第五章 点火系统

第五章汽车点火系统点火系是发动机正常工作所必需的电器系统之一，对本章内容来说，在学习了解传统点火系的分电器、点火线圈、火花塞的等各组成部件的结构、原理基础上，整体把握普通电子点火系的工作原理，掌握磁感应式和霍尔式普通电子点火系的工作过程。第一节点火系概述一、点火系作用二、点火系种类三、电子点火系的分类四、点火系的要求一、点火系作用在汽油发动机中，气缸内的混合气是由高压电火花点燃的，而产生电火花的功能是由点火系来完成的。点火系将电源的低电压变成高电压，再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混合气；并能适应发动机工况和使用条件的变化，自动调节点火时刻，实现可靠而准确的点火；还能在更换燃油或安装分电器时进行人工校准点火时刻。二、点火系种类点火系按采用的电源不同，可分为蓄电池点火系和磁电机点火系两大类。蓄电池点火系按是否采用电子元件控制可分为传统点火系电子点火系微机控制点火系统1．传统点火系汽车上的蓄电池或发电机向点火系提供电能，机械触点控制点火时刻，点火时刻的调节采用机械式自动调节机构，储能方式为电感储能。传统点火系结构简单，成本低，是一种应用较早、较普遍的点火系。但该点火系工作可靠性差，点火状况受转速、触点技术状况影响较大，需要经常维修、调整。随着汽车技术的发展，传统点火系越来越不适应现代发动机对点火的要求，正日趋被新的电子点火系所取代。2．电子点火系蓄电池或发电机向点火系提供电能，晶体管控制点火时刻，点火时刻的调节采用机械式调节机构或电子调节机构，储能方式有电感储能和电容储能两种。电子点火系的点火电压和点火能量高，受发动机工况和使用条件的影响小，结构简单，工作可靠，维护、调整工作量小，节约燃油，减小污染，应用日益广泛。三、电子点火系的分类

1．按储能方式分类（1）电感储能电子点火系：火花能量以磁场形式储存在点火线圈中，如蓄电池点火系；（2）电容储能电子点火系统：火花能量以电场的形式储存在专门的储能电容器中。三、电子点火系的分类2．按信号发生器型式分类（1）磁感应式；（2）霍尔式；（3）光电式；（4）电磁震荡式。四、点火系的要求无论是哪一类的点火装置，均有共同的技术性能要求，即应在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而准确地点火，为此应满足以下三个方面的要求：1．能产生足以击穿火花塞间隙的电压2．火花应具有足够的能量3．点火时刻应适应发动机的工作情况第二节、传统点火系统组成传统点火系统的组成（1）

电源（2）点火线圈（3）分电器：断电器；配电器；电容器；点火提前角机构。（4）火花塞（5）点火开关；（6）附加电阻传统点火系统的组成主要零件的结构一、分电器的结构和工作原理1。断电器2．配电器3．离心调节器4．真空调节器配电器配电器装于信号发生器的上部，由分电器盖、分火头组成，见图4-11。其作用是将高压电按点火顺序分配至火花塞。配电器断电器触点间隙的调整离心调节器离心调节器其作用是在转速变化时，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。其结构如图4-12所示。在分电器轴上固定有托板，两个重块分别套在托板的柱销上，重块的另一端由弹簧拉向轴心。信号发生器的转子与拨板一起套在分电器轴上，拨板的两端有长形孔，套于离心块的销钉上。真空调节器真空调节器真空调节器其作用是在发动机负荷变化时，自动调节点火提前角。装于分电器壳体一侧。其结构见图所示。在外壳内固定有弹性金属片制成的膜片，膜片中心一侧与拉杆固连，另一侧压有弹簧。拉杆由壳底座孔中伸出，与底板相连，拉动底板带着信号发生器的定子相对于轴产生角位移。分电器的型号见表5—1二、点火线圈点火线圈点火线圈二、点火线圈

传统的开磁路点火线圈的基本结构如图所示，主要由铁心、绕组、胶木盖、瓷杯等组成。开磁路点火线圈其铁心用0.3～0.5mm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0.06～0.10mm的漆包线绕11000～26000匝；初级绕阻居外，通常用0.5～1.0mm的漆包线绕230～370匝。传统的开磁路点火线圈中，次级绕组在铁心中的磁通通过导磁钢套构成回路，磁力线的上、下部分从空气中通过，磁路的磁阻大，磁通损失大，转换效率低（约60%）；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，其磁路图所示。闭磁路点火线圈漏磁少，磁阻小，变换效率高，可使点火线圈小型化。开磁路与闭磁路点火线圈的磁路三、火花塞

火花塞的作用是将高压电引进发动机燃烧室，在电极间形成火花，以点燃可燃混合气。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。其外形图见图火花塞要求

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1500～2200℃，进气时又突然冷却至50～60℃，因此要求火花塞不但耐高温，而且能承受温度剧变，不出现局部过冷或过热。4．混合气的燃烧产物很复杂，含有多种活性物质，如臭氧、一氧化碳和氧化硫等，易使电极腐蚀。因此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。火花塞火花塞主要由接触头、瓷绝缘体、中心电极、侧电极和壳体等部分组成，如图所示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0.6～0.7mm，电子点火其间隙可增大至1.0～1.2mm。火花塞的热特性

要使火花塞能正常工作，其下部绝缘体——裙部的温度应保持在500～700°C，这样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉，不致形成积炭，通常称这个温度为火花塞的“自净温度”。如果温度低于自净温度，就可能使油雾聚积成油层，引起积炭而不能跳火；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。火花塞的热特性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。火花塞热特性就是指火花塞发火部位的热量向发动机冷却系统散发的性能。影响火花塞热特性的主要因素是火花塞裙部的长度。裙部较长时，受热面积大，吸收热量多，而散热路径长，散热少，裙部温度较高，把这种火花塞称为“热型”火花塞。反之，当裙部较短时，吸热少，散热多，裙部温度较低，把这种火花塞成为“冷型”火花塞。火花塞的结构类型代号见表5—3电容器电容器附加电阻附加电阻第三节

传统点火系的工作原理

触点闭合：初级电流增长；触点打开：次级绕组产生高压；火花塞电极间火花放电。传统点火系的工作原理基本工作过程如下：（1）

触点闭合：初级线圈电流按指数规律增长。（2）触点分开：电流下降为0，一次绕组产生自感电动势200—300V二次绕阻产生更高电动势，互感作用，15—20Kv传统点火系的工作原理（3）

火花塞被击穿放电：有两种方式：电容放电：大电流，短时间。电感放电：小电流，时间较长。

传统点火系统工作特性Ip=Ub/R(1-e-R120τb/LnZ)初级断电电流Z—发动机的气缸数n—发动机转速L—初级绕组的电感N1—初级绕组的匝数N2—次级绕组的匝数C1—与触点并联的电容C2—分布电容τb—触点的相对闭合时间U2max—次级电压（1）发动机转速：随着转速升高，U2max下降，所以容易产生高速断火现象(2)发动机缸数：缸数多触点闭合时间短。次级电压最大值下降影响二次电压的因素影响二次电压的因素(3)

火花塞积碳，形成并联电阻，短路，击穿。（4）电容值大小C1影响：过大放电周期长，二次电压低，不宜着车。过小，火花过大，烧坏白金。C2（分布电容）应尽量小应选配合适的高压线、火花塞（5）触点间隙影响：间隙影响触点闭合角。间隙大，闭合角小,U2max低，间隙小，触点火花大，降低次级电压，烧坏触点（6）点火线圈温度影响：点火线圈质量保证温度不可过高（7）附加电阻：附加电阻也称热敏电阻，它由低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成，具有温度升高时电阻迅速增大、温度降低时电阻迅速减小的特点。发动机工作时，利用附加电阻这一特点自动调节初级电流，可以改善点火系的工作特性。当发动机低速工作时，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；当发动机高速工作时，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止断火。所以转速变化时，附加电阻较好地解决了高速断火和低速点火线圈过热的矛盾，改善了点火性能。当发动机起动时，由于蓄电池的端电压会急剧下降，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。为了克服这一影响，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，从而改善了发动机的起动性能。第四节晶体管辅助触点电子点火系统一、基本原理用大功率三极管代替开关起开关作用，而断电器的触点串在基极。控制三极管的导通和截止。BD—71F的工作原理图点画线内称为点火器K闭合时，V1截止，V2导通，线圈L1储存电磁能；K打开时，V1导通，V2截止，电流中断，磁场消失，L2中产生高压点火。与传统点火系统相比具有以下优点：1、延长触点的使用寿命；2、改善点火性能；3、改善发动机的性能4、成本低。第五节、无触点电子点火系统1—点火信号发生器产生脉冲电压信号；2—电子点火器控制点火线圈的一次线圈的接通和断开，在二次线圈产生高压。有磁脉冲式、光电式、霍尔效应式等形式。一、磁脉冲式无触点电子点火装置1、组成与特点·组成：一般由传感器、点火控制器、点火线圈、配电器、火花塞等组成·特点：利用传感器代替断电器触点，产生点火信号，控制点火线圈的通断和点火系统的工作1）信号发生器该信号发生器安装在分电器内的底板上，。由信号转子、永久磁铁、铁心、传感线圈组成。2)磁脉冲式传感器

转子凸齿逐渐转向线圈铁心：空气隙越小，磁通量增多，磁通变化率变大，线圈感应电势越大直至达到最大值转子凸齿与线圈铁心对齐：空气隙最小，磁通变化率为零，线圈感应电势下降到零转子凸齿逐渐离开线圈铁心：空气隙越大，磁通量减小，磁通变化率变大，线圈感应电势反向越大直至达到反向最大值日本丰田MS75系列汽车装用的磁脉冲式无触点电子点火系的电路原理图

（1）点火器中各三极管作用V1——发射极与集电极相连，相当于一个二极管，起温度补偿作用；V2——触发管，起信号检测作用；V3、V4——放大作用，将V2输出放大以驱动V5；V5——大功率管，控制初级电流的通断。点火系的基本电路及工作原理分析点火系的基本电路及工作原理分析传感线圈中产生正向信号电压时，V1截止，V2导通，V3截止，V4、V5导通，初级电路仍然接通。传感线圈中产生负向信号电压时，V1导通，V2截止，V3导通，V4、V5截止，初级电路切断，磁场迅速消失，次级绕组产生高压。信号发生器的输出电压与三极管V2、V5以及次级电压U2的关系见图。其它元件作用VS1、VS2——反向串联后与点火信号发生器的传感线圈并联，在高转速时，使传感线圈输出的正向和负向电压稳定在某一数值，保护V2不受损害；VS3——与R3组成稳压电路，保证V1、V2在稳定电压下工作；VS4——当V5管截止时，将初级绕组的自感电动势限制在某一值内，保护V5管；C1——消除点火信号发生器传感线圈输出电压波形上的毛刺，防止误点火；C2与R3组成阻容吸收电路，吸收瞬时过电压，防止误点火；R4——的作用是加速V2级V5的翻转。二、霍尔效应式电子点火系广泛应用于桑塔纳、奥迪、捷达、红旗等轿一、霍尔信号发生器霍尔效应原理图当电流通过放在磁场中的半导体基片，且电流方向和磁场方向垂直时，在垂直于电流和磁场的半导体基片的横向侧面上产生一个与电流和磁场强度成正比的电压，这个电压称为霍尔电压。霍尔信号发生器2．组成霍尔信号发生器位于分电器内，其结构见图，主要由分电器轴带动的触发叶轮、永久磁铁、霍尔元件等组成。霍尔信号发生器霍尔元件实际上是一个霍尔集成块电路，内部原理图见图所示。因为在霍尔元件上得到的霍尔电压一般为20mV，因此必须将其放大整形后再输出给点火控制器。霍尔信号发生器3．工作原理霍尔信号发生器工作原理图见图分电器轴带动触发叶轮转动，当叶片进入磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，磁场被旁路，霍尔元件不产生霍尔电压，霍尔集成电路末级三极管截止，信号发生器输出高电位；当触发叶轮离开空气隙，永久磁铁的磁力线通过霍尔元件而产生霍尔电压，集成电路末级三极管导通，信号发生器输出低电位。霍尔信号叶片不停的转动，信号发生器输出一个矩形波信号，作为控制信号给点火器。由点火器控制初级电路的通断。霍尔信号发生器完成功能时波形见图二、点火控制器

桑塔纳轿车点火系器外形结构见图三、点火系的工作过程

霍尔电子点火系（点火器内装专用点火集成块）原理图点火控制器点火控制器内部采用意大利SGS-THOMSON公司生产的L497专用点火集成块，见下图。该点火控制器具有初级电流上升率的控制、闭合角控制、停车断电保护和过电压保护等功能。三、光电式无触点电子点火装置工作原理第六节电子点火系的使用与检查

一、检查注意事项汽车电子点火系统的故障检查，与传统触点式点火系统有许多相同之处。除了对点火线圈、火花塞、高压线、点火正时等进行检查外，还应检查点火器、点火传感器(信号发生器)以及连接导线等。但是，在故障检查时还应注意以下几点：

1、在发动机启动和工作时，不要用手触摸点火线圈高压线和分电器等，以免受电击。

2、在检查点火系统电路故障时，不要用刮火的方式来检查电路的通断，这种做法容易损坏电子元器件，电路通断与否应该用万用表电阻挡来进行检查判断。

3、进行高压试火时，最好用绝缘的橡胶夹子夹任一高压线来进行试验，直接用手接触高压线容易造成电击。另一避免电击的方法是：将高压导线插入一只备用火花塞，然后将火花塞外壳搭铁。从火花塞电极间隙观察是否跳火。

4、在点火开关接通的情况下，不要做连接或切断线路的操作，以免烧坏控制器中的电子器件。

5、在拆卸蓄电池时，必须确认点火开关和其他所有的用电设备及其开关都已关闭，才能进行拆卸。

6、安装蓄电池时，一定要辨清正负极，负极搭铁。千万不能接错，蓄电池极性与线夹的连接一定要牢固，否则容易损坏电子设备。

7、在检查点火信号发生器曲轴位置传感器时应注意：

(1)对于磁感应式的，在打开分电器盖时注意不要让垫圈、螺钉之类的金属物掉入其内。在检查导磁转子与定子之间的间隙时，要使用无磁性厚薄规，并注意不要硬塞强拉。

(2)对于光电式的，不要轻易打开分电器盖子，若确需打开检查时，要注意避免尘土对发光二极管、光敏元件和遮光转子的污损。

(3)在用干电池模拟点火信号检查电子点火控制时，测量动作要快，干电池连接的持续时间，一般不要超过5秒。

(4)霍尔效应式电子点火系统，在检查维修时可能会产生高压放电现象，造成对人身和点火系统本身的意外损害，所以必须注意以下几点：

a、进行全面检查和维修前，应切断电源后，再按要求进行；

b、当使用外接电源供维修使用时，应严格限制其电压不大于16V。当电压达到16—16.5V时，接通时间不允许达到或超过1分钟；

c.霍尔效应式电子点火系统的汽车被拖动时，应首先切断点火系统电源；

d、点火线圈负接线柱不允许与电容相连；

e、任何条件下，只允许使用阻值为1k欧姆的分火头，防止电磁干扰的1k欧姆阻尼电阻电缆不得用其他代替，火花塞插头电阻值应在1k一5k欧姆。

二、故障检查

1．点火系统的检查怀疑点火系统有故障时，可拔出分电器中央高压线，使其端部离气缸体5-7mm，接通点火开关，起动发动机，观察高压线端部是否跳火，如无强烈火花，说明点火系统有故障。

2．点火线圈、高压导线和分火头的检查测量点火线圈初、次级绕组的电阻值，测量前，先断开点火开关，拆除点火线圈上的导线。初级绕组的电阻值，0.52--0.76Ω，次级绕组的电阻值，2.4-3Ω如电阻