负脉冲信号），送至点火器输入端，以便准确控制发动机的点火时刻。2021/9/1521请看动画磁感应式信号发生器原理2021/9/1522(2)电子点火装置的工作原理点火器组装在一个小盒内，其基本电路如图4-18所示。它由点火信号检出电路（晶体管VT2），开关放大电路（晶体管VT3、VT4）和大功率晶体管VT5等三部分组成。主要有5只晶体管。其中VT1起温度补偿作用，其发射极与基极相接，相当于一个二极管。只有当图中P点电位高于A点电位时，VT1才导通。VT2为触发管；VT3和VT4起放大作用，将VT2的输出进行放大以驱动VT5；VT5为大功率管，与点火线圈一次绕组串联，控制一次电流的通断。点
20、火开关接通后，其基本工作原理如下：1)当发动机未工作，传感器的信号转子不动时，传感器无输出信号，点火线圈一次绕组有电流流过。此时，电流从蓄电池的“+”极点火开关R4R1P点VT1(b、c)A点传感线圈B点蓄电池的“-”极（搭铁）。2021/9/1523于是，电路中的P点电位较高，使VT2的发射极加正向电压而导通，故其集电极电位降低到约等于0，使VT3截止。VT3截止时，蓄电池通过R5向VT4提供偏流使之导通，此时，R7上的电压加到VT5(b、e)，使VT5导通。这样，一次电路接通：电流从蓄电池“+”极点火开关附加电阻Rf点火线圈一次绕组WlVT5(c、e)搭铁（回到蓄电池“-”极）。此时，一次
21、绕组中有电流通过，在线圈中形成磁场。2)起动发动机，分电器开始转动，信号发生器开始产生交变电动势信号。当传感线圈输出“+”信号（即A端为“+”、B端为“-”）时，由于VT1的集电极加反向偏压而截止（此时的VT1与二极管的反向截止相同），故P点仍保持较高的电位，使VT2导通。于是，VT3截止，VT4和VT5导通，点火线圈一次绕组仍有电流流过。2021/9/15243)当传感线圈输出“-”信号（即A端为“-”、B端为“+”）时，VT1则加正向电压而导通。此时P点电位降低，于是VT2截止。当VT2截止时，蓄电池通过R2向VT3提供偏流，使VT3导通，VT4和VT5立即截止，点火线圈一次电流被切断，磁
22、场迅速消失，二次绕组W2产生高电压。此电压再由分电器分配至各缸火花塞使之跳火，点燃可燃混合气。发动机不断转动，周而复始重复上述过程，点火线圈不断产生高压电。传感器的信号转子每转动一周，各个气缸便轮流点火一次。由上述可知，该点火器工作中，只要点火开关处于接通状态，尽管发动机还未转动，由于VT2、VT5导通，点火线圈中就有一次电流，因此停车时，不要忘记关断点火开关。2021/9/1525请看动画电子点火装置工作原理2021/9/15264)其他元件的作用VT1起温度补偿作用，使VT2的导通与截止时间不受温度影响。稳压管的作用：VS1、VS2两个稳压管反向串联后，与点火信号发生器的传感线圈并联，其作
23、用是当传感线圈产生的信号电压高于稳压管的反向击穿电压时，稳压管立即导通，将传感线圈输出的正向和负向信号电压波峰全部削平，使其稳定在某一数值，保护VT1和VT2不受损害。VS3与R4组成稳压电路，其作用是保证VT1和VT2在稳定的电源电压下工作，因为电源电压升高时，会使P点电位升高，造成VT2导通时间增长，点火时间延迟。VD的作用是保护VT5管：当VT5截止时，VD将一次绕组的自感电动势限制在某一值之内，保护VT5不致被击穿。2021/9/1527C1的作用是消除点火信号发生器传感线圈输出电压波形上的毛刺，使电压平滑稳定，防止误点火，使点火时间准确无误。C2与R4组成阻容吸收电路，其作用是吸收瞬
24、时过电压，防止误点火。电阻R3为正反馈电阻，加速VT2(也即VT5)翻转。2霍尔效应式电子点火系统霍尔效应式电子点火系统（简称霍尔式电子点火系统），是利用霍尔效应原理制成的传感器产生点火信号，触发和控制电子点火系统工作的。这是目前国内外使用最多的一种点火装置之一，上海桑塔纳、一汽奧迪等轿车均采用这种点火装置。霍尔式电子点火系统由内装霍尔信号发生器的分电器、点火器、点火线圈和火花塞等组成。图4-22为桑塔纳轿车装用的霍尔式电子点火系统的组成及电路连接图。2021/9/1528(1)点火信号发生器1)霍尔效应 霍尔效应是由美国科学家霍尔(Edward HHall)于1879年发现的，其原理如图4-
25、23所示。当电流I通过放在磁场中的半导体基片（即霍尔元件）且电流方向与磁场的方向垂直时，在垂直于电流与磁通的半导体基片的横向侧面上即产生一个与电流和磁通密度成正比的电压，称霍尔电压UH。图4-22桑塔纳轿车霍尔式电子点火系统1-蓄电池2-点火开关3-点火线圈4-点火器5-分电器6-火花塞2021/9/1529图4-23霍尔效应原理由上式可知，当电流I为定值时，霍尔电压UH随磁通密度B的大小而变化；同时也可看出，霍尔电压UH的高低与磁通的变化率无关。霍尔电压UH可表示为式中RH霍尔系数；d半导体基片厚度；I电流；B磁通密度。2021/9/15302)霍尔信号发生器的基本结构图4-24所示为装有霍
26、尔式点火信号发生器的分电器结构。该点火装置仍采用传统的离心式与真空式点火提前机构。1-分火头2-触发叶轮3-永久磁铁4-霍尔集成块图4-24霍尔式分电器结构2021/9/1531霍尔式分电器由触发叶轮和信号触发开关组成。触发叶轮与分火头制成一体由分电器轴带动，其叶片数与气缸数相等。触发开关由霍尔集成块4和带导磁板的永久磁铁3组成。霍尔集成块4的外层为霍尔元件，同一基板的其他部分制成放大电路。触发叶轮2的叶片则在霍尔集成块4和永久磁铁3之间转动。霍尔集成块包括霍尔元件和霍尔集成电路。霍尔信号发生器工作时，霍尔元件产生的霍尔电压UH是mV级，信号很微弱，还需进行信号处理，这一任务由集成电路完成。这
27、样霍尔元件产生的霍尔电压(UH)信号，经过放大、脉冲整形，最后以整齐的矩形脉冲（方波）信号UG输出。其原理框图如图4-25所示。2021/9/1532图4-25霍尔集成电路内部原理框图霍尔信号发生器是一个有源器件，它需要提供电源才能工作，霍尔集成块的电源由点火器提供。它有三根引出线（对外端子），且与点火器相连接，其中一根是电源输入线，一根是霍尔信号输出线，一根是接地线。2021/9/15333)霍尔集成电路的工作原理霍尔信号发生器的工作原理如图4-26所示。当触发叶轮转动时，每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，磁场便被触发叶轮的叶片旁路(图4-26a)，而不能作用于霍尔元件上，这时霍
28、尔元件不产生霍尔电压，集成电路输出级的晶体管处于截止状态，信号发生器输出高电位。b）触发叶轮叶片离开空气隙a）触发叶轮叶片进入空气隙图4-26霍尔式点火信号发生器的工作原理1-触发叶轮的叶片2-霍尔元件3-信号发生器底座4-永久磁铁5-导磁板2021/9/1534当触发叶轮的叶片离开永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙(图4-26b)时，永久磁铁的磁通便通过导磁板5、霍尔集成块构成回路，这时霍尔元件产生霍尔电压，集成电路输出级的晶体管处于导通状态，信号发生器输出低电位。由上述可知，叶片进入空气隙时信号发生器输出信号UG为高电位，离开空气隙时信号发生器输出信号UG为低电位。分电器不停地转动，上述方波便
29、不断产生。霍尔信号发生器的工作波形如图4-27所示。a表示叶片在不同位置时，通过空气隙的磁通密度；b表示叶片在不同位置时，霍尔元件产生霍尔电压UH的波形；c表示叶片在不同位置时，霍尔集成电路输出的信号电压UG的波形；d表示叶片在不同位置时，点火线圈一次电流I1的波形；e表示叶片在不同位置时，点火线圈二次电压U2的波形。2021/9/1535图4-27霍尔式电子点火装置工作波形a）通过霍尔元件的磁通密度Bb）霍尔电压UHc）信号发生器输出的信号电压UGd）点火线圈的一次电流I1e）点火线圈的二次电压U22021/9/1536请看动画霍尔式信号发生器的工作原理2021/9/1537信号发生器输出波
30、形中，高低电位的时间比由触发叶轮叶片的分配角（叶片宽度）决定。如桑塔纳轿车用分电器高低电位的时间比为7:3。点火器是根据信号发生器输出的方波信号UG进行触发并控制点火系统工作的。(2)点火器1-蓄电池2-点火开关3-外加电阻4-点火线圈5-点火控制器6-点火信号发生器图4-28 德国Bosch公司霍尔式电子点火装置电路图2021/9/1538图4-28所示为德国Bosch公司专为霍尔式点火信号发生器相配的点火电子组件的内部电路，它由晶体管VT1、VT2和VT3及有关的阻容元件所组成，其工作原理如下：接通点火开关2，起动发动机，分电器开始转动。当霍尔信号发生器触发叶轮的叶片进入永久磁铁与霍尔元件
31、之间的空气隙时，霍尔信号发生器输出信号UG为高电位，这时点火电子组件中的晶体管VT1导通，由VT2和VT3组成的复合管得到基极电流而饱和导通，点火线圈一次绕组电路接通而有一次电流I1；当霍尔信号发生器触发叶轮的叶片离开空气隙时，霍尔信号发生器输出的点火信号UG由高电位下跳为低电位，晶体管VT1因基极电压下降而截止，晶体管VT2、VT3也因失去基极电流而迅速截止，从而切断了点火线圈的一次电流I1，使二次绕组产生高压，完成点火工作。2021/9/1539请看动画霍尔效应式点火系统原理2021/9/1540目前，上述单一功能的点火器已被由专用点火集成电路为核心的混合集成电路组成的点火电子组件所取代，
32、其中，专用点火集成电路以意大利生产的L497较为著名，其功能较全、性能优越、工作可靠且价格低廉。我国生产的上海桑塔纳、奥迪100、高尔夫、捷达等轿车均采用以L497为核心组成的点火电子组件（点火器）。专用点火集成电路L497为双列16脚集成电路，是一典型的多功能专用点火集成块，与霍尔式点火信号发生器相配。其基本点火原理与上述Bosch公司霍尔式点火装置基本相同，均采用霍尔点火信号方波后沿（下降沿）触发点火的方式。该点火电子组件在完成基本点火功能的同时，还具有点火线圈限流保护功能、闭合角控制功能、电流上升率控制功能、停车慢断电保护功能及过电压保护功能等。2021/9/1541(3)霍尔式无触点电
33、子点火装置的优点与磁感应式电子点火装置相比，霍尔式电子点火装置由于其点火信号发生器输出的点火信号幅值、波形不受发动机转速的影响，即使发动机转速很低时，也能输出稳定的点火信号，因此低速性能好，有利于发动机的起动。并且发动机在任何工况下，霍尔式点火信号发生器均能输出高低电位时间比一定的方波信号，故点火正时精度高，且易于控制。另外，霍尔式点火信号发生器无需调整，不受灰尘、油污的影响，使得霍尔式电子点火装置的工作性能更加可靠，使用寿命长。因此，其应用将会越来越广泛。2021/9/15423光电式电子点火系统光电式电子点火系统是利用光敏元件（光敏晶体管或光敏二极管）的光电效应原理，制成光电式点火信号发生
34、器给点火电子组件（点火器）提供点火信号，来达到控制点火的目的的。其基本组成如图4-29所示。1-点火器2-点火开关3-点火线圈4-光电式点火信号发生器5-分火头6-遮光盘7-分电器8-火花塞图4-29 光电式电子点火系统2021/9/1543光电式点火信号发生器安装在分电器内，通常由光源、光接收器和遮光盘三部分组成，其结构如图4-30所示。图4-30光电式点火信号发生器工作原理1-光源2-光接收器3-遮光盘4-分电器轴2021/9/1544信号发生器光源是一只砷化镓发光二极管，它发出红外线光束，用一只近似半球形的透镜聚焦。该发光二极管比白炽灯泡耐震，并能耐较高的温度，在150的环境温度下能连续
35、工作，工作寿命很长。光接收器是一只硅光敏晶体管，它与光源相对，并相距一定距离，以使红外线光束聚焦后，照射到光敏晶体管上。光敏晶体管的工作与普通晶体管的不同之处，是它的基极电流由光产生，因此不必在基极上输入电信号，也无需基极引线。遮光盘用金属或塑料制成，装在分电器轴上，位于分火头下面，盘的外缘伸入光源与光接收器之间，外缘上开有缺口，缺口数与气缸数相等。缺口处允许红外线光束通过，其余实体部分则能挡住光束。当遮光盘随分电器轴转动时，即按一定位置产生光电点火信号。2021/9/1545点火器的作用是把光接收器的信号电流放大，从而通过功率晶体管，接通和切断点火线圈的一次电流。其工作原理如图4-31所示。
36、图4-31光电式点火装置电路2021/9/1546砷化镓红外线二极管VDA为红外线光源，用稳压管VS控制它在固定的电压下工作，硅光敏晶体管VTe为接收器。发动机工作时，遮光盘随分电器轴转动，当遮光盘上的缺口通过光源时，则红外线通过缺口照到硅光敏晶体管VTe上，使其导通，VT1也随之导通。VT1导通后，给VT2提供基极电流，使VT2导通。VT2导通时，VT3由于发射极被短路而截止。VT3截止时，VT4由于R7、R5的分压获得基极电流而导通，于是接通了点火线圈的一次电路。当遮光盘的实体部分遮住红外线时，VT1、VT2立即截止，VT3导通，VT4截止，使一次电流中断，在点火线圈的二次绕组中产生高压电
37、动势。稳压管VS使镓砷红外线二极管工作电压维持在3V左右。R8的作用是当VT4截止时，给一次绕组中的自感电动势提供回路，起保护VT4的作用。2021/9/1547该点火系统的二次电压可达2830kV，二次电压上升时间只有25s，每个火花输入能量为50mJ。上述光电式点火系统的优点是，触发器的触发信号完全由遮光盘的位置（也即曲轴的位置）所决定而与转速无关，故在分电器转速很低时仍能正常发出触发信号，保证正常工作，此外，结构简单，对制造精度要求不高且成本低；但缺点是弄脏后灵敏度将会降低。请看动画光电式半导体点火系统的工作原理2021/9/1548思考题与习题1、传统点火系统主要有哪些缺陷？造成这些缺陷的根本原因是什么？2、电子点火系统有哪些种类？3、电子点火系统的基本组成部分有哪些？其控制原理是什么？4、无触点电子点火系统点火信号的产生方式有哪些？各有什么特点？5、试述普通电子点火系统点火器的作用及工作原理。6、试述磁感应式、霍尔效应式、光电式信号发生器的组成、工作原理。7、电容储能式电子点火系统的组成部件有哪些？其基本工作原理如何？具有哪些特点？2021/9/1549