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1、第10章 发动机点火系统,10.1 点火系功用及分类,10.2 传统点火系统组成与工作原理,10.3 电子点火系统,10.4 微机控制点火系统,10.5 汽车电源,一、功用：按照发动机各缸的点火次序，在各种工况和使用条件下，适时、可靠的供给火花塞足够的高压电，使火花塞两电极之间产生足够强的电火花，点燃可燃混合气，从而使发动机作功。二、分类：按照点火系的组成及触发产生高压电的方法不同，分为：1、传统蓄电池点火系：蓄电池、发电机、点火线圈、断电器（机械）2、电子点火系：蓄电池、发电机、点火线圈和三级管3、微机控制点火系：蓄电池、发电机、点火线圈和微机4、磁电机点火系：磁电机直接产生高压电,10.1
2、 概述,传统蓄电池式点火系,三、汽车发动机对点火系的要求,1、击穿电压足够高：1520kV；使火花塞两极之间的间隙击穿而产生电火花所需要的电压为击穿电压；影响击穿电压的因素：缸内气体压力、温度、电极距离。2、电火花应具备足够高的能量：正常工作：15mJ；怠速：50 80mJ；冷机起动：100mJ以上。3、点火时刻应适应发动机的工况。,单线制联结：即电源的一个电极用导线与各用电设备相联；而另一个电极则通过发动机机体、汽车车架和车身与各用电设备相联。负极搭铁：电极则通过发动机机体、汽车车架和车身与各用电设备相联的方法，称为搭铁。现常用负极搭铁。,四、点火系的特点,负极搭铁的优点：对车身、车架电化学
3、腐蚀小，对无线电干扰小。点火线圈的线路使点火瞬间火花塞的中心电极为负极，侧电极为正极，由于电子容易从温度高的中心电极向温度低的侧电极发射，因此，可降低击穿电压1520%左右。,（一）点火线圈 功用：将电源的低电压转变为高压电的升压变压器。分类：开磁路点火线圈；闭磁路点火线圈。,10.2 传统点火系统组成与工作原理,一、传统点火系统组成：,1、点火线圈,（1）传统的开磁路点火线圈的基本结构如图4-15所示，主要由铁心、绕组、胶木盖、瓷杯等组成。,其铁心用0.30.5mm厚的硅钢片叠成，铁心上绕有初级绕组和次级绕阻。次级绕阻居内，通常用直径为0.060.10mm的漆包线绕1100026000匝；初
4、级绕阻居外，利于散热，通常用0.51.0mm的漆包线绕230370匝。,基本工作过程：,（一）低压电路：触点K闭合时（充电）：蓄电池正极点火开关附加电阻初级线圈断电器活动触点臂触点（电容器）分电器壳体搭铁蓄电池负极。初级电流：在点火线圈初级绕组中产生的电流。,基本工作过程：,（二）高压电路：触点K断开（放电）：次级线圈附加电阻蓄电池正极蓄电池搭铁火花塞侧电极火花塞中心电极高压线配电器旁电极分火头中心触点中央高压线次级线圈。次级电流：在点火线圈二级绕组中产生的电流。,RL 电路的零状态响应,回路方程式：,微分方程式：,最后求得：,时间常数:,RL 电路的零输入响应,存在问题：,一次电流按照指数规
5、律增长，触点保持闭合时间往往小于达到电流稳定的时间。点火线圈按高速设计：低速一次电流过大，线圈过热；点火线圈按低速设计：高速一次电流过小，二次电压过低，不能可靠点火。,附加电阻,特点:附加电阻也称热敏电阻，温度升高时电阻迅速增大、温度降低时电阻迅速减小。作用：利用附加电阻特点自动调节初级电流，可以改善点火系的工作特性。,附加电阻,低速时：初级电流增长时间长，电流大，附加电阻受热阻值增大，避免了初级电流过大，防止点火线圈过热；高速时：初级电流增长时间短，电流小，附加电阻温度较低，可使初级电流下降的少些，保证了发动机在高速工作时点火系统能供给较强的高压电而不至断火。起动时:由于蓄电池的端电压会急剧
6、下降，致使初级电流减小，点火线圈不能供给足够的高电压和点火能量。在起动时将附加电阻短路，以增大初级电流，提高次级电压和火花能量。,（2）闭磁路点火线圈,闭磁路点火线圈的铁心是“曰”字形或“口”字形，磁路中只设有一个微小的气隙。闭磁路点火线圈漏磁少，磁阻小，转换效率高，达75，可使点火线圈小型化。开磁路点火线圈转换效率达60%。,（二）分电器,组成：断电器、配电器，电容器以及点火提前调节装置。作用：接通与切断点火系统的初级电路，使点火线圈的次级绕组中产生高电压；将点火线圈产生的高压电分配到相应气缸的火花塞上。随工况变化调整点火角度。,分电器的组成,分电器实物图,1、断电器,作用：周期性的接通断开
7、一次绕组，使初级电流发生变化，在点火线圈中生成次级电压。结构：片簧，活动触点，胶木，凸轮触点间隙：两触点分开时的最大间隙称为触点间隙 0.350.45mm,凸轮棱数=气缸数；凸轮轴转速=配气凸轮轴转速。,触点间隙过小，触点间易出现火花而使初级电路断电不良，甚至触点烧蚀；触点间隙过大，则触点闭合时间缩短，使初级电流减小，次级电压降低，高速时容易缺火。调整：可旋转偏心调节螺钉1来调整触点间隙，首先，要松开固定托板3的螺钉2。,1、调节螺钉 2、固定螺钉，3、托板 4、活动触点臂，5、销钉 6、片簧。,组成:分电器盖、分火头。作用:将高压电按点火顺序分配至火花塞。,2、配电器,配电器,配电器,3、电
8、容器,作用:（与断电器并联）当触点断开时，减小触点间的电火花，防止触点烧蚀。同时吸收初级绕组的自感电动势，使初级电流迅速切断，加速初级电流和磁通衰减，提高次级电压。,1-金属箔 2-盖板 3-外壳 4-绝缘纸,4、点火提前装置,作用：实现点火角度随工况、燃油抗爆性改变。方法：1.触点不动，使凸轮相对分电器轴旋转一个角度；2.凸轮不动，使触点相对凸轮转一个角度。装置：1.离心式点火提前调节装置；2.真空式点火提前调节在装置；3.辛烷值校正器。,点火提前角是从火花塞发出电火花，到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度。最佳点火提前角数值应视燃料性质、转速、负荷、过量空气系数等很多因素而定。,1、
9、点火提前角过大（早）；2、点火提前角过小（晚）3、点火提前角最佳。,过大，则大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞上行所消耗的压缩功增加，发动机容易过热，有效功率下降，工作粗爆程度增加。同时由于混合气的压力过高，末端混合气燃烧前的温度较高，爆燃倾向加大。过小，则燃烧延长到膨胀过程，燃烧最高压力和温度下降，传热损失增多，排气温度升高，功率下降，耗油量增多。为最佳值时，最高压力出现在上止点后1012度，示功图面积最大，完成的循环功最多，发动机的动力性、经济性最好。,转速 负荷一定，n，单位时间内转过的曲轴转角增大。应该相应加大点火提前角。n紊流，混合气燃烧速度加快，最佳点火角度增加幅度减缓。呈非线性关
10、系。转速增加时，火焰速度增加，爆燃倾向亦减小。,负荷 转速一定，负荷Pe时，进入气缸的新鲜混合气量,而残余废气量基本不变，故。因为残余废气对燃烧反应起阻碍作用，使火焰速度,燃烧恶化。为保证燃烧过程在上止点附近完成，需增大点火提前角。当负荷气缸的（温度+压力）爆燃的倾向。进气管真空度：,（1）离心点火提前角调节装置,当n；当n。,发动机要求,触点不动：使凸轮相对于 轴顺旋转方向转过一个角度，这样，在活塞尚未到达上止点时（假定点火提前角调节装置不工作时，点火提前角为零）断电器触点即分开，使点火提前（图b）。,a）点火提前角为零 b）转动凸轮使点火提前角增大1-触点 2-凸轮 3-凸轮轴 4-断电器
11、底板 点火提前角,(1)离心点火提前调节装置,在转速变化时，利用离心力自动使信号发生器提前产生点火信号来调节点火提前角。断电凸轮套在调节器横板上，该调节器横（拨）板既随分电器轴一同转动，又可相对该轴发生摆动，其摆角是通过离心块感应发动机转速来调节的。,作用：随发动机负荷的变化（节气门开度变化）自动的调节点火提前角。工作原理：断电凸轮不动，使触点（连同固定托板）相对于凸轮逆旋转方向转过一个角度，使点火也提前（图c）。,1-触点 2-凸轮 3-凸轮轴 4-固定盘,（2）真空式点火提前角调节装置,(2)真空式点火提前角调节装置,（三）火花塞,作用:将高压电引进发动机燃烧室，在电极间形成火花，以点燃可
12、燃混合气。火花塞拧装于气缸盖的火花塞孔内，下端电极伸入燃烧室。上端连接分缸高压线。火花塞是点火系中工作条件最恶劣、要求高和易损坏部件。,火花塞要求,1混合气燃烧时，火花塞下部将承受高压燃气的冲击，要求火花塞必须有足够的机械强度。2火花塞承受着交变的高电压，要求它应有足够的绝缘强度，能承受30kv高压。3混合气燃烧时，燃烧室内温度很高，可达15002200，进气时又突然冷却至5060，因此要求火花塞不但耐高温，而且能承受温度剧变。4缸内燃烧产物复杂，含多种活性物质，如臭氧、一氧化碳和氧化硫等，易使电极腐蚀。要求火花塞要耐腐蚀。5火花塞的电极间隙影响击穿电压，所以要有合适的电极间隙。火花塞安装位置
13、要合适，以保证有合理的着火点。火花塞气密性应当好，以保证燃烧室不漏气。,1-接线螺母2-绝缘体3-接线螺杆4-垫圈5-火花塞壳体6-密封剂7-密封垫圈8-紫铜垫圈9-侧电极10-绝缘体裙部11-中心电极,组成：火花塞主要由接触头、陶瓷绝缘体、中心电极、侧电极和壳体等部分。材料:电极一般采用耐高温、耐腐蚀的镍锰合金钢或铬锰氮、钨、镍锰硅等合金制成，也有采用镍包铜材料制成，以提高散热性能。火花塞电极间隙：多为0.60.7mm，电子点火系统其间隙可增大至1.01.2mm。,火花塞的热特性,1、自净温度：能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉，不致形成积炭，绝缘体裙部应保持的温度（500600C）。如果温度低
14、于自净温度，就可能使油雾聚积成油层，引起积炭而漏电，火花塞间隙不能跳火或弱火；如果温度过高，例如超过850，会形成炽热点，发生表面点火，使发动机遭受损坏。火花塞裙部的工作温度取决于火花塞热特性和发动机气缸的工作温度。,火花塞的热特性,2、火花塞热特性:指火花塞发火部位吸收的热量向发动机冷却系统散发的性能。主要影响因素：火花塞裙部的长度。,冷型：裙部高度在7.5mm以下,能耐较强的热负荷；中型：裙部高度在9.5mm13.5mm,耐热能力一般；热型：裙部高度在14.5mm以上,适于低热负荷的发动机.,火花塞未来的两种演变形式：,火花塞缸压传感器火花塞燃烧传感器,（四）点火开关,学以致用如何将发动机
15、停止下来？,点火开关结构：0：停止，方向盘锁死，防盗。：运行，发动机工作，用电设备工作。：起动，起动机接通，用电设备断开。,传统分电器式点火系,基本工作过程：,（一）低压电路：触点K闭合时（充电）：蓄电池正极点火开关附加电阻初级线圈断电器活动触点臂触点（电容器）分电器壳体搭铁蓄电池负极。初级电流：在点火线圈初级绕组中产生的电流。,基本工作过程：,（二）高压电路：触点K断开（放电）：次级线圈附加电阻蓄电池正极蓄电池搭铁火花塞侧电极火花塞中心电极高压线配电器旁电极分火头中心触点中央高压线次级线圈。次级电流：在点火线圈二级绕组中产生的电流。,10.3 电子点火系统,电子点火系统的一些优点:1）可以减
16、少触点火花，避免触点烧蚀，延长触点的使用寿命;有的还可以取消触点，改善点火性能。2）可以不受触点的限制，增大一次电流，提高二次电压，改善发动机高速时的点火性能。3）由于二次电压和点火能量的提高，使其对火花塞积炭不敏感，且可以加大火花塞电极间隙。4）大大减轻了对无线电的干扰。5）结构简单，质量轻，体积小，使用和维修方便。,如何解决传统点火系触点容易烧蚀的缺点？,一、有触点电子点火系统,原理：采用减小触点电流的方法，减小触点火花，改善点火性能。是一种半导体辅助点火装置。,流过触点的电流是一次电流的1/51/10。,不能消除有触点的其它缺陷，很少使用。,二、无触点电子点火系统,原理：利用传感器代替断
17、电器触点，产生点火信号，控制点火线圈的通断和点火系统的工作，克服了与触点相关的一切缺点，应用比较广泛。主要组成：点火信号发生器(传感器)、点火控制器、点火线圈、分电器、火花塞等。,二、无触点电子点火系统,二、无触点电子点火系统,1、点火信号发生器：磁感应式、霍尔效应式和光电效应式。,磁感应式点火信号发生器是依靠电磁感应原理制成的。,磁感应式信号发生器,特性：nV（0.5100V）传感器线路特点？,光电效应式点火信号发生器：,组成：主要由遮光盘(信号转子)、遮光盘轴、光源、光接收器(光敏元件)等组成。,光源：白炽灯，也可用发光二极管。光接收器：光敏二极管，或光敏三极管。,霍尔式点火信号发生器：,
18、组成：安装在分电器内。由霍尔触发器、永久磁铁和由分电器轴驱动的带缺口的转子（作用等同于断电凸轮）组成。,霍尔式点火信号发生器：,霍尔效应 霍尔触发器是一个带集成电路的半导体基片。当直流电压作用于触发器的两端时，便有电流I在其中通过，如果在垂直于电流的方向还有外加磁场的作用，则在垂直于电流和磁场的方向上产生电压UH，该电压称为霍尔电压，这种现象称为霍尔效应。,UHRHIB/d，电压正比于磁场强度。,工作原理：（1）转子叶片进入永久磁铁与霍尔触发器之间时，永久磁铁的磁力线被转子叶片旁路，不能作用到霍尔触发器上，通过霍尔元件的磁感应强度近似为零，霍尔元件不产生电压；（2）转子的缺口部分进入永久磁铁与
19、霍尔触发器之间时，磁力线穿过缺口作用于霍尔触发器上，磁感应强度增高，在外加电压和磁场的共同作用下，有霍尔电压输出。,霍尔式点火信号发生器：,霍尔式点火信号发生器：,优点：（1）性能稳定，耐久性好、寿命长；（2）点火精度高，不受温度、灰尘、油污等影响；（3）输出的电压信号不受发动机转速的影响，使发动机低速点火性能良好，容易起动，因而其应用日益广泛。传感器线路特点？,二、无触点电子点火系统,2、点火控制器：（1）将点火信号发生器输出的点火信号整形、放大，转变为点火控制信号；（2）控制点火线圈初级绕组中电流的通、断，以便在次级线圈的绕组中产生高压电，供火花塞点火。点火控制器的基本电路包括整形电路、开
20、关信号放大电路、功率输出电路等。,二、无触点电子点火系统,3、分电器有哪些变化？（1）取消了断电器(触点和凸轮)和电容器，增加了点火信号发生器(信号转子和传感部分)。（2）有些点火控制器能够随着发动机转速变化自动调节点火提前角，所以这些分电器去掉了离心提前调节机构，只保留真空提前调节机构。（3）配电器的结构则无变化。,二、无触点电子点火系统,4、点火线圈：（1）电子点火系统所采用的点火线圈是用点火控制器控制其初级电路通断的，所以其初级电流可以增大，点火线圈的电感和电阻较小。一般情况下，不能和传统点火系统点火线圈互换。（2）电子点火系统多采用闭磁路点火线圈。,二、无触点电子点火系统,5、火花塞：
21、点火能量提高，火花塞电极间隙比传统点火系统的火花塞电极间隙增大，一般为0.81.0mm；为适应稀薄混合气燃烧，甚至达到1.01.2mm；不同车型差异也较大。,6、高压线：为减轻无线电干扰，采用有一定电阻的高压阻尼线，阻值一般在几千欧至几十千欧不等；火花塞插头和分火头也都有一定的电阻，一般为几千欧。,10.4 微机控制点火系统,电子点火系统存在问题:1）点火提前调整随转速、负荷变化为线性。2）控制因素不全面、控制不精确。3）机构存在磨损、老化等问题。,10.4 微机控制点火系统,微机控制点火系统的优点:1）微机控制点火提前角要比机械式的离心点火提前调整装置和真空点火提前调整装置的精度高。2）可以
22、通过各种传感器感知多种因素对点火提前角的影响，使发动机在各种工况和使用条件下的点火提前角都与相应的最佳点火提前角比较接近。3）不存在机械磨损、老化等问题，克服了离心点火提前调整装置和真空点火提前调整装置的缺陷。,分为两种形式:有分电器和无分电器。,一、有分电器微机控制点火系统的组成,电控点火系统的功能主要包括点火提前角、通电时间及爆燃控制三个方面。有分电器微机控制点火系统一般由传感器、微机控制器、点火执行器等组成。,基本工作原理：,接通点火开关；起动发动机；传感器检测工况、工作条件；ECU计算点火角度和导通时间；接通一次电路；切断一次电路；二次电路产生高压电；分电器送往火花塞。曲轴转两圈，循环
23、一次。断开点火开关，停机。,问题：,发动机点火控制的基本传感器有那些？,（1）传感器,发动机转速传感器点火基准传感器全负荷开关节气门开度传感器进气温度、压力传感器冷却液温度传感器爆燃传感器怠速及超速燃油阻断开关增压传感器,爆燃传感器,有电感式和压电式两种类型。电感式：利用电磁感应原理检测发动机爆燃。主要由铁心、永久磁铁、线圈及外壳等组成。当发动机发生爆燃时，铁心受振动而使线圈磁通发生变化，从而产生感应电动势。当传感器的固有振动频率与发动机爆燃时的振动频率相同时，传感器输出的信号电压最大。,爆燃传感器,压电式：利用压电效应原理检测发动机爆燃。必须配合一定的电压放大器或电荷放大器，将信号放大并将高
24、阻抗输入变换为低阻抗输出。可分为共振型、非共振型和火花塞座金属垫型三种。,爆燃传感器,共振型爆燃传感器：压电元件紧贴在振子上，振子则固定在基座上。压电元件检测振子的振动压力，并转换成电信号，输出信号与电感式爆燃传感器相似。振子的固有频率与发动机爆燃时的振动领率一致，必须与发动机配套使用，通用性差。但当爆燃发生时，振子与发动机共振，压电元件输出的信号电压有明显增大，易于测量。,爆燃传感器,非共振型爆燃传感器：设置了一个配重块，配重块以一定预应力压紧在压电元件上。接收加速度信号来检测爆燃的。配重块以正比于振动加速度的交变力施加在压电元件上，压电元件则将此压力信号转变成电信号。输出信号，在爆燃时与无
25、爆燃时没有明显增加，爆燃是否发生是靠滤波器检测出传感器输出信号中有无爆燃频率来判别，检测比较复杂。用于不同发动机时，只须调整滤波器的频率范围，通用性强。,爆燃传感器,压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器：将压电元件安装在火花塞的垫圈处，每缸安装一个，根据各缸的燃烧压力直接检测各缸的爆燃信息，并转换成电信号输送给ECU。,（2）ECU微机控制器,微处理器（CPU）存储器输入输出接口A/D转换整形与信号处理,（3）点火控制器功率放大，驱动点火线圈。,（4）点火提前角控制,最佳点火提前角的确定依据：转速、负荷、燃料性质、冷却水温度、大气压力等。最佳点火角度控制精度至少为1度。控制点火提前角的基本方法：起
26、动和正常运行工况点火提前角控制两种。起动后正常运转时，实际点火提前角的控制方法有两种类型：（1）实际点火角初始点火角十基本值十修正值（2）实际点火提前角基本点火提前角修正系数,A.起动工况：,起动过程中，发动机转速变化大，且由于转速较低（一般低于500r/min)，进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号不稳定，ECU无法正确计算点火提前角，一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角，为10BTDC左右。控制信号主要是发动机转速信号和起动开关信号(STA信号）。,B.起动后基本点火提前角的确定：,怠速工况：根据节气门位置传感器、转速传感器和空调开关信号确定基本点火提前角。运行工况：根据转速、空气
27、流量（或进气压力）查找脉谱，确定基本点火角度。燃油选择开关信号可以选择不同脉谱。,点火角度的修正：,水温修正：又可分为暖机修正和过热修正。,点火角度的修正：,怠速稳定修正：汽油机怠速一般为800r/min。,点火角度的修正：,空燃比反馈修正：闭环控制。,闭环控制：指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。,最大最小值限制：最大3545；最小-100度。,（5）通电时间控制,对发动机影响：电感储能式电控点火系统，点火线圈一次绕组通电时间影响一次断电电流和点火能量。控制方法：根据转速和电源电压确定最佳的闭合角，以控制点火器中晶体管的导通时同。随转速提高
28、和电源电压下降，闭合角增长。恒流控制：保证在任何转速下初级电流均为规定值，既改善点火性能，又防止初级电流过大而烧坏点火线圈。,（6）爆燃控制,爆燃现象：轻微爆燃，可使发动机功率上升，油耗下降；严重爆燃，气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，且会导致冷却液过热，功率下降，耗油率上升，成为一种故障。,爆燃的控制方法：推迟点火是消除爆燃的最有效措施。（1）在无爆燃控制的点火系统中，点火时刻的设定远离爆燃边缘，导致发动机的动力性、经济性不能发挥到最佳。（2）在电控点火系统中，ECU根据爆燃传感器信号，使发动机处于爆燃的边缘工作，既能防止爆燃发生，又能有效地提高发动机动力性和经济性。小负荷，采用开环控制模式。
29、发动机的负荷超过一定值时，自动转入闭环控制模式。,二、无分电器微机控制点火系统,1、优点：1)在不增加电能消耗的情况下，进一步增大了点火能量。2)对无线电的干扰大幅度降低。3)避免了与分电器有关的一些机械故障，工作可靠性提高。4)高速时点火能量有保证。5)节省了安装空间，有利于发动机的合理布置，为汽车车身的流线型设计提供了有利条件。6)无需进行点火正时方面的调整，使用、维护方便。,2、组成：,由低压电源、点火开关、微机控制单元(ECU)、点火控制器、点火线圈、火花塞、高压线和各种传感器等组成。有的无分电器点火系统还将点火线圈直接安装在火花塞上方，取消了高压线。,3、工作原理,根据高压配电方式的
30、不同分为独立点火方式和同时点火方式两种，其工作原理也各不相同。,（1）独立点火方式：每一个气缸分配一个点火线圈，点火线圈直接安装在火花塞上的顶上。,（1）独立点火方式：,取消了高压线。特别适合每缸4气门的发动机使用。因为火花塞点火线圈组合可安装在双顶置凸轮轴（DOHC）的中间，充分利用了间隙空间。点火控制器要考虑是否具有判缸功能。每个气缸点火线圈完全相同。,（2）同时点火,点火线圈配电方式是一种直接用点火线圈分配高压电的同时点火方式。几个相互屏蔽的、结构独立的点火线圈组合成一体，称为点火线圈组件。应用最广泛的一种无分电器微机控制点火系统。,（2）同时点火,点火线圈配电方式：次级绕组两端分别接到
31、两个气缸的火花塞上，使两个气缸的火花塞同时跳火。,（2）同时点火,当点火线圈初级电路断电时，一个气缸接近压缩行程的上止点，火花塞跳火可点燃该缸的混合气，称为有效点火；而另一气缸接近排气行程的上止点，火花塞跳火不起作用，称为无效点火。由于处于排气行程气缸内的压力很低，加之废气中导电离子较多，其火花塞很容易被高压电击穿，消耗的能量就非常少，所以不会对压缩行程气缸点火产生影响。,（2）同时点火,二极管配电方式是利用二极管的单向导通特性，对点火线圈产生的高压电进行分配的同时点火方式。,（2）同时点火,二极管配电方式：点火线圈有两个初级绕组(或一个初级绕组被中心抽头分成两个部分，组成两个初级绕组)和一个
32、次级绕组。,10.5 汽车电源,点火系统及全车电器设备的电源由蓄电池、发电机及其调节器组成。电源系统的三种工作状态：起动和低速；正常运转；用电量大。,一、蓄电池,1、种类：蓄电池的种类繁多，按电解液成分的不同分为碱性和酸性蓄电池。铅酸蓄电池又分为普通型、干式荷电型、湿式荷电型和免维护型。,2、功用：输出电能：起动、点火、励磁、供电设备。储存电能：稳定电网电压：相当于大电容器。,3、对蓄电池的要求：,为起动机提供足够高的起动电流；一般为200600A，有些大功率柴油机起动机的起动电流高达1000A，且要持续5s以上的时间。在发动机停止时给用电设备供电。音响、存储器、时钟、“取下钥匙还存在的负载”
33、（30mA）在发电机发生故障不能工作时，其容量应能维持车辆行驶一定的时间。有尽可能小的内阻，足够大的容量。铅蓄电池虽然比能较低，但内阻小、电压稳定，在短时间内能提供较大的电流，并且结构简单、原料丰富，得到广泛的应用。,4、铅蓄电池结构,3或6只单格电池串联组成，单格电压2V左右。（充足电：2.1V，完全放电：1.7-1.75V）汽车电源选用12V、24V或6V。电解液：纯净硫酸和蒸馏水按比例配制。（1）比重与温度有关：升高1，减小0.0007；（2）与充电程度有关：捷达差1.28-1.12=0.16。有加液孔、通气孔。,5、蓄电池的容量,20小时率额定容量（C20表示），单位Ah 指一个完全充
34、电的12V蓄电池在电解液温度为25时，连续20小时输出最大稳定电流而电池电压不低于10.5V时所输出的电量。数值放电电流20h。捷达电池：60Ah3A20h，放电电流I203A。,额定储备容量（Cm表示），单位min 指一个完全充电的12V蓄电池在电解液温度为25时，以25A电流放电到端电压下降到10.5V所能维持的时间。冷起动容量，Is，单位A 在-18，蓄电池以Is放电，30秒后，单格平均电压不低于1.4V。,蓄电池容量的影响因素,放电电流的影响放电电流增大，化学反应速度加快，硫酸铅阻塞孔隙的速度加快，孔隙中硫酸消耗过多，电解液比重下降，端电压下降，实际输出容量变小。,温度的影响温度降低，
35、电解液粘度增加，电解液内阻增加。隔板孔隙缩小，渗透性变差，极板内活性物质不能被利用，实际输出容量变小。,30，3-Q-70型蓄电池,3-Q-70型蓄电池，210A放电,蓄电池容量的选择,根据发动机排量、气候条件、用电器多少，起动机功率是主要因素。国外推荐16cm3发动机排量需要1A冷起动电流。,二、发电机,功用：是汽车的主要电源，在怠速以上转速时，为电气设备供电且不断地给蓄电池充电。要求：输出为直流电；端电压恒定，输出电压不低于蓄电池电压，不高于电器设备允许电压；中高速运转时，发电量满足多数用电设备需求。,1、发电机类型,(1)硅整流发电机按总体结构的不同，分为：普通交流发电机：指无特殊装置和
36、特殊功能的汽车交流发电机。整体式交流发电机：指内装电子调节器的交流发电机。带泵交流发电机：指带真空泵的交流发电机。无刷交流发电机：指无电刷和滑环结构的交流发电机。永磁交流发电机：指转子磁极采用永磁材料的交流发电机。,发电机类型,(2)按整流器结构不同，可分为：六管交流发电机：指整流器是由六只硅整流二极管组成三相桥式全波整流电路的交流发电机。八管、九、十一管交流发电机。,2.硅整流交流发电机的结构,硅整流交流发电机是由转子、定子、整流器、端盖、风扇叶轮等组成。,三、发电机的电压调节器,发动机工作时的转速在很宽的范围内变化，使发电机的转速随之变化，发电机的电压也将在很宽的范围内变化。汽车用电设备的
37、工作电压和对蓄电池的充电电压是恒定的，一般为12V、24V或6V。发电机的输出电压也保持恒定，以便保证用电设备和蓄电池正常工作。1、配电压调节器作用：在发电机转速变化时，保持发电机端电压恒定。,2、电压调节器种类：,触点振荡式电压调节器：是一种机械式电压调节器，其基本原理都是以发电机的转速为基础，通过改变触点的开闭时间，改变励磁电流，维持发电机电压的恒定。,2、电压调节器种类：,晶体管电压调节器：利用晶体管的开关作用，控制发电机励磁电路的通、断，调节励磁电流和磁极磁通，在发电机转速超过一定数值以后维持发电机电压恒定。,2、电压调节器种类：,集成电路电压调节器：组成和工作原理与晶体管电压调节器相
38、似，但集成电路调节器中的所有元件都制作在同一个半导体基片上，形成一个独立的、相互不可分割的电子电路。集成电路调节器具有体积小、工作可靠、无需维护等特点，在现代汽车上应用十分广泛。,四、42V汽车供电系统,汽车电源电压的演变,负载，辅机车灯点火,负载，车体电气车灯，EFI音响，导航,负载，功率电气HV，ISA,by-wire燃油消耗、排放,FC(300V）功率（42V）ECU（6V）,1920年代,1955年,2000年,20X0年,7V（蓄电池6V）,14V（蓄电池12V）,42V（蓄电池36V）,多电压电源,汽车电子技术发展促进了更高电压系统的提出,（1）汽车电子化，是70年代后期发展起来的
39、汽车技术特点之一从1989年至2000年，电子/电气元器件的成本在整个汽车制造成本中所占的比例由16增至23以上。据预测，未来汽车电子产品所占汽车的成本比例将达3050。（2）80年代至今，汽车电子技术发展经历了几个具有代表性的历程汽车由传统机械控制方式向电子控制方式转化。许多利用机械方法难以实现的设计成为可能。制动防抱死系统、牵引力控制系统、车辆稳定性控制系统智能悬架系统、安全带控制技术、安全气囊控制技术（3）90年代后，汽车电子化发展的技术特点是车载通讯系统和智能化汽车（4）21世纪，智能交通运输系统伴随着计算机和网络化的发展，成为新交通体系的发展与实施方向汽车电子附件所占的比例和相应耗电
40、量大幅度提高：从70年代的650瓦发展到当今的2000瓦。预测到21世纪中旬将达到5000瓦。,42伏汽车供电系统提出依据,现代汽车已经应用的电子控制系统和元器件使12伏的供电系统能力趋于饱和或不足。12伏的供电系统能力难以支撑下一代汽车设计新附加的设备，如车载计算机系统、车载导航系统、多媒体电子元器件和网络化汽车的电子设备系统。已经开发成功的新一代汽车发动机动力系统的关键技术在传统的12伏汽车供电标准下难以实际应用到产品中，如无凸轮轴电磁式电控配气相位机构系统和飞轮复合式起动发电机系统。对已经开发成功的能够大幅度提高汽车安全和降低排放的系统在传统的12伏供电系统条件下无法实施，如电动制动系统
41、，电动动力转向系统和电加热的尾气后处理器系统。,42伏汽车供电系统及其电器标准议题的提出,1988年，在SAE International年会上提出关于更高供电电压系统的建议。1995年，MIT 的 John Kassakian 教授倡议成立了现代汽车电器/电子零部件及系统协会，同时开始了积极推动42伏汽车供电标准的学术研讨及科研活动，并吸引了众多企业参加。1998年，形成了有关新的42伏供电及电器系统的标准。,采用42V的理由,处于安全电压范围（考虑电压波动）是现有电压的整数倍（组合使用12V蓄电池）可以直接使用现有耐压60V的功率半导体器件不需要触电防护措施，可以沿用现有配线电机的输出功率
42、从几千瓦到10千瓦,42伏汽车供电标准实施带来的影响,发动机：将用无凸轮轴的电磁式电控配气相位机构飞轮复合式起动发电机的使用汽车整车：电动制动系统电动离合器系统电动动力转向系统水泵和油泵等改为电力驱动电加热式三效尾气后处理器,42伏汽车供电标准实施带来的影响,线束开关和连接器：实施42伏电压标准后，收益最大的当属线束和信号传输方面照明系统：对于照明行业，实施42伏电压标准不是利好消息电池：42伏电压系统汽车将很可能有两个电池半导体器件和电子器件：高电压不能直接给半导体器件带来益处，但会产生影响电动机和电磁阀：在重量减轻方面，获益最大的是电动机和电磁阀，减轻重量20,学以致用：如何在没有塞尺的条件下调整气门间隙？有一把mm级尺子。,
