无触点电子点火系统检修

任务1　无触点电子点火系统检修

【任务导入】

发动机作为汽车的动力源，被喻为是汽车的“心脏”。而点火系又作为汽车的“脉搏”，它对发动机的运行起着至关重要的作用。发动机在运行过程中，点火系统由于各种因素（如高温、高压、高频率使用条件等）的影响，将导致其性能变坏。

【任务分析】

通过本任务的学习，能分析汽车电子点火系统电路图，认识点火系统的零部件。通过线路连接与检测深入认识汽车电子点火系统，能排除一些常见的点火系统线路故障。

【相关知识】

一、点火系统概述

1．点火系统的分类

点火系统按照不同的标准可分为不同类别。

（1）按点火系统电源不同可分为磁电机点火系统（现在多用于摩托车）和蓄电池点火系统等两类。

（2）按点火系统储存点火能量的方式不同可分为电感蓄能式点火系统（广泛采用）和电容储能式点火系统等两类。

（3）按点火信号产生的方式不同可分为磁感应式、光电式、电磁振荡式和霍尔效应式等四种。

（4）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控制点火系统和智能控制点火系统等四种类型。

①传统点火系统。汽车上的蓄电池或发电机向点火系统提供电能，机械触点控制点火时刻，点火时刻的调节采用机械式自动调节机构，储能方式为电感储能。传统点火系统结构简单，成本低，是一种应用较早、较普遍的点火系统。但该点火系统工作可靠性差，点火状况受转速、触点状况影响较大，需要经常维修、调整。随着汽车技术的发展，传统点火系统越来越不适应现代发动机对点火的要求，已经被淘汰。

②电子点火系统。电子点火系统是指初级电路的通断由晶体管控制的点火系统，也称“晶体管点火系”或“半导体点火系”。电子点火系统具有点火电压和点火能量高，受发动机工况和使用条件的影响小，结构简单，质量小，体积小，高速性能好，点火时间精确，工作可靠，维护、调整工作量小，节约燃油，减少污染等优点，应用广泛。

③微机控制点火系统。微机控制点火系统是指微机根据各种传感器输入的信号，经过数学运算和逻辑判断，控制初级电流的通断，从而实现次级电压的变化，实现点火。微机控制点火系统目前普遍用于轿车。

④智能控制点火系统。智能控制点火系统利用总线技术实现对点火系统的智能控制，能随发动机工作状况的需要智能调整点火时间和点火能量，实现最优点火。

2．点火系统的作用

由于汽油自燃温度高，难以被压燃，因此汽油发动机设置了点火系统，采用电火花点燃可燃混合气。

点火系统能适时提供足够能量的电火花，使发动机能及时、迅速地做功。点火系统将电源的低电压变成高电压，再按照发动机点火顺序轮流送至各汽缸，点燃压缩混合气；并能适应发动机工况和使用条件的变化，自动调节点火时刻，实现可靠而准确的点火。

3．对点火系统的要求

无论是哪一类的点火装置，均有共同的技术性能要求，即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，为此应满足以下三个方面的要求。

（1）能产生足以击穿火花塞电极间隙的高电压，通常设计能力为30kV左右。

（2）电火花应有足够的点火能量，一般应有50～80MJ能量，启动时应可以达到100MJ能量。

（3）点火时间应适应发动机各种工况的变化。实践证明，燃烧最大压力出现在上止点（活塞到达最高点）后10°～15°（随着转速的变化会有不同的最佳提前角），发动机的输出功率最大，就要调整好点火提前角，此时的点火提前角度称为最佳点火提前角。影响最佳点火提前角的因素有很多，主要有发动机的负荷、转速和燃油品质等。

4．影响击穿电压的因素

击穿电压的大小受到以下几个主要因素影响：①火花塞电极间隙和形状；②汽缸内混合气体的压力和温度；③电极的温度和极性；④发动机的工作状态；⑤混合气空燃比。

5．电子点火装置

1）电子点火装置的特点

取消了触点，用点火信号发生器产生点火信号，控制点火系统的工作。增大初级电流，提高次级电压和点火能量，改善高速性能。减小触点火花，延长触点使用寿命，克服机械触点带来的各种缺陷。维护容易，启动性能好。混合气燃烧完全，排污少。有利于汽车朝多缸、高速方向发展。

2）电子点火装置的分类

按使用元件不同可分为晶体管、集成电路和微机控制等三种。

按储能方式不同可分为电感储能和电容储能等两种。

按有无分电器可分为有分电器和无分电器等两种。

按使用的信号发生器不同可分为电磁感应式、霍尔式和光电式等三种。

3）电子点火装置的基本原理

用三极管取代触点起开关作用，而断电器的触点则串联在三极管的基极电路中，控制三极管的导通与截止。因触点只控制基极电流，故通过的电流非常小，不易烧蚀，而次级电压高。

6．晶体管辅助触点电子点火系统

1）主要优点

（1）延长触点使用寿命 减少了维护、调整工作量。

（2）改善了点火性能 可增加初级电流。

（3）改善发动机性能 点火能量增大，超速容易，动力性能好。

（4）成本低 适于改动，安装调试简单。

2）组成及各部件功用

晶体管辅助触点电子点火系统由电源、信号发生器、点火控制器、点火线圈、分电器和火花塞等组成。

（1）电源 一般由蓄电池和发电机共同组成，主要给点火系统提供所需的电能。

（2）信号发生器 分电器转动时产生脉冲，给点火系统提供触发信号。

（3）点火控制器 将信号整形、处理后控制初级电路上三极管的导通与截止。

（4）点火线圈 储存点火所需的能量，并将电源提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿火花的15～20kV的高压电。

（5）分电器 根据发动机点火顺序，将点火线圈产生的高压电依次输送给各缸火花塞。

（6）火花塞 利用点火线圈产生的高压电产生点火花，点燃汽缸内的混合气。

二、无触点电子点火系统

无触点电子点火系统利用点火信号发生器产生点火信号，控制点火系统工作。它可以避免由触点引起的各种故障，减少了保养和维护的工作量；还可以增大初级电流，提高次级电压和点火能量；改善混合气的燃烧状况，提高发动机的动力性和经济性，并减少排气污染。因此，无触点电子点火系统已在国内外得到广泛应用。

无触点电子点火系统一般由分电器、点火信号发生器、点火控制器、点火线圈、点火开关、火花塞、高压线等组成，如图3－1所示。

图3－1　无触点电子点火系统的组成

1—火花塞；2—分电器；3—点火信号发生器；4—点火控制器；5—点火线圈；6—点火开关；7—蓄电池

无触点电子点火系统的基本工作原理为：转动分电器使点火信号发生器产生脉冲电压信号，此脉冲电压信号经点火控制器大功率三极管前置电路的放大、整形等处理后，控制串联于点火线圈初级回路的大功率三极管的导通和截止。大功率三极管导通时，点火线圈初级通路，点火系统储能；当输入点火器的点火信号脉冲使大功率三极管截止时，点火线圈初级断路，次级绕组便产生高压电。

无触点电子点火系统按点火信号发生器的形式不同可分为磁脉冲式、光电式、霍尔效应式等多种形式。

1．磁脉冲式无触点电子点火系统

图3－2所示是丰田汽车常用的磁脉冲式无触点电子点火系统。它由点火信号发生器、电子点火控制器、分电器、点火线圈、火花塞等组成。

图3－2　磁脉冲式无触点电子点火系统

1—点火信号发生器；2—点火控制器；3—点火线圈；4—点火开关；5—蓄电池

1）磁感应点火信号发生器

磁感应点火信号发生器如图3－3所示。

图3－3　磁感应点火信号发生器

（1）磁感应点火信号发生器的组成。

磁感应点火信号发生器主要由永久磁铁、感应线圈、转子等组成，其结构及组成如图3－4和图3－5所示。转子由分电器轴驱动，其上有与发动机等缸数的齿数。

图3－4　磁感应点火信号发生器的结构

1—信号转子；2—永久磁铁；3—铁芯；4—磁通；5—传感线圈；6—空气隙

3－5 磁感应点火信号发生器的组成

动底板；3—传感线圈；4—铁芯；5—永久磁铁；6—信号转子

（2）工作过程。

当信号转子的两个凸齿中央正对铁芯的中心线时，磁路中凸齿与铁芯间的空气隙最长，通过线圈的磁通量最小，磁通的变化率为零；当信号转子的凸齿逐渐接近铁芯时，凸齿与铁芯间的气隙越来越小，线圈的磁通量不断增大，当凸齿的齿角与铁芯边线相对时，磁通的变化率最大。随着转子的旋转，凸齿逐渐对正铁芯，此时磁通的变化率在下降。当凸齿的中心与铁芯正对时，空气隙最小，通过线圈的磁通量最大，但磁通的变化率为零，感应电动势为零。当凸齿离开铁芯时，气隙在逐渐增大，磁通的变化率开始减小，感应电动势的方向发生改变，大小也随着凸齿的位置发生变化。整个工作过程如图3－6所示。

图3－6　磁感应点火信号发生器工作过程

（a）接近；（b）对正；（c）离开

1—信号转子；2—传感线圈；3—永久磁铁

图3－7　磁感应点火信号发生器工作原理图

磁感应点火信号发生器是无源的。

（3）工作原理。

空气间隙的变化使磁路的磁阻随之改变，使通过传感线圈的磁通量发生变化，因而在传感线圈内感应出交变电动势。其原理如图3－7所示。

（4）工作特点。

点火信号电压的大小会随发动机转速的变化而变化。转速升高时，磁路的磁阻变化速率升高，相应的磁通量变化速率也升高，传感线圈产生的信号电压随之升高，使点火的击穿电压提前到达，点火相应提前，即能实现自动调节点火提前角。因此利用这一特点，若设计合理，使点火提前角随发动机转速的变化正好满足发动机转速变化对点火提前角的实际需要，就可以省去离心点火提前角调节器。

（5）典型应用。

东风雪铁龙公司生产的富康和爱丽舍等车型仅采用一个金属圆片作为目标，用螺栓固定在飞轮的边缘上，在离合器壳上装有目标传感器。转动每周只收到一个信号。为提高控制效果，在飞轮齿圈上安装一个同样的传感器，测出通过的牙（齿）数，计算出转速，依此调整点火提前角。

2）点火提前角调节装置

从开始点火至活塞到达上止点这段时间内，曲轴转过的角度称为点火提前角。点火系统需要点火提前调节装置，主要是因为混合气被点燃后，火焰需要一定的时间才能传播到整个燃烧室，即从开始点火到混合气燃烧至产生最大压力，有一定的时间延迟。虽然这段时间很短，不过几毫秒，但发动机转速很高，在此短时间内转过的角度却相当大。若恰好在活塞到达上止点时点火，则混合气一面燃烧，活塞一面下移使汽缸容积增大，这将导致燃烧压力降低，发动机功率减小。因此，应当在活塞达到上止点前点火，使气体压力在活塞位置相当于曲轴转到上止点后10°～15°时达到最大值。这样，气体能在做功行程中得到比较完全的膨胀，而热能得到最有效的利用。

如果点火提前角过大，即点火过早，则混合气在压缩行程就开始燃烧，汽缸压力渐渐上升，给上行的活塞造成很大的阻力，会白白消耗发动机的功率，还易出现爆燃（爆震）等不正常燃烧现象。严重时还会使活塞受到反冲，发动机做负功，加速运动部件和轴承的损坏。

如果点火提前角过小，即点火过迟，混合气将在做功行程燃烧甚至在排气管中补燃，使汽缸中的压力降低，导致发动机过热，功率下降。

最佳点火提前角随许多因素而变，最主要的因素是发动机转速和混合气的燃烧速度。因此，对一定的发动机而言，当转速一定时，随着负荷的加大，进入汽缸的可燃混合气增多，压缩终了时的压力和温度增高；同时残余废气在缸内混合气中的百分数下降，因而混合气燃烧速度增大，这时点火提前角应适当减小。反之，发动机负荷减小时，点火提前角应当加大。

当负荷一定时，发动机转速增大，燃烧过程所占曲轴转角增大，这时应适当加大点火提前角。否则，燃烧会延续到膨胀过程中，造成功率和经济性下降。因此，点火提前角应随转速提高适当增大。

点火系统一般设有两套自动调节点火提前角的装置。一套是能随发动机转速的变化而自动调节点火提前角的离心式点火提前角调节装置，另一套是按发动机负荷不同而自动调节点火提前角的真空式点火提前角调节装置。

（1）离心式点火提前角调节装置。

离心式点火提前角调节装置的结构如图3－8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，两离心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个角度，点火提前角增大。转速越高，离心重块离心力越大，点火提前角越大。当发动机的转速下降时，当转速降低时，弹簧将离心重块拉回，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）真空式点火提前角调节装置。

真空式点火提前角调节装置的结构如图3－9所示，其调节点火提前角的基本原理是：小负荷时，节气门开度也小，节气门下方及管道的真空度增大，真空吸力吸引膜片压缩弹簧而拱曲，通过拉杆拉动底板带着断电器触点逆着分电器轴旋转方向转动一定角度（凸轮位置相对不变），使凸轮提前将触点打开，于是点火提前角增大。负荷越小，节气门开度也越小，真空度越高，点火提前角越大。大负荷时，节气门开度增大，真空度减小，膜片在弹簧力的作用下压向左方，拉杆拉动断电器底板顺着凸轮的旋转一个角度，使点火提前角减小。怠速时，节气门接近关闭，吸入孔在节气门的上方，该处的真空度几乎为零，弹簧脱离膜片使点火提前角最小或接近为零。

图3－8　离心式点火提前角调节装置

1—凸轮固定螺栓及垫片；2—断电器凸轮；3—拨板；4—分电器轴；5—离心重块；6—弹簧；7—托板；8—销钉；9—柱销

图3－9　真空式点火提前角调节装置

（a）小负荷（节气门1/4开度）；（b）大负荷；（c）启动和怠速

1—分电器壳体；2—断电器凸轮；3—断电器触点；4—真空点火提前调节器外壳；5—弹簧；6—真空连接管；7—化油器；8—节气门；9—膜片；10—拉杆；11—固定销

3）电子点火控制器

电子点火控制器是将从点火信号发生器收到的信号进行整形、放大以控制点火线圈初级电路的通断。其电路包括点火信号检出电路、信号放大电路、功率放大电路等。

如图3－2所示，点火控制器将从点火信号发生器得到的信号进行整形、放大以控制点火线圈初级电路的通断。它由点火信号检出电路（三极管VT₂）、信号放大电路（三极管VT₃、VT₄）和功率放大电路（大功率三极管VT₅）等组成。其工作原理如下：VT₂为触发管，当它导通时，其集电极的电位降低，使VT₃截止；VT₃截止时，蓄电池通过R₅向VT₄提供偏流，使VT₄导通；VT₄导通时R7上的电压降又加在VT₅的发射极上，使VT₅导通。这样，初级绕组便有电流通过，其电路是：蓄电池正极→点火开关→附加电阻R₈→点火线圈初级绕组→大功率三极管VT₅→搭铁→蓄电池负极。

当VT₂截止时，蓄电池通过R₂向VT₃提供偏流，使VT₃导通。VT₃导通则VT₄截止，VT₅也截止，于是，点火线圈的初级电流被切断，次级绕组产生高压电，击穿火花塞电极间隙，点燃混合气。

电路中VT₁的基极和发射极相连，相当于发射极为正、集电极为负的二极管，起温度补偿作用。其原理如下：当温度升高时，VT₂的导通电压会降低，使VT₂导通提前而截止滞后，从而导致点火推迟。VT₁与VT₂型号相同，具有同样的温度特性系数。故在温度升高时，VT₁的正向导通电压就会降低，使P点电位UP下降，正好补偿了温度升高对VT₂工作电位的影响，而使VT₂的导通和截止时间与常温时的相同。

4）点火线圈

点火线圈一般由初级绕组、次级绕组和铁芯等组成。两个绕组都绕在同一个铁芯上，次级绕组在内，初级绕组在外。次级绕组的匝数大于初级绕组的匝数。按磁路的结构形式，可分为开磁路式点火线圈和闭磁路式点火线圈等两种。

（1）开磁路式点火线圈。

开磁路式点火线圈的实物如图3－10所示，内部结构如图3－11所示。点火线圈的中心是用硅钢片叠成的铁芯，在铁芯外面套上绝缘的纸板套管，套管上绕有次级绕组，它用直径为0．06～0．10mm的漆包线绕11 000～23 000匝。初级绕组用直径为0．5～1．0mm的高强漆包线，绕在次级绕组的外面，以利于散热，一般绕230～370匝。绕组绕好后在真空中浸以石蜡和松香的混合物，以增强绝缘。绕组和外壳之间装有导磁钢套，底部有瓷质绝缘支座，上部有绝缘盖，外壳内充满沥青或变压器油等绝缘物，加强绝缘并防止潮气侵入。

图3－10　几种常见的开磁路式点火线圈

三接线柱式点火线圈的绝缘盖上有接线柱“－”、“开关”、“＋开关”和高压插孔，它们分别连接断电器、启动机附加电阻短路接线柱、点火开关和配电器。其与两接线柱式点火线圈的主要区别是外壳上装有一个附加电阻，为固定该电阻，增加了一个低压接线柱。附加电阻就接在标有“开关”和“＋开关”的两接线柱上，与点火线圈的初级绕组串联。附加电阻可用低碳钢丝、镍铬丝或纯镍丝制成。具有受热时电阻迅速增大，而冷却时电阻迅速降低的特性。因此，在发动机工作时，可自动调节初级电流，确保发动机低速运转时点火线圈不会过热，发动机高速运转时点火线圈不会断火。

图3－11　开磁路式点火线圈的内部结构

（a）结构示意图；（b）三接线柱式原理图；（c）两接线柱式原理图

1—“－”接线柱；2—次级绕组引出头及弹簧；3—橡胶罩；4—高压阻尼线；5—高压线插座；6—螺母及垫片；7—绝缘盖；8—橡胶密封圈；9—螺钉及螺母；10—附加电阻盖；11—附加电子瓷质绝缘体；12—附加电阻及接线片；13—固定夹；14—初级绕组；15—次级绕组；16—绝缘纸板套管；17—铁芯；18—瓷绝缘体；19—沥青材料；20—外壳；21—导磁钢套

当初级电流流过开磁路式点火线圈的初级绕组时，铁芯将会磁化，其磁路如图3－12所示。由于磁路的上、下部分都是从空气中通过的，初级绕组在铁芯中产生的磁通，需经壳体内的导磁钢套形成回路，磁路的磁阻大，漏磁较多，能量损失较大。

图3－12　开磁路式点火线圈的磁路

1—磁力线；2—铁芯；3—初级绕组；4—次级绕组；5—导磁钢套

图3－13　几种常见的闭磁路式点火线圈

（2）闭磁路式点火线圈。

闭磁路式点火线圈的实物如图3－13所示，其内部结构如图3－14所示。在“口”字形或“日”字形铁芯内绕有初级绕组，在初级绕组外面绕有次级绕组，初级绕组在铁芯中产生的磁通，通过铁芯形成闭合磁路，故称其为闭磁路式点火线圈。

与开磁路式点火线圈相比，闭磁路式点火线圈具有漏磁少、转换效率高、体积小、质量小、铁芯裸露易于散热等优点，故已在高能电子点火系统中广泛采用。

图3－14　闭磁路式点火线圈内部结构

（a）闭磁路式点火线圈；（b）“口”字形铁芯；（c）“日”字形铁芯l—初级绕组；2—次级绕组；3—铁芯；4—正接线柱；5—负接线柱；6—高压接线柱；7—磁力线

（3）点火线圈的型号。

根据QC/T73—1993的规定，点火线圈的型号由以下几部分组成，如图3－15所示。

图3－15　点火线圈的型号

电压等级代号：1表示12V；6表示6V。

用途代号：1表示单、双缸发动机；2表示4、6缸发动机；3表示4、6缸发动机（带附加电阻）；4表示6、8缸发动机（带附加电阻）；5表示6、8缸发动机；6表示8缸以上发动机；7表示无触点分电器；8表示高能点火线圈；9表示其他。

（4）点火线圈的工作原理。

当初级线圈接通电源时，随着电流的增加，导线四周产生一个很强的磁场，铁芯储存了磁场能；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，电流断开瞬间的电流越大，两个线圈的匝比越大，则次级线圈感应出来的电压越高。

图3－16　火花塞的结构

1—接线螺母；2—陶瓷绝缘体；3—金属导体杆；4—壳体；5—导电玻璃；6—电阻；7—密封圈；8—中心电极；9—侧电极

5）火花塞

（1）火花塞的作用 将高压电引进发动机燃烧室，在电极间形成火花，以点燃可燃混合气。

（2）火花塞的安装位置 火花塞安装于汽缸盖的火花塞孔内，下端电极伸入燃烧室。上端连接分缸高压线。

（3）对火花塞的要求 足够的力学强度，足够的绝缘强度，良好的温度特性，良好的耐蚀性，良好的密封性。

（4）火花塞的结构 火花塞主要由接触螺母、瓷绝缘体、中心电极、侧电极和壳体等部分组成，如图3－16所示。

（5）火花塞的热特性 火花塞的热特性是指火花塞发火部位的热量向发动机冷却系统散热的性能。影响火花塞热特性的主要因素是火花塞裙部的长度。裙部较长时，受热面积大，吸收热量多，而散热路径长，散热少，裙部温度较高，把这种火花塞称为“热型”火花塞。反之，当裙部较短时，吸热少，散热多，裙部温度较低，把这种火花塞称为“冷型”火花塞。火花塞的热特性常用热值表示。国产火花塞热值分别用1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11…此类阿拉伯数字表示。1、2、3为低热值火花塞；4、5、6为中热值火花塞；7、8、9及以上为高热值火花塞。热值越高，表示散热性越好。因而，小数字为热型火花塞，大数字为冷型火花塞。

（6）火花塞的选择方法 对于大功率、高压缩比和高转速的发动机来说，燃烧室内温度高，火花塞裙部温度就高，应选用冷型火花塞；对于小功率、小压缩比、低转速的发动机而言，燃烧室内温度低，火花塞裙部温度就低，应选择热型火花塞。

6）磁脉冲电子点火系统电路工作过程

磁脉冲电子点火系统电路工作过程如图3－17所示。

图3－17　磁脉冲电子点火系统电路工作过程

图3－18　霍尔效应原理

I—电流；B—磁场；UH—霍尔电压

（1）点火开关打开，点火模块通电准备工作。

（2）凸轮轴带动分电器轴转动，传感器转子转动使传感器线圈产生交变变化的信号（正弦波）。

（3）信号送入点火模块，经过多级放大驱动功率三极管工作→功率三极管接通点火线圈→初级电路通电储能→功率三极管断开点火线圈，次级电路通过互感产生高压→击穿火花塞点火。

2．霍尔效应式电子点火系统

1）霍尔效应

霍尔效应如图3－18所示，霍尔效应式电子点火信号发生器的工作示意如图3－19所示。

图3－19　霍尔效应式电子点火信号发生器工作示意图

（a）霍尔传感器；（b）转子叶片处于永久磁铁和霍尔触发器之间；（c）转子缺口处于永久磁铁和霍尔触发器之间

1—永久磁铁；2—带缺口的转子；3—霍尔触发器

2）分电器组成与特点

霍尔式分电器总成主要由霍尔式电子点火信号传感器、配电器、真空点火提前角调节装置、离心点火提前角调节装置组成，触发叶轮的齿数与发动机的缸数相同，如图3－20所示。

图3－20　霍尔效应式点火信号发生器的组成

密封圈；2—转子；3—磁体；4—密封圈；5—密封罩；6—分电器盖；7—分火头；8—霍尔元件

（1）霍尔式电子点火信号发生器。

霍尔式电子点火信号传感器主要由转子和定子组成。转子即触发叶轮，由分电器轴带动，其叶片数与发动机汽缸数相等。

（2）真空、离心点火提前角调节装置。

霍尔式分电器中的真空、离心点火提前角调节装置与磁感应式分电器的真空、离心点火提前角调节装置基本相同。

（3）配电器。

配电器由分火头和分电器盖组成，桑塔纳轿车霍尔式配电器结构如图3－21所示。分火头带抗干扰高压阻尼电阻，电阻值为0．4～1kΩ。配电器高压导线接头也带阻尼电阻：中央高压线电阻为0～2．8kΩ，高压分线电阻为0．6～7．4kΩ。

3）霍尔式电子点火系统其他元件

（1）电子点火模块。

霍尔式电子点火系统用的点火模块一般多由专用点火集成导体IC和一些外围电路组成，具有恒能点火（初级电流恒定7．5A）、闭和角控制、初级电流上升率控制、停车断电保护、过电压保护等功能。

（2）高能点火线圈。

霍尔式电子点火系统采用的是高能点火线圈，其初级绕组的阻值一般为0．5～0．76Ω，次级绕组的阻值一般为2．4～3．5kΩ。

（3）火花塞。

霍尔式电子点火系统用的火花塞电极间隙一般为0．7～0．9mm。

图3－21　桑塔纳轿车霍尔式配电器结构

1—传动齿轮；2—分电器主轴；3—分火头；4—分电器盖

4）霍尔式电子点火系统工作原理

霍尔式电子点火信号传感器主要由转子和定子组成，其工作原理如图3－22所示。转子即触发叶轮，由分电器轴带动，其叶片数与发动机汽缸数相等，如图3－23所示。

图3－22　霍尔效应式电子点火信号发生器的工作原理

图3－23　霍尔效应式电子点火信号发生器的叶轮

触发叶轮转动，当叶轮齿对准永久磁铁和霍尔基片时，磁力线被旁通，霍尔基片上的磁场消失，霍尔基片不产生感应电压；当气隙对准永久磁铁和霍尔基片时，磁力线通过霍尔基片，霍尔基片产生感应电压。

定子由永久磁铁、霍尔元件和导磁板等组成。带导磁板的永久磁铁与霍尔元件对置安装于分电器底板上，其间留有一定气隙。触发叶片的叶轮可在气隙中转动，输出信号为方波。高、低电平的时间比由触发叶轮的叶片分配来决定，触发叶轮的叶片数等于发动机的汽缸数。

工作原理如图3－24所示。

发动机运转时，触发叶轮随分电器轴转动：当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的气隙时，磁场被触发叶轮的叶片所短路，不能通过并作用在霍尔元件上，因此，霍尔元件此时不产生霍尔电压；当触发叶轮的叶片转离永久磁铁与霍尔元件之间的气隙时，永久磁铁的磁通通过导磁板穿过气隙，作用在霍尔元件上，于是通电的霍尔元件产生霍尔电压。

图3－24　霍尔发生器的工作原理

（a）触发叶片进入空气隙；（b）触发叶片离开空气隙

1—触发叶轮的叶片；2—霍尔集成块；3—永久磁铁；4—霍尔传感器；5—导线

发动机每完成一个工作循环，曲轴转动两周，分电器轴及触发叶轮转一周，霍尔元件被交替地隔磁四次，因而随之产生四次霍尔电压。

由于霍尔元件产生的霍尔电压为毫伏级，因此霍尔效应式电子点火信号发生器输出的信号电压是把微弱的霍尔电压经放大、脉冲整形、变换后，以矩形脉冲输出的电压。放大及转换信号由霍尔集成电路来完成。

霍尔效应式电子点火系统电路的工作过程如图3－25所示。

图3－25　霍尔效应式电子点火系统工作过程及示意图

（a）霍尔效应式电子点火系统工作过程；（b）霍尔效应式电子点火系统示意图

1—蓄电池；2—点火开关；3—点火线圈；4—点火器；5—分电器；6—火花塞

（1）点火开关打开，点火模块通电准备工作，同时稳压电路给霍尔传感器提供工作电源。

（2）凸轮轴带动分电器轴转动，传感器叶轮转动使霍尔元件中产生交变变化的电信号（方波）。

图3－26　光电感应式点火信号感应原理

1—遮光盘；2—遮光盘轴；3—光源；4—光接收器

（3）信号送入点火模块，经过多级放大驱动功率三极管工作→功率三极管接通点火线圈，初级电路通电储能→功率三极管断开点火线圈，次级电路通过互感产生高压→击穿火花塞点火。

3．光电式无触点电子点火装置

1）光电感应原理

利用光敏二极管的光敏效应制成；当光敏二极管接收到光线时导通；当光敏二极管没接收到光线时截止。其原理如图3－26所示。

光电感应式无触点电子点火装置就是采用光电感应式点火信号发生器产生点火信号，控制电子点火器和点火系统的工作。

2）光电感应式传感器的组成

光电感应式传感器的安装位置：一般安装在分电盘上，如图3－27（a）所示，也有的直接安装在凸轮轴前端，如图3－27（b）所示。

图3－27　光电感应式点火信号发生器

光电感应式传感器的组成：转盘、光触发器、发光二极管、光敏二极管，其内部结构如图3－28所示。

图3－28　光电感应式点火信号发生器内部结构

光电感应式传感器的缺点：抗污能力差，对分电器的密封要求高，应用不广泛。

3）光电式电子点火系统工作过程

遮光盘位于发光二极管和光敏二极管之间。当遮光盘挡住发光二极管的光线时，光敏二极管截止，控制电路输出低电平；当缝隙对准发光二极管和光敏二极管时，光线照到光敏二极管上，控制电路输出高电平。发光二极管持续发光，遮光盘的外侧缝隙用于测发动机转速，内侧缝隙用于测曲轴位置信号。

光电式无触点电子点火装置电路如图3－29所示。

图3－29　光电式无触点电子点火装置电路

工作情况分析：镓砷红外线二极管GA为红外线光源，硅光敏二极管VT₁为接收器。发动机工作时，遮光盘随分电器轴转动。当遮光盘上的缺口通过光源时，红外线通过缺口照到硅光敏二极管VT₁上，使其导通→VT₂导通→VT₃导通→VT₄截止→VT₅导通，接通初级回路。当遮光盘的实体部分遮住红外线时，VT₁、VT₂截止→VT₃导通→VT₄截止，切断初级电路，在次级产生高压。

三、点火系统元件的检测

1．点火线圈

用万用表电阻挡分别测量初、次级绕组的电阻。若测量得到的电阻值无穷大，则认为绕组有断路故障；若电阻过大或过小，则说明绕组有接触不良或短路故障。用万用表测点火线圈接线柱与点火线圈外壳之间的电阻，若电阻为零，说明绕组搭铁；若电阻小于50MΩ，则说明绕组绝缘性能差。

2．分电器的检测

（1）配电器 检测分电器盖有无裂纹，碳柱是否太短及有无弹性；测量高压接线柱的绝缘性，用高压试火法检查其是否漏电；检测高压导线是否破损并测量其电阻，电阻值应在25kΩ以下。

（2）点火提前角调节装置 使真空点火提前角调节装置不起作用，用专用的点火正时灯检查随发动机转速提高，点火提前角是否增大可判断离心式点火提前角调节装置是否起作用；使发动机转速运行在2 000r/min，用真空泵抽吸真空点火提前角调节装置，观察发动机工作情况是否改变，可判断真空点火提前角调节装置是否失效。

3．火花塞的检测

（1）短路法 发动机高速或低速运转时，用一字旋具将火花塞短路，如发动机的声音及转速无明显变化，则说明火花塞故障。

（2）目测法 将火花塞从汽缸中取出，装于高压线上并使火花塞外壳与汽缸接触进行点火试验，若火花塞不跳火，则表明火花塞故障。

4．磁感应信号发生器的检测

检查转子与定子之间的气隙，应为0．2～0．4mm，如不符，应进行调整；检查感应线圈电阻，电阻值若无穷大，则为线圈断路；电阻值过大或过小都需更换信号发生器总成。

5．霍尔效应式电子点火信号发生器的检测

关闭点火开关，打开分电器盖，拔下分电器盖上的中央高压线并搭铁，如图3－30所示。将电压表两表笔接在霍尔效应式电子点火信号发生器连接器信号线（绿白线）和搭铁线（棕白线）间（或控制器插头3、6之间）。合上点火开关，启动发动机，观察电压表读数，当触发叶轮的叶片在空气隙时，其电压值为2～9V；当触发叶轮的叶片不在空气隙时，其电压值为0．3～0．4V。若不符，则应更换霍尔传感器。

图3－30　霍尔效应式电子点火信号发生器的检查方法

【任务实施】

一、实施环境

（1）发动机实训台。

（2）被测试的点火线圈、良好的点火线圈。

（3）万能电器试验台，常用工具，万用表、试灯。

（4）电子点火系统电路示教板（三套不同类型）。

二、实施步骤

1．点火线圈检测

1）外部检验

目测点火线圈，若有绝缘盖破裂或外壳碰裂，可能因受潮而失去点火能力，应予以更换。

2）初、次级绕组断路、短路和搭铁检验

（1）测量电阻法。

用万用表测量点火线圈的初级绕组、次级绕组及附加电阻的电阻值，应符合技术标准，否则说明有故障，应予以更换。

（2）试灯检验法。

将试灯接在初级绕组的两接线柱上，若灯不亮则表示断路；当检查绕组是否有搭铁故障时，可将试灯的一端与初级绕组相连，一端接外壳，如灯亮，便表示有搭铁故障；绕组短路故障用试灯不能查出。

3）次级绕组的检验

因为次级绕组的一端接在高压插孔，另一端与初级绕组相连。在检验中，当试灯的一个触针接高压插孔，另一触针接低压接柱时，若试灯发出亮光，则说明有短路故障；若试灯暗红，则说明无短路故障；若试灯根本不发红，则应注意观察，当触针从接柱上移开时，看有无火花发生，如没有火花，则说明绕组已断路。

因为次级绕组和初级绕组是相通的，若次级绕组有搭铁故障，在检查初级绕组时就已反映出来了，无需再检查。

4）发火强度检验

（1）电器试验台检验。

检查点火线圈产生的高电压时，可与分电器配合在试验台上进行试验。检验时将放电电极间隙调整到7mm，先以低速运转，待点火线圈的温度升高到工作温度（60～70℃）时，再将分电器的转速调至规定值，一般4、6缸发动机的点火转速为1 900r/min，8缸发动机用的点火转速为2 500r/min，在0．5min内，若能连续发出蓝色火花，表示点火线圈良好。

（2）用对比跳火法检验。

此方法在试验台或车上均可进行，将被检验的点火线圈与正常的点火线圈分别接上进行对比，看其火花强度是否一样。

点火线圈经过检验，如内部有短路、断路、搭铁等故障，或发火强度不符合要求，一般均应更换。

2．点火系统检测

1）接线检查

在实验前应检查点火系统的接线情况，有无接错、漏接、接触不良的现象，如有，则应先处理，再进行下面的检测。

2）供电电压的检测

用万用表检测点火线圈正极与地之间的压降，应与供电电池的压降相等（无附加电阻的类型），如果差值大于0．5V，则应检查电路的连接情况是否有断路、短路或接触不良。

3）发火性能的检测

接好系统后，运转检测发火性能。如果有火，但呈黄色，则应检查电容本身及其线路、点火线圈、高压线、分火头的情况。正常情况下，点火为白色。

4）传感器检测

对于无触点的点火系统，若不能点火，则可先检查传感器，无论是霍尔式传感器，还是光电式传感器都需要来自控制器的供电电压，所以应先检查此电压是否正常，若电压不正常，则检查控制器，若电压正常，则检测传感器的输出信号（由于电磁式点火系统传感器不需供电电源，故可直接检测传感器），信号会随发动机运转速度的变化发生相应的变化（电磁式为0．4～0．8V，霍尔式为3～6V，光电式为2～3V），如果转速不低于1 500r/min且不符合要求，则更换传感器。

5）控制器检测

如果上述检测都没问题，只可能是控制器的故障，可采用替换法检测。

检测参考电阻参数如表3－1所示。

表3－1　点火线圈（12V）初级绕组、次级绕组及附加电阻的电阻值（20℃）

3．故障判断与排除基本步骤

发动机不能启动的故障诊断的一般步骤如下。

（1）开大灯，检查电源及电源线。

（2）检查点火线路的插接器是否松脱、接触不良。

（3）拔出分电器中央高压线，距离缸体3～5mm试火（启动机带动发动机转动1s），若有火，则检查高压电是否能送到火花塞（取下火花塞，让启动机带动发动机转动，观察火花塞间隙是否有火花）。若高压电能送到火花塞且火花塞跳火正常，则检查点火正时，否则，应检查分电器盖及分火头。

（4）若无中央高压火花，则打开点火开关，用数字式万用表电压挡检查点火线圈“＋”与“搭铁”之间的电压，应为12V。

（5）关闭点火开关，测量点火线圈电阻，各阻值应为标准值。

（6）检查信号发生器。

（7）检查电子点火器。

【知识拓展】

一汽大众捷达轿车的无触点电子点火系统原理如图3－31所示，接通点火开关，当点火信号发生器（霍尔效应传感器）发出点火信号，输出具有一定幅值的正脉冲时，就会触发点火控制器，使其中的功率三极管导通，于是点火线圈的初级电路接通。初级电流由电源的“＋”极→点火开关→点火线圈的“＋”接线柱→点火线圈的初级绕组L₁→点火线圈的“－”接线柱→点火控制器→搭铁→电源的“－”极。由于点火线圈初级绕组中有电流通过，于是点火线圈中便形成磁场，将电能转变为磁场能储存起来。

图3－31　一汽大众捷达轿车无触点电子点火系统原理图

火开关；3—带点火信号发生器的分电器；4—点火线圈；5—点火控制器；6—火花塞