组成及工作原理

任何点火系统都必须具备下列功能:能量转换、点火触发、正时调节(点火提前角的控制)、高压分电。对于电感储能式电控点火系统，将蓄电池的电能转换成磁能储存在线圈内，在恰当的时刻又突然将磁能转换成电能并通过火花塞释放出来形成火花点燃混合气。能量的转换过程必须借助于点火线圈和火花塞，所以这类点火系统都少不了点火线圈和火花塞。但是，不同点火系统的点火触发和正时调节方式是不同的。

图5-12 真空点火提前装置

(a)小负荷工况;(b)大负荷工况

1—分电器壳体;2—活动板;3—触点副;4—拉杆;5—膜片;6—弹簧;7—真空连接管;8—气节门;9—凸轮

图5-13 离心点火提前装置

电控点火系统可分为有分电器和无分电器两种类型。高压分电功能通常由高压分电器完成，以解决由一个点火线圈向不同汽缸提供点火能量的问题。现在已开始采用多个点火线圈实施点火的方式，此时便不存在高压分电的问题，因此就不需要高压分电器了，这就是无分电器点火。

电控点火系统基本由电源、传感器、ECU、点火器、点火线圈、分电器、火花塞等组成。

5.3.1 有分电器电控点火系统

丰田皇冠3.0轿车L2JZ-GE发动机的点火系统属于有分电器的微机控制电子点火组件，再由电子点火组件控制点火线圈。图5-14所示是其点火系统原理图。其工作过程是:发动机电控系统的曲轴转角传感器将曲轴转角信号Ne，2个凸轮轴位置传感器将凸轮轴位置信号G1和G2，进气压力传感器将进入发动机汽缸的进气压力信号，节气门位置传感器将节气门开度信号，水温传感器将冷却液温度信号等传递到点火子系统ECU，ECU据此发出点火指令信号IGT给电子点火组件。电子点火组件内有一个大功率晶体管，该功率管用来控制点火线圈初级电路的通和断。火花塞点火完成后，将点火完成的IGF信号反馈回点火子系统ECU，再指令发动机供油系统ECU确定是否提供喷油脉冲。

图5-14 丰田皇冠分电器点火系统原理图

1—蓄电池;2—火花塞;3—点火开关;4—分电器;5—微机ECU;6—电子点火组件;7—点火线圈

5.3.2 无分电器电控点火系统

无分电器电控点火系统又简称直接点火或全电子化点火系统，主要特点是利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火，点火线圈的数量比有分电器电控点火系统多。

目前无分电器点火主要有两种方式:一种是每两缸装一个点火线圈，两缸同时点火的无分电器电子点火系统(DLI)，也称同时点火;另一种是每缸一个点火线圈，各缸独立进行控制的直接点火系统(DIS)，也称独立点火。

1.独立点火方式

独立点火方式是一个缸的火花塞配一个点火线圈，各个独立的点火线圈直接安装在火花塞上，独立向火花塞提供高压电，各缸直接点火。这种结构的特点是去掉了高压线，因此可以使高压电能的传递损失和对无线电的干扰降低到最低水平。由于一个线圈向一个汽缸提供点火能量，因此在发动机转速相同时，单位时间内线圈中通过的电流要小，线圈不易发热，所以这种线圈的初级电流可以设计得较大，即使在发动机以8500r/min高速运行时，也能够提供足够的点火能量。独立点火方式因车型的不同，其控制电路也存在一定的差异，有些采用一个点火控制器(图5-15)，如日产轿车RB20DC发动机。

图5-15 共用一个点火控制器的工作原理图

2.同时点火方式

有些则采用多个点火控制器(图5-16)，如奥迪五缸发动机，但其工作原理与独立点火方式相同。发动机工作时，微机控制单元(ECU)不断检测传感器的输入信号，根据存储器存储的数据计算并求出最佳点火提前角和通电时间，以点火基准传感器为标准，按照发动机各缸的做功顺序，确定每一缸点火线圈的接通时间和通电时间，并将其转换为该缸点火线圈的控制信号IGi(i指第i个汽缸)。当某缸的控制信号为低电平时，点火控制器中对应此缸的功率晶体管导通，点火线圈通电;当该缸的控制信号变为高电平时，对应的晶体管截止，线圈中电流被切断，次级线圈产生高压电，将火花塞电极击穿点火。同时点火的点火控制器需要判别的点火汽缸的数目多，因此汽缸判别电路较复杂。

图5-16 采用多个点火控制器的工作原理图

5.3.3 配电方式

1.点火线圈配电方式

点火线圈配电方式是一种直接用点火线圈分配高压电的同时点火方式，如图5-17所示。几个相互屏蔽的、结构独立的点火线圈组合成一体，称为点火线圈组件。四缸机的点火线圈组件有两个独立的点火线圈，六缸机的点火线圈组件有三个独立的点火线圈。每个点火线圈供给配对的两个缸的火花塞以高压电。点火控制器中有与点火线圈数量相等的功率三极管，各控制一个点火线圈的工作。点火控制器根据电脑提供的点火信号，由汽缸判别电路按点火顺序轮流激发功率三极管，使其导通或截止，以此控制点火线圈初级绕组的通断，产生次级电压而点火。点火线圈配电方式点火系统是应用最广泛的一种无分电器微机控制点火系统。

2.二极管配电方式

二极管配电方式是利用二极管的单向导通特性，对点火线圈产生的高压电进行分配的同时点火方式，如图5-18所示。与二极管配电方式相配的点火线圈有两个初级绕组、一个次级绕组，相当于共用一个次级绕组的两个点火线圈的组件。次级绕组的两端通过四个高压二极管与火花塞组成回路，其中配对点火的两个活塞必须同时到达上止点，即一个处于压缩行程上止点时，另一个处于排气行程上止点。微机控制单元根据曲轴位置等传感器输入的信息，经计算、处理，输出点火控制信号，通过点火控制器中的两个大功率三极管，按点火顺序控制两个初级绕组的电路交替接通和断开。当1、4缸点火触发信号输入点火控制器时，大功率三极管V1、初级绕组N1断电，次级绕组产生虚线箭头所示方向的高压电动势，此时1、4缸高压二极管正向导通而使火花塞跳火。当2、3缸点火触发信号输入点火控制器时，大功率三极管V2截止，初级绕组N1断电，次级绕组产生实线箭头所示方向的高压电动势，此时2、3缸高压二极管导通，故2、3缸火花塞跳火。二极管配电方式的主要特点是一个点火线圈组件为四个火花塞提供高压电，因此特别适宜于四缸或八缸发动机。

图5-17 点火线圈配电方式

图5-18 二极管配电方式