汽车电气设备：点火系统要求与分类

1.点火系统的要求

点火系统应在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而准确地点火， 为此点火系统应满足以下基本要求。

1) 能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压

在火花塞电极间隙产生火花时所需要的电压， 称为击穿电压。 一般来说， 电极间隙愈大、气缸内混合气压力愈高、温度愈低， 击穿电压愈高。 实验证明， 当火花塞间隙为0.5 ～1 mm， 压缩终了气缸内压力为0.6 ～0.9 MPa 时， 发动机起动时需要的击穿电压为5 000 ～8 000 V。 发动机在满负荷低转速时需要的高电压应为8 000 ～10 000 V 才能跳火。 为了保证点火的可靠性， 传统点火系统可提供15 000 ～20 000 V 的高电压。

2) 电火花应具有足够的能量

发动机正常工作时， 由于混合气压缩终了的温度已接近其自然温度， 因此所需的电火花能量很小(3 ～5 mJ)。 但在起动、怠速、加速、大负荷等工况时， 都需要较高的电火花能量。 尤其在起动时， 由于混合气雾化不良， 废气稀释严重， 电极温度低， 所需电火花能量最高。 为了保证可靠点火， 点火系统提供的电火花能量通常为50 ～80 mJ。

3) 点火时间应适应发动机的工作状况

首先， 点火系统应按发动机的工作顺序进行点火， 如东风EQ1092 型、解放CA1092型汽车用的六缸发动机， 点火顺序为1—5—3—6—2—4； 奥迪100 型轿车的四缸发动机、桑塔纳轿车的四缸发动机点火顺序均为1—3—4—2， 一般直列六缸发动机的点火顺序为1—5—3—6—2—4 或1—4—2—6—3—5； 四缸发动机的点火顺序一般为1—2—4—3 或1—3—4—2； V 型八缸发动机的点火顺序为1—8—4—3—6—5—7—2 或1—5—4—8—6—3—7—2。

其次， 必须在最有利的时刻点火。 点火时刻是用点火提前角来表示的。 压缩行程中，从点火开始到活塞运行到上止点时曲轴所转过的角度， 称为点火提前角。 点火提前角过大(即点火过早)， 由于混合气的燃烧完全是在压缩过程中进行的， 气缸内压力急剧上升， 在活塞到达上止点之前即达到较大压力， 因此给正在上升的活塞一个很大的阻力阻止活塞向上运动， 不仅使发动机功率下降， 油耗增加， 还会引起爆燃， 加速机件损坏。 如果点火提前角过小(即点火过迟)， 在活塞到达上止点时才点火， 则混合气边燃烧， 活塞边下行，即燃烧过程是在容积增大的情况下进行的， 不仅导致燃烧压力降低、发动机功率下降， 还会引起发动机过热、油耗增加。

一般把发动机发出最大功率或油耗最小的点火提前角， 称为最佳点火提前角。 发动机在不同工况和不同使用条件下的最佳点火提前角也不相同， 影响最佳点火提前角的主要因素是发动机的转速和负荷。

当发动机转速一定时， 随着负荷的加大(节气门开度加大)， 进入气缸的可燃混合气增多， 压缩终了时的温度和压力增高， 同时上一循环残余废气在缸内混合气中所占比例下降， 因而混合气燃烧速度加快。 这时， 点火提前角应适当减小。 反之， 发动机负荷减小时， 点火提前角应加大。 当节气门开度一定时， 发动机转速增高， 燃烧过程所占的曲轴转角增大， 这时应适当增大点火提前角， 否则， 燃烧会延续到膨胀过程中， 造成功率和经济性下降。 所以， 点火提前角应随转速的增高而适当增大。(www.xing528.com)

此外， 最佳点火提前角还与所用汽油的抗爆性、混合气的浓度、发动机压缩比、发动机水温、进气压力及进气湿度等因素有关。

2.点火系统的分类

发动机点火系统按其组成和产生高压电的方式不同可分为传统点火系统、电子点火系统和微机点火系统。

1) 传统点火系统

由断电触点控制点火线圈初级电流， 将蓄电池或发电机供给的低压电转变为高压电的点火系统， 称为传统点火系统。 传统点火系统结构简单、成本低廉， 长期以来得到了广泛应用。 但随着科学技术的发展， 传统点火系统已经被淘汰。

2) 电子点火系统

由晶体管控制点火线圈初级电流， 将蓄电池或发电机供给的低压电转变为高压电的点火系统称为电子点火系统。 电子点火系统也称“晶体管点火系统” 或“半导体点火系统”。

3) 微机点火系统

由汽车发动机的电子控制单元(以下简称ECU) 通过传感器控制的点火系统称为微机点火系统， 具有高可靠性、低油耗、低排放、低噪声等特点， 目前在汽车点火电路中得到了广泛应用。