汽车电控点火系统及技术发展

知识目标:

(1)了解电控发动机点火系统的工作要求，类型;

(2)掌握传统点火系统的组成与工作原理;

(3)掌握电子点火系统的组成与工作原理;

(4)掌握微机控制点火系统的组成与工作原理;

(5)了解电控点火系统的功能。

能力目标:

(1)能够识别点火系统各零部件;

(2)能够对点火系统各零部件进行检修;

(3)能够分析各种点火系统的工作过程。

一、任务分析

点火系统的作用是根据发动机的工作顺序和点火时间要求，适时、准确、可靠地产生足够能量的电火花，以点燃可燃混合气，使发动机做功。本任务主要学习电控发动机点火系统的工作要求，点火系统的类型，传统点火系统、电子点火系统、微机控制点火系统的组成与工作原理，电控点火系统的功能等内容。通过本任务的学习，掌握点火系统零部件的检测方法。

二、相关知识

(一)电控发动机点火系统的工作要求

1. 点火系统必须向火花塞电极提供足够高的击穿电压

火花塞电极间产生火花时的电压，称为击穿电压。汽油机正常工作所需要的击穿电压与汽油机的运行工况有关。在低速大负荷时，所需的击穿电压为8～10k V，而在起动时所需的击穿电压最高可达17k V。为了能可靠地点燃可燃混合气，点火系统提供的击穿电压除必须满足不同工况的要求外，点火系统所能提供的电压还应有一定的宽裕度，目前大多数电控点火系统所能提供的击穿电压已超过28k V。

2. 电火花必须具有足够的能量

要可靠地点燃混合气，除了需要足够的击穿电压外，火花塞产生的电火花还应具有足够的能量。计算电火花能量的公式为:

电火花的能量=火花塞电极间的电压×火花塞电极间流过的电流×电火花持续时间

一般情况下，电火花的能量越大，混合气的着火性能越好。点燃混合气所必需的最低能量与混合气的浓度、火花塞电极间隙及电极的形状等因素有关。发动机正常工作时，由于接近压缩终点时混合气已经具有很高的温度，因此所需的火花能量较小，一般为1～5m J。在起动工况、怠速工况、节气门开度快速变化的非稳定工况，则需较高的火花能量。为了使混合气有好的着火性能，电火花一般应具有50～80m J的点火能量。目前电控的高能点火装置提供的点火能量都超过了50～80m J。

3.汽车运行的大部分工况应始终具有较佳的点火提前角

点火系统除了应按各缸的工作顺序依次点火外，还必须保证具有较佳的点火提前角。较佳的点火提前角不仅能提高汽油机的动力性，降低燃油消耗率，而且也能减少汽油机有害物的生成量。

对于以上3个要求，传统的机械式有触点点火系统只能基本满足，普通电子点火系统也只能在提高击穿电压方面有所改善。只有电控点火系统，它除了能随发动机转速控制初级线圈的通电时间外，还可以通过电子手段控制发动机各工况时的点火提前角，使发动机在功率、经济性、加速性和排放等方面达到最优。

(二)点火系统的类型

发动机点火系统，按照其组成和产生高压电方式的不同可分为传统点火系统、电子点火系统、微机控制点火系统。

传统点火系统以蓄电池和发电机为电源，借助点火线圈和断电器的作用，将电源提供的低压直流电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气体。传统点火系统由于存在产生的高压电比较低、高速时工作不可靠、使用过程中须经常检查和维护等缺点，目前，已被电子点火系统和微机控制点火系统所取代。

电子点火系统以蓄电池和发电机为电源，借助点火线圈和由半导体器件(晶体三极管)组成的点火控制器将电源提供的低压电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。与传统点火系统相比具有点火可靠、使用方便等优点，但随着发动机电控技术的发展，除少部分在用车使用外，近几年已经被微机控制点火系统取代。

微机控制点火系统与上述两种点火系统相同，也是以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈将电源的低压电转变为高压电，再由分电器将高压电分配到各缸火花塞，并由微机控制系统根据各种传感器提供的发动机工况的信息，发出点火控制信号，控制点火时刻，点燃可燃混合气。它还可以取消分电器，由微机控制系统直接将高压电分配给各缸。微机控制点火系统是目前最新型的点火系统，已被广泛应用于各种汽车中。

(三)传统点火系统

1. 传统点火系统的组成

传统点火系统主要由电源(蓄电池和发电机)、点火开关、点火线圈、电容器、断电器、配电器、火花塞、阻尼电阻和高压导线等组成，如图5-1和图5-2所示。蓄电池供给点火系统所需的电能。点火开关用来控制仪表电路、点火系统初级电路以及起动机继电器电路的开与闭。

图5-1 传统点火系统的结构示意图

1—蓄电池;2—点火线圈;3—次级点火线圈;4—初级点火线圈;5—点火开关;6—配电器;7—断电器;8—火花塞

图5-2 传统点火系统的组成

(1)点火线圈。

初级线圈的导线较粗，直径为0.5～1.0mm，匝数较少，为230～370匝漆包线。次级线圈的导线较细，直径为0.06～0.10mm，匝数较多，为11000～26000匝漆包线。次级线圈的一端与初级线圈相连;另一端输出接中央高压线。为利于散热，一般将初级线圈绕制在次级线圈的外部。初级线圈与外壳之间夹有数层导磁硅钢片和铁芯一起组成磁路。

图5-3中三接线柱式点火线圈附装一个附加电阻，应用于有触点式的传统点火系统。二接线柱式点火线圈应用于无触点式的电子点火系统。附加电阻又称电阻，用电阻温度系数较大的低碳钢丝或镍铬丝制成，具有受热时电阻迅速增大，冷却时电阻迅速减小的特性。避免在发动机低速工作时，触点累积接触时间长造成初级线路过热现象。

图5-3 点火线圈

传统点火线圈磁路的上、下部分是从空气中通过的，因此，漏磁较多，能量损失大，效率低。这种点火线圈被称为开磁路点火线圈。

现代汽车大都采用闭磁路点火线圈，闭磁路点火线圈有口字形铁芯和日字形铁芯两种，如图5-4所示，这两种点火线圈，磁场能量损失小，效率高，体积小。

图5-4 闭磁路点火线圈

1—初级线圈;2—次级线圈;3—铁芯;4—正接线柱;5—负接线柱;6—高压插孔

(2)分电器。

由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置等组成。它用来在发动机工作时接通与切断点火系统的初级电路，使点火线圈的次级绕组中产生高压电，并按发动机要求的点火时刻与点火顺序，将点火线圈产生的高压电分配到相应气缸的火花塞上。

(3)断电器。

主要由断电器凸轮、断电器触点、断电器活动触点臂等组成。其作用是接通和切断点火线圈的初级电路，通过自感使次级线圈产生高压电。活动触点臂与点火低压电路及点火线圈低压线圈相连，固定触点通过分电器搭铁。断电器凸轮由发动机凸轮轴驱动，并以同样的转速旋转，即发动机曲轴每转两周，断电器凸轮转一周，断电凸轮使触点断开与接合从而切断和接通低压电路。

(4)配电器。

由分电器盖和分火头组成。用来将点火线圈产生的高压电分配到各缸的火花塞。分电器盖上有一个中心电极和若干个旁电极，旁电极的数目与发动机的气缸数相等。分火头安装在分电器的凸轮轴上，与分电器轴一起旋转。发动机工作时，点火线圈次级绕组中产生的高压电，经分电器盖上的中心电极、分火头、旁电极、高压导线分送到各缸火花塞。电容器安装在分电器壳上，与断电器触点并联，用来减小断电器触点断开瞬间，在触点处所产生的电火花，以免触点烧蚀，可延长触点的使用寿命。

(5)点火提前调节装置。

由离心和真空两套点火提前调整装置组成，分别安装在断电器底板的下方和分电器的外壳上，用来在发动机工作时随发动机工况的变化自动调整点火提前角。

(6)火花塞。

火花塞由中心电极和侧电极组成，安装在发动机的燃烧室中，用来将点火线圈产生的高压电引入燃烧室，点燃燃烧室内的可燃混合气，火花塞的结构如图5-5所示。

点火线圈提供充足的高电压，通过火花塞的中心电极和侧电极之间的间隙进行放电，所产生的火花将燃烧室内的空气与燃料的混合物点燃，燃料转换成做功的能量。这就是火花塞的电性能。由于尖端放电的特性，要求中心电极直径越小越好。但是电极的直径越小，电腐蚀就越大，其寿命就越短。为提高火花塞的工作寿命，放电处的直径小于1mm的铂金、铱金等以硬质贵金属材料作为电极的火花塞应运而生。而普通电极材料(如镍合金等)的火花塞，为使其寿命得以保证，电极直径也从原来的2.6mm降至2.1mm的同时，镍钇合金等一些新型材料也在火花塞的电极上广泛运用。有些火花塞，为延长侧电极的寿命，使侧电极同样具备良好的导电性能和导热性能，侧电极内部也包裹铜芯。

火花塞在燃烧室内点火完毕后，其温度不能太高，不能因火花塞自身的温度过高而引起早燃。但其温度也不能过低，否则，火花塞就不能自净，容易积炭积垢。火花塞的热性能，可以通过选取火花塞的热值来确定。

火花塞自身不会产生热，但它可以像散热器一样，将燃烧室内多余的热量带走，转移至发动机的冷却系统中。火花塞的散热情况，主要是由下列因素决定:绝缘嘴的长度;围绕绝缘嘴的气体量;中心电极的材料、结构和陶瓷绝缘体的结构等。

绝缘嘴长度就是瓷件从发火端的绝缘体至金属外壳接触的那段距离。热型火花塞的绝缘嘴比较长，较多的瓷件表面和燃烧气体接触，散热慢，则为热型火花塞;而冷型火花塞正好相反，绝缘嘴比较短，较少的瓷件表面和燃烧气体接触，散热快，属于冷型火花塞。

图5-5 火花塞的构造

1—接触头;2—瓷绝缘管;3—金属杆;4、8—内密封垫圈;5—壳体;6—导电玻璃;7—多层密封垫圈;9—侧电极;10—中心电极

火花塞的顶端是火花塞的最热部位，该部位的温度是影响火花塞积炭和早期点火的主要因素。任何点燃式发动机，火花塞顶端的温度必须控制在500℃～850℃。如果顶端的温度低于500℃，围绕中心电极的绝缘体部位将因温度过低而不能将在燃烧室内所积的炭和其他沉积物烧掉。火花塞上的这些积垢将直接导致发动机失火。顶端的温度高于850℃，则会造成中心电极融化及早燃，进而引起发动机爆震。由于这种爆震的产生无法控制，更无法避免，因此，发动机将会在很短的时间内损坏。

火花塞的电极间隙一般为0.7～0.9mm，近年来为适用发动机排气净化的要求，利用稀混合气燃烧，火花塞间隙有增大的趋势，有的已增大到1.0～1.2mm，所以点火电压也相应提高。

2. 传统点火系统的工作原理

接通点火开关，发动机开始运转。发动机运转过程中，断电器凸轮不断旋转，使断电器触点不断地开、闭。当断电器触点闭合时，蓄电池的电流从蓄电池正极出发，经点火开关、点火线圈的初级绕组、断电器活动触点臂、触点、分电器壳体搭铁，流回蓄电池的负极。当断电器的触点被凸轮顶开时，初级电路被切断，点火线圈初级绕组中的电流迅速下降到“0”，线圈周围和铁芯中的磁场也迅速衰减以至消失，因此在点火线圈的次级绕组中产生感应电压，称为次级电压，其中通过的电流称为次级电流，次级电流流过的电路称为次级电路。触点断开后，初级电流下降的速率越高，铁芯中的磁通变化率越大，次级绕组中产生的感应电压越高，越容易击穿火花塞间隙。高压电通过点后线圈的中央高压线输送给分电器的配电器，分火头在旋转的过程中与分缸线接触而将高压电输送给每一个气缸的火花塞，从而按发动机点火顺序向各缸提供电火花。

(四)电子点火系统

1. 电子点火系统组成

电子点火系统结构如图5-6所示。主要由蓄电池、点火开关、点火线圈、电子点火控制器、传感器、火花塞等组成。

图5-6 电子点火系统结构图

电子点火控制器又称电子点火模块或电子点火组件，主要由点火专用的集成电路和一些辅助电子元件组成。它的主要作用是根据传感器输出的电压信号，控制点火线圈初级绕组电路的导通与截止，使点火线圈产生高压电。对于电子点火系统，为了使其点火能量恒定，一般采用限制通过点火线圈初级电流峰值和控制其流通时间比率的方法实现。此外，点火控制器还有停车断电控制、过压保护等功能。

2. 电子点火系统的类型

电子点火均指无触点电子点火系统，按点火信号发生器类型不同，电子点火系统可分为霍尔式、磁感应式和光电式电子点火系统三种类型。

(1)磁感应式电子点火系统。磁感应式信号发生器又称为磁感应式传感器，其突出优点是结构简单、工作可靠，但是其输出信号在发动机低速时不如霍尔式可靠。

磁感应式电子点火系统主要由磁感应式分电器、点火控制器、点火线圈和火花塞等组成，如图5-7所示。

磁感应式分电器中磁感应传感器(信号发生器)产生点火正时信号给点火控制器，点火控制器控制点火线圈初级电路的接通和断开，从而在点火线圈次级线圈产生15000～20000V的高压电，高压电通过中央高压线通往配电器，配电器中分火头在转动过程中，准时的将高压电按点火顺序分配给各工作缸火花塞跳火。

图5-7 磁感应式电子点火系统组成

(2)霍尔式电子点火系统。霍尔式信号发生器用霍尔元件制成，又称为霍尔效应式传感器，其突出优点是输出信号准确可靠，不受发动机转速影响。

霍尔式电子点火系统主要由霍尔式分电器、点火控制器、高能点火线圈、火花塞等组成。霍尔式分电器中霍尔传感器(信号发生器)产生点火正时信号给点火控制器，点火控制器控制点火线圈初级电路的接通和断开，从而在点火线圈次级线圈产生20000V左右的高压电，高压电通过中央高压线通往配电器，配电器中分火头在转动过程中，准时的将高压电按点火顺序分配给各工作缸火花塞跳火如图5-8所示。

图5-8 霍尔耳电子点火系统组成

(3)光电式电子点火系统。光电式信号发生器又称为光电式传感器，是利用发光元件(发光二极管)和光电转换元件(光敏二极管)制成的传感器。由于发光元件和光电转换元件的工作性能受环境条件影响较大，因此，采用光电式电子点火系统的汽车较少。

(五)微机控制点火系统

在发动机的电子集中控制系统中，点火系统由微机控制称为微机控制点火系统。现在生产的大部分轿车都采用微机控制点火系统。该点火系统主要由传感器、电子控制器、点火控制器(点火器)、点火线圈和火花塞等组成。微机控制点火系统工作原理如图5-9所示。

点火控制单元的作用是根据负荷传感器、温度传感器、转速传感器、位置传感器、爆震传感器等输入信息和微机内存数据，通过运算处理和逻辑判断，计算出最佳点火时刻，然后输出指令信号，控制点火控制器等有关部件工作。

图5-9 微机控制点火系统工作原理图

点火控制器是发动机控制系统的执行器，其作用是根据微机发出的指令信号，通过内部大功率三极管的导通与截止来控制点火线圈初级绕组电路的通断，使点火线圈产生高压电。各型发动机点火器的内部结构各不相同，有的发动机并不配置点火器，大功率三极管直接设在ECU内部;有的点火控制器只有一只三极管，仅起开关作用，其他电子控制元件则与电子控制器制成一体;有的点火器除开关作用外，还有恒流控制、闭合角控制、气缸判别、点火监视等功能。

此外，微机控制点火系统又分为分配式(有配电器)点火系统和直接式(无配电器)点火系统。分配式点火系统点火线圈产生的高压电由配电器按发动机做功顺序分配给各缸火花塞跳火，仍然要产生较多电火花，不仅浪费能量，而且还产生电磁干扰信号。而直接式点火系统没有配电器，点火线圈次级绕组的两端直接与火花塞相连，发动机运转时，微机根据传感器信号，直接控制各个点火线圈产生高压电，使相应火花塞跳火。到目前为止，无配电器微机控制点火系统是技术最先进的点火系统。

无配电器微机控制点火系统根据点火线圈的数量和高压电分配方式的不同，又可分为独立点火方式、同时点火方式和二极管配电点火方式三种类型。

(1)单独点火方式。

一个火花塞配一只点火线圈，如图5-10所示，并且可将点火线圈直接安装在火花塞顶上，这样不仅取消了分电器，而且也不用高压线，因此彻底消除了分电器和高压线所带来的缺陷，点火性能好，但结构和点火控制系统复杂。

图5-10 单独点火方式

(2)双缸同时点火方式。

一只线圈同时为两个汽缸点火，如图5-11所示。这种方式要求共用一只线圈的两个汽缸工作相位相差360°曲轴转角。这样当一个汽缸接近压缩行程上止点时，另一缸必然在接近排气行程上止点处。若此时点火，两个汽缸的火花塞将同时跳火。处于排气行程的汽缸由于缸内气体压力小，并且这时混合气处于后燃末期，气体中有导电离子存在，使得这一缸内的火花塞很容易跳火，能量损失很少;而对于处在压缩行程的汽缸，由于缸内压力增高，气体分子密度增大，要使该火花塞跳火，必须有足够的点火电压。因此，对于双缸同时点火方式，实际加在压缩行程汽缸火花塞的点火电压，要远高于排气行程汽缸火花塞上的点火电压，从而保证了压缩行程汽缸火花塞正常跳火而不会造成较大的能量损失。有的双缸同时点火系统在高压回路中串联二极管VD1、VD2是为了防止驱动功率三极管V1、V2导通，在点火线圈所产生次级电压加在火花塞上，产生误点火而设置的。

图5-11 双缸同时点火方式

另外由于是双缸同时点火，故这种方式只适用于汽缸数为偶数的发动机上。

(3)二极管配电点火方式。

四缸共用一只双初级绕组、单次级绕组输出的特制点火线圈，利用四个高压二极管的单向导电性，交替地对1、4和2、3缸进行点火，如图5-12所示。由于点火线圈有两组初级绕组，且电流方向相反，所以点火时在次级绕组产生的点火电压极性相反。图5-13为桑塔纳2000GSi型轿车发动机双缸同时点火控制组件内部电路图。桑塔纳2000GSi型轿车发动机为四缸发动机，工作顺序为1-3-4-2，由图可见，1、4缸共用一个点火线圈，2、3缸共用一个点火线圈。

图5-12 二极管配电点火方式

图5-13 点火控制组件(N152)内部电路

J220-ECU;71-2、3缸点火电流控制端子;78-1、4缸点火电流控制端子;N-2、3缸点火线圈;N122-点火控制模块;N128-1、4缸点火线圈;P-火花塞插头;Q-火花塞;N152-点火控制组件

(六)电控点火系统的功能

汽油机电控点火系统的功能主要包括点火提前角、通电时间及爆燃控制三个方面。

1. 点火提前角控制

(1)点火提前角对发动机性能的影响。

从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。混合气从点燃、开始燃烧到燃烧完全有一个时间过程。最佳点火提前角的作用就是在各种不同工况下，使气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。这样效率最高，振动最小，温升最低。对应于发动机每一工况都存在一个“最佳”点火提前角。最佳点火提前角不仅保证发动机的动力性和燃油经济性都达到最佳值，还必须保证排放污染最小。

点火提前角过大(点火过早)，则大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞所消耗的压缩功增加，且缸内最高压力升高，末端混合气自燃所需的时间缩短，爆燃倾向增大;点火过迟，则燃烧延长到膨胀过程，燃烧最高压力和温度下降，传热损失增多，排气温度升高，功率、热效率降低，但爆燃倾向减小，NOX排放量降低。试验证明，最佳的点火提前角，应使发动机汽缸内的最高压力出现在上止点后10°～15°。如图5-14所示，适当的点火提前角，可使发动机每循环所做的机械功最多(C曲线下阴影部分)。

图5-14 点火提前角对发动机性能的影响

A—不点火;B—点火过早;C—点火适当;D—点火过迟

(2)最佳点火提前角的确定依据。

最佳点火提前角的数值必须视燃料性质、转速、负荷、混合气浓度等很多因素而定。

①发动机转速。点火提前角应随发动机转速升高而增大。发动机转速的提高，燃烧过程所所占的曲轴转角增大，为保证发动机汽缸内的最高压力出现在上止点后10°～15°的最佳位置，就必须适当提前点火(即增大点火提前角)。(www.xing528.com)

与采用机械式离心提前调节装置的传统点火系统相比，采用电控点火系统时，可以使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。

②汽油发动机的负荷。负荷调节是通过节气门进行的，随负荷减小，节气门开度减小，进气管真空度增大，进气量减少，汽缸内的温度和压力均降低，燃烧速度变慢，燃烧过程所占的曲轴转角增大。此时应适当增大点火提前角。

与采用真空提前调节装置的传统点火系统相比，采用电控点火系统时，可以使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。

③燃料的性质。汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可适当增大，以提高发动机的性能。辛烷值较低的汽油，抗爆性差，点火提前角则应减小。在有些发动机的ECU中存储了两张点火正时图，实际使用中，可根据使用的燃料不同进行选择，在出厂时一般设定在无铅优质汽油的位置上。

④其他因素。最佳点火提前角除应根据发动机的转速、负荷和燃料性质确定之外，还应考虑发动机燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度等因素。在传统点火系统中，当上述因素变化时，系统无法对点火提前角进行调整。当采用电控点火系统时，发动机在各种工况和运行条件下，ECU都可保证理想的点火提前角，因此发动机的动力性、经济性和排放性都可以达到最佳。

(3)控制点火提前角的基本方法。

电控点火系统中，在ECU内存有发动机在各种工况及运行条件下最理想的点火提前角。点火提前角控制可分为起动时点火提前角控制和起动后点火提前角控制。

发动机起动时，按ECU内存储的初始点火提前角(设定值)对点火提前角进行控制。起动时点火提前角的设定值随发动机而异，对一定的发动机而言，起动时的点火提前角是固定的，一般为10°左右。

发动机正常运转时(起动后)，ECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点火提前角;并根据其他有关信号对基本点火提前角进行修正，最后确定实时的点火提前角;随后向电子点火控制器输出点火执令信号，控制点火系统的工作。

发动机起动后正常运转时，实际的点火提前角的控制方法各车型有所不同，可分为以下两种类型:

①如在日本丰田车系TCCS系统中，实际的点火提前角等于初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角三者之和，即:

实际的点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角

②如在日本日产车系ECCS系统中，实际点火提前角等于基本点火提前角与点火提前角修正系数之积，即:实际的点火提前角=基本点火提前角×点火提前角修正系数

(4)起动时点火提前角的控制。

在发动机起动过程中，发动机转速变化大，且由于转速较低(一般低于500r/min)，进气歧管绝对压力传感器信号或空气流量传感器信号不稳定，ECU无法正确计算点火提前角。因此，ECU一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角。此时的控制信号主要是发动机转速信号(Ne信号)和起动开关信号(STA信号)。

(5)起动后基本点火提前角的确定。

发动机起动后怠速运转时，ECU根据节气门位置传感器信号(IDL信号)、发动机转速传感器信号(Ne信号)和空调开关信号(A/C信号)确定基本点火提前角。

发动机怠速工况下，为保证发动机工作稳定，空调工作时的基本点火提前角比空调不工作时的大。

发动机起动后在除怠速以外的工况下运转时，ECU根据发动机的转速和负荷(单位转数的进气量或基本喷油量)确定基本点火提前角，不同转速和负荷时的基本点火提前角数值存储在ECU内的存储器中。

发动机起动后在正常工况下运转时，控制点火提前角的信号主要有:进气歧管绝对压力传感器信号或空气流量传感器信号、发动机转速信号、节气门位置传感器信号、燃油选择开关或插头信号、爆燃信号等。

按燃油辛烷值不同，在ECU存储器中存有两张基本点火提前角的数据表格时，驾驶员可根据使用燃油的辛烷值，通过燃油选择开关或插头进行选择。具有爆燃控制功能的电控点火系统中，ECU内还存有专用于爆燃控制点火提前角的数据。

(6)点火提前角的修正。

不同的发动机控制系统中，对点火提前角的修正项目和修正方法也不同。修正方法有修正系数法和修正点火提前角法两种，修正系数(或修正点火提前角)与修正项目之间的关系曲线都是存储在ECU中，ECU根据初始点火提前角、基本点火提前角和修正系数(或修正点火提前角)计算实际点火提前角。主要修正项目有冷却液温度修正、怠速稳定修正和空燃比反馈修正等。

①冷却液温度修正。冷却液温度修正又可分为暖机修正和过热修正。

发动机冷车起动后的暖机过程中，随冷却液温度的提高，混合气的燃烧速度加快，燃烧过程所占的曲轴转角减小，点火提前角也应适当减小，如图5-15所示。修正曲线的形状与提前角的大小随车型不同而异。暖机修正控制信号主要有:冷却液温度传感器信号、进气歧管绝对压力传感器信号或空气流量传感器信号、节气门位置传感器信号等。

图5-15 点火提前角的暖机修正曲线

图5-16 点火提前角的过热修正曲线

发动机工作时，随冷却液温度的提高，爆燃倾向逐渐增大。冷却液温度过高时，为了避免产生爆燃，必须修正点火提前角，如图5-16所示。发动机处于怠速工况运行(IDL触点接通)时，冷却液温度过高，一般是由于燃烧速度慢、燃烧过程占的曲轴转角过大。为了避免发动机长时间过热，应增大点火提前角，以提高燃烧速度，减小散热损失。在正常运行工况(怠速触点IDL断开)下，当冷却液温度过高时，为了避免产生爆燃，则应减小点火提前角。过热修正控制信号主要有冷却液温度传感器信号、节气门位置传感器信号等。

②怠速稳定修正。发动机在怠速运转过程中，由于负荷及其他等因素的变化会导致转速改变，所以ECU必须根据实际转速与目标转速的差值修正点火提前角，以便保持发动机在规定的怠速转速下稳定运转，如图5-17所示。怠速稳定修正控制信号主要有:发动机转速信号、节气门位置传感器信号、车速传感器信号、空调开关信号等。

③空燃比反馈修正。由于空燃比反馈控制系统是根据氧传感器的反馈信号调整喷油量的多少来达到最佳空燃比控制的，所以这种喷油量的变化必然带来发动机转速的变化。为了稳定发动机转速，点火提前角需根据喷油量的变化进行修正，如图5-18所示。

图5-17 点火提前角的怠速稳定修正曲线

图5-18 点火提前角的空燃比反馈修正曲线

2. 通电时间控制

对于点火系统，一般可以分为初级电路与次级电路。初级电路是蓄电池与初级点火线圈串联构成的低压回路;次级电路是次级点火线圈与火花塞串联构成的高压回路。点火线圈初级通电时间控制也就是通常所说的闭合角控制或简称为通电时间控制。

所谓闭合角是点火线圈的初级线圈通电时段所对应曲轴转过的角度。一般在传统点火系统中，将此处的控制称为闭合角控制，而在微机控制点火系统中多称为初级线圈通电时间的控制。

对于电感储能式电控点火系统，当点火线圈的初级线圈被接通后，通过线圈的电流是按指数规律增大的。初级线圈被断开瞬间所能达到的断开电流值与初级线圈接通时间长短有关。只有通电时间达到一定值时，初级电流才可能达到饱和。换句话说，只有通电时间达到一定值时，点火线圈的储能才能保证在次级感应出来的高压电能够可靠地点火，为了获得足够的点火能量，必须使初级断开电流达到饱和。如某八缸发动机，怠速时，点火模块使初级电路通电闭合15°曲轴转角;高速时，增加到32°曲轴转角。在有些点火装置中，为了减小转速对次级电压的影响，提高点火能量，采用了初级线圈电阻很小的高能点火线圈，其饱和电流可以达到30A以上。

影响初级线圈通过电流的时间长短的主要因素有发动机转速和蓄电池电压。为了保证在不同的蓄电池供电电压和不同的转速下都具有相同的初级断开电流，ECU根据蓄电池与发动机传来的电压与转速信号，从自身存储的闭合角数据表中查出相应的数值，对闭合角进行控制，这也就控制了点火线圈的初级通电时间。

当发动机转速较高时，应适当增加初级线圈通电时间(增大闭合角)，以防止初级线圈断开电流值下降，造成次级高压电能减小，致点火困难。当蓄电池电压下降时，也应适当增大闭合角，以保证初级线圈在电流增长过程存储足够能量供高压点火。

点火线圈有其自身的结构与特点，其中一个重要特点就是初级线圈的电阻值一般很小。它在通电的时候会因一种“短路”现象而发热，如果让其长时间通电，且不控制其通电电流的大小，那么极易出现因过热线圈损坏的现象。ECU通过对闭合角的精确控制，不但改善了点火系统的点火性能，而且还可以防止初级线圈发热而损耗电能。

3. 爆震控制

发动机燃烧室内的混合气是靠电火花点燃并以火焰传播的方式燃烧的。如果在火焰传播尚未达到的局部地区混合气自行着火燃烧，就会使缸内气流的运动加快，所形成的压力和温度迅速增加，造成瞬时爆燃，这种现象称为爆震。爆震产生的压力波将会使气体产生强烈震动，并发出噪声;也会使火花塞、燃烧室、活塞等机件过热，严重时会损坏发动机。

要消除爆震，通常可以采用抗爆性好的燃料、改进燃烧室结构、加强冷却、推迟点火提前角等措施。试验得到发动机发出最大扭矩时的点火提前角正好处在开始产生爆震的点火提前角附近。因此，要避免产生爆震，所选定的点火提前角就必须小于开始产生爆震时的点火提前角，并保证在最恶劣的条件下也不至于产生爆震。所以，实际的点火提前角应设定在爆震区界限下边缘，并与之留有较大的余量。

爆震循环控制系统的原理是爆震传感器将产生的爆震电压信号传给电脑，并由电脑中的爆震信号处理器判断是否存在爆震，然后由电脑根据爆震的强度和频度确定爆震的等级，并计算出需要推迟或提前的点火角度，最后由电脑对点火提前角实施控制，以防产生爆震。

三、任务实施

(一)教学设备

(1)桑塔纳2000发动机实验台架或汽车;

(2)万用表、试灯、示波器、塞尺;

(3)常用拆装工具、1.5V干电池。

(二)点火线圈的检测

1. 点火线圈高压性能的检测

点火线圈的高压性能可以用简易方法加以检测，以桑塔纳2000点火系统高压电路的诊断为例，其诊断方法及步骤如下:

(1)关闭点火开关，打开分电器盖，转动曲轴，使分电器转子缺口不在间隙中。

(2)拔出分电器盖上的中央高压线，使其端部离气缸体为5～7mm。

(3)打开点火开关，用小旋具在霍尔传感器的间隙中轻轻地插入拔出，模拟转子在间隙中的动作。

(4)如果高压线端部有强烈的蓝色火花并有清脆的跳火声，说明点火线圈跳火性能良好。

2. 点火线圈的常规检查

如果高压线端部没有强烈的蓝色火花并且跳火声很小，说明点火线圈跳火性能不良，应对其进行下面的检查。

(1)检查点火线圈是否有裂纹。

(2)检查点火线圈盖的凸台内是否有漏电的迹象。

(3)检查点火线圈壳体是否漏油。如果漏油，则点火线圈内部会直接接触到空气，这样内部会产生凝缩现象。线圈内的凝缩会引起高压泄漏，导致发动机不能点火。

(4)在无分电器的系统中，检查各个点火线圈及点火模块处的导线接头是否牢固;检查接线端子是否有烧蚀现象。

(5)检查点火线圈初级绕组接线柱的连接情况。

当点火线圈极性正确时，使火花塞发火所需的电压较低。如果点火线圈的极性颠倒，则需要更高的电压才能触发火花塞产生火花，一般要高20%～40%。

如果点火线圈的极性正确，从示波器波形上可以看出点火线会向上延伸。如果点火线圈的极性颠倒，则点火线会向下延伸。

3. 点火线圈的电阻测试

如果常规检查点火线圈没有明显故障，但其跳火性能不良，则应对其进行下面的检查。

(1)初级绕组的电阻值。

初级绕组的阻值一般在0.5～2Ω之间。若发生断路、短路或者出现高电阻时，应更换点火线圈。

(2)次级绕组的电阻值。

次级绕组的阻值一般在8～20kΩ之间。

(三)点火模块的检测

以桑塔纳2000点火系统点火模块的检测为例进行介绍，如图5-19所示，其检测方法和步骤如下:

(1)将1.5V干电池的正极与分电器的S端子连接。

(2)负极与分电器( -)端子连接，重复接触和分离，代替霍尔传感器向点火控制器输入触发信号。

图5-19 点火模块的检测

1—蓄电池;2—点火开关;3—点火线圈;4—点火控制器;5—干电池;6—分电器;7—高压线

注意:在接线时不能把高于5V的电源接到信号输入接线端子上，避免损坏点火控制器。也可以在分电器一端的接线端子处，接入1.5V干电池或万用表，要注意与点火控制器的3号、5号接线端子的极性相对应。

(3)在接触、分离过程中，观察高压线的跳火情况;要求高压线端部距气缸体10mm。

(4)如果有蓝色跳火，说明点火模块、点火线圈良好，霍尔传感器有故障;如果没有火花，要进行下一步检查。

(5)将测试灯连接到点火线圈负极与接地之间，重复信号触发动作，观察测试灯是否闪亮，闪亮说明点火模块良好;否则应检查点火模块。

(四)火花塞的检测

1. 火花塞的外观检查

检查火花塞是否有油污或积炭，火花塞电极间隙是否正常，火花塞绝缘体是否出现裂纹，是否有电极熔化或电极端部被削现象。

2. 火花塞点火电压的检测

火花塞的点火电压直接影响发动机的工作状况，点火电压的高低与很多因素有关:火花塞或次级电路的状况、发动机的温度、可燃混合气的状况及气缸压缩压力等。点火电压可以在用示波器测试次级电路波形时获取，波形中的最高线就是火花塞的点火电压。在测试火花塞的点火电压时，要求:

(1)所有气缸的点火线的高度应一致。

(2)点火电压的大小应该在7～13k V之间。

(3)各个气缸的火花塞的点火电压之间的差值不超过3k V。

如果一个或者多个气缸的点火电压不一致，偏低或者偏高，则表示该缸存在故障，应进行进一步的检查。

3. 火花塞间隙的检测

无论是新的还是旧的火花塞，都要按发动机厂家说明书的要求调整其间隙。用塞尺测量火花塞电极的间隙，其标准值一般为0.7～0.9mm。若间隙值不符合要求，应对侧电极进行调整。

(五)高压线的检测

1. 高压线外观检查

(1)将高压线从分电器、点火线圈及火花塞上取下(在拆下高压线时，应捏住高压线两头的橡胶护套，切不可直接拉伸高压线线体，以免损坏其中的线芯)。

(2)将高压线围成一个圆形，检查绝缘层是否有开裂。

(3)若外表绝缘层破损严重，会导致漏电，应予以更换。

(4)高压线两端端子应平整，无烧蚀和腐蚀现象，如果端子出现烧蚀则应刮平或用砂纸打平，如果端子断裂或变形，应予以更换。

2. 高压线阻值的检测

取一组高压线总成，用万用表对高压线电阻值进行测量，测量时将万用表的两个表笔分别接到每条高压线的两端，测量其阻值，应在该车型的规定范围内。若超过规定范围，将影响高压火花的强度，表明高压线性能不良，应予以更换。

为了测试高压线与分电器盖的接触情况，需要把高压线留在分电器盖上，然后用万用表的一个表笔触到火花塞导线上，另一个表笔连接到分电器盖内侧的侧电极上。

如果万用表的读数超过了汽车厂家的规定值，则从分电器盖上拆下高压线，单独进行检测。如果高压线的电阻值超过了规定值，则更换。如果高压线的电阻值满足要求，就需要检查分电器盖上的侧电极是否发生腐蚀，高压线与分电器盖接触是否良好、是否有腐蚀等情况。

四、检查与评估

本次课程主要依据表5-1考核学生对任务的完成情况。

表5-1 电控点火系统考核卡

续表