【正文】 好點(diǎn)火提角也不相同。同時(shí)由于高溫燃燒氣體與氣缸壁接觸面積增大 ,導(dǎo)致熱損失增大 ,發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，燃油消耗增大。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率最大 ,點(diǎn)火時(shí)刻不應(yīng)在壓縮行程上止點(diǎn)開始 ,而應(yīng)適當(dāng)提前一定角度。通過查找資料表明 ,在燃燒作功過程中 ,當(dāng)最高燃燒壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后 10176。 最佳的點(diǎn)火提前角隨許多因素變化，最重要的因素是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和混合氣的燃燒速度，混合氣的燃燒速度又和混合氣的組成、燃燒室外形、壓縮比等原因有關(guān) 。 因此要在壓縮接近上止點(diǎn)點(diǎn)火。 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功能產(chǎn)生副作用特大，起始于火花塞點(diǎn)火到氣缸內(nèi)很多部分混合氣燃燒，并產(chǎn)生特大的爆發(fā)力但是要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，盡管此段時(shí)間很短，不過因?yàn)榍S轉(zhuǎn)速很快，在此段時(shí)間里，曲軸轉(zhuǎn)過的角度還是相當(dāng)大的。由于點(diǎn)火時(shí)刻可以由槽口的位置來準(zhǔn)確控制，所以可以更具發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，計(jì)算提前點(diǎn)火角信號(hào)，從而達(dá)到點(diǎn)火正時(shí)的目的 ,下面是無觸點(diǎn)霍爾電子點(diǎn)火系統(tǒng)電路圖。高電壓通過分電器中的分火頭按氣缸的順序，使對(duì)應(yīng)的火花塞放點(diǎn)，點(diǎn)燃?xì)飧字械钠?空氣混合氣體。 當(dāng)葉片遮擋在霍爾 IC 之間的縫隙中旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵產(chǎn)生的磁力被導(dǎo)磁性良好的葉子分流，無法達(dá)到霍爾 IC，這種現(xiàn)象稱為磁屏蔽，此時(shí)霍爾 IC 的輸出 Uh 民用汽車正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 為低電平，經(jīng)反向變?yōu)楦唠妷?Uh1，則同時(shí)晶體管功率開關(guān)翻轉(zhuǎn)，變成導(dǎo)通狀態(tài)，點(diǎn)火線圈低壓側(cè)有較大電流通過，并以磁場能量的形式儲(chǔ)存在點(diǎn)火線圈的鐵心中。它由分電器轉(zhuǎn)子（又稱觸發(fā)器葉片），合金永久磁鐵，霍爾 IC及晶體管功率開關(guān)組成。 統(tǒng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火裝置采用機(jī)械式分電器，它由分電器轉(zhuǎn)軸凸輪來控制合金觸點(diǎn)的閉合，存在著易磨損，點(diǎn)火時(shí)間不準(zhǔn)確非正時(shí)點(diǎn)火，產(chǎn)生震蕩，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)爆缸狀態(tài)，觸點(diǎn)易燒壞，高速時(shí)動(dòng)力不足等缺點(diǎn)。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅(qū)動(dòng)軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點(diǎn)火正時(shí)傳感器。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機(jī)械的方法來改變磁場強(qiáng)度。在洛侖茲力的作用下， I 的電子流在通過霍爾半導(dǎo)體時(shí)向一側(cè)偏移，使該片在 CD 方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的 霍兒電丫。在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流 I，并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場，則在垂直于電流和磁場的方 位 上， 就會(huì) 產(chǎn)生電勢(shì)差為 UH的 活兒電丫。 假如 兩輸出端 組 成外回路，就會(huì)產(chǎn)生霍爾電流。 民用汽車正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 那么在 給定的霍爾器件 中 ，當(dāng)偏置電流 I 不變時(shí) ， UH 就要 全取決于被測的磁場強(qiáng)度 B。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)移到它的缺口處于永久磁鐵和感應(yīng)片中間時(shí) ,永久磁鐵產(chǎn)生的磁場經(jīng)過轉(zhuǎn)子的缺口到達(dá)感應(yīng)片 ,在感 應(yīng)片上產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)；這時(shí)信號(hào)輸入電子放大器后 ,把點(diǎn)火線圈的初級(jí)線路開路 ,點(diǎn)火線圈的次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓電流通過分火頭傳送到各個(gè)氣缸進(jìn)行點(diǎn)火。所以 ,感應(yīng)片木有傳出電壓信號(hào)。當(dāng)轉(zhuǎn)子邊緣轉(zhuǎn)移到永久磁鐵和感應(yīng)片中間時(shí)，如下圖所示。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ,感應(yīng)片從電子放大器接通恒定的電流 ?；魻桙c(diǎn)火信號(hào)傳感器就是利用霍爾效應(yīng)原理制成的如下圖所示。如下圖所示 , 圖 霍爾原理 用一個(gè)長度為 b，高度為 d 的半導(dǎo)體薄片放在磁場為 B 的磁場地方 ,假如在薄片的縱向上接通相應(yīng)的電流 I，那么薄片的橫向兩側(cè)立即出現(xiàn)相應(yīng)的電勢(shì)差 U，則這種變化情況就把它稱作做霍爾效應(yīng) ,這個(gè)電勢(shì)差 Uh 是霍爾電壓。 所以霍爾元件無疑是制作霍爾傳感器最好的材料，并應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上。 霍爾線性器件的精度高、 線性度 好 ， 霍爾開關(guān) 器件無觸點(diǎn)、無磨損、 輸出 波形 清晰 、無抖動(dòng)、無回跳、位置重復(fù)精度高。用 使用它們能夠測量出 磁場 和磁場 變化，可在 很多和 磁場 相關(guān) 的 地點(diǎn)場合 中 利用 。 民用汽車正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 霍爾元件 霍爾元件可用多種半導(dǎo)體材料制作，如 Ge、 Si、 InSb、 InAs、 InAsP 以及多層 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu) 量子阱材料等 。發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，對(duì)應(yīng)不同的工況都有一個(gè)使其燃燒過程進(jìn)行得最佳的點(diǎn)火時(shí)刻，這樣的時(shí)刻用點(diǎn)火提前角表示即為最佳點(diǎn)火提前角。 為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，提高其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及獲得較低的排放污染，要求在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮行程進(jìn)行到上止點(diǎn)前一定的曲軸轉(zhuǎn)角處切斷點(diǎn)火線圈初級(jí)線圈中的電流開始點(diǎn)火。在這一過程中，系統(tǒng)的分電器仍一直采用機(jī)械式離心和真空提前機(jī)構(gòu)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火提前角?；钊\(yùn)行至上 止點(diǎn)前必須進(jìn)行點(diǎn)火，經(jīng)過燃燒后，爆炸壓力最大時(shí)剛好處于活塞開始下行，這樣的點(diǎn)火正時(shí)是最準(zhǔn)確且最有效率的。這個(gè)時(shí)間點(diǎn)必須拿捏得十分準(zhǔn)確，過早地點(diǎn)燃燃油會(huì)讓活塞還未下行就受到膨脹的壓力，引起敲缸，也就是爆震；遲了點(diǎn)燃燃油又會(huì)由于火花的“傳遞”需要一定的時(shí)間，而使得活塞下行的時(shí)候還沒有形成有效的爆炸壓力，而當(dāng)活塞行進(jìn)到下止點(diǎn)能量卻沒有完全釋放，造成動(dòng)力的損失。 民用汽車正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 第三章 點(diǎn)火正時(shí)設(shè)計(jì) 為什么要進(jìn)行點(diǎn)火正時(shí)設(shè)計(jì)呢，我們首先先認(rèn)識(shí)什么是正時(shí)。這個(gè)角度就稱作初始點(diǎn)火提前角，其大小隨發(fā)動(dòng)機(jī)而異。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后， ECU 每 10ms 采集一次發(fā)動(dòng)機(jī)的各傳感器動(dòng)態(tài)參數(shù)，按預(yù)先編好的程序處理這些數(shù)據(jù)，并存入隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 中；同時(shí) ECU還要根據(jù)電源電壓大小、從其只讀存儲(chǔ)器 ROM 中選取出適應(yīng)當(dāng)前工況的高壓變壓器初級(jí)線圈電流導(dǎo)通時(shí)間， ECU 綜合這些數(shù)據(jù)，從其只讀存儲(chǔ)器 ROM 中計(jì)算出適應(yīng)當(dāng) 前發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳點(diǎn)火提前角存入隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 中，為了確定點(diǎn)火正時(shí)， ECU根據(jù)上止點(diǎn)位置確定點(diǎn)火的時(shí)刻。 圖 ECU 系統(tǒng) ECU 控制點(diǎn)火系統(tǒng)能隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化控制初級(jí)圈的通電時(shí)間外，還可以通過電子電路控制發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況的點(diǎn)火提前角，以及爆震控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出、燃料經(jīng)濟(jì)性、行駛加速性和尾氣排放等方面都能達(dá)到最優(yōu)秀的水平 ,ECU只讀存儲(chǔ)器 ROM 中存有 500 多萬組數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)大多數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)通過各種實(shí)際工作情況測量 ， 不同型號(hào)整車的 ECU 的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是不同的，各廠家對(duì)數(shù)據(jù)都是保密不公開的； 同時(shí) ECU 還能自己出問題了，就自己維護(hù)自己的功能，如下面是ECU 具有診斷功能結(jié)構(gòu)圖。 凸起的轉(zhuǎn)軸感應(yīng)器 的 信號(hào)， 并輸入 ECU， 能夠 ECU認(rèn)知， 氣缸 1壓下到到最上的終點(diǎn) ，從而進(jìn)行順序噴油控制 ，點(diǎn)燃燃油燃燒時(shí)間 控制和爆燃控制。在無分電器的點(diǎn)火控制系統(tǒng)中，有的將 最上面終點(diǎn)位置 G 信號(hào)分為 G1 和G2，兩信號(hào)相隔 180 度（曲軸轉(zhuǎn)角 360 度）。 根據(jù)時(shí)間比與 其它 感應(yīng)器傳 入的 數(shù) 民用汽車正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 據(jù) ， ECU 可 能夠判斷 得到點(diǎn)火 前提 角 與火電 線圈 導(dǎo)通時(shí)間 。它的周期對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角等于發(fā)動(dòng)機(jī)各缸工作間隔所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角 ， 四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為 180 度， G信號(hào)的相位所對(duì)應(yīng)的曲軸位置與各組活塞的上止點(diǎn)位置有一定的角度，一般為上止點(diǎn)前 10 度。 凸輪軸位置傳感器 (G 信號(hào) ) 凸輪軸位置傳感器又稱為氣缸識(shí)別傳感器，為了區(qū)別于曲軸位置傳感器 圖 凸軸位置傳感器 凸輪軸位置傳感器一般都用 CIS 表示。我們都知道，發(fā)動(dòng)機(jī)是在壓縮沖程末開始點(diǎn)火的，那么發(fā)動(dòng)機(jī)電腦是怎么知道哪缸該點(diǎn)火了呢 ?就是通過曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的信號(hào)來計(jì)算的，通過曲軸位置傳感器，可以知道哪缸活塞處于上止點(diǎn)，通過凸輪軸位置傳感器，可以知道哪缸活塞是在壓縮沖程中。 民用汽車正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 圖 曲軸位置傳感器 軸位置傳感器的作用就是確定曲軸的位置，也就是曲軸的轉(zhuǎn)角。CA 表示曲軸轉(zhuǎn)動(dòng) 360 度中的一度，一般是以活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)為 0176。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)一圈為 360 度，通 過以曲軸轉(zhuǎn)角為基準(zhǔn)，設(shè)定引燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間，壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃 料噴入時(shí)間，設(shè)定進(jìn)排氣門的開合時(shí)間與角度，控制活塞的導(dǎo)向分配。在發(fā)動(dòng)機(jī)的 曲軸皮帶輪 前端固裝著內(nèi)外兩個(gè)帶觸發(fā)葉片的信號(hào)輪，與曲軸一起旋轉(zhuǎn)。它是 使用 觸發(fā)葉片或輪齒 調(diào)整 通過霍爾元件的磁場強(qiáng)度，從而使霍爾元件 發(fā)生 脈沖的霍爾電壓信號(hào)，經(jīng) 擴(kuò)大 整形后 則 為曲軸位置傳感器的 傳出 信號(hào)。凸輪軸位置傳感器和安裝在缸蓋后端，固定在進(jìn)氣凸輪軸上。 （ Ne 和 G） 用于點(diǎn)火和噴油的基準(zhǔn)信號(hào) Ne 信號(hào)和 G 信號(hào)分別來自獨(dú)立安裝的曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器。 VTl 和 VT2型號(hào)相同，高溫時(shí)，由于 VT2 的開啟電壓 UBE 降低，使 VT2 提前導(dǎo)通而滯后截 止，從而導(dǎo)致點(diǎn)火滯后。③原理：傳感線圈產(chǎn)生正向信號(hào)電壓時(shí)： VT1 截止， VT2導(dǎo)通， VT3 截止， VT VT5導(dǎo)通，初級(jí)電路接通。 我們以四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為列，下面是點(diǎn)火控制電路 圖 2 點(diǎn)火控制電路 ①點(diǎn)火器中各三極管作用 VT1發(fā)射極與集電極相連，相當(dāng)于一個(gè)二極管，起溫度補(bǔ)償作用； VT2觸發(fā)管，起信號(hào)檢測作用； VT3， VT4放大作用，將 VT2 輸出放大以驅(qū)動(dòng)VT5； VT5大功率管，控制初級(jí)電流的通斷。 民用汽車正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 第二章 點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理及設(shè)計(jì) 跟一般的微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)基本原理一樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的獨(dú)立火系統(tǒng)是需要使用凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器來測知活塞位置與曲軸位置，將信號(hào)傳給電子控制單元 ECU， ECU 在依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，空氣流量傳感器，水溫，節(jié)氣門位置傳感器的信號(hào)，發(fā)出有效信號(hào)操控點(diǎn)火器，使點(diǎn)火線圈適時(shí)的產(chǎn)生高壓電。 對(duì)于這款發(fā)動(dòng)機(jī)，他的性能很多，體積小，質(zhì)量好，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，燃耗少，易于維修，成本低，等好多優(yōu)點(diǎn)。 L型發(fā)動(dòng)機(jī)又稱“直列發(fā)動(dòng)機(jī)”是指汽缸是按直線排列的，它所有的汽缸均按同一角度肩并肩排成一個(gè)平面。 電源 提供點(diǎn)火系統(tǒng)工作時(shí)所需的能量，由 電瓶 和發(fā)電機(jī)構(gòu)成，其標(biāo)稱電壓一般為12V。 點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置 由離心和真空兩套點(diǎn)火提前調(diào)整裝置組成，分別安裝在斷電器底板的下方和分電器的外殼上，用來在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化自動(dòng)調(diào)整點(diǎn)火提前角。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，點(diǎn)火線圈次級(jí)繞組中產(chǎn)生的高壓電，經(jīng)分電器蓋上的中心電極、分火頭、旁電極、高壓導(dǎo)線分送到各缸火花塞。分電器蓋上有一個(gè)中心電極和 若干個(gè)旁電極，旁電極的數(shù)目與發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)相等。 配電器 由分電器蓋和分火頭組成。 主要由斷電器凸輪、斷電器觸點(diǎn)、斷電器活動(dòng)觸點(diǎn)臂等組成。 分電器 由斷電器、配電器、電容器和點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置等組成。當(dāng)開關(guān)裝置使初級(jí)線圈電路斷開時(shí)，初級(jí)線圈的磁場迅速衰減，次級(jí)線次級(jí)線圈 初級(jí)線圈 鐵芯 高壓端子 外 殼 火花 塞 民用汽車正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 圈就會(huì)感應(yīng)出很高的電壓?；鸹ㄈ及惭b在氣缸蓋上，然后前端伸向燃燒室。高壓線把高壓電輸送給火花塞。該高電壓擊穿火花塞間隙，形成火花放電，在四沖直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)上，大都使用兩個(gè)點(diǎn)火 線圈，其中一個(gè)點(diǎn)火線圈給一缸和四缸供電，另一個(gè)點(diǎn)火線圈給二缸和三缸供電。在一、二次側(cè)繞組中均產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。接通點(diǎn)火開關(guān)后，在觸點(diǎn)閉合時(shí)一次側(cè)繞組內(nèi)有電流流過，并在繞組鐵芯中形成磁場。 民用汽車正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 點(diǎn)火線圈 （即升壓變壓器）工作原理 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，它把蓄電池發(fā)電機(jī)的 12V低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)?15kV~20kV的高壓電，同時(shí)按一定規(guī)律送入各缸火花塞，經(jīng)過火花塞電極間火花放電點(diǎn)燃混合氣。 圖 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng) 點(diǎn)火系統(tǒng)的基本裝置包含了點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火線圈、分電器、高壓電分配裝置（分電器）、高壓導(dǎo)線及火花塞。 蓄電池提供 12V 的電源， 依據(jù) 斷電開關(guān)接通 與 切斷初級(jí)線圈 里 的電流， 則 在次級(jí)線圈中就會(huì)產(chǎn)生 達(dá)到 上 萬 伏的高壓電。 汽車 點(diǎn)火系統(tǒng)的 作用 體現(xiàn)在點(diǎn)火的 時(shí)刻與制造 點(diǎn)火火花的 強(qiáng)大 。點(diǎn)火時(shí)刻的精確控制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有很大影響 ,顯然對(duì)點(diǎn)火實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制的微機(jī)控制是今后電子點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。電子點(diǎn)火系統(tǒng)取消了機(jī)械式斷電器及觸點(diǎn) ,從而避免了凸輪，觸點(diǎn)等機(jī)械磨損所造成的點(diǎn)火正時(shí)變化，觸點(diǎn)燒蝕等缺陷。第三階段 ,從二十世紀(jì)九十 年代中期到現(xiàn)在 ,使汽車更加智能化和自動(dòng)化 ,重點(diǎn)著手于使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù) .作為汽車電子控制系統(tǒng)的一部分 ,點(diǎn)火系統(tǒng)控制也經(jīng)歷了磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng) — 傳統(tǒng)觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng) — 體管輔助點(diǎn)火系統(tǒng)— 普通電子 式點(diǎn)火系統(tǒng) — 微機(jī)控制正時(shí)點(diǎn)火統(tǒng)系的發(fā)展進(jìn)程。汽車電子化的進(jìn)展過程基本上可以分為三個(gè)階段 ； 第一階段 ,從二十世紀(jì)六十代中期到七十年代末期 ,在汽車產(chǎn)品使用用電子裝置 ,來改變很多 機(jī)械部件的功能 。 The ignition system。雖然點(diǎn)火系統(tǒng)的電子化，使得點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火性能進(jìn)一步提高，工作可靠性加強(qiáng)，這對(duì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗和排污，提高發(fā)動(dòng)機(jī) 的動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性和工作可靠性都起了很大的作用，但是使電子點(diǎn)火系統(tǒng)特別是使用了微機(jī)控制的電子點(diǎn)火系統(tǒng)其維修的難度也相應(yīng)增加了，所以對(duì)于研究正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)有著重大的必要性。 民用汽車正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 某某 學(xué) 院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)（論文）題目 民用汽車正時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 子課題題目