自1886年1月29日德国工程师卡尔·弗里德里希·本茨(Karl Friedrich Benz)发明汽车以来,汽车采用过多种点火方式和点火系统。
按结构形式不同,点火系统分为传统点火(触点点火)系统、电子点火系统和微机控制点火系统三大类。传统点火系统早在20世纪80年代已被淘汰,电子点火系统应用越来越少,本书主要介绍当今汽车普遍采用的微机控制点火系统。
1.电子点火系统的分类
电子点火系统是指由分立电子元件或集成电路控制发动机点火时机、点火高压和点火能量等参数的系统。
电子点火系统可按点火信号发生器的类型和点火能量的储存方式进行分类。
1)按点火信号发生器的类型分类
按点火信号发生器(传感器)的类型不同,电子点火系统可分为霍尔式(点火系统)、磁感应式(点火系统)和光电式电子点火系统三种类型。
(1)霍尔式电子点火系统。霍尔式信号发生器用霍尔元件制成,又称霍尔效应式信号发生器或霍尔式传感器,其突出优点是输出信号准确可靠,不受发动机转速影响。大众、奥迪、红旗、解放等系列汽车都采用了霍尔式点火系统。
(2)磁感应式电子点火系统。磁感应式信号发生器又称磁感应式传感器,其突出优点是结构简单、工作可靠。但是其输出信号在发动机低速时不如霍尔式传感器准确可靠。北京吉普车、东风、解放和丰田等系列汽车都采用了磁感应式电子点火系统。
(3)光电式电子点火系统。光电式信号发生器又称光电式传感器,是利用发光元件(发光二极管)和光电转换元件(光电晶体管)制成的传感器。发光元件和光电转换元件的工作性能受环境条件(如灰尘、油污和光照等)影响较大,而汽车工作环境又十分恶劣,这就要求光电传感器必须安装在密封良好的环境内,因此采用光电式电子点火系统的汽车较少,国产猎豹、日本三菱吉普车均采用了光电式电子点火系统。
2)按点火能量的储存方式分类(www.daowen.com)
按点火能量的储存方式不同,电子点火系统可分为电感储能式电子点火系统和电容储能式电子点火系统两种类型。
(1)电感储能式电子点火系统。其储能元件为点火线圈,发动机工作时,点火系统先将点火能量以磁场能的形式储存在点火线圈中,在需要点火时再将部分点火能量转换为电场能量并分配到火花塞电极间隙上跳火点着混合气。微机控制点火系统也是电感储能式点火系统。
(2)电容储能式电子点火系统。其储能元件为电容器,发动机工作时,点火系统先将点火能量以电场能的形式储存在专用电容器中,在需要点火时储能电容再向点火线圈初级绕组放电,同时在次级绕组中感应产生高压电并加到火花塞电极上跳火点着混合气。电容储能式电子点火系统结构复杂,成本较高,放电持续时间较短(电容储能式为5~50μs,而电感储能式为1 000~2000μs),对发动机起动、低速点火和燃烧稀薄混合气极为不利,因此电容储能式电子点火系统主要用于转速较高的赛车发动机。
2.微机控制点火系统的分类
微机控制点火系统是指由微型计算机(单片机)根据发动机传感器(如曲轴位置传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器、发动机冷却液温度传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、车速传感器等)输入的信号,经过数学运算和逻辑判断,再对点火时机、点火高压和点火能量等参数进行控制的系统。因为单片机具有智能功能,所以微机控制点火系统能对点火时机(点火顺序、点火时刻)进行精确控制。
在微机控制点火系统中,其传感器大都与电子控制燃油喷射系统共用,电控单元ECU也与燃油喷射系统组合在一起,统称发动机电控单元或发动机ECU,简称ECU。
根据点火高压电的分配方式不同,微机控制点火系统可分为机械配电式点火系统和电子配电式点火系统两种类型。
(1)机械配电式点火系统又称分配式点火系统。机械配电是指由配电器的分火头将高压电分配至配电器盖上的旁电极,再通过高压线输送到各缸火花塞上依次跳火的传统配电方式。由于分火头与配电器盖的旁电极之间须有一定间隙,在高压放电期间必然产生火花,不仅浪费点火能量,而且产生无线电和音响的干扰信号。因此,这种配电方式正逐渐被淘汰。
(2)电子配电式点火系统又称直接点火系统。电子配电是指在微型计算机的控制下,点火线圈的高压电按照一定的点火顺序,直接加到火花塞上的配电方式。直接点火系统没有配电器,点火线圈的次级绕组直接与火花塞相连,当发动机运转时,微型计算机根据各种传感器信号,直接控制各个点火线圈产生高压电,使相应的火花塞跳火。一般来说,四缸发动机有2个点火线圈,六缸发动机有3个点火线圈,八缸发动机有4个点火线圈。为了提高点火可靠性,有的汽车特别是高档轿车每个气缸都配有一只点火线圈,即四缸发动机有4个点火线圈,六缸发动机有6个点火线圈。电子配电式直接点火系统的点火能量几乎没有浪费,故当今汽车普遍采用。
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