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磁感应式无触点电子点火系统

[2017-04-24 14:21:08] 来源:电工学习网 编辑:电工考试 点击量:
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导读:磁感应式无触点电子点火系统也叫磁脉冲式无触点电子点火系统,它主要由磁感应式分电器(内装磁感应点火信号发生器)、点火电子组件、专用点火线圈、火花塞等组成。 图4-23为日本丰田MS75系列汽车上装用的磁感应式无触点电子点火系统的 ...

磁感应式无触点电子点火系统也叫磁脉冲式无触点电子点火系统,它主要由磁感应式分电器(内装磁感应点火信号发生器)、点火电子组件、专用点火线圈、火花塞等组成。

图4-23为日本丰田MS75系列汽车上装用的磁感应式无触点电子点火系统的原理电路图。该分电器中仍保留传统的配电器、离心提前机构和真空提前机构。

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一、磁感应信号发生器的组成

磁感应信号发生器用来产生点火控制信号,装在分电器内的底板上,如图4-24所示,它由装在分电器轴上的信号转子以及永久磁铁、铁心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。

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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。其永久磁铁的磁路是;永久磁铁N极一空气隙一信号转子一空气隙一铁心(通过传感线圈)一永久磁铁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未发生变化,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,因此在传感线圈中便产生感应电动势。

信号发生器的具体工作过程如下:

当信号转子的两个凸齿中央正对铁心的中心线时,如图4-25a所示,磁路中凸齿与铁心间的空气隙最长,通过传感线圈的磁通量最小,且磁通变化率为零。

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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,通过传感线圈的磁通逐渐增大。当信号转子凸齿的齿角与铁心边线相对时,如图4-25b所示,通过传感线圈的磁通急剧增加,磁通变化率最大;当信号转子转过图4-2%后,虽然磁通仍在增加,但磁通变化率降低;当信号转子凸齿的中心正对铁心的中心线时,如图4-25c所示,空气隙最小,通过传感线圈的磁通最大,但此时磁通变化率为零。

当信号转子继续顺时针转动时,凸齿与铁心间的空气隙逐渐增大,通过传感线圈的磁通逐渐减小;当信号转子凸齿的齿角正对铁心的边缘时,如图4-25d所示,磁通急剧的减小,通过传感线圈的磁通变化率为负向最大值。

由上述分析可知,信号转子转动过程中,通过传感线圈的磁通的变化情况如图4-26a所示,图中a、b、c、d各点与图4—25工作过程中的a、b、c、d位置相对应。当信号转子转一周时,通过传感线圈的磁通出现六次最大值和六次最小值。

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由于传感线圈感应电动势的大小与线圈磁通变化率成正比,因而当图4—26a中a、c点磁通变化为零时,其感应电动势也为零。图中b、d点磁通变化率为最大时,其感应电动势也为最大,所不同的是b点的磁通为增加,d点的磁通为减小,致使两点产生的感应电动势极性相反,如图4-26b所示,可见信号转子转动时,传感器线圈两端产生的信号是交变电动势。信号转子转一周,产生六个交变信号,该交变信号输入到点火器,以控制点火系统工作。

当发动机转速变化时,传感线圈中的磁通变化率也跟着变化。转速越高、磁通变化率越大,感应电动势也越高。不同转速时,传感线圈内的磁通及感应电动势的变化情况如图4-27所示。

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由于信号转子的凸齿和铁心之间的空气间隙,直接影响到磁路的磁阻和传感线圈输出信号电压的高低,因而使用中空气间隙的大小不能随意变动。如间隙变化,应进行正确调整。

磁感应信号发生器结构较简单,便于批量生产,耐高温。

二、磁感应式无触点电子点火系统的基本电路及工作原理(见图4-23) 点火器组装在一个小盒内,用来对点火系统的工作进行控制。

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工作原理如下:

1)发动机未转动时,信号发生器传感线圈输出电压为零。当接通点火开关S后,在蓄电池直流电压的作用下,VT1处于正向电压作用而导通,蓄电池电流经R4、R1、VTl、传感线圈构成回路。此时,在蓄电池直流电压作用下,P点电位高于晶体管VT2的开启电压Ube,晶体管VT2处于导通状态,VT2导通后,其集电极电位降低,使晶体管VT3处于截止状态。VT3截止时,蓄电池通过只,向晶体管VT4提供基极电流,使VT4导通,VT4导通时,R7上的电压降给大功率管VT5提供正向偏压,使VT5导通,接通初级电路,其电路是:蓄电池“+”-点火开关-附加电阻Rf-点火线圈初级绕组-VTs-搭铁一蓄电池“—”,此时初级绕组中有电流流过,在线圈中形成磁场。

2)传感线圈产生正向信号电压时,起动发动机,分电器开始转动,信号发生器的传感线圈开始产生交变电动势信号。当传感线圈产生正向电压时,即图4-23中A端为正、B端(搭铁端)为负时VTl处于反向电压作用而截止,此时P点仍保持其高电位,使VT2继续导通,VT3继续截止,VT4、VT5继续导通,点火线圈初级绕组继续保持有电流通过。

因此,在传感线圈产生正向信号电压的瞬间,与发动机不转动时一样,VT2、VT5继续导通,点火线圈初级电流继续保持接通。

3)传感线圈产生负向信号电压时,当分电器继续转动,传感线圈产生负向信号电压时,即图4-23中B端为正、A端为负时,使VTl导通,P点电位降低。当P点的电位低于VT2开启电压Ube时,VT2开始截止,当VT2截止后,蓄电池通过R4、R2向VT3提供基极电流,使VT3导通,VT3导通后则使VT4、VT5截止,初级绕组中的电流被切断,磁场迅速消失,次级绕组产生高压电。

点火信号发生器输出电压与晶体管VT2、VT5以及次级电压U2之间的关系如图4-29所示。

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图中以粗直线为界,电压高于粗直线,VT2、VT5导通,接通初级电路;电压低于粗直线,VT2、VT5截止,切断初级电路,点火线圈产生高压电。发动机不断转动,重复上述过程,点火线圈不断产生高压电,每转一周,各缸轮流点火一次。

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,点火线圈中就有初级电流,因此停车时,不要忘记关断点火开关。这一点也是该点火器需要改进的地方。

4)其他元件的作用

①VTl管的作用,VTl起温度补偿作用,使VT2的导通与截止时间不受温度影响。其补偿原理是:高温时,VT,的导通电压Ube降低,VT2较常温时提前导通、截止滞后,从而使点火时间推迟,且温度越高,延迟时间越长。而当采用温度特性相同的VT,与VT2并联后,温度升高时,VTl的基极与集电极时(相当于二极管)的正向电压降也下降,使P点电位降低,正好补偿了VT2在温度升高时导通电压Ub~降低的影响,使VT2的导通和截止时间与常温时相同。

②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,其作用是高转速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VTl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通导时间增长,点火时间延迟。VS4的作用是保护VT5管,当VT5截止时,VS4可将初级绕组的自感电动势限制在某一值2内,保2护VT5不致被击穿。

③电容器的作用,C1的作用是消除点火信号放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,其作用是吸收瞬时过电压,防止误点火。

  ④电阻R3的作用,R3为正反馈电阻,加速VT2(也是VT5)翻转。

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