5 汽車電子控制系統

點火系作用

對於汽油發動機，吸入氣缸內的可燃混合氣在壓縮終了時由電火花點燃而開始燃燒的，燃燒產生的強大的壓力即推動活塞向下運動而作功。為此，在汽油機上設有一套能在氣缸內產生電火花的系統，稱為點火系。

點火系的作用是將蓄電池或發電機的低壓電轉變成高壓電，再按照發動機的工作順序適時將高壓電分送給需要點火氣缸的火花塞，產生電火花以點燃可燃混合氣。如圖5-1所示。

圖5-1 點火系

5.1.2 點火系的要求

無論是哪一類的點火裝置，均有共同的技術性能要求，即應在發動機各種工況和使用條件下保證可靠而准確地點火，為此應滿足以下三個方面的要求：

5.1.2.1 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於擊穿電壓，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，氣體中的電子和離子受電場力的作用越小，不易發生碰撞電離，擊穿電壓就越高；電極的尖端稜角分明，所需的擊穿電壓低。如圖5-2所示。

圖5-24 火花塞擊穿電壓與火花塞間隙的關系

（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，其密度就越大，離子自由運動距離就越短，不易發生碰撞電離，擊穿電壓就越高，如圖5-3所示。

（3）電極的溫度和極性

圖5-3 火花塞擊穿電壓與混合氣壓力的關系

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；針狀的中心電極為負極且溫度較高時，擊穿電壓就較低。如圖5-4所示。

圖5-4 火花塞擊穿電壓與火花塞電極的關系

（4）發動機的工作情況

①發動機轉速

圖5-5 火花塞擊穿電壓與發動機轉速的關系

1-起動 2-加速 3-最大功率的穩定狀態

擊穿電壓與發動機轉速的關系如圖5-5所示。發動機高速工作時，氣缸內的溫度升高，使氣缸的充氣量減小，致使氣缸中壓力減小，因而火花塞的擊穿電壓隨轉速的升高而降低。發動機在起動和急加速時擊穿電壓升高，而全負荷且穩定工作狀態時擊穿電壓較低。

②混合氣空燃比

如圖5-6所示，混合氣過稀和過濃時擊穿電壓都會升高。

圖5-6 火花塞擊穿電壓與空燃比的關系

此外，發動機的功率、壓縮比以及點火時刻等因素也影響擊穿電壓的高低。為了保證點火的可靠性，點火系必須有一定的次級電壓儲備。但過高的次級電壓，將造成絕緣困難，使成本提高。

5.1.2.2 火花應具有足夠的能量

發動機正常工作時，由於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。

圖5-7 M-20發動機起動所需時間與火花能量的關系

隨著現代發動機對經濟性和排氣淨化要求的提高，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，起動時應產生高於100mJ的火花能量，如圖5-7所示。

5.1.2.3 點火時刻應適應發動機的工作情況

對於多缸發動機，點火系應按發動機的工作順序進行點火。通常六缸發動機的點火順序為1-5-3-6-2-4，四缸發動機的點火順序為1-3-4-2或1-2-4-3。

此外，對於某一缸而言，電火花產生的時刻應使發動機發出的功率最大、油耗最低、排放污染最小。

點火時刻對發動機性能影響很大，從火花塞點火到氣缸內大部分混合氣燃燒，並產生高的爆發力需要一定的時間，雖然這段時間很短，但由於曲軸轉速很高，在這段時間內，曲軸轉過的角度還是較大的。若在壓縮上止點點火，則混合氣邊燃燒，活塞邊下移而使氣缸容積增大，這將導致燃燒壓力低，發動機功率也隨之減小。因此要在壓縮接近上止點前點火，即點火提前。

從發出電火花開始至活塞到達上止點為止的一段時間內曲軸轉過的角度。稱為點火提前角。

如果點火提前過小，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。

如果點火提前過大，由於混合氣的燃燒完全在壓縮過程進行，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，並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。

實踐證明，燃燒最大壓力出現在上止點後10°~15°時，發動機的輸出功率最大，此時所對應的點火提前角為最佳點火提前角。

最佳點火提前角影響因素很多，最主要的因素是發動機轉速、負荷、冷卻液溫度及燃油品質等。

當發動機轉速一定時，隨著負荷的加大，節氣門開度增大，進入氣缸內的可燃混合氣量增多，則壓縮終了時混合氣的壓力和溫度增高，同時，殘余廢氣在氣缸內所占的比例減小，混合氣燃燒速度加快，這時，點火提前角應適當減小。反之，發動機負荷減小時，點火提前角則應適當增大。

當發動機節氣門開度一定時，隨著轉速增高，燃燒過程所占曲軸轉角增大，這時，應適當加大點火提前角。即點火提前角應隨轉速增高適當加大。

汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，點火提前角可適當增大，以提高發動機的性能；辛烷值較低的汽油抗爆性差，點火提前角則應減小。

5.1.3 點火系的組成和工作原理

目前汽車上所采作的點火系統大多數為電感儲能的點火系統。主要由蓄電池、點火開關、點火線圈、分電器、斷電器和火花塞等部件組成。如圖5-8所示。

圖5-8 蓄電池點火系組成

蓄電池為點火系提供電能；點火開關接通或斷開點火系系統電源；點火線圈存儲點火能量，並將蓄電池電壓轉變為點火電壓。分電器由斷電器和點火提前機構組成，斷電器的作用是接通或切斷點火線圈初級回路；點火提前機構的作用是隨發動機轉速、負荷和汽油辛烷值變化調節點火提前角。火花塞將點火高壓引入氣缸燃燒室，並在電極間產生電火花，點燃混合氣。

蓄電池點火系的基本工作原理如圖5-9所示。

圖5-9 點火系基本工作原理

a) 初級電路 b) 次級電路

a) b)

如圖5-9a所示，觸點閉合時，初級電路通電，初級電流從蓄電池的正極經點火開關、點火線圈的初級繞組、斷電器觸點臂、觸點，搭鐵流回蓄電池的負極。

初級繞組通電時，其周圍產生磁場，且並由於鐵芯的作用而加強。當斷電器凸輪頂開觸點時，初級電路被切斷，初級電路電流迅速下降到零，鐵芯中的磁通隨之迅速衰減以至消失，因而在匝數多，導線細的次極繞組中感應出相當高的次級電壓，使火花塞兩極之間的間隙被擊穿，產生火花。

初級繞組中電流下降的速度愈大，鐵芯中磁通的變化就愈大，次級繞組中的感應電壓也就愈高。

如圖5-9b所示，在斷電器觸點斷分開瞬間，次極電路中分火頭恰好與側電極對准，次級電流從點火線圈的次級繞組，經蓄電池正極、蓄電池，搭鐵、火花塞側電極、火花塞中心電極、高壓導線，配電器流回次極繞組。如圖所示。

5.1.4 點火系的類型

分類方法不同,點火系的類型也不同。點火系常用的分類方法及類型有：

（1）按電能的來源分：蓄電池點火系、磁電機點火系。

（2）按儲能方式分類可分為：電感儲能點火系、電容儲能點火系統。

電感儲能點火系的火花能量以磁場形式儲存在點火線圈中，而電容儲能點火系統的火花能量以電場的形式儲存在專門的儲能電容器中。

（3）按初級為 電路 的文章" target="_blank">電路控制方式分類：有觸點式和無觸點式。

有觸點式點火系的初級繞組由斷電觸點控制其接通和斷開，點火系工作可靠性差，點火狀況受轉速、觸點技術狀況影響較大，需要經常維修、調整。滿足不了現代發動機對點火系的要求，正日趨被無觸點點火系所取代。

無觸點點火系又稱電子點火系。其特點是用信號發生器代替了斷電器的觸點。隨著先進的電子技術在點火系中的應用，電子點火系經歷了普通電子點火系和微機控制電子點火系階段。

微機控制電子點火系可根據發動機傳感器送來的各種參數進行運算、判斷，然後進行點火時刻的調節，使點火時刻總是處於最佳，因而得到了廣泛的應用。

（4）按高壓電的配電方式分類：機械配電點火系（有分電器點火系）和計算機配電點火系（無分電器點火系）。

5.2 普通電子點火系

5.2.1 普通電子點火系的組成

如圖5-10所示,普通電子點火系主要由蓄電池、點火線圈、分電器、點火器和火花塞等部件組成。

圖5-10 普通電子點火系

蓄電池或發電機供給點火系統的低壓電能，標准電壓一般是12V。點火線圈將12V的低壓電變成15~20KV的高壓電。分電器主要由信號發生器、配電器和點火提前機構組成。信號發生器產生點火的信號。配電器將點火線圈產生的高壓電，按照發動機的工作順序送至各缸的火花塞。點火提前機構隨發電機轉速、負荷和汽油辛烷值的變化改變點火提前角。點火器將信號發生器產生的信號放大，最後控制大功率三極管的導通與截止，達到控制點火線圈初級電流通斷的目的。火花塞將高壓電引入燃燒室產生電火花點燃混合氣。點火開關控制點火系統初級電路，還可以控制儀表電路和起動繼電器電路等。

5.2.2 普通電子點火系的工作原理

普通電子點火系由信號發生器產生觸發或控制點火的信號，經過點火器內部的放大等電路，最後控制大功率三極管的導通與截止，來控制點火線圈初級電流的通斷，當初級電流被切斷時，次級繞組中產生高壓，通過配電器送達各缸的火花塞上，點燃可燃混合氣。

5.2.3 主要部件的結構和工作原理

5.2.3.1 分電器

分電器形式很多，但結構和工作原理基本相同，均由信號發生器、配電器、離心點火提前裝置組成。如圖5-11所示。

圖5-11 分電器組成

（1）信號發生器

信號發生器的作用是產生信號電壓輸送給點火控制器，通過點火控制器來控制點火系的工作。信號發生器按其工作原理不同可分為磁感應式、霍爾式、光電式、電磁震蕩式。

磁感應式信號發生器：

磁感應式信號發生器主要包括信號轉子、永久磁鐵、感應線圈和支座架等。如圖5-12所示。

磁感應式信號發生器的工作原理如下：

圖5-12 磁感應信號發生器的基本結構

1-信號轉子 2-永久磁鐵 3-鐵心 4-磁通 5-傳感線圈 6-空氣隙

信號發生器的信號轉子上有與發動機氣缸數相同的凸齒，信號轉子轉動時，信號轉子的凸齒與鐵心的空氣隙發生變化，則通過傳感線圈的磁通發生變化，在傳感線圈中便產生感應的交變電動勢，該交變電動勢輸入到點火器可控制點火系統工作。

如圖5-13所示為信號轉子轉動過程中磁通變化的情況。圖a)中，轉子凸齒與線圈鐵心間的氣隙最大，線圈中的磁通量最小，磁通變化率

圖5-13 磁感應信號發生器的工作情況

a) 磁通變化（零） b) 磁通變化（最大） c) 磁通變化（零） d) 磁通變化（最大）

等於0，此時線圈中無感應電動勢產生；

當凸齒逐漸接近鐵心，線圈中的磁通量增大，凸齒到達圖b)所示的位置時，線圈中磁通量增加的速度達到最大，即磁通變化率達到最大，此時，線圈中感應出最大的感應電動勢；

轉子繼續轉動，線圈中磁通增加的速度減小，當達到圖c)中的位置時，線圈中的磁通量達到最大，但此時的磁通變化率為0，線圈中的感應電動勢也等於0；

凸齒轉過鐵心位置後，磁通量逐漸減小，到達圖d)位置時，磁通量減小的速度達到最大，又使磁通變化率達到最大值，信號感應線圈中的感應出的反向電動勢最大。

信號轉子旋轉時線圈中磁通量變化情況及所產生的感應電動勢情況如圖5-14所示。圖中的a、b、c、4個位置所對應的磁通與上圖4點是一一對應關系，a、c兩點的磁通變化率等於0，所感應的電動勢也等於0。b、d兩點的磁通變化率最大，所對應的感應電動勢最大。

圖5-14 傳感器中的磁通及感應電動勢情況

磁感應式信號發生器的優點是結構簡單，能適應各種環境。其缺點是信號電壓是隨轉速的升高而增大，隨轉速的降低而減小。當發動機轉速較低時，信號電壓較低，不利於發動機的起動。

霍爾信號發生器：

霍爾信號發生器是利用霍爾效應進行工作的。霍爾效應是美國科學家霍爾在1879年發現的，其基本原理是當電流通過放在磁場中的半導體基片，且電流方向和磁場方向垂直時，在垂直於電流和磁場的半導體基片的橫向側面上產生一個與電流和磁場強度成正比的電壓，這個電壓稱為霍爾電壓。如圖5-15所示。

圖5-15 霍爾效應

I-電流 B-磁場 U_N-霍爾電壓

霍爾信號發生器的結構如圖5-16所示。它主要有由與分電器軸制成一體的觸發葉輪、霍爾集成電路、帶導磁板的永久磁鐵及專用插座等組成。

圖5-16 霍爾信號發生器的結構

觸發葉輪上有與發動機氣缸數相等的葉片，觸發開關板上制有霍爾集成電路及帶導磁板的永久磁鐵，霍爾集成電路的外層是霍爾元件，同一基板的其它部分制成放大電路。

霍爾信號發生器的工作原理如圖5-17所示：分電器軸帶動觸發葉輪轉動，當葉片進入磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時，磁場被旁路，霍爾元件不產生霍爾電壓；當觸發葉輪離開空氣隙，永久磁鐵的磁力線通過霍爾元件而產生霍爾電壓。 圖5-17 霍爾發生器的工作原理

a) 觸發葉片進入空氣隙 b) 觸發葉片離開空氣隙

1-觸發葉輪的葉片 2-霍爾集成塊 3-霍爾傳感器 5-導板

霍爾電壓的信號較弱（僅為mV級），因此必須對其進行放大。經放大後的信號控制輸出端三極管的導通與截止。當霍爾元件不產生霍爾信號時，輸出端的三極管處於截止狀態，由點火器輸入的檢測信號處於高電平（接近電源電壓，約9V左右）；當霍爾元件產生霍爾信號時，輸出端的三極管處於導通狀態，由點火器輸入的檢測信號處於低電平（約0.4V左右）。如圖5-18所示。

圖5-18 霍爾集成塊電路框圖

U_H-霍爾電壓 U_g-霍爾信號發生器輸出信號電壓

光電感應式信號發生器：

圖5-19 光電式信號發生器結構

光電感應式信號發生器的結構如圖5-19所示，它主要由發光元件、光敏元件和遮光轉子組成。

如圖5-20所示。發光元件和光敏元件位置相對，分別位於遮轉子的兩側。遮光轉子固定在凸輪軸上，與凸輪軸一同旋轉。當遮光轉

圖5-20 光電式傳感器

子擋住發光元件的光線時，光敏元件截止，控制電路輸出低電平。當縫隙對准發光元件與光敏元件時，光線照射到光敏元件上，控制電路輸出高電平。凸輪軸轉一周，由360條縫隙所控制的電路將輸出360個脈沖信號，此信號作為向電腦輸入的轉速信號。

光電式信號發生器的缺點是抗污染能力差，發光元件和光敏元件受到污染後都會影響信號電壓，由此，這種信號發生器遠不如前兩種信號發生器應用的廣泛

（2）配電器

配電器裝於信號發生器的上部，由分電器蓋、分火頭組成，如圖5-21所示。其作用是將高壓電按點火順序分配至火花塞。

圖5-21 配電器組成

分電器蓋由膠木粉在鋼模中熱壓而成，裝於分電器頂端，用兩彈性夾卡固。分火頭套裝在分電器軸的頂端隨軸一起旋轉，其上有金屬導電片。分電器蓋的中間有高壓線座孔，其內裝有帶彈簧的碳柱，壓在分火頭的導電片上。分電器蓋的四周有與發動機氣缸數相等的旁電極通至蓋上的金屬套座孔，以安插分缸高壓線。分火頭旋轉時，導電片在距離旁電極0.2~0.8mm間隙處越過，當信號發生器產生點火信號時，高電壓自導電片跳至與其相對的旁電極，在經分缸高壓線送至火花塞。

高壓線有中央高壓線和分缸高壓線兩種。一般為耐壓絕緣包層的銅芯線或全塑高壓阻尼線。常為豎直排列，也有水平布置，可避免折損，縮短長度，抗高電壓，延長壽命。

（3）離心調節器

圖5-22 離心提前機構

1-離心塊 2-分電器軸 3-彈簧及支架 4-托板 5-柱銷 6-銷釘 7-撥板

離心提前器的作用是在轉速變化時，利用離心力自動使信號發生器提前產生點火信號來調節點火提前角。其結構如圖5-22所示。在分電器軸上固定有托板，兩個重塊分別套在托板的柱銷上，重塊的另一端由彈簧拉向軸心。信號發生器的轉子與撥板一起套在分電器軸上，撥板的兩端有長形孔，套於離心塊的銷釘上。

點火提前角無需調整時，離心調節器處於不工作位置，兩離心塊在拉簧作用下抱向軸心。當發動機轉速升高時，兩離心塊在離心力作用下向外甩開，離心塊上的銷釘撥動撥板和信號發生器轉子，順著分電器軸的旋轉方向相對於軸轉動一個角度，提前產生點火信號，點火提前角增大。轉速越高，離心塊離心力越大，點火提前角越大。反之，轉速降低，點火提前角減小。

（4）真空調節器

真空調節器的作用是在發動機負荷變化時，自動調節點火提前角。裝於分電器殼體一側。其結構如圖5-23所示。在外殼內固定有彈性金屬片制成的膜片，膜片中心一側與拉桿固連，另一側壓有彈簧。拉桿由殼底座孔中伸出，與底板相連，拉動底板帶著信號發生器的定子相對於軸產生角位移。

圖5-23 真空提前機構

a) 節氣門開度小 b) 節氣門開度大

1-分電器殼體 2-底版 3-信號轉子 4-拉桿 5-膜片 6-彈簧 7-真空連接管 8-節氣門 9-永久磁鐵

當發動機負荷較小時，節氣門開度也小，節氣門下方及管道的真空度增大，真空吸力吸引膜片壓縮彈簧而拱曲，通過拉桿拉動底板帶著信號發生器的定子逆著分電器軸旋轉方向轉動一定角度，提前產生點火信號，於是點火提前角增大。負荷越小，節氣門開度也越小，真

空度越高，點火提前角越大，反之，負荷變大則點火提前角減小。

點火線圈

點火線圈的作用是將低壓電轉變為15000～40000伏的高壓電，以滿足火花塞跳火的需要。

點火線圈按磁路和結構的不同，可分為開磁路和閉磁路兩種。開磁路點火線圈多用於傳統點火系。而閉磁路點火線圈常用於高能點火電子點火系。

(1) 開磁路點火線圈

開磁路點火線圈的基本結構如圖5-24所示，主要由鐵心、繞組、膠木蓋、瓷杯等組成。

其鐵心用0.3～0.5mm厚的硅鋼片疊成，鐵心上繞有初級繞組和次級繞阻。次級繞阻居內，通常用直徑為0.06～0.10mm的漆包線繞11000～26000匝；初級繞阻居外，通常用0.5～1.0mm的漆包線繞230～370匝。次級繞阻的一端連接在蓋子高壓插孔中的彈簧片上，

圖5-24 開磁路點火線圈結構示意圖

1-瓷杯 2-鐵心 3-初級繞組 4-次級繞組 5-銅片 6-外殼 7-“負”接線柱 8-膠木蓋 9-高壓線插座 10-“正”或“開關”接線柱 11-“開關”接柱 12-附加電阻

另一端與初級繞阻的一端相連；初級繞阻的兩端則分別連接在蓋子上的低壓接線柱上。繞阻與外殼之間裝有導磁鋼套並填滿瀝青或變壓器油，以減少漏磁、加強絕緣性並防止潮氣侵入。

(2)閉磁路點火線圈

閉磁路點火線圈的結構圖如圖5-25所示。

圖5-25 閉磁路點火線圈結構

1-“曰”字形鐵心 2-初級繞組接柱 3-高壓接柱 4-初級繞組 5-次級繞組

傳統的開磁路點火線圈中，次級繞組在鐵心中的磁通通過導磁鋼套構成回路，磁力線的上、下部分從空氣中通過，磁路的磁阻大，磁通損失大，轉換效率低（約60%）；閉磁路點火線圈的鐵心是“曰”字形或“口”字形，鐵心內繞有初級繞阻，在初級繞組外面繞有次級繞組，其鐵心構成閉合磁路，磁路中只設有一個微小的氣隙，其磁路如圖所示 。閉磁路點火線圈漏磁少，磁阻小，能量損失小，變換效率高，可使點火線圈小型化。

圖4-26 開磁路及閉磁路點火線圈的磁路

a) 開磁路點火線圈的磁路 b) 閉磁路點火線圈的磁路

1-磁力線 2-鐵心 3-初級繞組 4-次級繞組 5-導磁鋼片 6-空氣隙

a) b)

開、閉磁路點火線圈的磁路：如圖4-26a所示，當點火線圈的初級繞組通過電流時，鐵心磁化後所產生磁場的磁路，閉合的磁力線的上部和下部都是從空氣中通過的，鐵心未形成閉合的磁路。因此，這種點火線圈稱為開磁路點火線圈。如圖4-26b所示，為閉磁路點火線圈的磁路，由圖可見，點火線圈的磁力線可由鐵心構成閉合磁路，因而漏磁少，能量損失小，能量變換效率高。另外，彼此路點火線圈的結構緊湊，體積小，可以直接安裝在分電器中，省去了點火線圈到分電器的高壓線。基於上述優點，閉磁路點火線圈已在電子點火系中廣泛應用。

（3）點火線圈的型號

　　　　　　　　　

1．產品代號 DQ表示點火線圈，DQG表示干式點火線圈，DQD表示電子點火系用點火線圈。

2. 電壓等級 1—12V，2—24V，6—6V。

3．用途代號

1—單、雙缸發動機 2—四、六缸發動機 3—四、六缸發動機（帶附加電阻） 4—六、八缸發動機（帶附加電阻） 　5—六、八缸發動機 6—八缸以上的發動機 　7—無觸點分電器 8—高能　　9—其他（包括三、五、七缸）

4．設計序號

5．變形代號

火花塞

火花塞安裝在燃燒室內，其功用是將高壓電引入燃燒室內，在電極間形成火花，以點燃可燃混合氣。由於燃燒室中要承受周期性高溫、高壓以及燃燒產物的強烈腐蝕，其工作條件惡劣，因而對火花塞提出了較高的要求。

（1）火花塞的工作條件及要求

混合氣燃燒時，火花塞下部將承受高壓燃氣的沖擊，要求火花塞必須有足夠的機械強度;

火花塞承受著交變的高電壓，要求它應有足夠的絕緣強度，能承受30kv高壓；

混合氣燃燒時，燃燒室內溫度很高，可達1500～2200℃，進氣時又突然冷卻至50～60℃，因此要求火花塞不但耐高溫，而且能承受溫度劇變，不出現局部過冷或過熱；

混合氣的燃燒產物很復雜，含有多種活性物質，如臭氧、一氧化碳和氧化硫等，易使電極腐蝕。因此要求火花塞要耐腐蝕；

火花塞的電極間隙影響擊穿電壓，所以要有合適的電極間隙。火花塞安裝位置要合適，以保證有合理的著火點。火花塞氣密性應當好，以保證燃燒室不漏氣；

（2）結構

圖5-27 火花塞結構

火花塞主要由接觸頭、瓷絕緣體、中心電極、側電極和殼體等部分組成，如圖5-27所示。

在鋼質外殼的內部固定有高氧化鋁陶瓷絕緣體，在絕緣體中心孔的上部有金屬桿，桿的上端有接線螺母，用來接高壓導線，下部裝有中心電極。金屬桿與中心電極之間用導體玻璃密封，銅質墊圈起密封和導熱作用。鋼質外殼的上部有便於拆裝的六角平面，下部有螺紋以便旋裝在發動機氣缸蓋內，外殼下端固定有彎曲的側電極。

電極一般采用耐高溫、耐腐蝕的鎳錳合金鋼或鉻錳氮、鎢、鎳錳硅等合金制成，也有采用鎳包銅材料制成，以提高散熱性能。火花塞電極間隙多為0.6～0.7mm，電子點火其間隙可增大至1.0～1.2mm。

火花塞與氣缸蓋座孔之間應保證密封，密封方式有平面密封和錐面密封兩種。平面密封時，在火花塞與座孔之間應加裝銅包石棉墊圈；錐面密封是靠火花塞殼體的錐形面與氣缸蓋之間相應的錐形面進行密封。

（3）火花塞的熱特性　　

若使火花塞工作性能良好，必須使火花塞保持在適當的溫度范圍內。火花塞工作過程中，溫度過低時，則燃油不完全燃燒所產生的積炭就會沉積在火花塞的陶瓷絕緣體的表面，導致火花塞漏電；溫度過高時，火花塞中心電極的溫度過高，超過燃油的自燃溫度，火花塞不跳火就能將混合氣點燃，即混合氣的早燃。混合氣早燃會造成發動機的輸出功率下降，甚至造成活塞頂燒熔。

實踐證明，火花塞裙部溫度保持在500～750℃時，落在電極上的油滴會被立即燒掉，不會形成積炭，也不會產生是熾熱點火。

火花塞溫度低於450℃時，則滴在電極的油滴會出現燃燒不完全的現象，則稱此溫度為火花塞的“自潔溫度”；火花塞的溫度超過950℃時，將會引起混合氣的“早燃”。因此，火花塞的工作溫度應在950℃以下。

火花塞的工作溫度與發動機的功率、轉速、壓縮比有關，還與火花塞本身的結構有關。就火花塞本身的結構而言，影響火花塞工作溫度的主要是陶瓷絕緣體暴露在燃燒室內的部分，通常將這部分稱為火花塞的裙部。在相同的工作條件下，火花塞的裙部越長，內徑大，受熱面積也越大，其吸收的熱量多，因此工作溫度高。反之，火花塞的裙部短，內徑小，受熱面積小，因而工作溫度低。

火花塞的熱特性通常用熱值表示。所謂熱值是指火花塞散掉所吸熱量的程度。我國以火花塞絕緣體

3的長度來標定火花塞的熱特性，用阿拉伯數字表示熱值的高低，如表所示。

火花塞裙部長度與熱值

裙部長度（mm）

15.5

13.5

11.5

9.5

7.5

5.5

3.5

熱值

3

4

5

6

7

8

9

特性

熱 冷

發動機的技術性能不同，火花塞的工作溫度也不同。為保證火花塞工作在正常溫度下，對於功率小、轉速低、壓縮比小的發動機，氣缸的工作溫度低，應采用熱值高的火花塞；而對於功率大、轉速高、壓縮比大的發動機，氣缸內的工作溫度高，則應采用熱值低的火花塞。

在汽車正常工作期間，如果經常因火花塞積炭而斷火，就可能是所用火花塞太“冷”；如果經常發生熾熱點火，則可能是所用火花塞太“熱”。

（4）火花塞類型

為保證火花塞的可靠點火，現代汽車上采用了各種類型的火花塞。

圖5-28斷電觸頭尖形火花塞

斷電觸頭尖形火花塞： 斷電觸頭尖形火花塞的結構與前述火花塞基本相同，只是中心電極和側電極都覆蓋一層很薄的斷電觸頭薄膜。斷電觸頭薄膜非常耐蝕，大大延長了火花塞的使用壽命。此外，為了改善火花塞的放電性能，此種火花塞中心電極直徑減小，電極間隙增大，如圖5-28所示。

多極火花塞：多極火花塞的側電極一般兩個以上，其優點是點火可靠，電極間隙不需要經常調整。此類火花塞在一些對點火要求較高的發動機上采用。

突出型火花塞：突出型火花塞的絕緣體裙部較長，突出於殼體端面之上，具有吸收熱量大，抗污能力強的優點。工作過程中，直接受到進氣的冷卻，不易產生熾熱點火，熱適應范圍寬，應用范圍較廣。

細電極型火花塞：此類火花塞電極極細，其特點是火花強烈，點火能力強，在寒冷條件下也能保證發動機迅速可靠起動，熱范圍較寬，能滿足多種用途。

銅芯電極型：火花塞內部的電極導熱性好，熱值較普通火花塞提高10%～40%，高速時能限制熾熱點火。火花塞裙部加長，使熱值的下限拓寬，同時也提高了電極的耐油污、抗燒蝕能力。

電阻型：為了抑制點火系對無線電的干擾，在火花塞內裝有5～10KΩ的電阻。

多極火花塞、突出型火花塞、細電極型火花塞、銅芯電極型、電阻型火花塞的結構如圖所示。

圖5-29 不同類型的火花塞

a) 標准型 b) 電極突出型 c) 細電極型 d) 多極型 c) 銅心電阻型 d) 內裝電阻型

a) b) c) d) e) f)

沿面跳火型：是一種冷型火花塞，其中心電極與殼體端面間的間隙是同心的，如圖所示。此類火花塞必須與點火能量大、電壓上升率快的電容放電型點火系配合使用。其特點是可完全避免火花塞的熾熱點火，即使在油污的情況下也能正常發火。但可燃混合氣不易接近電極，稀混合氣情況下，不能充分發揮汽油機的功能。

圖5-30 沿面跳火型火花塞

（5）火花塞的型號

根據ZBT37003—89《火花塞產品型號編制方法》的規定，火花塞型號由三部分組成。

第一部分用漢語拼音字母表示火花塞的結構類型和主要尺寸，其字母的含義見表。

火花塞結構類型及主要尺寸

字母

螺紋規格

安裝座形式

螺紋高度（mm）

六角邊距（mm）

A

M10×1

平座

12.7

16

C

M14×1.25

平座

12.7

17.5

D

M14×1.25

平座

19

17.5

E

M14×1.25

平座

12.7

20.8

F

M14×1.25

平座

19

20.8

(G)

M14×1.25

平座

9.5

20.8

(H)

M14×1.25

平座

11

20.8

(Z)

M14×1.25

平座

11

19

J

M14×1.25

平座

12.7

16

K

M14×1.25

平座

19

16

L

M14×1.25

矮型平座

9.5

19

(M)

M14×1.25

矮型平座

11

19

N

M14×1.25

矮型平座

7.8

19

P

M14×1.25

錐座

11.2

16

Q

M14×1.25

錐座

17.5

16

R

M18×1.25

平座

12

20.8

S

M18×1.25

平座

19

(22)

T

M18×1.25

錐座

10.9

20.8

注：（ ）表示是非標准保留產品，不推薦使用。

第二部分用阿拉伯數字表示火花塞的熱值。數字越大，表示火花塞越“冷”。一般地說,1、2、3為熱型火花塞，4、5、6為中型火花塞，7以上為冷型火花塞。

第三部分用漢語拼音字母表示火花塞派生產品結構特征、發火端特征、材料特性及特殊技術要求。其順序、代號的含義見表。在同一產品的型號中，如果需要多個字母，須按表中的順序使用。

火花塞派生產品特征和材料特性

順序

字母

特征和特性

順序

字母

特征和特性

1

P

屏蔽型

7

H

環形電極型

2

R

電阻型

8

U

電極縮入型

3

B

半導體型

9

V

V形電極型

4

T

絕緣體突出型

10

C

鎳銅復合電極

5

Y

沿面跳火型

11

G

貴金屬電極

6

J

多電極型

12

F

非標准型

點火器

點火器的作用是按照信號發生器輸入的點火信號接通或斷開點火系統的初級電路，使點火線圈次級繞組產生點火高壓電。

目前汽車上所用點火器的內部電路形式多種多樣，但基本功能大致相同，其電路也是由相應功能電路組成的，如圖5-31所示。

圖5-31 電子點火器的基本功能電路

現代汽車點火器廣泛采用了集成電路，內部電路非常復雜，一旦損壞，只能更換。下面僅以磁感應式信號發生器和簡化了的點火器電路來描述其基本工作原理。其簡化電路如圖5-32所示。

（1）停機保護狀態

圖5-32 簡化的點火器電路

如圖5-33所示，當點火開關剛剛接通而發動機未起動時，信號發生器無信號電壓，蓄電池電壓經過R1、R2分壓後作用在P點上，P點電壓又通過信號線圈作用在三極管的基極上。此電壓低於三極管的導通電壓，三極管處於截止狀態，切斷了點火系的初級電路。

圖5-33 停機保護電路

（2）初級電路導通狀態

圖5-34 初級電路導通電路原理

發動機起動後，信號發生器不斷發出交變電壓信號，當信號電壓為如圖5-34所示方向時，信號電壓與P點電壓疊加後使Q點電壓上升，當Q點電壓超過了三極管導通電壓時，三極管便由截止狀態轉為導通狀態，初級電路被接通，流經點火線圈初級繞組的電流經過三極管搭鐵。

（3）初級電路截止狀態

圖5-35 初級電路截止狀態電路

當信號電壓為如圖5-35所示的方向時，信號電壓與P點電壓疊加後使Q點電壓下降，當Q點電壓降至三極管截至電壓時，三極管由導通狀態轉為截止狀態，切斷了初級電路，點火線圈的次級繞組便感應出高壓電動勢。

（4）恆流控制

為了保證發動機在任何工況下都能實現穩定的高能點火，現代汽車廣泛采用高能點火線圈，其初級繞組的阻值較小，一般為0.5~0.8Ω。使用此種點火線圈後，初級繞組的電流值較大。在發動機低速運轉時，點火線圈長時間通過大的電流，不但浪費電能，更重要的是會使點火線圈以及電子組件過熱而燒壞，為此，在點火器內設置有點火線圈限流控制保護電路，其目的是將初級電流限制在某一值並保持恆定不變，即恆流控制電路。

點火器恆流控制原理如下：

如圖5-36所示，圖中VT為點火器末級大功率管，Rs為采樣電阻，IC為點火集成塊。當采樣電阻值一定時，采樣電阻兩端的電壓值與通過點火線圈的初級電流成正比，工作中，采樣電阻壓降值反饋到點火集成塊中的限流控制電路，使限流控制電路工作，從而保持流過點火線圈的初級電流恆定不變。

圖5-36 限流控制原理電路

具體工作過程是：當大功率管飽和導通時，如果初級電流＜限流值時，初級電流逐漸增大；當初級電流＞限流值時，Rs反饋電壓使放大器F輸出端電壓升高，使VT1更加導通，集電極電位下降，VT向截止區偏移，初級電流下降；當初級電流略低於限流值時，Rs反饋電壓使放大器F輸出端電壓下降，使VT1趨於截止，集電極電位上升，VT趨於導通，初級電流上升。

（5）閉合角控制

閉合角是指點火控制器的末級大功率開關管導通期間，分電器軸轉過的角度，也稱導通角。

如圖5-37所示為點火器內部裝與未裝閉合角控制電路時的初級電流波形。

圖5-37 裝與未裝閉合角控制時的初級電流波形

a) 霍爾信號發生器輸入電壓 b) 初級電流（只有線圈限流功能時） c) 初級電流（有線圈限流和閉合角控制功能時）

低速 中速 高速

閉合角控制電路可以根據發動機轉速的變化自動控制初級電路的導通時間。發動機低速運轉時，閉合角減小，防止初級電流過大；發動機高速運轉時，閉合角增大，保證一定的初級電流，確保高速時可靠點火。各種轉速下的閉合角見下表。

各種轉速下的閉合角

分電器轉速（r/min）

閉合角（°）

300

20

750

32

1000

43

1200

49

1600

63

此外，閉合角控制電路還可以根據電源電壓的變化改變閉合角的大小。電源電壓高時閉合角減小，電源電壓低時閉合角增大。各種電壓下閉合角見下表。

各種電源電下的閉合角

電源電壓（V）

閉合角（°）

11

55

14

39

16

33

18

29

20

26

　高壓線

高壓線的作用是將點火線圈的高壓電送至分電器蓋的中央插孔，再從分電器蓋的旁電極插孔傳至火花塞。

國產高壓線分為普通銅芯線和高壓阻尼線兩種。高壓阻尼線具有一定的電阻，能抑制和衰減點火系產生的高頻電磁波，減輕對無線電設備的干擾。

由於高壓電的特點是電壓高、電流小，所以高壓線芯的截面積約為1.5（mm2），絕緣層很厚，多用橡膠絕緣，其耐壓值高達30000V。

5.2.4 普通電子點火系典型電路

5.2.4.1 磁感應式普通電子點火系典型電路

圖5-38 磁感應式無觸點點火系電路

　日本豐田MS75系列汽車裝用磁感應式無觸點電子點火系，電路工作原理如圖5-38所示。

（1）接通點火開關4，VT1、VT2導通，VT3截止，VT4、VT5導通，初級電路接通，在線圈中形成磁場。其電路是：蓄電池正極→點火開關4→附加電阻Rf→點火線圈初級繞組→VT5（集電極、發射極）→搭鐵→蓄電池負極。

（2）起動發動機，分電器開始轉動，信號發生器的傳感線圈開始產生交變電動勢信號。

傳感線圈中產生正向信號電壓時， VT1截止，VT2導通，VT3截止，VT4、VT5導通，初級電路仍然接通。

傳感線圈中產生負向信號電壓時， VT1導通，VT2截止，VT3導通，VT4、VT5截止，初級電路切斷，磁場迅速消失，次級繞組產生高壓。

5.2.4.2 霍爾效應式普通電子點火系典型電路

上海桑塔納轎車電子點火系采用的是霍爾效應式電子點火系，其基本結構如圖5-39所示。它主要包括裝有霍爾效應發生器的分電器、點火器、高能點火線圈和火花塞等。

圖5-39 上海桑塔納轎車電子點火系電路

點火系的基本工作過程如圖5-40所示。接通點火開關，起動發動機，分電器軸開始轉動。當霍爾信號發生器的觸發葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時，磁路被葉輪短路，無霍爾電壓產生，霍爾信號發生器集成電路三極管截止，由點火器輸入的檢測信號電壓處於高電平（接近電源電壓約9V左右），點火器大功率三極管導通，接通初級電路；觸發葉片離開永久磁鐵與霍爾元件之間的氣隙時，霍爾發生器產生霍爾電壓，集成電路三極管導通，由點火器輸入的檢測信號電壓處於低電平（約0.4V左右）。點火器的大功率三極管截止，切斷初級電流，次級繞組感應出高壓電。通過配電器將此高壓電送到需要點火氣缸的火花塞。

圖5-40 霍爾電子點火系原理圖

5.2.5 普通電子點火系的維護與檢修

5.2.5.1 點火系的使用注意事項

為確保安全，電子點火系統使用與維修中在進行檢修時，應注意以下事項：

（1）拆卸或安裝電路部件之前，應先關閉點火開關或拆下蓄電池的負極塔鐵線。

（2）當利用起動機帶動發動機旋轉，而又想不使發動機發動的情況下，如進行缸壓檢查等，應拔下分電器蓋上的中央高壓線，並將其搭鐵。

（3）點火器必須搭鐵良好，使用中應盡可能減少搭鐵處的接觸電阻，確保電路穩定可靠的工作。

（4）發動機在運轉過程中，嚴禁拆卸蓄電池，也不可用刮火的方法檢修電路。

（5）在判斷點火系統故障時，不要使高壓電路處於開路狀態，否則極易使點火器中的大功率三極管損壞。

（6）點火信號線應與高壓線分開，避免高壓線對點火系統的干擾。

（7）電子點火系的點火線圈一般使用高能點火線圈，應盡可能避免用普通點火線圈代用。

5.2.5.2 點火系主要部件的檢修

（1）分電器技術狀況的檢查

分電器技術狀況的檢查包括分火頭、分電器蓋、信號發生器、真空提前裝置、離心提前裝置技術狀況的檢查。具體檢查方法如下：

分火頭技術狀況的檢查方法有直觀檢查和高壓電檢查兩種方法。直觀檢查時，應目測分火頭表面是否有裂紋、金屬導電片是否有燒蝕、髒污現象。輕微燒蝕時用細紗紙打磨，若有裂紋或金屬導電片燒蝕嚴重，應更換新件。如圖5-41所示。

圖5-41 分火頭的直觀檢查

1-分火頭燒蝕 2-金屬導電片髒污 3-裂紋

高壓電檢查法檢查時應將分火頭平放在缸蓋上，並使導電片與缸蓋接觸。將總火線從分電器蓋上拔出，使其端頭對准分火頭孔底約5～7mm。打開點火開關並轉動發動機曲軸，觀察該間隙處有無火花。若火花強烈，說明該分火頭被擊穿，絕緣遭到破壞，需更換新件；若火花微弱，說明該分火頭輕微漏電，絕緣性能稍差，可暫時使用；若無火花，說明該分火頭絕緣良好。如圖5-42所示。

圖5-42 分火頭的高壓電檢查法

分電器蓋常用的檢查方法有外觀檢查和高壓電檢查兩種方法。直觀檢查時可將分電器蓋從分電器上拆下，並用一塊干燥的棉紗布擦淨。目測檢查分電器蓋是否有裂紋和碳徑，若有應予以更換。檢查分電器蓋內的炭精是否磨損過短、彈簧是否折斷。如圖5-43所示。

a) 1-裂紋 2-裂台 3-分電器蓋 4--碳徑 b) 1-碳徑 2-碳化或腐蝕插頭 3-炭精破損

圖5-43 分電器蓋檢查

a) 分電器蓋表面檢查 b) 分電器蓋的內部檢查

高壓電檢查分電器時應將分電器上的分電器蓋拆下並懸空，拔下連接火花塞的分火線，使其端頭距離缸蓋約6mm左右，接通點火開關，轉動發動機曲軸，並注意觀察各缸分火線跳火情況。若某根分火線跳火，說明分電器蓋上有裂紋或砂眼而造成竄電，應予以更換。如圖5-44所示。

圖5-44 高壓火線插孔竄電的檢查

圖5-45 分線插孔之間的竄電檢查

將分電器上的分電器蓋拆下並懸空，然後，拔下全部的高壓火線，把總火線插入任意的分火線插孔，另用兩根分火線的一端頭分別插入與總火線相鄰的兩個插孔，並使兩根分火線的另一端頭距離缸蓋約6mm左右，接通點火開關，轉動發動機曲軸，注意觀察各缸分火線跳火情況。若某根分火線跳火，說明該分火線插孔與插入總火線的插孔之間有裂紋或砂眼而造成竄電，應予以更換。如圖5-45所示。

磁感應式信號發生器的檢查包括凸齒與鐵芯之間間隙的檢查、感應線圈阻值的檢查、發生器信號電壓的檢查。具體檢查方法如下：

快速轉動信號轉子，並用萬用表測量信號發生器的輸出電壓（當信號發生器轉速為1000r/min時，輸出信號電壓為3.5V左右）。若輸出的信號電壓符合標准，說明信號發生器良好；否則，說明信號發生器已經損壞。

若輸出的信號電壓不符合標准，應用萬用表測量線圈的電阻值，檢測後與規定值比對。如圖5-46所示。

圖5-46 磁感應信號發生器的檢查

關閉點火開關，用塑料規檢查轉子凸齒與鐵芯之間的間隙，其值一般為0.2～0.5mm。

圖5-47 霍爾效應式信號發生器的檢測

霍爾效應式信號發生器是一種有源信號發生器，檢查信號發生器工作是否正常，首先檢查發生器的電源線電壓是否正常；在電源電壓正常條件下，接通點火開關，拆下點火控制器接線盒上的防塵套，將兩表筆接入3和6號接線柱（桑塔納轎車發動機電子點火系），起動發動機（轉動分電器軸），其電壓值的大小應發生交變，如圖5-47所示。

檢查分電器離心提前裝置技術狀況時，用手轉動離心塊應能自如，不應有卡滯現象；離心塊的銷釘與軸孔不能過於松曠；在用手指順時針方向轉動分火頭至極限位置後放開，應能自動回到原位，表示離心塊彈簧張力正常。如圖5-48所示。

檢查分電器真空提前裝置的技術狀況時，用嘴吸允真空軟管，此時膜片應能帶動真空提前機構拉桿移動。如圖5-49所示。

（2）點火線圈技術狀況的檢查

圖5-48 分電器離心提前裝置的檢查 圖5-49 分電器真空提前裝置的檢查

點火線圈技術狀況的檢查包括繞組阻值的檢查和絕緣性能的檢查。檢查初級繞組的電阻值時應用萬用表的 檔，而檢查次級繞組的阻值時應用萬用表的 檔。檢查方法如圖5-50所示。

初級繞組的阻值通常為1.2～1.7 。若萬用表指示阻值無窮大，則說明初級繞組斷路；若阻值小於標准值，則說明匝間有短路；

圖5-50 點火線圈的檢查

a) 初級繞組阻值的檢查 b) 次級繞組阻值的檢查

a) b)

次級繞組的阻值通常為： 2.4～3.5 。若萬用表指示阻值無窮大，則說明初級繞組斷路；若阻值小於標准值或為0時，則說明匝間有短路。

檢查點火線圈繞組的絕緣性能時，可用數字萬用表20 檔測量，點火線圈任一端與外殼間的電阻值均應為無窮大，否則存在漏電故障應更換。

（3）火花塞技術狀況的檢查

電子點火系火花塞的間隙為0.8～0.9mm，微機控制電子點火系火花塞的間隙為1.0～1.1mm。如果間隙過小，發動機低速小負荷時會產生缺火現象；如間隙過大，易擊穿點火線圈，且高速大負荷時易斷火。使用過程中，須定期檢查火花塞的間隙和性能，檢查方法如下：

拆下火花塞後的檢查：

工作正常的火花塞其絕緣體裙部呈赤褐色，電極無燒損，且電極間隙正常。若火花塞絕緣體頂端起疤、破裂或電極熔化、燒蝕，都表明火花塞已經燒壞，應更換新件。

未拆下火花塞的檢查：

就車檢查火花塞技術狀況的方法有短路法、感溫法和吊火法。

短路法檢查火花的技術狀況時，應使發動機低速運轉，用螺絲刀在被測火花塞的高壓線與缸體間短路，使該缸火花塞斷電不工作。此時若發動機轉速明顯降低、抖動，說明該火花塞工作良好，否則為工作不良。

用感溫法檢查火花塞的技術狀況時，應在發動機工作達到正常溫度後，用手逐缸觸摸火花塞瓷體，若某缸火花塞溫度比其它缸的溫度低，則溫度低的火花塞工作不良。

用吊火法檢查火花塞的技術狀況時，可將高壓線從火花塞上拆下，使其端頭與火花塞接柱保持5mm間吊火，若發動機工作狀況改善，說明該火花塞有故障。

（4）點火器技術狀況的檢查

點火器是電子點火系的核心部件，檢查點火器時要根據點火信號發生器輸出的信號、點火器的基本工作原理、特點，采用適當的方法進行檢查，其基本思路是給點火器的信號輸入端輸入相應的信號電壓，再檢查點火器中大功率三極管在信號電壓的作用下導通和截止的情況，大功率三極管能在信號電壓的作用下按要求導通和截止，說明點火器良好，可則可判定點火器損壞。

如圖5-51所示為將1.5V的干電池接入點火器的信號輸入電路，以判斷點火器的性能。其檢查方法是：接通點火開關，用電壓表或試燈檢測點火線圈“—”與接地間的電壓。當按圖a)和按圖b)所示交換干電池的極性時，電壓表應指示1～２Ｖ或12V，試燈應交替閃亮。否則說明電子點火器有故障，應予以更換

圖5-51 磁感應式點火系點火器的檢查

5.2.5.3 點火系主要部件的性能試驗

點火系統主要部件的性能試驗是利用有關試驗設備進行檢測，得到其量化的數據，並用測得數據與標准值進行比較，對其性能作出判斷，如果不符合要求，還要進行具體的分析和處理。

點火系主要部件的性能試驗主要包括點火線圈的性能測試和分電器總成的性能測試

（1）點火線圈的性能測試

將點火線圈按圖5-52所示的電路連接在萬能電器試驗台上，將試驗台調速電機的速度選擇開關扳向高速位置，用手轉動調速手輪，使調速電機的轉速為1500r/min。調整三針放電裝置，使其放電間隙逐漸增大，直至達到能夠達到最大的放電間隙為止。從刻度上讀出放電的最大間隙值，並記錄之。

根據三針放電裝置每擊穿1mm間隙需要1500V電壓的關系，計算出點火線圈所能達到的次級電壓，並以此來判斷點火線圈的技術狀況。一般情況下，技術狀況良好的點火線圈的次級電壓應不低於18000V（即分電器轉速在1000r/min,三針放電間隙不小於12mm）。

圖5-52 點火線圈技術狀況檢查接線圖

（2）分電器總成的性能試驗

試驗離心提前裝置時，可按圖5-53所示的接線方法將實驗線路連接好，將電機開關扳到低速位置，調整電機的調整手輪，使轉速以150轉/分運轉。轉動刻度盤，使某一火花在“0”度處，然後調整轉速，分別測出200 r/min、500 r/min、1000 r/min、1500 r/min、……時的提前角度，並與標准值進行比較，確定離心提前機構的技術狀況。

由於在低速運轉時，只有離心提前機構中的細彈簧起作用，而在高速時粗細彈簧共同起作用，所以在低速運轉時提前角大於標准值說明細彈簧彈力不足；在低速運轉時提前角小於標准值說明細彈簧過硬或重塊有卡滯現象。若高速時提前角大於標准值說明粗彈簧彈力不

圖5-53 分電器離心提前裝置實驗

足；若高速時提前角小於標准值說明粗彈簧過硬或重塊有卡滯現象。

檢查完離心提前機構的技術狀況後，將真空軟管接到真空提前機構的管接頭上，並控制轉速為1000轉/分，再轉動刻度盤，使某一火花在“0”度處，然後搖轉真空泵手輪，改變真空泵的吸力。分別測出真空度為13.2 KPa 、26 KPa 、33 KPa、39.6 KPa……時的點火提前角，再與標准值進行比較，確定真空提前機構的技術狀況。

若測得提前角大於標准值，說明膜片彈簧力不足或折斷；若測得提前角小於標准值，說明膜片破裂或管路漏氣。

5.2.5.4 點火正時的檢查與調整

為保證氣缸中的混合氣在正確的時間被點燃，在安裝分電器或更換燃油品種時，要靠人工確定和調整初始點火提前角，通常將這一工作稱為點火正時。點火正時是否正確對發動機的性能影響很大。點火時間過早會造成發動機的爆震燃燒，使發動機局部過熱，燃料消耗增加，功率下降；點火時間過晚會使發動機燃燒所產生的最大壓力下降，功率降低，經濟性下降。因此，在發動機的使用與維修中，要確保點火正時的准確。

（1）就車檢查點火正時

就車判斷點火正時時，應使發動機處於正常工作溫度（70～80℃）下怠速運轉，當突然加速時，如果發動機速度急速提高並伴有短促而輕微的突爆聲(輕微爆震)，而後很快消失則為點火正時；如果發動機轉速不能隨節氣門開大而增大，發動機發悶且排氣管出現“突突”聲，則為點火過遲；如果發動機出現嚴重的金屬敲擊聲，即爆震（敲缸），則為點火過早。

點火過早或過遲的一般調整方法是：松開分電器殼體固定螺栓，將分電器軸按順時針或逆時針方向轉動少許，直至調好點火正時。

（2）使用點火正時燈（儀）檢查點火正時

查找並驗證飛輪或曲軸前端皮帶盤上1缸壓縮終了上止點標記和點火提前角標記，擦拭使之清晰可見，如標記不清晰，最好用粉筆或油漆將標記描白；如圖5-54所示。

圖5-54 發動機正時記號

將點火正時燈（儀）正確連接到汽車發動機上，將傳感器夾在1缸高壓線上。必要時，接上轉速表和真空表。

啟動發動機至正常工作溫度狀態，保持在怠速下穩定運轉。打開

正時燈並對准正時標記（正時刻度盤或正時指針），調整正時燈電位器，使正時標記清晰可見，就如同固定不動一樣。此時表頭讀數即為發動機怠速運轉時的點火提前角。用同樣的方法可分別測出不同工況、轉速時的點火提前角並記錄。

5.3 微機控制電子點火系

普通電子點火系取消了斷電器觸點，采用了專用點火芯片為核心的電子組件，配上高能點火線圈使其具有了點火能量高、點火電壓大、能夠實現點火的恆流控制、閉合角控制等多種控制功能，對改善發動機的性能起到了很大的作用。但電子點火系對點火提前角的控制仍采用離心調節器和真空調節器，所控制的點火提前角與最佳點火提前角仍有較大的誤差。發動機的最佳點火提前角不僅取決於發動機的轉速和負荷，同時還受到了發動機冷卻液溫度、進氣溫度、可燃混合氣成分、燃油品質等因素的影響，微機控制的電子點火系可將所有影響因素都考慮進去，能為發動機提供任何工況下的最佳點火提前角，進一步提高了發動機的動力性和經濟性，降低了汽車的排氣污染。

5.3.1 微機控制電子點火系的組成

圖5-55 微機控制電子點火系的基本組成

微機控制電子點火系由傳感器、電控單元、執行器組成，如圖5-55所示。

5.3.1.1 傳感器

傳感器的作用是檢測與點火提前角有關的發動機工況信息，並將信息輸入到電控單元，作為運算和控制點火時刻的依據。

傳感器的類型有曲軸轉角傳感器、曲軸基准位置傳感器、進氣壓力傳感器、空氣流量傳感器、進氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、節氣門位置傳感器、爆震傳感器等。

(1）曲軸轉角、曲軸基准位置傳感器

曲軸轉角傳感器可將發動機曲軸轉過的角度變換成電信號輸入到電控單元，電控單元根據此信號計算出曲軸轉過的角度，也可根據此信號計算出曲軸的轉速。

曲軸基准位置傳感器可在曲軸轉至某一特殊位置時輸出電信號。電控單元將此信號作為計算曲軸位置的基准點，並與曲軸轉角信號一起計算出任意時刻曲軸所處的位置。

曲軸轉角、曲軸基准位置傳感器是微機控制電子點火系統最基本的輸入信號。常用的傳感器型式有磁感應式、霍爾效應式和光電式。

下面以磁感應式曲軸轉角、基准位置傳感器介紹其工作原理。

曲軸轉角、基准位置傳感器通常安裝在分電器內，它由上、下兩個傳感器組成。下傳感器為曲軸轉角傳感器，上傳感器為曲軸位置傳感器。如圖5-56所示。

圖5-56 磁感應式曲軸轉角、基准位置傳感器

曲軸轉角傳感器主要由信號轉子與感應線圈組成，如圖5-57所示。信號轉子上有24個輪齒，固定在分電器軸上，

圖5-57 N_e信號發生器的結構與輸出信號波形

a) N_e 信號發生器的結構 b) N_e 信號發生器的波形

感應線圈固定在外殼內。分電器旋轉一圈時，線圈輸出24個脈沖，即每30°曲軸轉角產生一個脈沖。將脈沖送入發動機的電控單元，電控單元通過內部特設的轉角脈沖發生器，將30°轉角等分成30份或更精細些，使轉角的步長為1°或0.5°，以滿足使用精度的要求。

電控單元不斷檢測由曲軸轉角傳感器輸入的脈沖個數，即可判斷出曲軸的轉速。

曲軸位置傳感器由帶兩個凸緣的信號轉子及相應感應線圈組成，如圖5-58所示。

圖5-58 G信號發生器的結構與輸出信號波形

a) G 信號發生器的結構 b) G信號發生器的波形

當信號轉子上的凸緣通過感應線圈G1時，產生G1信號；當信號轉子上的凸緣通過感應線圈G2時，產生G2信號。G1 、G2在分電器內相差180°（相當於曲軸轉角360°）。分電器軸轉一圈，G1 和G2信號分別出現一次。

當曲軸位置與曲軸轉角信號同時輸入到發動機的電控單元中時，電控單元可以根據兩信號的關系計算出某時刻氣缸內活塞的位置及發動機的轉速，再從儲存器的數據表中查出最佳點火提前角，向點火執行元件發出點火指令，如圖5-59所示。

圖5-59 G信號與N_e信號關系

(2）空氣流量計

空氣流量計用來測量進入氣缸的空氣量,作為發動機的負荷信號,同時也作為點火提前的基本信號。

空氣流量計的型式有翼片式、熱線式、熱膜式和卡爾曼渦旋式等。

(3）進氣溫度傳感器

進氣溫度傳感器用來測量發動機的進氣溫度，電控單元可根據此信號對點火提前角進行修正。

(4）冷卻液溫度傳感器

冷卻液溫度傳感器將發動機的冷卻液溫度信號送入電控單元，電控單元根據此信號對點火提前角進行修正，並控制起動和暖機期間的點火提前角。

(5）節氣門位置傳感器

節氣門位置傳感器將節氣門位置的變化轉變為電信號，電控單元通過此信號判定節氣門所處的位置及發動機工況，依此修正點火提前角。

(6）爆震傳感器

爆震傳感器用來檢測發動機是否發生爆震，如果發動機發生爆震，電控單元將自動減小點火提前角。

(7）各種開關信號

起動開關信號：在起動機接通時，將發動機的起動狀態通知電控單元，電控單元以此控制起動時的點火提前角。

空調開關信號：在發動機的怠速工況下使用空調時，空調開關將此信號輸送到電控單元，電控單元據此信號在提高發動機轉速的同時，也對點火提前角進行修正。

空檔開關信號：在配置自動變速器的車輛上，空檔開關信號可以使電控單元獲得自動變速器位於空檔的信息，並對點火提前角進行必要的修正。

5.3.1.2 電控單元

電控單元是微機控制電子點火系的核心，在點火系工作時，接收各種傳感器輸入的信息，按照特定的程序進行判斷、運算後，向點火器輸出最佳點火提前角和點火線圈初級電路導通的時間控制信號。

圖5-60 發動機電控制單元的基本組成

電控單元的基本構成如圖5-60所示。

發動機的電控單元主要由中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口、總線及電源供給電路等部分組成。在電控單元的存儲器中，存儲著點火控制程序和點火提前角的數據。其中點火提前角的數據是在各種工況下，通過大量實驗獲得的，它可使發動機在任何工況下，都能得到理想的或者最佳的點火時刻。

5.3.1.3 執行器

執行器的作用是接受電控單元的指令，具體執行某項控制功能。

(1）點火器

點火器是微機控制點火系統的功率輸出級，它接受電子控制單元輸出的指令進行工作，並對點火信號進行放大，驅動點火線圈工作。

點火器的內部結構和電路各不相同，有的點火器單純起開關的作用，接通、切斷點火線圈的初級電路；有的點火器除起開關作用外，還有電流控制、閉合角控制、判別缸位、點火監視等功能。

有的發動機不單設點火器，將大功率三極管組合在電控單元中，由電控單元直接控制點火線圈的初級電流的通斷。

圖5-61 無分電器點火系統的點火器電路框圖

如圖5-61所示為豐田發動機點火器的內部電路框圖，該點火器的功能有：

1）根據電控單元輸入的點火信號，使大功率三極管適時導通和截止。

2）閉合角控制及恆流控制，其作用是：根據發動機轉速和蓄電池電壓調節閉合角，以保證足夠的點火能量。在發動機轉速上升和蓄電池電壓下降時，閉合角控制電路使閉合角加大，即延長初級電流的通電時間，防止初級儲能下降，確保點火能量。

3）點火監視 該點火器中設有點火監視電路，用來監視點火系初級電路通、斷情況，此信號通常稱為點火監視信號，有的也稱為點火確認信號，用IGf表示。

其作用是：若點火器中的大功率三極管不能正常導通、截止，即點火器發生故障時，火花塞則不能正常跳火，此時若噴油器照常噴油，則由於混合氣不能被點燃，殘留氣缸內的燃油會污染火花塞和沖刷氣缸壁，排入排氣管的部分燃油會使三元催化器過熱而加速損壞。為避免上述異常情況的發生，當點火監視信號IGf連續3~5次未反饋到電控單元時，電控單元便向汽油噴射控制電路發出停止噴油的信號，噴油器停止噴油。

4）點火感知 當發動機轉速急劇上升時，點火感知電路向閉合角控制電路發出信號，通過閉合角控制電路使大功率三極管提前導通，保證點火線圈有足夠的初級電流通過，產生足夠的次級電壓，從而避免發生斷火現象。

5）鎖止保護 當停車而未關斷點火開關超過一定時間時，鎖止保護電路使大功率三極管自動截止，從而自動切斷初級電路，防止點火線圈的初級繞組及點火器通電時間過長而發熱，損壞點火線圈和點火器。

(2)點火線圈

與微機控制電子點火系相匹配的點火線圈為專用高能點火線圈，一般采用閉磁路點火線圈，能量損失小，對外電磁干擾小。線圈的初、次級繞組電阻、電感比較小，初級電流上升快，其穩定值比較大，在不控制狀態下一般可達20～30A，為此，在點火器內一般設置有限流控制裝置。即當初級電流上升到一定值時，使其保持恆定不變，從而保證了發動機在任何工況下都能實現穩定的高能點火。

5.3.2 微機控制電子點火系的類型

微機控制電子點火系按照是否保留分電器可分為非直接點火系統和直接點火系統。

非直接點火系統仍然保留分電器，點火線圈產生的高壓電是經過分電器中的配電器進行分配。即由分火頭和分電器蓋組成的配電器，依照點火順序適時地將高壓電分配至各氣缸，使各缸火花塞依次點火。如圖5-62所示。

圖5-62 非直接點火系統組成

直接點火系統（無分電器點火系統）取消了分電器，該系統中點火線圈上的高壓線直接與火花塞相連，工作時，點火線圈產生的高壓電直接送至各火花塞，由微機根據各傳感器輸入的信息，依照發動機的點火順序，適時的控制各缸火花塞點火。無分電器點火系統由於廢除了分電器，因此不存在分火頭和旁電極間跳火的問題，減小了能量損失，不存在分火頭與旁電極之間產生火花問題，電磁干擾小，節省了安裝空間。

直接點火系統又可分為以下兩類：

圖5-63 同時點火

同時點火方式：兩個氣缸合用一個點火線圈，對兩個氣缸同時點火。如圖5-63所示。

單獨點火方式：每個氣缸的火花塞配一個點火線圈，單獨對本缸 圖5-64 單獨點火

點火。如圖5-64所示。

5.3.3 微機控制電子點火系的控制功能

根據汽油機對點火系統的要求，在電子控制點火系統中，電控單元對點火的控制包括點火提前角控制，閉合角控制和爆震控制三個方面。

5.3.3.1 點火提前角控制

對現代汽車而言，最佳點火提前角不僅要保證發動機的動力性、經濟性達到最佳值，而且還必須使排氣中有害物質的排放達到最小。

（1）最佳點火提前角的確定

微機控制的電子點火系統所控制的最佳點火提前角通常包括初始點火提前角、基本點火提前角和修正點火提前角三部分，即：

實際點火提前角=初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火提前角。如圖5-65所示。

圖5-65 最佳點火提前示意圖

初始點火提前角由發動機的結構及曲軸位置傳感器的安裝位置決定，是未經電子控制單元修正的點火提前角，通常為固定值。其大小隨車型或發動機型式而異。

有些發動機的電子控制單元將G1或G2信號出現後的第一個Ne信號過零點定為壓縮行程上止點前10°,並以這個角度作為點火正時計算的基准點。

基本點火提前角是電子控制單元根據發動機的轉速和負荷所確定的點火提前角，是發動機運轉過程中最為主要的點火提前角。

當節氣門位置傳感器中的怠速觸點閉合時，發動機處於怠速運行工況，電控單元根據發動機轉速和空調開關是否接通確定基本點火提前角；當節氣門位置傳感器中的怠速觸點斷開時，發動機處於正常運行工況，電子控制單元通過發動機轉速和負荷傳感器獲得發動機的工況信息，根據發動機所處的工況，從存儲器的數據中得出最佳的其本點火提前角。

發動機在各種工況下的最佳基本點火提前角通過大量的台架試驗得出，將試驗數據優化後作出了如圖5-66所示的點火提前角控制脈譜圖，並將其存儲在電子控制單元的存儲器中。

圖5-66 點火提前角控制脈譜圖

點火提前角隨發動機轉速和負荷變化的脈譜圖

除了轉速和負荷以外，其它對點火提前角有重要影響的因素均歸入到修正點火提前角中。電控單元根據有關傳感器的信號，分別示出對應的修正值，它們的代數和即為修正點火提前角。修正點火提前角包含的修正值有暖機修正、過熱修正、空燃比反饋修正、怠速穩定性修正、爆震修正等。

暖機修正：

為了改善發動機的低溫起動性能，在冷卻液溫度較低時，應適當增大點火提前角。在暖機過程中，隨著冷卻液溫度的升高，點火提前角修正值逐漸減小，如圖5-67所示。

圖5-67 暖機修正曲線

修正值的變化規律及大小隨發動機的冷卻液溫度信號、空氣流量信號、節氣門位置信號等變化。

過熱修正：

圖5-68 過熱修正曲線

發動機處於正常運行工況時（怠速觸點斷開），若冷卻液溫度過高，則可能引起爆燃。為避免產生爆震，應適當推遲點火提前角。發動機處於怠速工況時（怠速觸點閉合），若發動機冷卻液溫度過高，為避免發動機長時間過熱，應適當增大點火提前角。過熱修正值的變化規律如圖5-68所示。

空燃比反饋修正：

安裝有氧傳感器的電控發動機，電控單元可根據氧傳感器的信號增減噴油量，使空燃比保持在14.7左右。隨著修正噴油量的增加和減少，發動機轉速也會發生變化。為提高發動機轉速的穩定性，在減少噴油量的同時，應適當增大點火提前角，如圖5-69所示。

圖5-69 空燃比反饋修正

怠速穩定性控制：

發動機在怠速工況下運行時，由於負荷不穩定，可能會造成轉速的變化。為了維持穩定的怠速轉速，電控單元應適當的調整點火提前角。

圖5-70 與怠速目標轉速的差值

發動機處於怠速工況時，電控單元為斷地計算發動機的平均轉速，當發動機的轉速低於規定的怠速時，電控單元根據實際轉速與目標轉速差值的大小相應地增大點火提前角；當發動機轉速高於目標轉速時，則相應的減小點火提前角，如圖5-70所示。

（2）最佳點火提前角的控制方式

點火提前角的控制方式有開環控制和閉環控制兩種方式。

開環控制是電子控制單元根據有關傳感器提供的發動機工況信息，從內部存儲器內提取相應的基本點火提前角，再對發動機的非正常工況修正而得出的最佳點火提前角，以控制點火系統的工作，對控制結果的好壞不予考慮。

點火提前角的開環控制方式 ，控制系統簡單、運算速度快，但其控制精度取決於各傳感器的精度，傳感器所產生的任何偏差都可能使發動機偏離最佳點火時刻。此外，一些使用因素也會對發動機造成一定的影響，如積炭增多、燃油的辛烷值低造成的爆燃；怠速時由於負荷不穩定造成的發動機轉速波動；發動機使用中的磨損、調整不當對點火提前角的影響等。

開環控制不能根據上述的變化及時、准確地調整點火提前角，從而影響其控制精度。

閉環控制方式可以在控制點火提前角的同時，為斷檢測發動機的有關工作情況，如發動機是否爆震、怠速是否穩定等，然後根據檢測結果，及時對點火提前角進行進一步的修正，使發動機始終處於最佳點火工作狀態，基本不受使用因素的影響，控制精度高。

目前實行的閉環控制主要有爆震控制和怠速穩定控制。

5.3.3.2 閉合角控制

閉合角控制也稱通電時間控制。

電感儲能式電火系統，當點火線圈的初級線圈被接通後，通過線圈的電流是按指數規律增大的。初級線圈被斷開瞬間時，所能達到的電流值與初級線圈接通時間長短有關。只有通電時間達到一定值時，初級線圈的電流才能達到飽和。而次級線圈所能產生的電壓最大值與初級線圈斷開時的電流大小成正比，為了獲得足夠高的次級電壓，必須使初級線圈的電流達到飽和。

影響初級線圈通過電流大小的主要因素有發動機轉速和蓄電池電壓。為保證在不同的蓄電池電壓和不同的轉速下，初級線圈均具有相同的初級斷開電流，電控單元根據蓄電池電壓和發動機的轉速信號，從預置的閉合角數據表中查出相應的數值，對閉合角進行控制。

當發動機轉速高時，適當增大閉合角，以防止初級線圈中通過的電流下降，造成次級電壓下降，點火困難；當蓄電池電壓下降時，也適當增大閉合角。反之適當減小閉合角，以防止初級線圈發熱和電能的無效消耗。

5.3.3.3 爆震控制

為了最大限度地發揮汽油機的潛能，應將點火提前角控制在接近臨界爆震點，同時又不能使發動機發生爆震。若使發動機的點火系達到這樣的性能要求，對發動機的點火提前角必須采用爆震反饋控制。

爆震反饋控制即對發動機的氣缸壓力或其它能對發動機爆震作出判斷的相關參數進行檢測，電控單元根據檢測傳感器的輸入信號，對發動機是否發生爆震作出判斷，然後發出相應的執行指令，對點火提前角進行必要的修正。

（1）爆震的檢測

對發動機爆震的檢測方法有氣缸壓力檢測、燃燒噪聲檢測和發動機機體振動檢測等，燃燒噪聲檢測是一種非接觸式檢測方法，其耐久性好，但精度和靈敏度偏低。氣缸壓力檢測方法精度較高，但傳感器的耐久性裝差，安裝困難。發動機機體振動檢測法具有較高的檢測精度，傳感器安裝靈活，耐久性也較好，是目前最常用的爆震檢測方法。

（2）爆震控制方法

爆震與點火時刻有密切關系。一般而言，點火提前角越大，就越易產生爆震，推遲點火時刻對消除爆震有明顯的作用。

電子控制單元對爆震進行反饋控制時，首先將來自爆震傳感器的輸入信號進行濾波處理，濾波電路只允許特定范圍頻率的爆震信號通過，由此達到將爆震信號與其它振動信號分離的作用。此後，電控單元將此信號的最大值與爆震強度基准值進行比較，對是否發生爆震及爆震強弱程度作出判斷，如信號最大值大於基准值，則表示發生爆震，電控單元推遲點火時刻。

圖5-71爆震的判斷范圍

由於發動機工作時振動比較劇烈,為了防止產生錯誤的爆震判別,電子控制單元對爆震信號的判別不是連續的,只限於發動機點火後可能發生爆震時段的振動信號。如圖5-71所示。

電子控制單元通過對反映發動機負荷狀況傳感器的輸入信號的分析，判斷是否對點火提前角進行開、閉環控制。

當發動機的負荷低於一定值時，一般不會發生爆震，此時電子控制單元對點火提前角實行開環控制，電子控制單元只按預置數據及相關傳感器的輸入信號控制點火提前角的大小。

當發動機的負荷達到一定程度，電子控制單元對點火提前角進行閉環控制。若發動機產生爆震，電子控制單元根據爆震信號的強弱，控制推遲角度的大小。爆震強度大，推遲的角度大；爆震強度弱，推遲的角度小。每一次的反饋控制調整都以一固定的角度遞減，直到爆震消失為止。當爆震消失後，電子控制單元又以固定的提前角度逐漸增大點火提前角。當再次出現爆震時，電子控制單元再次逐漸減小點火提前角。在閉環控制點火提前角的過程中，此過程是反復進行，如圖5-72所示。

圖5-72 點火提前角的閉環控制過程

微機控制電子點火系的工作過程

5.3.4.1 微機控制非直接點火系的工作過程

如圖5-73所示，為。其工作過程如下：

圖5-73 微機控制非直接點火系的組成

分電器電控點火系統電路圖

電控單元ECU根據傳感器輸入的曲軸位置和轉角信號，確定點火時刻，並將點火正時信號IGt送到點火器，當IGt信號變為低電平時，點火線圈初級電流被切斷，次級線圈中感應出高壓電，再由分電器送至相應缸的火花塞產生電火花。

有分電器式微機控制電子點火系工作過程中，發動機的結構不同，上止點曲軸位置參照信號的設定方法及曲軸轉角的分度方法不同，但點火時刻和初級線圈通電時間的控制原理及控制方法基本相同。

如圖5-74所示為某6缸發動機在某工況下點火正時和通電時間的控制過程。此工況下發動機轉速為2000r/min，電控單元計算出最佳點火提前角為上止點前30°曲軸轉角，初級線圈所需通電時間為5ms，相當於曲軸轉角為60°。

圖5-74分電器式電控點火系統控制信號時序圖

該發動機識別上止點的參照信號設定在壓縮行程上止點前70°，而電子控制單元接收到該信號後4°開始計數，即點火控制基准信號為上止點前66°。該發動機曲軸轉角信號分度為1°。因此，當電控制單元計數到第36個1°信號時，即壓縮行程上止點前30°時，點火正時信號IGt正好處於下降沿，控制功率三極管截止，切斷初級線圈的電路，次級線圈感應出高壓電實現點火。

由於6缸發動機的點火間隔為120°，而該工況的通電閉合角為60°，因此電控單元從功率三極管截止（點火）時開始計數到第61個1°信號時，點火正時信號IGt處於上升沿，使功三極管又開始導通，初級線圈開始通電，准備下一個氣缸的點火。

5.3.4.2 微機控制直接點火系的工作過程

非直接點火系統具有點火正時准確、點火電壓高、點火能量大等優點，基本滿足了現代發動機對點火系統的要求，但在高壓電的分配方面仍存在著以下不足：

一是點火能量損失大：

分火頭與分電器蓋旁電極之間的間隙跳火損失了一部分點火能量；為減少無線電干擾所采用的高壓阻尼線也會消耗點火的能量。

二是點火提前角受分電器空間位置的限制：

點火提前角過大時，將會造成另一缸的點火。

三是點火正時誤差較大：

由於機械傳動的誤差及零件的磨損，往往會造成較大的點火正時誤差。

四是可靠性低：

配電器的絕緣性能下降，容易造成漏電，嚴重時會造成斷火、亂火等故障，使點火系統的可靠性下降。

直接點火系統消了分電器總成，直接將點火線圈次級繞組與火花塞相連接，即將點火線圈產生的高壓電直接送給火花塞進行點火。其優點是：具有電子點火系統的全部優點；由於廢除了分電器，節省了空間；由於廢除了配電器，不存在分火頭與分電器蓋旁電極間產生的火花，因此可有效地降低點火系對無線電的干擾，同時因點火系高壓電路中阻抗減小，點火更加可靠。

（1）直接點火系統的高壓配電方式

直接點火系統取消了機械配電方式，因而必須角決高壓配電問題。目前無分電器點火控制系統的高壓配電方式有二極管分配式和點火線圈分配式兩大類。

二極管分配式：

二極管分配式直接點火系統采用同時點火方式，工作原理如圖5-75所示。

圖5-75二極管分配式工作原理圖

1-1、4缸觸發信號 2- 電子點火器 3-控制部分 4-穩壓器 5-初級繞組A

6- 高壓二極管 7-次級繞組 8-初級繞組B 9-2、3缸觸發信號

點火順序為1-3-4-2的四缸發動機，當電控單元接收到曲軸位置傳感器相應信號時，向點火控制器發出點火信號，控制器的控制回路使三極管Tr1截止，初級繞組A中的電流被切斷，在次級繞組中感應出下“+”上“-”的高壓電，經4缸和1缸火花塞構成回路，兩個火花塞均跳火，此時，1缸接近壓縮終了，混合氣被點燃，而4缸正在排氣，火花塞點空火；曲軸轉過180°後，電控單元接到傳感器信號後再次向點火控制器發出觸發信號，Tr2截止，初級繞組B中電流被切斷，次級繞組感應出上“+”下“-”的高壓，並經2缸和3缸火花塞構成回路，同時跳火，此時3缸點火，2缸火花塞點空火。依次類推，發動機曲軸轉2圈，各缸作功一次。

點火線圈分配式：

點火線圈分配式直接點火系統是將來自點火線圈的高壓電直接分配給火花塞，其類型有單獨點火和同時點火兩種型式。

單獨點火方式即一個火花塞配一個點火線圈，其基本電路如圖5-76所示。點火線圈可以安裝在火花塞的頂部，因而取消了分電器和高壓線，徹底解決了分電器和高壓線的缺陷，分火性能好，但結構和點火控制系統比較復雜。

圖5-76 單獨點火方式

同時點火方式 同時點火方式是指兩個氣缸合用一個點火線圈，即一個點火線圈有兩個高壓輸出端，分別與火花塞相連，負極對兩個氣缸點火，電路圖如圖5-77所示。

圖5-77雙缸同時點火方式

此點火方式要求同時點火的兩個氣缸的工作過程相差360°曲軸轉角，即一個氣缸處於壓縮行程的上止點時，另一個氣缸則處於排氣行程上止點，點火時，兩個氣缸的火花塞同時跳火，處於排氣行程的氣缸由於氣缸內的壓力很小，火花塞容易跳火，能量損失很小。而處於壓縮行程氣缸的壓縮壓力很高，氣體分子密度大，必須有足夠的點火電壓。所以在兩缸同時點火的過程中，實際加在壓縮行程氣缸火花塞的電壓遠高於排氣行程氣缸火花塞的電壓，保證了壓縮行程氣缸火花塞的正常跳火，而排氣行程的火花塞的火花只是一次無效火花，不會造成大的能量損失。

在兩缸同時點火的電路中，當點火線圈的初級繞組接通瞬間時，會在次級繞組內所產生1000～2000V電動勢，此電動勢加在火花塞上會產生誤點火。在高壓電路中串聯有高壓二極管，由於高壓電動勢的方向與高壓二極管的極性相反，因而防止了高壓電動勢引起的火花塞誤點火。

有的發動機點火系統在點火線圈與火花塞的電路連接上留有適當的間隙，同樣也可以防止誤點火的發生。

（2）直接點火系統的工作過程

圖5-78豐田皇冠汽車無分電器點火系統

如圖5-78所示，發動機曲軸位置與轉速傳感器可輸出G1、G2和Ne三個信號。

G1信號的作用是判別六缸壓縮行程上止點的位置。其信號線圈產生電壓波形的時刻設定在六缸壓縮行程上止點的附近，只要G1信號出現，發動機電控單元即可判定六缸處在壓縮行程上止點附近。

G2信號與G1波形相同，但兩信號相隔180°（360°曲軸轉角）。其作用是判定一缸壓縮行程上止點的位置，即當G2信號出現時，表示一缸在壓縮行程附近。

Ne信號轉子上設有24個齒，轉子每旋轉一周產生24個波形信號，每個波形信號表示15°轉角（30°），由於每波形表示的曲軸轉角過大，點火控制會引起較大誤差，因此電控單元中的轉角脈沖發生器將傳感器一轉產生的脈沖轉變成為1440個脈沖，即每個波形表示0.5°曲軸轉角。

G1、G2和Ne信號的輸出波形及對應關系如圖5-79所示。

圖5-79 G1、G2、Ne信號的輸出波形

當電控單元接收到G1或G2信號後，即以G信號為基准信號，再根據Ne信號確定點火提前角和閉合角。

發動機電控單元通過曲軸位置和曲軸轉速傳感器接收到G1、G2和Ne信號，向點火器輸出IGt、IGdA、IGdB三個信號。其中IGt信號是點火正時信號，IGdA、IGdB信號是電控單元輸送給點火器的判缸信號。IGdA、IGdB信號有兩種狀態，即高電位代表1，低電位代表0，不同的組合狀態表示某個需要點火的氣缸。如0、1表示1、6缸需要點火；0、0表示2、5缸需要點火；1、0表示3、4缸需要點火。點火的觸發信號在IGt信號的下沿，IGt和IGdA、IGdB信號配合點火的波形和信號組合狀態所對應的缸號如圖5-80所示 。

圖5-80 IGdA、IGdB IGt信號配合點火的波形及IGdA、IGdB的狀態

點火器中的氣缸判別電路根據IGdA、IGdB信號狀態，決定哪條驅動電路接通，並將點火正時IGt信號送往與此驅動電路相連接的點火線圈，完成對某缸的點火。

在點火系完成正常點火的同時，電子點火器向發動機電控單元發出點火確認信號，即將點火線圈初級電路的通、斷信號反饋給發動機電控單元。在發動機工作過程中，當IGf信號連續3～5次無反饋信號時，電控單元則判斷為點火系有故障，發出指令強制停止噴油器工作，以免造成缸內噴油過多使再次起動困難或加大三元催化劑系統負荷。