汽车电子点火系统历史发展趋势

汽车电子点火系统历史发展趋势

061412130 郑智皓

点火系统是汽油发动机重要的组成部分，点火系统的性能良好与否对发动机的功率、油耗和排气污染等影响很大。汽车在行驶中出现的发动机工作不良，点火系统的故障占了好大的比例。因此，具有性能优良、工作可靠的点火系统，一直是广大汽车设计、制造和使用者所努力追求的。点火系统的电子化，使得点火系统的点火性能进一步提高，工作可靠性加强，这对降低发动机的油耗和排污，提高发动机的动力性，、经济性和工作可靠性都起了很大的作用，使电子点火系统特别是使用了微机控制的电子点火系统其维修的难度也相应增加了。

点火系统在引擎运转时所扮演的角色是在任何引擎转速及不同的引擎负荷下，均能在适当的时机提供足够的电压，使火花塞能产生足以点燃汽缸内混合气的火花，让引擎得到最佳的燃烧效率。点火系统的基本装置包含了电源、点火系统（电瓶）、点火触发装置、点火正时控制装置、高压产生器（高压线圈）、高压电分配装置（分电盘）、高压导线及火花塞。现代的点火提前装置则已改由引擎管理电脑所控制，电脑收集引擎转速、进气歧管压力或空气流量、节气门位置、电瓶电压、水温、爆震等讯号，算出最佳点火正时提前角度，再发出点火讯号，达到控制点火正时的目的。

发动机的点火系统由传统点火系统发展到电子点火系统，将来发展趋势是向着微机点火系统方向发展.

汽车发动机向着多缸、高转速、高压缩比的方向发展，人们还力图通过改善混合气的燃烧状况，以及燃用稀混合气，以达到减少排气污染和节约燃油的目的。这些都要求汽车的点火系统能够提供足够高的次级电压、火花能量和最佳点火时刻。传统点火系统已经不能满足这些要求。因此，各国都在积极探索改进途径，并研制了一系列的电子点火系统。国内外汽车上使用的电子点火系统主要分为有触点的电子点火系统和无触点的电子点火系统两大类。无论是哪一类电子点火系统，都是利用电子元件(晶体三极管)作为开关来接通或断开点火系统的初级电路，通过点火线圈来产生高压电。

电子点火系统与机械式点火系统完全不同，它有一个点火用电子控制装置，内部有发动机在各种工况下所需的点火控制曲线图。通过一系列传感器如发动机转速传感器、进气管真空度传感器(发动机负荷传感器)、节气门位置传感器、曲轴位置传感器等来判断发动机的工作状态，在MAP图上找出发动机在此工作状态下所需的点火提前角，按此要求进行点火。然后根据爆震传感器信号对上述点火要求进行修正，使发动机工作在最佳点火时刻。

电子点火系统也有闭环控制与开环控制之分:带有爆震传感器，能根据发动机是否发生爆震及时修正点火提前角的电控系统称为闭环控制系统；不带爆震传感器，点火提前控制仅根据电控单元内设定的程序控制的称为开环控制系统。

对于电子点火系统课题的探讨，主要是介绍各种电子点火系统的结构组成及其工作原理，无触点电子点火系统、有分电器计算机点火系统、无分电器电子点火系统的常见故障诊断及排除方法。通过这些问题的深入探讨，熟悉了解电子点火系统。

点火系统是利用互感原理（一个线圈中的电流变化而使另一个线圈产生感应电动势的现象，称为互感现象），先由点火线圈将低压电源转变为高压电源，然后再由配电器将高压电分配点火系统是利用互感原理到各缸火花塞产生电火花。

发动机转动时，信号发生器的转子在配气凸轮轴的驱动下旋转，信号发生器内部就会产生信号电压，并输入点火控制器控制大功率三极管的导通与截止。

在点火开关SW接通的情况下，当三极管VT导通时，初级绕组中就有电流流过，其电路为：蓄电池正极→电流表A→点火开关SW→点火线圈“+15”端子→初级绕组W1→点火线圈“—1”端子→点火控制器大功率三级管VT→搭铁→蓄电池负极。电流流过线圈时，

便在铁心中形成磁场。当三级管截止时，初级电路被切断，初级电流消失，铁心中的磁通量迅速变化，在初级绕组W1和次级绕组W2中都会感应产生电动势。由于次级绕组匝数多，因此能够感应产生足以击穿火花塞电极间隙的高压电动势。

高压电路电流流过的路径：次级绕组W2→点火线圈“+15”端子→点火开关SW→电流表A→蓄电池→搭铁→火花塞旁电极→中心电极→配电器旁电极→分火头→点火线圈高压插孔“4”→次级绕组。

由此可见，点火系统有两个电路：初级电流流过的路径为低压电路，而高压电流过的路径称为高压电路。但在使用中，一般讲点火线圈至火花塞之间的电路称为高压电路。

点火控制器的大功率三极管没截止一次，点火线圈就产生一次高压电。分电器轴每转一转，配电器就按发动机的点火顺序，轮流向各缸火花塞输送一次高压电。发动机工作时，信号发生器转子在发动机凸轮轴的驱动下连续转动，并不断的产生点火信号控制三极管的导通与截止，点火线圈就不断的产生高压电并由配电器按点火顺序分配到各缸火花塞产生电火花点燃混合气，保证发动机正常工作。

20世纪80年代以来，汽车上广泛应用无触点电子点火系统。目前所说的电子点火系统均指无触点电子点火系统。其分类方法如下：

（1）按储能方式分类

按储能方式不同，电子点火系统可分为电感储能式和电容储能式两种类型。①电感储能式电子点火系统。储能元件为点火线圈，发动机工作时，点火系统先将点火能量以磁场能量的形式储存在点火线圈中，在需要点火时再将部分点火能量转换为电场能量并分配到火花塞电极间隙上跳火点燃混合气。电感储能式电子点火系统结构简单、成本较低，因此汽车上普遍采用。

②电容储能式电子点火系统。储能元件为电容器，发动机工作时，点火系统先将点火能量以电场能的形式储存在专用电容器中，在需要点火时储能电容再向点火线圈初级绕组放电，同时在次级绕组中感应产生高压电并加到火花塞电极间隙上跳火点着混合气。电容储能式电子点火系统结构复杂、成本较高，放电持续时间较短，对发动机启动、低速点火和燃烧稀气极为不利，因此主要用于转速较高的赛车发动机。

（2）按点火信号发生器类型分类

按点火信号发生器类型的不同，电子点火系统可以分为霍尔式、电磁感应式和光电式电子点火系统三种类型。

①霍尔式电子点火系统。霍尔信号发生器用霍尔元件制成，又称为霍尔效应式信号发生器或霍尔式传感器，其突出优点是输出信号准确可靠，不受发动机转速影响。

②磁感应式电子点火系统。感应式信号发生器又称磁感应式传感器，其突出优点是结构简单，工作可靠。但是其输出信号在低速时不如霍尔式传感器准确可靠。

③光电式电子点火系统。光电式信号发生器又称为光电式传感器，是利用发光元件和光电转换元件制成的传感器。由于发光元件和光电转换元件的工作性能受环境影响较大，而汽车工作环境十分恶劣，这就要求光电传感器安装在密封良好的环境内，因此采用光电式点火系统的汽车较少。

发动机的点火系统由传统点火系统发展到电子点火系统，将来发展趋势是向着微机点火系统方向发展。在汽车上传统点火系统的应用已有半个多世纪的历史了，虽然它的部件不断地有所改进，使其发火性能及使用寿命有所提高，但是并未从根本上解决问题。在传统的点火系统里，触点是继电器最薄弱的环节，当断电器触点分开时，在触点之间产生火花，使触点氧化、烧蚀，因而断电器触点的使用寿命短，需要经常维护；触点火花的大小与初级电流的大小有关，使点火系统初级电流和次级电压的提高受到限制；初级电流和次级电压的大小随着发动机的转速的升高和汽缸数的增多而下降，使多缸发动机高速时工作不可靠；当火花