汽车电控点火系统形式及特点

电控点火系统是在传统点火系统的基础上发展而来的，它取消了真空式和机械离心式点火提前角调整装置，而由ECU根据各种传感器提供的发动机信息对点火提前角进行控制，所以电控点火系统能提供最佳的点火提前角，使发动机的动力性、燃油经济性和排放性能等方面都达到了较好的水平。电控点火系统按有无分电器可分为有分电器电控点火系统和无分电器电控点火系统两种类型。

1.有分电器电控点火系统

有分电器电控点火系统中用一个点火线圈产生高压电，然后由分电器按点火顺序依次分配到各缸火花塞，如图2-4所示。

有分电器电控点火系统的电路如图2-5所示。

ECU中的微处理器根据曲轴位置传感器输入的G信号和N信号确定点火时刻，将点火定时（IGt）信号输送给点火器，经其中的闭合角控制电路和点火控制电路分别控制功率晶体管VT₂导通和截止的时刻，实现点火线圈初级绕组的通电和断电。图2-5中的IGf信号为点火确认信号，即利用点火线圈初级电流被切断时产生的反电动势触发IGf信号发生器，输出一个点火确认（IGf）信号反馈给ECU。如果点火器中的功率晶体管VT₂不能正常导通和截止，那么ECU的微处理器就接收不到反馈信号——IGf信号，表明电控点火系统存在故障，将立即切断燃油喷射。点火器中的其他功能电路其他教材已有论述，这里不再赘述。

图2-4 分电器对高压电分配的影响

图2-5 有分电器电控点火系统的电路

2.无分电器电控点火系统

无分电器电控点火系统最主要的特点是取消了传统的分电器，由ECU微处理器中的点火控制电路和分配电路控制点火器，实现点火控制。对于无分电器电控点火系统，按点火方式的不同分为同时点火方式和独立点火方式两种类型。

（1）同时点火方式 同时点火方式的主要特点是两缸点火电路相串联，相位相差360°，其中一缸的活塞位于压缩行程上止点附近，处于点火爆发状态，而另一缸的活塞正好位于排气行程上止点附近，处于排气完毕即将进行进气的行程。同时点火方式按配电方式的不同分为二极管分配方式和点火线圈分配方式两种。

1）二极管分配高压电方式。利用二极管分配高压电的同时点火电路原理如图2-6所示。

图2-6 利用二极管分配高压电的同时点火电路原理

点火线圈由两个初级绕组和一个次级绕组构成，次级绕组的两端通过四个高压二极管与火花塞构成回路。四个高压二极管有内装式（安装在点火线圈内部）和外装式两种。对于点火顺序为1—3—4—2的发动机，1、4缸为一组，2、3缸为一组。点火器中的两个功率晶体管分别控制一个初级线圈，两个功率晶体管由ECU将1、4缸的点火触发信号输入点火器时，功率晶体管VT₁截止，初级绕组A中的电流切断，次级绕组中就会产生高压电，方向如图2-6中实线箭头所示，在该高压电的作用下，高压二极管VD₁、VD₄正向导通，1、4缸火花塞电极上的电压迅速上升。由于1缸活塞已接近压缩行程上止点，气缸内压力较高，放电较为困难，所需的击穿电压较高，电火花放电能量主要集中于此，为有效放电；4缸的活塞已接近排气行程终点，气缸内的压力接近大气压，放电较容易，所需的击穿电压较低，为无效放电。此时高压二极管VD₂、VD₃反向截止，不能构成放电回路，因此，2、3缸火花塞电极上无高压电而不能跳火。

图2-7 利用点火线圈直接分配高压电的同时点火电路原理

当ECU将2、3缸点火触发信号输入点火器时，功率晶体管VT₂截止，初级线圈B中的电流切断，次级线圈产生高电压，方向如图2-6中虚线箭头所示。此时高压二极管VD₁、VD₄反向截止，高压二极管VD₂、VD₃正向导通，因此2、3缸火花塞电极上的电压迅速上升并跳火，高压电放电电流经图2-6中虚线箭头所示方向构成回路。

2）点火线圈直接分配高压电方式。利用点火线圈直接分配高压电的同时点火电路原理如图2-7所示。

点火线圈组件由三个（6缸发动机）独立的点火线圈组成，每个点火线圈供给两个火花塞工作（6缸发动机，1缸和6缸、2缸和5缸、3缸和4缸分别共用一个点火线圈）。点火控制组件中设置有点火线圈数量相等的功率晶体管，分别控制一个点火线圈工作。点火器根据ECU输出的点火控制信号，按点火顺序轮流触发功率晶体管导通与截止，从而控制每个点火线圈轮流产生高压电，再通过高压线直接输送到成对的两缸火花塞电极上产生电火花点燃可燃混合气。

在点火线圈次级回路中串接高压二极管VD的作用是防止次级绕组在初级电流接通时产生的感应电压（约为1000V）加到火花塞电极上而导致误点火。其原理是利用高压二极管的反向截止功能使初级电流接通时次级线圈产生的感应电压不能形成放电回路，火花塞电极之间就不会有电火花产生，便不会点燃处于进气行程接近终了时或压缩行程起始时的气缸的混合气。有的直接电控点火系统在点火线圈次级绕组与火花塞之间的高压回路中设置有3～4mm的气隙，其作用与高压二极管相同，如图2-8所示。

（2）独立点火方式独立点火方式是多气门发动机无分电器电控点火系统中普遍采用的形式，其特点是每个气缸上配有一个点火线圈和一个火花塞，点火线圈安装在火花塞上方，取消了中央高压线，减小了能量传导损失，减少了电磁干扰，没有机械磨损，由点火线圈直接向火花塞供电。

图2-8 高压二极管的作用

在独立点火控制中，设置有与点火线圈相同数目的大功率晶体管，分别控制每个线圈次级绕组的接通与断开，其工作原理与同时点火方式相同。由于点火线圈数量的增加，对于每一个点火线圈初级绕组的允许通电时间都大大增加了，消除了分电器高压电配电的不足问题，使得发动机高速运转时缺火现象大大改善，保证发动机在任何情况都能可靠点火，如图2-9所示。

图2-9 无分电器独立点火方式

【习题2.1】

一、填空题

1.闭磁路式点火线圈的优点是____、____、____、在产生的感应电动势相同的情况下，所需线圈匝数少、体积小。(www.xing528.com)

2.无分电器电控点火系统同时点火方式分为____和____两种。

3.电源一般是由蓄电池和____共同组成。

4.发动机工作时，ECU根据____信号判断发动机负荷的大小。

5.电控点火系统一般是由____、____和____三部分组成。

二、判断题

1.最理想的点火时刻应该是将点火正时控制在爆燃即将发生而还未发生的时刻。（ ）

2.所有发动机的ECU中都存储有一张点火正时图。（ ）

3.在发动机暖机过程中，燃烧过程所占的曲轴转角将逐渐增大。（ ）

4.无分电器电控点火系统采用的小型闭磁路式点火线圈是自感式线圈。（ ）

5.在发动机电控系统中，点火系统也可以采用闭环控制方法。（ ）

三、选择题

1.传统点火系统与电控点火系统最大的区别是（ ）。

A.点火能量的提高 B.断电器触点被点火器取代

C.曲轴位置传感器的应用 D.点火线圈的改进

2.电控点火系统由（ ）直接驱动点火线圈进行点火。

A.ECU B.点火器 C.分电器 D.转速信号

3.ECU根据（ ）信号对点火提前角实行反馈控制。

A.冷却液温度传感器 B.曲轴位置传感器

C.爆燃传感器 D.车速传感器

4.点火线圈初级电路的接通时间取决于（ ）。

A.断电器触点的闭合角 B.发动机转速

C.A和B都正确 D.A和B都不正确

5.发动机工作时，ECU根据发动机（ ）信号确定最佳闭合角。

A.转速信号 B.电源电压 C.冷却液温度 D.A和B

四、问答题

1.汽油发动机对点火系统有哪些要求？

2.电控点火系统有哪些优点？

3.电控点火系统主要采用了哪些传感器？其功能是什么？

4.什么是同时点火方式？什么是独立点火方式？各有什么特点？

5.在部分点火线圈分配高压电同时点火系统中，点火线圈次级回路中串接一个高压二极管的作用是什么？