以霍爾信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行觸發(fā)的點(diǎn)火系統(tǒng),稱為霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)。
霍爾信號(hào)發(fā)生器是應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理制成的。
在我國生產(chǎn)的桑塔納、紅旗、捷達(dá)等轎車及一些進(jìn)口汽車上廣泛采用霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)。它由內(nèi)裝霍爾信號(hào)發(fā)生器的分電器、點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成。
下圖為桑塔納轎車裝用的霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)的組成及電路連接圖:
一、霍爾信號(hào)發(fā)生器的工作原理和基本結(jié)構(gòu)
1.霍爾效應(yīng)
霍爾效應(yīng)的原理如下圖所示,當(dāng)電流通過放在磁場(chǎng)中的半導(dǎo)體基片(稱霍爾元件)且電流方向和磁場(chǎng)方向垂直時(shí),在垂直于電流和磁通的半導(dǎo)體基片的橫向側(cè)面上即產(chǎn)生一個(gè)電壓,這個(gè)電壓稱為霍爾電壓。
霍爾電壓的高低與通過的電流i和磁感應(yīng)強(qiáng)度b成正比。
2.霍爾信號(hào)發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)
霍爾信號(hào)發(fā)生器是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的,它裝在分電器內(nèi)。
霍爾信號(hào)發(fā)生器的示意圖和基本結(jié)構(gòu)如下圖所示:
霍爾信號(hào)發(fā)生器是一個(gè)有源器件,它需要提供電源才能工作,霍爾信號(hào)集成塊的電源由點(diǎn)火器提供?;魻柤呻娐份敵黾?jí)的集電極為開路輸出形式,其集電極的負(fù)載電阻設(shè)置在點(diǎn)火器內(nèi)?;魻栃盘?hào)發(fā)生器有三根引出線且與點(diǎn)火器件相連接,其中一根是電源輸入線,一根是霍爾信號(hào)輸出線,一根是接地線。
3.霍爾信號(hào)發(fā)生器的工作原理
4.霍爾信號(hào)發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)
1)工作可靠性高,霍爾信號(hào)發(fā)生器無磨損部件,不受灰塵、油污的影響,無調(diào)整部件,小型堅(jiān)固,壽命長。
2)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能好,霍爾信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓信號(hào)與葉輪葉片的位置有關(guān),但與葉輪葉片的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)。
也就是說它與磁通變化的速率無關(guān),它與磁感應(yīng)信號(hào)發(fā)生器不同,它不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響,明顯地增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能,有利于低溫或其他惡劣條件下起動(dòng)。
二、點(diǎn)火器的功能和基本電路
桑塔納轎車點(diǎn)火器的外形如圖示:
點(diǎn)火器中的專用點(diǎn)火集成塊是核心部件,目前多采用國外生產(chǎn)的ic部件,如89s01、l482、l497等。圖4—37為l497點(diǎn)火集成塊外形與管腳和內(nèi)部電路框圖。
專用點(diǎn)火集成塊與一些外圍電路相配合,即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火器的多種功能,完成對(duì)點(diǎn)火器的控制工作,裝有該點(diǎn)火器的點(diǎn)火系統(tǒng)電路如圖4-38所示。
三、霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理
1.基本功能(開關(guān)作用)
(1)初級(jí)回路導(dǎo)通時(shí):
(2)初級(jí)回路斷開時(shí):
2.限流控制
初級(jí)繞組的限流值ip,常稱峰值電流,限流值ip大小的確定,應(yīng)以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求為前提,不能太大,也不能太小。過小達(dá)不到高能點(diǎn)火的目的,過大會(huì)增加點(diǎn)火線圈的功耗,浪費(fèi)電能。
在點(diǎn)火器工作中,保持峰值電流不變,就能奠定次級(jí)電壓和點(diǎn)火能量恒定不變的基礎(chǔ),這是一種比較理想的工況。限流控制的方法有多種,以圖4—40限流控制原理電路進(jìn)行說明,圖中vt為點(diǎn)火器末級(jí)大功率管,rs為采樣電阻,ic為點(diǎn)火集成塊。其中采樣電阻rs,接在vt管的發(fā)射極。
限流控制電路的基本工作情況是:在大功率管飽和導(dǎo)通時(shí),初級(jí)電流就會(huì)逐漸增大,在初級(jí)電流未達(dá)到限流值前,和前面提到的一般電子點(diǎn)火裝置一樣,僅只是上升速率較快,初級(jí)電流并沒有受到限制。當(dāng)初級(jí)電流上升到限流值時(shí),采樣電阻rs上的電壓值也達(dá)規(guī)定值,該電壓信號(hào)送人ic電路中放大器f的“+”端,由于此時(shí)的電壓信號(hào)高于放大器“—”端設(shè)置的基準(zhǔn)參考電壓uref,放大器f輸出端電位升高,使晶體管vtl更加導(dǎo)通,vt1集電極電位下降,致使大功率管vt向截止區(qū)偏移,流過vt管的初級(jí)電流下降。然而,當(dāng)初級(jí)電流略低于限流值時(shí),則及,上的壓降值低于基準(zhǔn)參考電壓uref,放大器f輸出端電位下降,vt1趨于截止,vt1集電極電位升高,使大功率管vt趨于導(dǎo)通,初級(jí)電流再度增大。如此循環(huán)反饋并以極高的頻率進(jìn)行控制,使初級(jí)電流穩(wěn)定在一定值。
3.閉合角控制
在電子點(diǎn)火系統(tǒng),閉合角則是指電子點(diǎn)火組件末級(jí)大功率開關(guān)管早通期間,分電器軸轉(zhuǎn)過的角度,在電子點(diǎn)火系統(tǒng)一般應(yīng)叫導(dǎo)通角,由于習(xí)慣叫法,仍稱閉合角。
1)閉合角控制的必要性
2)閉合角控制的方法
4.停車斷電保護(hù)
汽車停駛時(shí),如點(diǎn)火開關(guān)未關(guān)斷,霍爾信號(hào)發(fā)生器可能(隨機(jī)地)輸出高電位且保持信號(hào)不變,其結(jié)果將使點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組長期處于接通狀態(tài),會(huì)使點(diǎn)火線圈及點(diǎn)火器大功率管等加速損壞。為了避免上述情況的發(fā)生,在點(diǎn)火器內(nèi)設(shè)立初級(jí)電路自動(dòng)切斷的電路,一般稱停車斷電保護(hù)電路。
5.其他功能
慢恢復(fù)控制、過壓保護(hù)、反向保護(hù)等