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1、工程机械电气设备工程机械电气设备 教学课件 主编 王安新 第一章 电源系统电源系统第二章 起动系统起动系统目录目录第三章 点火系统点火系统第四章 照明与信号系统照明与信号系统第五章 仪表及传感器仪表及传感器第六章 空调系统空调系统第七章 全车电路全车电路第八章 施工现场供电施工现场供电第三章第三章 点火系统点火系统知识目标知识目标v1.能描述点火系统的作用和工作原理。能描述点火系统的作用和工作原理。v2.能描述点火系统类型及工作特点。能描述点火系统类型及工作特点。v3.能描述电子点火系统的故障诊断。能描述电子点火系统的故障诊断。能力目标能力目标v1.能在车上识别点火系统的主要电气元件。能在车上
2、识别点火系统的主要电气元件。v2.能读懂点火系统电路图。能读懂点火系统电路图。第一节第一节 概述概述一、点火系统的作用一、点火系统的作用v点火系的作用就是将蓄电池供给的低压电转变为点火系的作用就是将蓄电池供给的低压电转变为高压电，并按照发动机的做功顺序与点火时刻的高压电，并按照发动机的做功顺序与点火时刻的要求，适时准确地将高压电送至各缸的火花塞，要求，适时准确地将高压电送至各缸的火花塞，使火花塞跳火，点燃气缸内的混合气。使火花塞跳火，点燃气缸内的混合气。二、对点火系统的要求二、对点火系统的要求v1.1.能产生足以击穿火花塞间隙的电压。能产生足以击穿火花塞间隙的电压。v2.2.电火花应具有足够的
3、能量。电火花应具有足够的能量。v3.3.点火时间应与发动机各种工况下的要求相适应。点火时间应与发动机各种工况下的要求相适应。第一节第一节 概述概述三、点火系的分类三、点火系的分类v若按点火系统电能来源不同分，有蓄电池点火系若按点火系统电能来源不同分，有蓄电池点火系统和磁电机点火系统两类。统和磁电机点火系统两类。v蓄电池点火系统多用于四冲程汽油发动机，磁电蓄电池点火系统多用于四冲程汽油发动机，磁电机点火系统多用于二冲程汽油发动机以及不带蓄机点火系统多用于二冲程汽油发动机以及不带蓄电池的摩托车发动机。电池的摩托车发动机。v蓄电池点火系统根据工作方式的不同，又可分为蓄电池点火系统根据工作方式的不同，
4、又可分为传统点火系统、普通电子点火系统和微机控制点传统点火系统、普通电子点火系统和微机控制点火系。本章只介绍蓄电池点火系统。火系。本章只介绍蓄电池点火系统。第二节第二节 传统点火系统传统点火系统一、传统点火系统的组成一、传统点火系统的组成v传统点火系统的组成和工作原理如图传统点火系统的组成和工作原理如图3-13-1所示。所示。图3-1传统点火系统的组成和工作原理第二节第二节 传统点火系统传统点火系统二、传统点火系统工作原理二、传统点火系统工作原理v发动机工作时，其输出轴同时带动断电器的凸轮发动机工作时，其输出轴同时带动断电器的凸轮和配电器的分火头一起旋转。断电器的凸轮转动和配电器的分火头一起旋
5、转。断电器的凸轮转动时，将控制其触点交替地闭合、打开。当点火开时，将控制其触点交替地闭合、打开。当点火开关关SWSW闭合，断电器触点也闭合时，点火线圈初级闭合，断电器触点也闭合时，点火线圈初级绕组将有电流流过，其流向为：蓄电池绕组将有电流流过，其流向为：蓄电池“”电流表电流表点火开关点火开关SWSW点火线圈点火线圈“”附加电附加电阻阻RfRf初级绕组初级绕组点火线圈点火线圈“”断电器触点断电器触点搭铁搭铁蓄电池蓄电池“”。由于点火线圈的初级绕。由于点火线圈的初级绕组有电流流过，使铁心中产生了磁场。组有电流流过，使铁心中产生了磁场。第二节第二节 传统点火系统传统点火系统v当断电器的凸轮使其触点断
6、开时，点火线圈初级当断电器的凸轮使其触点断开时，点火线圈初级绕组断路，点火线圈初级电流突然减小。根据电绕组断路，点火线圈初级电流突然减小。根据电磁感应原理，处于同一铁心上的点火线圈初级绕磁感应原理，处于同一铁心上的点火线圈初级绕组、次级绕组将产生感应电动势，由于点火线圈组、次级绕组将产生感应电动势，由于点火线圈次级绕组的匝数远远多于初级绕组，因此其上产次级绕组的匝数远远多于初级绕组，因此其上产生可达生可达15-20kV15-20kV的感应电动势。如此高的感应电动的感应电动势。如此高的感应电动势引到火花塞，足以击穿其电极间隙产生电火花，势引到火花塞，足以击穿其电极间隙产生电火花，并点燃汽缸内的混
7、合气。并点燃汽缸内的混合气。第三节第三节 电子点火系统电子点火系统一、电子点火系统概述一、电子点火系统概述v1.1.电子点火系统的组成电子点火系统的组成v电子点火系统主要由火花塞、分电器、点火信号电子点火系统主要由火花塞、分电器、点火信号发生器、点火线圈、点火控制器等组成，如图发生器、点火线圈、点火控制器等组成，如图3-23-2所示。所示。v2.2.电子点火系统的分类电子点火系统的分类v根据储能方式的不同，电子点火系统可分为两类：根据储能方式的不同，电子点火系统可分为两类：电感式电子点火系统和电容式电子点火系统。目电感式电子点火系统和电容式电子点火系统。目前使用的较多的是电感式电子点火系统。前
8、使用的较多的是电感式电子点火系统。v根据点火信号产生的方式，电子点火系统可分为根据点火信号产生的方式，电子点火系统可分为第三节第三节 电子点火系统电子点火系统图图3-2 3-2 电子点火系统的基本组成电子点火系统的基本组成1-1-火花塞；火花塞；2-2-分电器；分电器；3-3-点火信号发生器；点火信号发生器；4-4-点火线圈；点火线圈；5-5-点火开关；点火开关；6-6-蓄电池；蓄电池；7-7-点火控制器点火控制器第三节第三节 电子点火系统电子点火系统v触点式和无触点式触点式和无触点式v按点火信号产生的原理来分，无触点式点火系统按点火信号产生的原理来分，无触点式点火系统有以下几种类型：有以下几
9、种类型：v(1)(1)磁感应式无触点点火系统，国内外普遍使用，磁感应式无触点点火系统，国内外普遍使用，如丰田车系。如丰田车系。v(2)(2)霍尔效应式无触点点火系统，西欧车辆和部分霍尔效应式无触点点火系统，西欧车辆和部分美国车辆使用，如大众车系。美国车辆使用，如大众车系。v(3)(3)光电效应式无触点点火系统，使用较少，如日光电效应式无触点点火系统，使用较少，如日产车系。产车系。v(4)(4)电磁震荡式无触点点火系统，使用较少。电磁震荡式无触点点火系统，使用较少。第三节第三节 电子点火系统电子点火系统二、磁感应二、磁感应式电子点式电子点火系统火系统v1.1.丰田丰田20R20R型发型发动机用感
10、动机用感应式电子应式电子点火系统点火系统如图如图3-33-3所示。所示。图图3-3 3-3 丰田丰田20R20R型发动机用磁感应式电子点火系统型发动机用磁感应式电子点火系统1-1-磁感应式点火信号发生器；磁感应式点火信号发生器；2-2-点火控制器；点火控制器；3-3-分电器；分电器；4-4-火花塞；火花塞；5-5-点火线圈点火线圈第三节第三节 电子点火系统电子点火系统v该点火系统主要组成部分有磁感应式信号发生器、该点火系统主要组成部分有磁感应式信号发生器、点火控制器、分电器、火花塞及点火线圈。点火控制器、分电器、火花塞及点火线圈。v1)1)磁感应式信号发生器磁感应式信号发生器v磁感应式信号发生
11、器由信号转子、传感线圈、铁磁感应式信号发生器由信号转子、传感线圈、铁心、永久磁铁等组成。其作用是产生信号电压，心、永久磁铁等组成。其作用是产生信号电压，送给点火系控制器，通过点火控制器来控制点火送给点火系控制器，通过点火控制器来控制点火系的工作，其工作过程如图系的工作，其工作过程如图3-43-4所示。所示。第三节第三节 电子点火系统电子点火系统图图3-4 3-4 磁感应式信号发生器的组成和工作原理磁感应式信号发生器的组成和工作原理1-1-信号转子；信号转子；2-2-传感线圈；传感线圈；3-3-铁芯；铁芯；4-4-永久磁铁永久磁铁第三节第三节 电子点火系统电子点火系统v2)2)点火控制器点火控制
12、器v点火控制器的内部电路如图点火控制器的内部电路如图3-33-3中中2 2所示。图中的所示。图中的三极管三极管VTVT2 2构成点火信号检出电路，三极管构成点火信号检出电路，三极管VTVT3 3、三、三极管极管VTVT4 4及三极管及三极管VTVT5 5构成开关放大电路。构成开关放大电路。v点火开关点火开关SWSW闭合后，蓄电池经闭合后，蓄电池经R R4 4、R R1 1为三极管为三极管VTVT2 2提供基极电流，使三极管提供基极电流，使三极管VTVT2 2导通。三极管导通。三极管VTVT2 2的导的导通导致三极管通导致三极管VTVT3 3截止，蓄电池经截止，蓄电池经R R5 5为三极管为三极
13、管VTVT4 4提提供基极电流，使三极管供基极电流，使三极管VTVT4 4导通，随后三极管导通，随后三极管VTVT5 5导导通。于是点火线圈初级绕组中有电流流过。通。于是点火线圈初级绕组中有电流流过。第三节第三节 电子点火系统电子点火系统v点火信号发生器的输出电压在点火信号发生器的输出电压在P P点与该点的直流电点与该点的直流电位叠加。当点火信号发生器的输出电压为正值时，位叠加。当点火信号发生器的输出电压为正值时，两者叠加后仍维持三极管两者叠加后仍维持三极管VTVT2 2导通。若点火信号发导通。若点火信号发生器的输出电压为负值，两者叠加后不能维持三生器的输出电压为负值，两者叠加后不能维持三极管
14、极管VTVT2 2导通时，则其截止。此后，连锁反应使三导通时，则其截止。此后，连锁反应使三极管极管VTVT5 5截止。点火线圈初级绕组断电，次级绕组截止。点火线圈初级绕组断电，次级绕组产生很高的感应电压，经分电器分配至各缸火花产生很高的感应电压，经分电器分配至各缸火花塞点火。转子每转一圈，各缸依次按点火顺序点塞点火。转子每转一圈，各缸依次按点火顺序点火一次。火一次。第三节第三节 电子点火系统电子点火系统v2.2.东风东风EQ1090EQ1090型汽车用感应式电子点火系统如图型汽车用感应式电子点火系统如图3-53-5所示。所示。图图3-5 JKF6673-5 JKF667型点火控制器电路型点火控
15、制器电路第三节第三节 电子点火系统电子点火系统v3.3.解放解放CA1092CA1092型汽型汽车用感应式电子点车用感应式电子点火系统火系统v该系统由该系统由WFD663WFD663型型磁感应式点火信号磁感应式点火信号发生器、发生器、6TS21076TS2107型型电子点火控制器、电子点火控制器、JDQl72JDQl72型高能点火型高能点火线圈和火花塞等组线圈和火花塞等组成，如图成，如图3-63-6所示。所示。图3-6解放CAl092型车磁感应电子点火系统的组成1-蓄电池；2-点火开关；3-点火线圈；4-电子点火控制器；5-磁感应式点火信号发生器；6-火花塞第三节第三节 电子点火系统电子点火系
16、统v4.4.感应式电子点火系统的特感应式电子点火系统的特点点v该点火系统的优点为结构简该点火系统的优点为结构简单、便于批量生产、工作性单、便于批量生产、工作性能稳定、适应环境能力强。能稳定、适应环境能力强。三、霍尔效应式点火系统三、霍尔效应式点火系统v1 1霍尔效应霍尔效应v将半导体基片置于磁场中，将半导体基片置于磁场中，磁场中磁通磁场中磁通B B的方向与半导体的方向与半导体基片垂直，如图基片垂直，如图3-93-9所示。所示。图图3-9 3-9 霍尔效应原理图霍尔效应原理图I-I-电流；电流；B-B-磁感应强度；磁感应强度；UH-霍尔电压霍尔电压第三节第三节 电子点火系统电子点火系统v2.2.
17、电子点火控制电子点火控制器器v如图如图3-103-10中的中的5 5所示是所示是B0CSHB0CSH公公司早期用在霍尔司早期用在霍尔信号发生器上的信号发生器上的电子点火控制器，电子点火控制器，由三极管由三极管VTVT1 1、VTVT2 2、VTVT3 3和一些和一些电阻电容组成。电阻电容组成。图图3-10 3-10 德国德国BOCSHBOCSH公司的霍尔式电子点火系统电路公司的霍尔式电子点火系统电路1-1-蓄电池；蓄电池；2-2-点火开关；点火开关；3-3-附加电阻；附加电阻；4-4-点火线圈；点火线圈；5-5-电子点火控制器；电子点火控制器；6-6-霍尔式点火信号发生器霍尔式点火信号发生器第
18、三节第三节 电子点火系统电子点火系统v3.3.霍尔效应式电子点火系统的特点霍尔效应式电子点火系统的特点v由于霍尔式点火信号发生器输出的点火信号幅值、由于霍尔式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影响，因而低速时点火性能波形不受发动机转速影响，因而低速时点火性能好，利于发动机的起动；点火正时精度高，易于好，利于发动机的起动；点火正时精度高，易于控制；另外，不需调整，不受灰尘、油污影响，控制；另外，不需调整，不受灰尘、油污影响，工作性能更可靠、耐久，使用寿命长。工作性能更可靠、耐久，使用寿命长。第三节第三节 电子点火系统电子点火系统四、电子点火系统的故障诊断与维修四、电子点火系统的
19、故障诊断与维修v若发动机不能起动而怀疑点火装置有问题时，可若发动机不能起动而怀疑点火装置有问题时，可从分电器盖上拔下中央高压线，使其端部和机件从分电器盖上拔下中央高压线，使其端部和机件保持保持5-7mm5-7mm距离，然后起动发动机，若高压线与机距离，然后起动发动机，若高压线与机件间有电火花产生，表明点火装置无问题，否则件间有电火花产生，表明点火装置无问题，否则点火装置有问题，应予检查。点火装置有关的接点火装置有问题，应予检查。点火装置有关的接线发生故障的可能性远比点火装置本身发生故障线发生故障的可能性远比点火装置本身发生故障的可能性要大，因此首先应对它们进行检查，当的可能性要大，因此首先应对
20、它们进行检查，当确认接线无故障后，再检查点火装置本身。确认接线无故障后，再检查点火装置本身。第三节第三节 电子点火系统电子点火系统v相关接线故障的检查方法相关接线故障的检查方法与传统点火装置基本相同。与传统点火装置基本相同。v1.1.点火信号发生器的检修点火信号发生器的检修v1)1)磁感应式点火信号发生磁感应式点火信号发生器的检修器的检修v将分电器与线束间的插接将分电器与线束间的插接器拔开，用万用表测量与器拔开，用万用表测量与分电器相连两根导线间的分电器相连两根导线间的电阻，如图电阻，如图3-123-12所示。所示。图3-12 测量传感线圈的电阻值1-分电器；2-传感线圈；3-螺丝刀；4-插接
21、器；5-万用表第三节第三节 电子点火系统电子点火系统v对转子凸齿与线圈铁心对转子凸齿与线圈铁心间的间隙的检查，可按间的间隙的检查，可按图图3-133-13所示的方法所示的方法v2)2)霍尔式点火信号发生霍尔式点火信号发生器的检修器的检修v霍尔式点火信号发生器霍尔式点火信号发生器为有源器件，检修时需为有源器件，检修时需要接通电源。霍尔式点要接通电源。霍尔式点火信号发生器的检查方火信号发生器的检查方法如图法如图3-153-15所示。所示。图图3-13 3-13 测量信号转子凸轮与传测量信号转子凸轮与传感线圈之间的间隙示意感线圈之间的间隙示意第三节第三节 电子点火系统电子点火系统图3-15 霍尔信号
22、发生器的检查1-分电器；2-点火控制器；3-点火线圈；4-高压线；5-搭铁；6-直流电压表第三节第三节 电子点火系统电子点火系统v2.2.点火控制器的检修点火控制器的检修v1)1)干电池检测法干电池检测法v对于单功能、磁感应式点火控制器，可采用干电对于单功能、磁感应式点火控制器，可采用干电池检修法。池检修法。v将干电池正极与点火信号输入线的粉红色线相接，将干电池正极与点火信号输入线的粉红色线相接，负极与白色线相接，用万用表检测点火线圈负极与白色线相接，用万用表检测点火线圈“”接线柱与搭铁间的电压，见图接线柱与搭铁间的电压，见图3-16a3-16a）。然后将）。然后将干电池正负极反接，重新用万用
23、表检测点火线圈干电池正负极反接，重新用万用表检测点火线圈“”接线柱与搭铁间的电压，见图接线柱与搭铁间的电压，见图3-16b3-16b）。）。第三节第三节 电子点火系统电子点火系统v2)2)跳火试验法跳火试验法v3)3)替换法替换法a a）b b）图图3-16 3-16 用干电池检查点火控制器用干电池检查点火控制器a a）功率三极管导通）功率三极管导通 ；b b）功率三极管截止）功率三极管截止第四节第四节 微机控制点火系统微机控制点火系统一一.微机控制点微机控制点火系统的组成火系统的组成:v微机控制点火微机控制点火系统主要由传系统主要由传感器、微机控感器、微机控制单元、执行制单元、执行器三部分组
24、成，器三部分组成，如图如图3-173-17所示。所示。图图3-17 3-17 微机控制点火系统微机控制点火系统第四节第四节 微机控制点火系统微机控制点火系统v1.1.微机控制单元的组成及其作用微机控制单元的组成及其作用v微机控制单元，简称微机控制单元，简称ECUECU。一般由中央处理器。一般由中央处理器CPUCPU、只读存储器只读存储器ROMROM、随机存储器、随机存储器RAMRAM、模拟、模拟/数字转换数字转换器（器（A/DA/D）、输入）、输入/输出接口（输出接口（I/OI/O）等）等组成组成。v微机控制单元的微机控制单元的作用作用：根据各传感器输入的信号，：根据各传感器输入的信号，计算确
25、定最佳点火提前角和初级电路导通角，并计算确定最佳点火提前角和初级电路导通角，并将点火控制信号输送给点火控制器，通过点火控将点火控制信号输送给点火控制器，通过点火控制器快速、准确地控制点火线圈工作。制器快速、准确地控制点火线圈工作。v2.2.传感器及其作用传感器及其作用第四节第四节 微机控制点火系统微机控制点火系统v微机控制点火系统的传感器主要包括发动机曲轴微机控制点火系统的传感器主要包括发动机曲轴位置、转速传感器、判缸信号传感器、节气门位位置、转速传感器、判缸信号传感器、节气门位置传感器、空气流量传感器、进气歧管绝对压力置传感器、空气流量传感器、进气歧管绝对压力传感器、水温传感器、爆震传感器、
26、进气温度传传感器、水温传感器、爆震传感器、进气温度传感器、氧传感器等。感器、氧传感器等。v传感器的传感器的作用作用是将电信号或非电信号整理或转变是将电信号或非电信号整理或转变为电信号的装置，为微机控制单元提供转速、节为电信号的装置，为微机控制单元提供转速、节气门开度、负荷、冷却水温度、进气温度和流量、气门开度、负荷、冷却水温度、进气温度和流量、起动开关状态、蓄电池电压、废气中氧的含量等起动开关状态、蓄电池电压、废气中氧的含量等有关发动机工况和使用条件的各种信息。有关发动机工况和使用条件的各种信息。第四节第四节 微机控制点火系统微机控制点火系统v3.3.执行器及其作用执行器及其作用v执行器由点火
27、控制器、点火线圈、分电器、火花塞执行器由点火控制器、点火线圈、分电器、火花塞等组成。等组成。v执行器的作用是根据微机控制单元发出的点火信号，执行器的作用是根据微机控制单元发出的点火信号，点火控制器接通或切断点火线圈的初级电路，使相点火控制器接通或切断点火线圈的初级电路，使相应气缸的火花塞产生火花。应气缸的火花塞产生火花。第四节第四节 微机控制点火系统微机控制点火系统二、微机控制点火系原理二、微机控制点火系原理v发动机工作时，发动机工作时，CPUCPU通过上述传感器把发动机的工通过上述传感器把发动机的工况信息采集到随机存储器况信息采集到随机存储器RAMRAM中，并不断检测凸轮中，并不断检测凸轮轴
28、位置传感器（即标志信号），判定是那一缸即轴位置传感器（即标志信号），判定是那一缸即将到达压缩上止点。将到达压缩上止点。v当接收到标志信号后，当接收到标志信号后，CPUCPU根据反映发动机工况的根据反映发动机工况的转速信号、负荷信号以及与点火提前角有关的传转速信号、负荷信号以及与点火提前角有关的传感器信号，从只读存储器中查询出相应工况下的感器信号，从只读存储器中查询出相应工况下的最佳点火提前角。最佳点火提前角。第四节第四节 微机控制点火系统微机控制点火系统v在此期间，在此期间，CPUCPU一直对曲轴转角信号进行计数，判一直对曲轴转角信号进行计数，判断点火时刻是否到来。断点火时刻是否到来。v当曲轴转角等于最佳点火提前角时，当曲轴转角等于最佳点火提前角时，CPUCPU立即向点立即向点火控制器发出控制指令使功率三极管截止，点火火控制器发出控制指令使功率三极管截止，点火线圈初级电流切断，次级绕组产生高压，并按发线圈初级电流切断，次级绕组产生高压，并按发动机点火顺序分配到各缸火花塞跳火点着可燃混动机点火顺序分配到各缸火花塞跳火点着可燃混合气。合气。v当发动机起动、怠速或滑行工况时，设有专门的当发动机起动、怠速或滑行工况时，设有专门的控制程序和控制方式进行控制。控制程序和控制方式进行控制。