【汽车点火系统系列实验箱设计与实现】汽车点火系统原理

　　摘要：本课题以我院汽车工程系汽车电子技术专业教学应用为背景，以有利教学的原则，以教师自主开发制作为前提。随着科学技术的不断发展，汽车的技术也有了巨大的发展，大量地使用电子元件以及利用计算机监控汽车的运转。而汽车发动机的点火系也有了很大的变化：从传统点火系到电子点火，再发展到无分电器的独立电脑点火系统,研究一系列由低级到高级汽车点火系统实验箱，必将在教学中发挥重要作用。
　　关键词：汽车电子技术；点火系统；实验箱制作
　　中图分类号：U463文献标识码:A
　　一. 课题综述
　　1 课题背景
　　现在中档车以上均采用无分电器的独立点火系统，让学习汽车电子专业的学生掌握其原理，并会排除故障就显得尤为重要了。为此我准备设计专门的汽车点火系统实验箱。
　　经过我调研走访现在生产汽车示教设备的厂家绝大多数均把汽车点火系统和其它汽车电器设备做在一起，包括我院汽车实训基地购进的帕萨特、奇瑞、别克、蓝鸟等车型整车电路示教板也是这样，使学生对点火系统的组成不能一目了然，由于这些车型技术较新，根本就没有传统点火系统元件，使学生无法根据实物学到传统点火系统的组成和工作原理，更不能了解对其故障的排除方法。为了解决学生全面学习汽车点火系统的困难，准备把汽车的点火系统单独分离出来，设计专门的汽车点火系统系列实验箱。
　　2 课题目标及研究思路
　　我主要研制的点火系统系列实验箱包括：一台有触点式电子点火系统实验箱、一台无触点式电子点火系统（霍尔效应式）实验箱、一台微机控制独立点火系统双火花线圈独立点火系统（DFS）实验箱。
　　我的研究思路是：
　　（1）．触点式电子点火系统
　　点火信号仍由分电器的凸轮和断电器的触点所产生，但通过触点的电流仅作为点火器的控制信号，其值很小。而通向初级线圈的电流则是在三极管通过。
　　（2）．无触点式电子点火系统
　　称为全晶体管点火系统，利用各种无触点点火信号发生器代替断电器的白金触点所产生的点火信号，控制点火器的工作。是目前使用最广泛的电子点火系统。而它所使用的无触点式点火信号发生器根据原理而分为：磁感应式（磁脉冲式），霍尔效应式，光电式以及电磁振荡式。
　　（3）． 微机控制独立点火系统
　　独立点火系统是一种无分电器点火系统（DIS），利用电子方法完成分电器的功能，即用电子的方式分配电火花。利用计算机，点火模块和位置传感器的结合来控制点火正时和提前。计算机采集和处理数据为不同条件下确定理想的点火提前角，曲轴和凸轮位置传感器的信号控制点火线圈初级电路的通电时间，而点火模块使各个点火线圈的点火次序与发动机着火次序同步。根据点火线圈产生的火花数目，独立点火系统可分为两种：
　　a：双火花线圈独立点火系统（DFS）
　　b：单火花线圈独立点火系（EFS）
　　（4）、三种实验箱的组成和原理
　　①．触点式电子点火系统组成和原理
　　A、触点式电子点火系统组成
　　系统组成:是由蓄电池、发电机，点火线圈和断电器，分电器、火花塞组成。
　　B、触点式电子点火系统原理
　　以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和断电器的作用，将电源提供的低压直流电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。
　　②．无触点式电子点火系统组成和原理
　　A、 无触点式电子点火系统组成
　　系统组成:蓄电池,发电机，点火线圈,点火模块控制器,霍尔传感器,分电器,火花塞。
　　B、无触点式电子点火系统原理
　　以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和由半导体器件组成的点火控制器将低压电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。
　　③.微机控制点火系统双火花线圈独立点火系统（DFS）组成和原理
　　A、 双火花线圈独立点火系统组成
　　系统组成:蓄电池,发电机，点火线圈,火花塞，发动机控制单元,水温传感器,空气流量传感器,进气温度传感器,曲轴位置传感器,节气门组件,爆震传感器等。
　　B、 双火花线圈独立点火系统工作原理
　　该电路的特点是每两个缸的火花塞共用一只点火线圈，点火线圈的次级绕组的两端采用开放式分别接两个缸上的火花塞。点火时两个缸的火花塞形成串联电路同时跳火。其中一个缸的火花塞在常规方向跳火，即从正中央电极到负旁电极；而另一个缸的火花塞跳火则从负旁电极到正中央电极。在两个缸的火花塞同时跳火时，只有处于压缩行程气缸的火花塞的跳火才是有效的，而处于排气行程的另一个气缸的火花塞的跳火是无效的多余的，所以也有称这种点火为“浪费”火花型点火。
　　3 课题研究过程
　　我认真的学习了汽车点火系统的组成和工作原理及其发展历程，并调研了几家汽车示教设备生产企业，然后根据三种主要点火系统的组成及工作原理制定不同的制作方案。接下来我准备先做出一个点火系统实验，而要做这个实验需要一个发动机电脑板，一个电瓶，两个高压包，4根高压线，4个火花塞，一个曲轴位置传感器，一个曲轴皮带轮，也就是信号发生齿，还要相关线束，在电脑板有正常的工作电源下，若想办法转动信号发生齿，转速在每分钟100转以上，电脑就会控制高压包跳出高压火了。
　　首先我要做一个信号发生盘代替实车上的飞轮，要做出这个模型需要花不少心思，做好后可以把它固定在一个支架上，用减速电机带动，关键是找到电脑，还有相关线束比较不好接，其他也没什么难的，经过精心的准备，实验取得了成功。接下来我购买了尺寸合适的箱体，制作了实验箱面板，以及各固定件便开始装配了，为了满足教学需要，我还设计了显示电路及故障测试点。
　　二. 课题研究成果
　　1课题的创新性特点
　　本课题成果的创新性特点有三方面：
　　①、以实际教学应用为出发点，为了解决学生全面学习汽车点火系统的困难，准备把汽车的点火系统单独分离出来，设计专门的汽车点火系统实验箱系列。
　　②、加强教师科研与企业专家互动，在我进行科研之前就先利用课余时间走访了北京意中意车辆服务有限公司、北京华信诚汽车服务有限公司、北京广达汽车服务有限公司等相关汽车教具生产企业，了解汽车教具生产流程。在制作中遇到难以解决的问题也经常求助于企业专家的帮助。
　　③、为突出以“就业为导向”的职业教育特色，培养学生的动手能力，我在科研过程中还吸收了0823212班的王子建、高阳，0823211班的张梦泽三位同学参与制作导线，制作固定分电器支架，焊接控制电路板等简单工作，以达到在校期间给学生最多的实践动手机会。
　　2 课题实践应用的阶段性成果
　　本课题的研究成果已经过局部的小范围实验验证，并正在逐步推广普及中。在崔幸老师给0753211班讲汽车点火系统时采用了我研发的点火系列实验箱，结果理论结合实际元件，学生接受起来不仅快，而且掌握的牢固，取得了良好的教学效果。
　　参考文献
　　[1]于春鹏.点火系统――汽车专业维修培训丛书.化学工业出版社，2005.
　　[2]朱建柳.汽车点火系维修.上海科学技术出版社，2007.
　　[3]林学东.车用发动机电子控制技术.机械工业出版社，2008.