第一章 点火系统

第一节 点火系统的类型及功能

一、点火系统的发展及其类型

图1-1 触点断电分电器式点火系统

点火系统是发动机上较早采用计算机控制的系统之一。从20世纪20～70年代的这50年间，图1-1所示的发动机都装备触点断电分电器式点火系统，一直变化不大。70年代，推出了图1-2所示，由传感器触发点火模块（电子触点断电）的分电器式点火系统，但仍采用分电器调整和控制点火提前。70年代末至80年代初，开始采用由计算机控制的点火系统。分电器在计算机点火系统中，主要用于分火和安置传感器，所以被称为分电器式计算机点火系统，如图1-3所示。80年代中期，开始采用不用分电器的计算机点火系统即无分电器点火系统，如图1-4所示。无分电器点火系统中，每一个或两个火花塞就有一个点火线圈，由计算机根据曲轴（凸轮轴）位置信号按既定的点火顺序控制这些点火初级线圈的通断，消除了分电器触点和传动件磨损对点火性能的影响，点火正时控制精度和点火能量都得到了较大提高，是对点火系统的一次重大改进。随着人们对无分电器点火技术的深入研究，又开发出适合某些发动机结构的点火方式。将点火线圈和火花塞做成一体，如图1-5所示。这种点火方式，取消了火花塞导线，减少了能量损失和电磁干扰，被称为无分电器直接点火系统。将计算机嵌入点火模块，增大点火模块的控制作用，有利于改善起动性能，提高点火系统的可靠性。进入90年代，随着越来越多的发动机开始采用无分电器点火系统，计算机技术也越来越深入、越来越广泛地应用于发动机点火系统。本书主要讲述计算机点火系统。发动机控制用的计算机，也称为电子控制单元，或简称为ECU。

二、点火系统的功能

尽管现在使用的计算机点火系统从外表上看与其他点火系统不同，但功能是相同的，只是计算机点火系统的功能更完善些，这些功能如下：

（1）产生火花 点火系统必须能够产生足以点燃混合气的高压电，并能够维持满足完全燃烧所需要的火花持续时间。实现这一功能的关键在于提供足够的点火初级线圈通电时间（通电闭合角）。虽然在一定条件下，点燃混合气所需电压是一定的，但多余的能量可以延长火花持续时间。

图1-2 由传感器触发点火模块（电子触点断电）的分电器式点火系统

图1-3 分电器式计算机点火系统

图1-4 无分电器点火系统

图1-5 无分电器直接点火系统点火线圈及火花塞总成及其布置

（2）控制点火提前角 点火系统必须能随发动机转速和负荷的变化以及特殊工况（如起动时、发生爆燃时）的需求改变点火提前角。

（3）分配火花 点火系统必须按设定的点火顺序，在压缩行程的适当时刻向确定的气缸输送火花。分配火花与控制点火提前角都要求系统能够及时获得尽可能精确的曲轴位置与转速信号。

发动机不论在哪个工况下工作，点火系统必须都能在适当的时刻在火花塞的两个电极之间产生火花，即电流。这听起来似乎很简单，但如果考虑到火花塞需要发火的次数以及发动机工况的变化范围，理解为什么要采用计算机去控制点火系统就容易多了。

假如一台六缸发动机正以3000r/min的速度运转，那么点火系统每分钟必须产生9000次以上的火花，或者说每分钟将12V的蓄电池电压转换成8～20kV的点火电压9000次以上而不缺火。而且火花塞的发火时刻必须精确，以保证燃烧产生的最大压力出现在上止点以后（ATDC）15°～20°。如果点火系统做不到这些，对发动机的动力性、燃油经济性和排放性都会产生不利的影响。

综上所述，计算机点火系统一般应具备如下功能：

1）点火提前角控制。

2）点火线圈初级通电时间（通电闭合角）控制。

3）按照发火顺序向各气缸分配火花。