电子点火系统

发动机点火系统任务原理王立文2021-7-72024年1月10日汽车点火系王立文1点火系统概述概述汽油发动机正常任务的三要素：良好的空气－燃油混合气；很高的紧缩压力；正确的点火正时及剧烈的火花。在点火系统中所产生的剧烈的电火花在最正确的点火时间点燃空气－燃油混合气。对点火系统的要求1.剧烈电火花在点火系统中所产生的剧烈电火花应产生于火花塞电极之间，以便于点燃空气-燃油混合气。由于空气存在空气电阻，这个电阻随空气密度的添加而增大，所以点火系统必需能产生几万伏的高电压以保证产生剧烈火花。2.正确的点火正时点火系统必需一直根据发动机的转速和载荷的变化提供正确的点火正时。3.耐久的耐用性点火系统必需具备足够的可靠性以经得住发动机产生的振动和高温。点火系统概述点火开关点火器初级线圈次级线圈点火线圈

〔带点火器〕火花塞传感器：次级电路：初级电路概述点火系统用点火线圈产生的高电压来产生火花，点燃曾经被紧缩的空气－燃油混合气。从而产生发动机的推进力。由于自感和互感，初级线圈产生几百伏的电压，次级线圈产生几万伏的电压。点火系统点火系统的变革点火开关离心式点火提早安装分电器IG高压线高压线火花塞断电器触点凸轮真空式点火提早安装电阻ST点火

线圈电容器点火系统的类型主要有以下四种：

1.断电器触点式这种类型的点火系统具有最根本的构造。在该系统中，是经过机械方式来控制初级电流和点火正时的。点火线圈的初级电流受断电器触点的周期性控制。离心式点火提早安装和真空式点火提早安装控制点火正时。分电器把次级线圈产生的高压分配到火花塞。提示:·这种类型的点火系统，断电器触点必需经常调整或改换。点火系统点火系统的变革点火开关离心式点火提早安装分电器晶体管高压线高压线火花塞信号

发生器真空式点火提早安装点火

线圈点火器2.晶体管型在这种点火系统中，晶体管根据信号发生器产生的电信号周期性地控制初级电流。点火正时控制安装与断电器触点型一样。点火系统点火系统的变革点火开关分电器高压线高压线火花塞ECU传感器点火

线圈点火器晶体管3.带电子控制点火提早〔ESA〕的晶体管式在这种点火系统中，离心式点火提早安装和真空式点火提早安装已不再运用。采用了发动机电控单元〔ECU〕中的电控点火提早〔ESA〕控制着点火正时。

参考晶体管式的运转原理点火线圈点火器信号发生器分电器火花塞1.信号发生器产生点火信号。2.点火器接纳点火信号，并使初级线圈的初级电流延续地流动。3.流往点火线圈的初级电流被忽然切断时，从而由次级线圈产生高电压电流。4.分电器向火花塞分配由次级线圈所产生的高电压电流。5.火花塞接受高电压电流，并引燃空气－燃油混合气。正时提早是经过运用调速器型点火提早器或真空型点火提早器来控制的。参考晶体管式的运转原理提早器弹簧提早器飞锤驱动板提早器板信号转子轴提早信号转子θ·离心式点火提早器离心式点火提早器按发动机转速来控制正时提早角。正常情况下，提早器飞锤的位置由其弹簧所决议。由于信号转子轴的转速随发动机转速而添加，使提早器飞锤向外偏转。其结果是信号转子只能提早至规定的角度。参考晶体管式的运转原理断路器板信号发生器膜片膜片弹簧提早角提早杆提早真空式点火提早器真空式点火提早器按发动机负荷来控制正时提早角。膜片经过真空提早杆与断路器板衔接,膜片室有真空提早器歧管端口。当节气门稍稍开启时，来自真空提早器歧管端口来的真空吸住膜片，使断路器板转动。其结果是信号发生器挪动，并将点火正时提早。参考带电子控制点火提早〔ESA〕晶体管化型号的运转原理点火线圈点火器传感器分电器火花塞IGTIGFECU1.发动机ECU接纳多个传感器发来的信号，计算出最正确点火正时，并向点火器送出点火信号。〔发动机ECU控制正时提早角。〕2.点火器接纳点火信号，并使初级线圈的初级电流延续地流动。3.流往点火线圈的初级电流被忽然地关断时，从而由次级线圈产生高电压电流。4.分电器向火花塞分配由次级线圈所产生的高电压电流。5.火花塞接受高电压电流，并引燃空气-燃油混合气。点火系统点火系统的变革点火器ECU传感器火花塞高压线点火线圈

〔带点火器〕点火线圈点火器点火

线圈火花塞型1型2IGT1ECU传感器IGT2IGT3IGT4IGT1IGT24.DIS〔直接点火系统〕这种点火系统取消了分电器，运用多个点火线圈直接向火花塞提供高压电。点火正时由发动机电控单元〔ECU〕中的电子点火提早功能控制。这种点火系统在目前的汽油机中占主导位置。提示:图2是两缸同时点火的直接点火系统。紧缩行程和排气行程同时点火。点火线圈概述次级线圈火花塞铁芯点火器初级线圈开概述点火线圈可产生足以在火花塞电极间引燃火花的高电压。初级和次级线圈都环绕在铁芯上。次级线圈的匝数大约是初级线圈的100倍。初级线圈的一端衔接在点火器上，次级线圈的一端衔接在火花塞上。两个线圈各自的另一端那么衔接在蓄电池上。点火线圈运转初级线圈电压恒定电流

控制发动机速度点火规定值高OFF0V触点闭合角

控制IGT信号ON5V低初级线圈电流火花塞点火线圈

点火器运转点火器按发动机电子控制单元〔ECU〕输出的点火信号〔IGT〕准确地切断或接通流往点火线圈的初级电流。IGT：点火正时信号点火线圈运转初级线圈电压恒定电流

控制发动机速度点火规定值高触点闭合角

控制IGT信号低初级线圈电流点火线圈

点火器ON5V火花塞OFF0V·恒电流控制器当初级电流到达规定值时，点火器将调理电流以限定最大电流值。点火线圈运转初级线圈电压恒定电流

控制发动机速度点火规定值高触点闭合角

控制IGT信号低初级线圈电流火花塞点火线圈

点火器ON5VOFF0V·凸轮闭合角控制器为保证当发动机转速升高时初级电流有足够继续时间，此控制器调理电流继续的时间长度〔凸轮闭合角〕。〔在某些现今的发动机型号上，此控制器已经过IGT信号来操作〕当IGT信号从接通转换至切断时，点火器关断初级电流。初级电流被关断的瞬间，在初级线圈中产生的几百伏的电压，而在次级线圈中产生几万伏的电压，足以使火花塞引燃火花。点火线圈运转G恒定电压

电路NE驱动器IGF信号

产生电路IGTIF1IF2初级线圈电流ECUIGF微处置器IGTIGF点火器点火确认信号〔IGF〕点火器按发动机ECU的IGT信号，准确地中断点火线圈中的初级电流。当点火胜利后，点火器向发动机ECU保送1个点火确认信号〔IGF〕。假设发动机ECU未遭到IGF信号，那么可认定点火系统内存在缺点。为防止过热呵斥的不良影响，发动机ECU停顿燃油放射，并将缺点代码储存在诊断ECU中。但是，发动机ECU不能探测次级电流电路中的缺点，因此发动机ECU只能监视初级电流电路中的IGF信号。提示:在有些发动机型号上，IGF信号是经过初级电压断定的。火花塞概述接地电极电阻中心电极端子玻璃密封剂波纹绝缘管陶瓷绝缘体铜芯外壳上杆垫片作用点火线圈次级绕组产生的高压在火花塞的中心电极和接地电极之间产生火花，点燃气缸中的曾经紧缩的空气－燃油混合气。火花塞点火机理火花塞上产生的火花点燃空气－燃油混合气，使其迸发，通常称为熄灭。熄灭不会立刻发生，过程如下所述。火花穿过空气－燃油混合气从中心电极到接地电极。空气－燃油混合气沿着火花的途径被触发，同时产生热量，构成火焰中心。火焰中心触发周围的空气－燃油混合气。这样，火焰中心的热量向外扩展，称之为火焰传播，点燃周围的空气－燃油混合气。假设火花塞电极的温度太低或电极的间隙太小，电极将吸收火花产生的热量。火焰中心将被熄灭，导致缺火。这种景象称为"电极猝熄"。假设电极猝熄效应比较明显，那么火焰中心将被熄灭。电极越小，猝熄作用越小。电极越方形，越容易放电。某些火花塞为了改善点火性能在接地电极上有一个U形槽，或在中心电极上有V形槽。那些带槽火花塞比电极上不带槽的火花塞具有较小的猝熄作用，以构成较大的火焰中心。同样，还有些火花塞经过较细的电极减小猝熄效应。火花塞点火性能容易放电12不易放电火花塞间隙放电电压大以下要素影响火花塞的点火性能：1.电极外形和放电性能圆形电极使放电困难，方形或尖形的电极使放电较容易。火花塞经过长时间的运用，电极成了圆形之后，使放电变得困难。因此，火花塞应定期改换。火花塞的电极越细越尖，越容易产生火花。但是，那样的火花塞损耗比较快，运用寿命较短。因此，有些火花塞电极上带白金或铱金，耐耗损。通常称之为白金或铱金火花塞。2.火花塞间隙和击穿电压当火花塞耗损后，电极间隙变大，发动机能够会缺火。中心电极和接地电极间隙增大后，使得火花跳过电极更困难。因此需求更高的电压来产生火花。所以每隔一定的里程必需调整火花塞电极间隙或改换火花塞。提示:•假设点火系统能提供足够高的击穿电压，虽然火花塞间隙较大，也能产生强火花，更容易点火。因此市场上有些火花塞的电极间隙为1.1mm。•白金或铱金电极的火花塞不需求间隙调整，由于它们不容易耗损〔它们只需求改换〕。火花塞热值热值范围自然温度发动机速度热塞火花

塞范围冷塞

火花范围热塞火花塞冷塞火花塞自洁温度中心电极

温度〔C〕热值由火花塞散出的热量因其外形和资料的不同而不同。火花塞的散热量称为热值。火花塞能散出较多热量的称之为“冷型火花塞〞，由于火花塞本身坚持较冷。散热量较少的称之为“热型火花塞〞，由于本身可以坚持较多的热量。火花塞打印〔刻上〕有数字和字母的组合代码，用来阐明其构造和性能。代码因消费厂家的不同而稍有不同。通常，热值越大，火花塞越冷，由于它散热好。热值越小，火花塞越热，由于它不容易散热。火花塞中心电极温度----自洁温度450℃和自燃温度950℃之间性能最正确。维修提示:对于特殊车辆，要根据车型来确定最适当的火花塞热值。安装不同类型的火花塞会干扰火花塞的自洁温度和自燃温度。为了防止这些问题，必需改换特定类型的火花塞。500火花塞热值正常不正常火花塞1.自洁温度当火花塞到达一定温度后，它能烧掉聚集在点火区域内的积碳，以坚持点火区域的清洁，此温度称为自洁温度。火花塞的自洁作用发生在电极温度450℃以上。假设尚未到达自洁温度，意味着电极温度低于450℃，积积碳会聚集在点火区域。这将导致火花塞缺火。

2.自燃温度假设火花塞本身成为了热源，不用火花就点燃了空气－燃油混合气，此时的温度称为自燃温度。当火花塞电极温度到达950℃时会发生自燃。假设发生这种景象，将导致点火正时不正确，使发动机功率下降，同时火花塞电极或活塞能够会熔化。火花塞白金火花塞/铱尖火花塞普通火花塞白金火花塞铱金火花塞白金电极铱电极白金电极在白金火花塞和铱金火花塞上，中心电极和与其相对的接地电极都覆盖着白金和铱的薄层。所以，这样的火花塞，其运用寿命较常规火花塞更长。由于白金和铱金都耐磨，所以这些火花塞的中心电极可以制造得很小，仍能具有优良的引燃火花性能。1.白金火花塞白金火花塞上，白金是焊在中心电极和接地电极的顶端的。中心电极的直径较常规火花塞的要小。2.铱金火花塞铱金火花塞上，铱〔较铂有更高的耐磨才干〕是焊在中心电极顶端的，但焊在接地电极上的仍是白金。中心电极的直径较白金火花塞的更小。TDI〔直接点火系统〕概述常规型分电器点火线圈点火器ECU点火线圈

点火器DIS型ECU凸轮轴

位置

传感器火花塞曲轴位置

传感器概述在直接点火系统〔TDI〕中，已不在点火系统中运用常规型分电器。取而代之的是对每个气缸提供一个独立的整体式带点火器的点火线圈。因此此系统不需运用分电器或高压电线，所以能降低高电压区的能耗和提高耐用性。同时，由于在高电压区内不再运用触点，还将电磁干扰降到最低。点火正时控制是经过运用电子控制点火提早〔ESA〕来控制的。TDI〔直接点火系统〕概述进气量

〔发动机负荷〕点火正时〔正时提早〕高高发动机速度ESA地图阐明·电子控制提早点火〔ESA〕发动机ECU接纳多个传感器发出的信号，计算出点火正时，并向点火器输出点火信号。可按发动机条件，根据以ESA地形图方式储存在计算机内的最正确点火正时值，延续地计算出点火正时，和常规系统和机械式点火正时控制器相比，用ESA控制器的方法可有较高的精度和设置点火正时的自在。其结果是此系统可更好地节约燃料和动率输出。

TDI〔直接点火系统〕部件1.曲轴位置传感器2.凸轮轴位置传感器3.爆震传感器4.节气门位置传感器5.空气流量计6.水温传感器7.带点火器的点火线圈9.火花塞8.发动机ECUTDI〔直接点火系统〕部件1.曲轴位置传感器2.凸轮位置传感器3.爆震传感器4.节气门位置传感器5.空气流量计6.水温传感器7.带点火器的点火线圈ECU9.火花塞部件直接点火系统由以下元件构成：

1.曲轴位置传感器〔NE〕探测曲轴角度位置〔发动机转速〕。2.凸轮位置传感器〔G〕识别气缸和行程，并探测凸轮轴正时。3.爆震传感器〔KNK〕探测发动机的爆震。4.节气门位置传感器〔VTA〕探测节气门的开启角。5.空气流量计〔VG/PIM〕探测进气量。6.水温传感器〔THW〕探测发动机冷却液温度。7.带点火器的点火线圈在最正确正时时，接通和关断初级线圈电流。向发动机ECU发送IGF信号。8.发动机ECU根据多个传感器发出的信号，产生IGT信号，并将此信号送往带点火器的点火线圈。9.火花塞产生电火花，引燃空气-燃油混合气。TDI〔直接点火系统〕部件点火器初级线圈次级线圈磁心旋塞盖带点火器的点火线圈此点火器安装由整合在单一单元中的点火器和点火线圈所构成的。过去，高压电流是经过高压电线送往气缸内。如今经过运用带有点火器的点火线圈，可将点火线圈直接衔接在每个气缸的火花塞上。因点火线圈和火花塞直接衔接，使高压电流过的间隔缩短，从而电压损失和电磁干扰也减少。这