汽车点火系统构成及维修

传统点火系统主要由电源（蓄电池和发电机）、点火开关、分电器、点火线圈、附加电阻、高压导线和火花塞等元件组成。其中电源（蓄电池和发电机）标准电压多为12V，作用是供给点火系统所需的电能；点火开关用于控制点火系统的初级回路以及控制发动机起动、工作和熄火等工况；分电器的主要作用是按照发动机的点火顺序分配高压电，它包括断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分。图4-1所示为传统点火系统的组成及工作原理。

图4-1 传统点火系统的组成及工作原理示意图

其工作原理为：

当触点闭合时，初级电路通电，低压电路为：蓄电池的正极→电流表→点火开关SW→附加电阻R_f→点火线圈的初级绕组（其周围产生电磁场）→断电器触点→搭铁流回蓄电池的负极。见图4-1中i₁电流。

当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电路迅速下降到零，铁心中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多、导线细的次极绕组中感应出很高的电压，使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生电火花。

在断电器触点断开瞬间，次极电路中分火头恰好与侧电极对准，从而把高压电引入到相应气缸火花塞电极间产生电火花而点燃可燃混合气。

此时，高压电路为：蓄电池的负极→火花塞侧电极→火花塞中央电极→高压分线→分火头→中心高压线→点火线圈次级绕组→点火线圈初级绕组→附加电阻R_f→点火开关SW→电流表→蓄电池的正极，参见图4-1中i₂电流。

1.分电器主要部件的结构组成及工作原理

传统点火系分电器总成各组成部件的结构组成及安装位置如图4-2所示。

图4-2 分电器的结构示意图

（1）断电器 断电器由一对触点和凸轮组成（图4-3），其作用是周期性地接通（闭合角）和切断点火线圈初级（低压）回路电流。断电器触点由钨合金制成，固定触点经底板直接搭铁，活动触点固定在活动触点臂的一端，臂的另一端有孔，绝缘地套在销钉上，并经弹簧片、连线与绝缘接线柱相连。臂中部固定着胶木顶块，靠弹簧片压紧在凸轮上。

发动机旋转时，凸轮的凸角将活动触点顶开，切断初级电路，在次级产生高压，实现点火。凸轮的凸角数与气缸数相等，曲轴转两圈，各缸点火一次。

图4-3 断电器的组成及原理（闭合角）

（2）配电器 配电器安装在分电器上方，与凸轮轴同步旋转。它由胶木制的配电器盖、中心触点（炭精柱）、旁电极和分火头组成，如图4-4所示。其作用是按发动机点火顺序，将高压电分配到各缸火花塞上。分火头上有导电铜片，通过炭精柱与中心高压线连通。在旋转时将高压电按做功顺序依次分配给连接各高压分线的旁电极，实现点火。

分火头旋转时，导电片距离旁电极有0.2～0.8mm的间隙。当断电器触点打开时，分火头导电片正好对准某一旁电极，高压电自中央高压线、导电片跳至与之相对的旁电极，再经分缸高压线按点火顺序送至火花塞。一般四缸发动机点火顺序为：1—2—4—3或1—3—4—2；六缸发动机点火顺序为：1—5—3—6—2—4或1—4—2—6—3—5。

图4-4 配电器的组成

（3）电容器 电容器装在分电器壳体上，断电器触点断开的一瞬间，在初级绕组中会产生自感电动势，约为200～300V，该电动势通过初级电路加载到触点两端，足以击穿触点间的空气，产生电火花，使触点加快烧蚀。在触点间并联一个电容器，为自感电动势提供一个放电回路（续流），从而保护了触点。并在断电器触点闭合时向点火线圈初级绕组放电，以增强点火电压。

（4）点火提前机构 发动机气缸内的混合气必须在最佳时刻点火，才能使发动机输出最大功率和减少排气污染。火花塞产生火花点燃混合气后，火焰需要一定的时间才能传播至整个燃烧室，即从开始点火到混合气燃烧到产生最大压力，有一定的时间延迟。当活塞未到达压缩行程上止点以前的某一时刻点火，待混合气燃烧产生最大爆发力时，正好全力推动活塞下行做功，这个有利的提前点火时刻称为最佳点火。

我们把活塞到达上止点以前点火的提前量用点火提前角来表示。所谓点火提前角是指从火花塞点火开始到活塞运行至压缩上止点时曲轴所转过的角度。点火提前角由发动机的性能所决定，又受发动机的转速、负荷和燃油品质影响。为了保证发动机在任何工况下都能实现最佳点火，分电器中设置了点火提前机构。

1）离心式点火提前机构。离心式点火提前机构的结构如图4-5所示，其调节点火提前角的基本原理是：当发动机的转速升高时，分电器的转速随之升高，两重块在离心力作用下，克服弹簧外力向外甩开，同时带动拨板和凸轮沿凸轮旋转的方向相对于分电器轴转动一

图4-5 离心式点火提前机构

个角度，点火提前角增大。转速越高，离心块离心力越大，点火提前角越大。当发动机的转速下降时，弹簧将重块拉回，凸轮逆旋转方向回转，点火提前角减小。

说明：为了使点火提前角的变化基本适应发动机的要求，离心调节器中的两个弹簧的弹力是不同的。低速时，只有弹力小的弹簧起作用，提前角的增加幅度较大；高速时，两个弹簧共同起作用，提前角增加的幅度较小。当转速达到一定值时，点火提前角不再增加。

2）真空式点火提前机构。真空式点火提前机构的结构及其调节点火提前角的基本原理如图4-6所示。

图4-6 真空点火提前机构

2.点火线圈

点火线圈按其磁路的结构不同，可分为开磁路式和闭磁路式两种。

（1）开磁路式点火线圈 开磁路式点火线圈的结构如图4-7所示，由初级绕组、次级绕组、铁心、高低压接线柱、附加电阻等组成。两个绕组都绕在同一个铁心上，次级绕组的匝数大于初级绕组的匝数。其中央突出部分为高压插孔，其余的接线柱为低压接线柱。根据低压接线柱的数目不同，点火线圈分为：两接线柱式（图4-7a）和三接线柱式（图4-7b）。

图4-7 开磁路式点火线圈

a）两接线柱式 b）三接线柱式

当初级线圈接通电源时，随着电流的增长，四周产生一个很强的磁场，铁心储存了磁场能。当开关装置使初级线圈电路断开时，初级线圈的磁场迅速衰减，次级线圈就会感应出很高的电压。初级线圈的磁场消失速度越快，电流断开瞬间的电压越大，两个线圈的匝比越大，则次级线圈感应出来的电压越高。(www.xing528.com)

（2）闭磁路式点火线圈 闭磁路式点火线圈与开磁路式点火线圈明显差异是采用了日字形或口字形铁心（图4-8）。铁心磁化后，其磁力线经铁心构成闭合磁路。闭磁路点火线圈的优点是漏磁少，磁阻小，能量损失小，能量转换率高。另外，闭磁路铁心导磁能力强，可

图4-8 闭磁路式点火线圈

a）闭磁路点火线圈 b）口字形铁心磁路分布 c）日字形铁心磁路分布

以减少线圈匝数，使点火线圈小型化。

3.附加电阻

附加电阻由低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成，其阻值是随电阻自身温度的升高而增加，随着自身温度的降低而减小。

发动机转速低时，触点闭合时间长→初级电流增加→流过附加电阻的电流增加→附加电阻的温度升高→阻值加大→初级电流下降，限制了初级电流的增加，使点火线圈不至于过热而烧坏。

当发动机转速升高→闭合时间下降→初级电流下降→电阻阻值减少→使初级电流下降较少，避免了高速时发生断火现象。

注意：某些车型（如东风EQ1091）在起动时，由于蓄电池电压下降较多，为了增加初级电流，附加电阻被起动电路（起动机上的短路开关直接接图4-7b所示中的“+”接线柱）短路，防止初级电流下降太多，保证了可靠点火。相关电路图参见图4-9所示。

图4-9 附加电阻被短路接线图

图4-10 火花塞的左右剖视图及结构组成

4.火花塞

火花塞的结构如图4-10所示，主要由接线螺母、瓷绝缘体、中心电极、侧电极和壳体等部分组成。绝缘体内的上部装有导电金属杆，通过接线螺母与高压线进行连接，下部装有中心电极，壳体下部一般制成螺纹状，以保证火花塞能与气缸盖螺纹配合，同时用密封垫圈密封，以保证气缸的密封性。

发动机工作时，利用点火线圈次级绕组产生的高压电，击穿火花塞两极间隙获得电火花，从而点燃发动机内的可燃混合气。火花塞的工作环境极为恶劣，要受到高温、高压以及燃烧后所产生废气的强烈腐蚀。因此要求火花塞必须具有足够的机械强度、良好的耐热性能和良好的绝缘性能，并且其材料还必须耐腐蚀。

火花塞的类型很多，按照材料可分为普通火花塞、铱金火花塞和白金火花塞。按照电极分类可以分为单级火花塞和多级火花塞。

根据汽车行业标准QC/T 30—2005《火花塞产品型号编制方法》的规定，火花塞型号由三部分组成，如图4-11所示。

图4-11 火花塞产品型号编制方法

第一部分为字母，用于表示火花塞的结构类型及主要形式尺寸。其字母含义如表4-1所示。

第二部分为数字，首位单或双字母之后的阿拉伯数字表示火花塞热值，由热型至冷型，分别以1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11……表示。表4-2为火花塞热特性参数。热特性是指火花塞的发火部位吸热并传递给发动机的性能。与火花塞绝缘体裙部长度密切相关。

第三部分为若干字母和阿拉伯数字，表示火花塞派生产品结构、发火端特性、材料特性及技术要求。代表电极材料的字母连用，则前表示中心电极，后表示侧电极。对用户有特殊要求的产品允许在末位加小写字母或小写字母和阿拉伯数字连用的下标作为标记。

表4-1 火花塞型号及规格参数 （单位：mm）

表4-2 火花塞热特性参数

重要知识链接——火花塞裙部

◇自净温度：不形成积炭的温度，称为火花塞的自净温度。自净温度一般在500-600℃以上，若低于此温度，落在绝缘体裙部的油粒便不能立即燃烧掉，形成积炭而引起漏电。同时自净温度应小于800-9000C，温度若太高，则混合气与炽热的绝缘体接触时，可能在火花塞产生火花之前就自行着火（这个温度又称之为炽热点火温度），从而引起发动机早燃，发生进气系统回火等现象。

◇热值：火花塞裙部所能吸收的热量称为热值。

◇热特性与火花塞裙部长度的关系：

火花塞的热特性主要决定于绝缘体裙部的长度，绝缘体裙部长的火花塞，其受热面积大，传热距离长，散热困难，裙部温度高，称为“热型”火花塞；反之，裙部短的火花塞，吸热面积小，传热距离短，散热容易，裙部温度低，称为“冷型”火花塞：介于两者之间的火花塞称之为中型火花塞。

注意：由表4-2可知，热值最小（小于3）的火花塞称之为热型火花塞；热值最大(大于9)的火花塞称之为冷型火花塞：热值在4-8之间的火花塞称之为中型火花塞。

热型火花塞用于低压缩比、低转速、小功率的发动机中；冷型火花塞用于高压缩比、高转速、大功率的发动机中。中型火花塞适用范同广，可用于无特殊要求的大部分汽油机。火花塞的分类如图4-12所示。

图4-12 按火花塞热值进行分类

a）热型火花塞 b）中型火花塞 c）冷型火花塞