汽車點火系統，汽車點火系統發展概述

在之前的推文里，我們介紹了偏時點火。這次，為大家介紹汽車的點火系統。

汽車點火系統是點燃式發動機為了正常工作，按照各缸點火次序，定時地供給火花塞以足夠高能量的高壓電（大約15000～30000V），使火花塞產生足夠強的火花，點燃可燃混合氣。發動機正常工作時，由于混合氣壓縮終了的溫度接近其自燃溫度，僅需要1~5mJ的火花能量。但在混合氣過濃或是過稀時，發動機起動、怠速或節氣門急劇打開時，則需要較高的火花能量。

1、分類

1.傳統點火系統:

蓄電池點火系

磁電機點火系

2.電子點火系統：

（1）晶體管點火系TI-B

（2）半導體點火系SI

（3）無分電器點火系DIS

傳統點火

機械式點火系統工作過程是由曲軸帶動分電器軸轉動，分電器軸上的凸輪轉動，使點火線圈次級觸點接通與閉合而產生高壓電。

這個點火高壓電通過分電器軸上的分火頭，根據發動機工作要求按順序送到各個氣缸的火花塞上，火花塞發出電火花點燃燃燒室內的氣體。分電器殼體可以手動轉動來調節基本的點火提前角(即怠速運轉時的點火提前角)，同時還有真空提前裝置，它根據進氣管內真空度的變化提供不同的提前角。

傳統點火

機械式點火系統工作過程是由曲軸帶動分電器軸轉動，分電器軸上的凸輪轉動，使點火線圈次級觸點接通與閉合而產生高壓電。

汽車點火系統由點火線圈、火花塞、高壓導線、蓄電池和點火電控單元等組成。點火系統的作用就是按照氣缸的工作順序定時地在火花塞兩電極間產生足夠能量的電火花，點燃氣缸內的油氣混合物。點火系統的點火過程可分為以下三個階段。

2、結構

蓄電池點火系統

1）組成：電源(蓄電池或發電機)、點火線圈、分電器、火花塞、點火開關及控制電路。

2）工作原理：起動時：蓄電池正極g起動機火線接柱g起動機短路導電片g點火線圈‘開關’接柱g低壓線圈g點火線圈低壓接柱g分電器觸點g搭鐵g蓄電池負極。

起動后：發電機‘電樞’ g 電流表g點火開關g點火線圈‘電源’ g熱變電阻g點火線圈‘開關’ g低壓線圈g點火線圈低壓接柱g分電器觸點g搭鐵g蓄電池負極。

高壓電路：高壓線圈g中央高壓線g分火頭g分缸g線火塞中心極g火花塞旁電極g搭鐵。

蓄電池點火系的主要元件：點火線圈、分電器、電容器、火花塞、高壓線等。

汽油機運行時帶動斷電器凸輪轉動，使斷電器不斷閉合與斷開，在觸點閉合式，蓄電池提供電流，電流從蓄電池正極經點火線圈的一次繞阻、斷電器觸電，返回到蓄電池負極。電流流經點火線圈的一次繞阻時，鐵心中產生一個儲能用的強磁場，當斷電器觸點被頂開時，一次電流迅速衰減以至消失，鐵心中的磁通隨之減小，而在二次繞阻中就感應出點火所需的高電壓。這一電壓由高壓線輸送到分電器，在由此輸送到各個相應的火花塞上，產生電火花。

有觸點晶體管點火系統

主要不同斷電器觸點與點火線圈間的一次測電路上。

在輔助觸點晶體管式點火系統中，觸點閉合時，電流不再直接從閉合觸點流到點火線圈的一次繞阻中，而是流到晶體管的基級電路上。

汽車點火系統發展概述，斷電器觸點已不再起直接控制一次電流通、斷的作用，而是作為晶體三極管的觸發控制器，因此流過斷電器觸點的電流可以減小到一次電流的1∕5——1∕10。

無觸點電子點火系統

（1）消除了機械觸點帶來的觸點燒蝕，磨損等，免去經常換件，調正閉合角，校正點火正時。

（2）電子點火控制器控制點火線圈一次電流的通、斷以及放大與處理來自傳感器發出的脈沖信號，除了開關作用外，點火控制器可以根據脈沖步驟來知發動機的轉速，提供點火時間隨轉速的變化。

點火系統的基本功用是在發動機各種工況和使用條件下，在氣缸內適時、準確、可靠地產生電火花，以點燃可燃混合氣，使發動機作功。

3、要求

1．能產生足以擊穿火花塞間隙的電壓

火花塞電極擊穿而產生火花時所需要的電壓稱為擊穿電壓。點火系產生的次級電壓必須高于擊穿電壓，才能使火花塞跳火。擊穿電壓的大小受很多因素影響，其中主要有：

（1）火花塞電極間隙和形狀

火花塞電極的間隙越大，擊穿電壓就越高；

電極的尖端棱角分明，所需的擊穿電壓低。

（2）氣缸內混合氣體的壓力和溫度

混合氣的壓力越大，溫度越低，擊穿電壓就越高

（3）電極的溫度

火花塞電極的溫度越高，電極周圍的氣體密度越小，擊穿電壓就越低。

2．火花應具有足夠的能量

點火系統，是汽車發動機最為核心的組成部分，一般來講，由電源、點火線圈、分電器、火花塞、點火開關及控制電路組成，是點燃式發動機為了正常工作，按照各缸點火次序，定時地供給火花塞以足夠高能量的高壓電(大約15000~30000V)，。

發動機正常工作時，由于混合氣壓縮終了的溫度接近其自燃溫度，僅需要1~5mJ的火花能量。但在混合氣過濃或是過稀時，發動機起動、怠速或節氣門急劇打開時，則需要較高的火花能量。并且隨著現代發動機對經濟性和排氣凈化要求的提高，都迫切需要提高火花能量。因此，為了保證可靠點火，高能電子點火系一般應具有80~100mJ的火花能量，起動時應產生高于100mJ的火花能量。

3．點火時刻應適應發動機的工作情況

首先，點火系統應按發動機的工作順序進行點火。其次，必須在最有利的時刻進行點火。

汽車點火系統

由于混合氣在氣缸內燃燒占用一定的時間，所以混合氣不應在壓縮行程上止點處點火，而應適當提前，使活塞達到上止點時，混合氣已得到充分燃燒，從而使發動機獲得較大功率。點火時刻一般用點火提前角來表示，即從發出電火花開始到活塞到達上止點為止的一段時間內曲軸轉過的角度。

如果點火過遲，當活塞到達上止點時才點火，則混合氣的燃燒主要在活塞下行過程中完成，即燃燒過程在容積增大的情況下進行，使熾熱的氣體與氣缸壁接觸的面積增大，因而轉變為有效功的熱量相對減少，氣缸內最高燃燒壓力降低，導致發動機過熱，功率下降。

如果點火過早，由于混合氣的燃燒完全在壓縮過程進行，氣缸內的燃燒壓力急劇升高，當活塞到達上止點之前即達最大，使活塞受到反沖，發動機作負功，不僅使發動機的功率降低，并有可能引起爆燃和運轉不平穩現象，加速運動部件和軸承的損壞。

總結：

1 汽車點火系統的特點

增大初級電流，提高次級電壓和點火能量，改善高速性能。減小觸點火花，延長觸點使用壽命，克服機械觸點帶來的各種缺陷。維護容易，起動性能好。混合氣燃燒完全，排污少。有利于汽車朝多缸、高速方向發展。

2 汽車點火系統的作用

點火系將電源的低電壓變成高電壓，再按照發動機點火順序輪流送至各氣缸，點燃壓縮混合氣;

能適應發動機工況和使用條件的變化，自動調節點火時刻，實現可靠而準確的點火;

在更換燃油或安裝分電器時進行人工校準點火時刻。

點火正時

汽車點火系統

當氣缸內的燃油/空氣混合物燃燒時，溫度上升，燃油轉化成排放氣體。這種轉化使氣缸內的壓力顯著增大，將活塞下壓。

為了從發動機獲得最大的扭矩和功率，需要做的是在動力沖程期間，盡量提高氣缸的壓力。盡量提高壓力還可以得到最佳的發動機效率，其直接表現就是降低油耗。點火正時是成功的關鍵。

從產生火花，到燃油/空氣混合物全部燃燒且氣缸內壓力達到最大值之間，存在著短暫的延遲。如果正好在活塞到達壓縮沖程頂點時產生火花，那么在氣缸內的氣體達到最大壓力之前，活塞已經向下運動了部分距離，進入動力沖程。

為最大限度利用燃油，應在活塞到達壓縮沖程頂點之前產生火花，這樣，在活塞開始向下進入動力沖程時，便能有足夠的壓力做有用功。

汽車點火系統的組成和工作原理點火系統一般分為蓄電池點火系統、有觸點晶體管點火系統和無觸點電子點火系統，下面就分別介紹一下各自的組成及工作原理：1、有觸點晶體管點火系統。主要不同在斷電器觸點與點火線圈間的一次測電路。

功=力×距離

在氣缸內：

力=壓力×活塞面積

距離=沖程長度

因此，就氣缸而言，功=壓力×活塞面積×沖程長度。由于沖程長度和活塞面積是固定的，因此要使做功最大，唯一的途徑就是增大壓力。

汽車點火系統的分類有如下四種：1、傳統點火系統；2、普通電子點火系統；3、微機控制點火系統；4、磁電機點火系統。

點火正時很重要，根據條件，正時可以提前，也可以延后。

燃料燃燒耗費的時間基本上不變。但是，當發動機轉速增加時，活塞的速度增加。這意味著，發動機轉速越大，產生火花的時間必須越早。這稱為點火提前：發動機轉速越大，所需的提前越多。

不需要最大功率時，就要優先考慮其他的目標，例如降低排放。例如，通過延后點火正時（將火花移近壓縮沖程的頂點），可以減小氣缸最大壓力和最高溫度。降低溫度有助于減少氮氧化物 (NOx) 的形成，而此類物質是限制排放的污染物。延后正時還可以消除爆震；有些汽車裝配了爆震傳感器，可自動延后正時。

火花塞

火花塞的原理非常簡單：它使電荷擊穿間隙，就像閃電一樣。電荷電壓必須很高，以便穿過間隙，產生很強的火花。火花塞處的電壓可以在4-10萬伏之間。

火花塞必須有一個絕緣通道，讓高壓電荷向下到達電極，在電極處，電荷可以跳過間隙，導電到發動機體并接地。火花塞還能抵御氣缸內的超高溫和超高壓，其設計必須確保燃油添加劑的沉積物不會堆積在火花塞上。

汽車制造商會為每款車選擇合適溫度的火花塞。有些裝配有高性能發動機的汽車當然會生成更多熱量，因此它們需要溫度較低的火花塞。如果火花塞溫度過高，它會在產生火花之前點燃燃油；因此為汽車選擇合適類型的火花塞很重要。

線圈

線圈是一個很簡單的裝置——其實就是由兩組線圈構成的高壓變壓器。一組線圈稱為初級線圈。纏繞在它周圍的是次級線圈。次級線圈的匝數一般是初級線圈的數百倍。

初級線圈的電流可以被斷點或者電子點火的固態設備突然切斷。

如果您覺得線圈就像是一個電磁鐵，那就對了——不過它同時還是一個電感器。線圈運行的關鍵是，當電路被斷點突然切斷時，會發生什么。初級線圈的磁場迅速崩潰。次級線圈被一個強大而劇烈變化的磁場吞沒。這個磁場會在次級線圈中感應出電流——由于次級線圈的匝數非常大，因此這個電流的電壓很高（最高可達10萬伏）。次級線圈通過絕緣性很好的高壓線，將該電壓輸送到分電器。

分電器

分電器處理多項工作。第一項工作是將高壓從線圈分配到正確的氣缸。這由蓋子和轉子完成。線圈連接到轉子，轉子在蓋子內轉動。轉子轉過每個氣缸的觸點。當轉子的尖端經過每個觸點時，線圈產生高壓脈沖。脈沖擊穿轉子和觸點之間的間隙（它們不真正接觸），然后繼續通過火花塞線，到相應氣缸的火花塞上。當您進行保養時，蓋子和轉子都是發動機上需要更換的部件——由于擊穿，它們最終會磨損。而且，火花塞線最終也會磨損，從而失去部分絕緣性能。這可能是引起某些奇怪的發動機故障的原因。

老式的帶斷點的分電器在下半部還有另一個部件——此部件的作用是切斷線圈電流。線圈的接地端連接到斷點。

斷點還控制點火正時。它們可以有真空點火提前裝置或離心點火提前裝置。這些裝置將正時提前，提前量與發動機負載或發動機轉速成正比。

點火正時對發動機性能非常關鍵，所以大多數汽車都不使用斷點。它們使用一個傳感器，告訴發動機控制單元(ECU)活塞的精確位置。然后，發動機計算機控制一個晶體管，切斷和接通線圈的電流。

汽車點火系統