汽车点火系统发展-点火系统的发展概况

tamoadmin 2024年08月17日 07:56 0

汽车传统点火系统的组成

电子点火系统工作原理

一、电火花的产生

二、发动机的工作状况对点火的影响

（图片来源网络，侵删）

三、发动机对点火系统的要求

四、数字式电子点火系统组成

数字式电子点火系统是在使用无触点电子点火装置之后的汽油机点火系统的又一大进展，称为微型电子计算机控制半导体点火系统。

点火系统的分类：

A.。电感蓄能式点火系统(实际电路参见图3、4、5)

点火系统产生高压前以点火线圈建立磁场能量的方式储存点火能量。目前汽车使用的绝大部分点火系统为电感储能式。(重点分析介绍)

B．电容储能式点火系(图6)

点火系统产生高压前，先从电源获取能量以蓄能电容建立电场能量的方式储存点火能量。多应用于高转速发动机上，如赛车。

工作原理是把较低电源电压变换成较高直流电压(500V-1000V)对电容充电蓄能，点火时刻通过电

容放电使变压器产生高压。特点是电容充放电周期快，高压跳火火花持续期短(约1微秒)且电流大，

不存左火花尾。ECU根据发动机工况在一个点火周期内进行1-3次点火。

电感蓄能式点火系统主要有微型电子计算机(ECU)、各种传感器、高压输出部分(功率管、变压器、高压线、火花塞)三大部分组成。(参见图1)

1.ECU

ECU就是整部汽车的智能控制中心，指挥协调汽车的各部工作，同时ECU还有自动诊断功能。

其中处理控制点火系统工作是ECU众多工作重要的一项。ECU只读存储器ROM中存有500多万组

数据，这些数据大多数是发动机通过各种实际工作情况测量优选得出的，包括了整个汽油机工作范围

内各种转速和负荷下的最佳点火提前角及喷油脉宽等有关全部数据。不同型号整车的ECU的存储数

据是不同的，各厂家对数据都是保密不公开的；这些数据保证了汽油机在功率性、加速性、经济性和

排放控制方面达到最优组合。

ECU控制点火原理

发动机启动后，ECU每10ms集一次发动机的各传感器动态参数，按预先编好的程序处理这

些数据，并存入随机存储器RAM中；同时ECU还要根据电源电压大小、从其只读存储器ROM中选

取出适应当前工况的高压变压器初级线圈电流导通时间，(即ECU输出宽度不同的方波电压控制高压

输出糸统变压器初级线圈电流大小，实现对高压输电压大小的控制)ECU综合这些数据，从其只读

存储器ROM中查找出（计算出）适应当前发动机工况的最佳点火提前角存入随机存储器RAM中，

然后利用发动机转速（或转角）信号和曲轴位置信号，将最佳点火提前角转换成点火时刻,即切断高

压变压器初级电流的时刻。

在下列情况下ECU点火实行开环控制，点火按预设程序工作。

A..发动机启动时。B.重负荷时。C.节气门全开时。

2.传感器

传感器就是各种不同类型及功用的测量元件，安装在发动机不同的有关部位，把发动机工况各种参数变化反馈给ECU作计算数据。

在点火系统中应用的传感器主要有:空气流量计及进气温度传感器、发动机转速及曲轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器及爆震传感器、氧传感等等。

3. 高压输出

A.高压输出功率三极管:在电路中起开关作用。

B.高压输出变压器:在电路中把低电压转换成高电压供火花塞点火。

C.高压线:在电路中把高压电传输到火花塞。

D.火花塞:在电路中把高压电引进汽缸并把电能量转换成热能。

点火的电原理

变压器次级线圈分布电容及火花塞、高压线的分布电容组成回路电容C，电路无屏蔽时C约50PF，有屏蔽约150PF，火花塞间隙等同可变电阻R。

高压能量分三个阶段变化消耗

第一阶段

电容C放电期(诱燃期)：变压器次级线圈产生的点火高压对电容C充电，当电容C电压上升达到火花塞击穿电压时，火花塞跳火电容C快速放电, 火花塞间隙电压迅速下降到几百到几千伏，电容C放电瞬间电流达10-50安培以上，放电时间约1微秒。点火电压越高(即点火能量越大)，C放电电流越大。

正常状况下气缸的混合气就是这一时刻的火花点燃。如果跳火电离线被发动机气缸内高速扰流吹息，変压器高压再次对C进行充电，则C第二次放电产生电离通道。

注：电压从10000V-20000V左右在1微秒内突降至几百到几千伏，由此产生了一个很强的方波

电压，并通过高压线幅射电磁波，对外界电器产生干扰波。方波由N个正弦波组成，所以形成了一

个1微秒时基为中心的干扰电磁频带。

第二阶段

电感放电期(燃烧期)：电感放电是靠电容C放电产生的电离通道形成的低阻产生的。由于电容C放电产生的电离通导(电阻)不能立刻消失，同时变压器次级电感中还存有充足的高压能量，所以电感继续对电离通导放电使火花持续。

由于次级线圈放电电流的变化引起磁通量的变化，次级电感线圈产生了一个感抗电动势，即产生一个与电感放电电流方向相反的电动势阻碍了电流的変化，使放电电流较小，电流在几到几十毫安，所以，高压能量需要较长时间放电才能消耗掉，这一电感放电火花持续期俗称火花尾。

由第一阶段电容C放电诱燃后产生一个“火焰中心”，这个“火焰中心”跟随气缸内高速扰流移动离开了火花塞电极,这时电感电能放电火花又会点燃混合气另一个“火焰中心”，作为点燃混合气的补充，“火焰中心”使混合气在整个气缸内很快形成燃烧的“明亮火焰期”，即气缸内混合气燃烧温度达最高，气体压强达最高值。这个过程称为混合汽燃烧期, 燃烧时间在750μS-2500μS之间。

电感放电火花在发动机启动及低速时非常重要，发动机在启动或非正常工况下，电容C放电期极有可能未点燃混合气，此时，只有靠电感放电火花来点燃燃混合气。

冷车启动时气缸内的混合气温度低，雾化效果差，点然混合气需要较长火花期；在低转速时,由于气缸内混合气扰流速度低，第一个“火焰中心”移动慢，有必要点燃第二个“火焰中心”加快混合气的燃烧，所以点火火花期也较长。但当发动机转速较高时, 气缸内混合气扰流速度変快，“火焰中心”高速移动，快速传播引燃了缸内混合气，因此，并不需要第二个“火焰中心”。

根据混合汽燃烧时间在750μS-2500μS之间，所以，火花持续期最长在700μS左右就可保证混合气的完全燃烧。实验证明火花持续期过长对燃烧效果并没有提高，相反，电离通道生产的高热加上火花塞自身温度反而加速了火花塞电极的烧蚀，这就是为什么要控制点火能量的主因。

另外,从这一原理可以正明,点火能量的大小与高压线无关(当然，不包括损坏高压线)。

第三阶段

振荡衰减期：随放电时间的增加电感线圈储存能量(电压)消耗下降，使气体中分离的电离子越来越少，电感放电电流也就越来越少，电离通道温度下降，根着通道电离子数量急剧下降,即相当于通道电阻值R逐步上升変为无限大，火花塞停止跳火。这时电感剩余能量对电容C充电，电容C对电感放电，如此反复直至下一个点火周期的到来。

汽车传统点火系统的组成

传统点火系统结构简单，成本低，是一种应用较早、较普遍的点火系。但该点火系统工作可靠性差，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。

在传统的点火系统里，断电器触点是最薄弱的环节，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气缸数的增多而下降，使多缸发动机高速时工作不可靠；当火花塞积炭时，因漏电次级电压低不能可靠地点火等。

电子点火系统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。

电子点火系统使用点火信号发生器来代替触点触发，又称为半导体点火系统，可以满足现在汽车要求的点火系统能够有足够高的次级电压、火花能量和最佳的点火时刻等条件。

随着汽车技术的发展，传统点火系统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统所取代。

点火系统是发动机运转最根本的动力源，而点火系统的组成则相对复杂。毕竟，要保证在气缸内部能够及时、准确、可靠地产生电火花，点燃可燃混合气，产生足够的动力。目前有三种点火系统，其中电控点火系统是现代广泛使用的新型点火系统。

一、点火系统的类型及组成

目前汽车发动机点火系统有三种:传统点火系统、电子点火系统和微机控制点火系统(带或不带动力分配器)。现代汽车多用电子点火系统，主要由电源、传感器、ECU、点火装置、点火线圈、分电器、火花塞等组成。组成；微机控制点火系统主要由传感器、ECU、点火模块、点火线圈和火花塞等组成。组成。

在点火系统的组成中，点火线圈是非常重要且相对复杂的部分，主要由一次线圈、二次线圈、铁芯、点火模块等组成。，in点火

二、点火系统的工作原理

首先，电子控制单元根据传感器信号确定最佳点火提前角和通电时间，并向点火装置发送指令。然后，点火装置根据指令控制点火线圈初级电路的通断。当电路接通时，点火线圈初级电路接通。当一次回路切断时，在二次线圈中感应出高电压，通过分电器或直接送到工作缸的火花塞，从而完成点火。

三、点火系统的零部件及作用

1.传感器

传感器用于检查与点火相关的发动机工况信息，并将结果作为数据点火送入和送出电子控制单元进行控制。