传统点火系统

3.2　传统点火系统

3.2.1　传统点火系统的结构

传统点火系统之所以称为触点式点火系统，是因为它控制点火线圈初级电流通断的元件是触点。

传统点火系统主要由电源、点火线圈、分电器总成、点火开关、火花塞等组成，如图3.1所示。

图3.1　传统点火系统的组成

（1）分电器

分电器主要包括断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分，如图3.2所示。

图3.2　分电器

断电器由触点和凸轮组成，其作用是接通和断开初级电路。它周期地接通和断开初级电路，使初级电流发生变化，以便在点火线圈中感应生成次极电压。断电器的触点间隙一般为0.35～0.45mm，可以通过调整固定触点的位置来改变触点间隙。

断电器凸轮和分火头装在同一轴上，一般由发动机配气机构凸轮轴上的斜齿轮驱动，四冲程发动机转速与分电器转速比为2∶1，即曲轴每转两圈，则分电器转一圈。其作用是让凸轮与分电器轴随发动机凸轮轴转动，并根据发动机是否点火的信息，使断电触点打开和闭合。

电容器与断电器触点并联，其功用是在点火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电火花，防止触点烧损，并可加速点火线圈中的磁通变化率，提高点火电压。

配电器（分电器）由分电器盖和分火头组成，配电器的功用是将点火线圈中产生的高压电，按照发动机的工作顺序轮流分配到各汽缸的火花塞上。分电器盖上的中心电极与点线圈高压插孔连接，旁电极与发动机各汽缸火花塞连接，即旁电极数为发动机汽缸数。

点火提前机构有离心点火提前机构和真空点火提前机构两类。离心点火提前机构，其作用是随发动机转速的变化，自动调节点火提前角。要求随发动机转速的增大点火提前角增大。真空点火提前调节机构，其作用是随发动机负荷的变化，自动调节点火提前角。要求发动机负荷增大时，点火提前角减小；反之，发动机负荷减小时，点火提前角增大。

（2）点火线圈

点火线圈的结构如图3.3所示。

1）作用

点火线圈为自耦变压器，其作用是将汽车电源的低压电升变成点火的高压电。

图3.3　点火线圈结构

1—瓷杯；2—铁芯；3—初级绕组；4—次级绕组；5—钢片；6—外壳；7—“－”接线柱；8—胶木盖；9—高压线插座；10—“＋”或“开关”接线柱；11—“＋开关”接线柱；12—附加电阻

2）类型

按铁芯结构形式不同，点火线圈有开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈两种。

①开磁路式点火线圈：

它的结构主要由初级绕组、次级绕组和铁芯、导磁钢片、胶木盖、绝缘瓷杯、外壳等组成（见图3.4）。

初级线圈用直径为0.5～1.0mm的漆包铜线，匝数为230～380匝；次级线圈用直径为0.06～0.10mm的漆包铜线，匝数为25000～30000匝。两个线圈同时安装在铁芯上，线圈之间、线圈与铁芯之间均绝缘。

②闭磁路式点火线圈：

它的结构与开磁路点火线圈相比，其铁芯不是长条形，而是“日”字形或“口”字形，如图3.4所示。线圈通电后，产生的磁力线沿铁芯形成闭合磁路，使漏磁场小、磁阻小、能量损失小，所以能量转换率可高达75%（开磁路点火线圈的能量转换率只有60%）。另外，由于闭磁路点火线圈铁芯导磁能力强，可在较小的磁动势安匝数下产生较强的磁场，因而可有效地减小线圈匝数，使点火线圈小型化。大多数电子点火系使用这种点火线圈。

图3.4　点火线圈的磁路

3）点火线圈的原理

根据电磁感应原理，接通点火线圈初级线圈电流，初级电流增大，初级磁通也增大，当断开初级电流，则初级磁通变化，在次级线圈中感应出电动势。次级感应电动势的大小与初级电流的大小、初级电流变化的速率、次级线圈与初级线圈的匝数比等因素有关。

4）点火线圈的型号规格及适用车型

根据汽车行业标准QC/T73—1993枟汽车电气设备产品型号编制方法枠规定，点火线圈的型号组成如下：

①产品代号。点火线圈的产品代号为DQ——点火线圈、DQG——干式点火线圈、DQD——电子点火系（早期用JDQ——表示晶体管点火系）用点火线圈三种。

②电压等级代号。用数字表示，“1”表示12V电压。

③用途代号。点火线圈的用途代号用一位阿拉伯数字表示，其中：1表示单、双缸发动机用，2表示四、六缸发动机用，3表示四、六缸发动机用（点火线圈带附加电阻），4表示六、八缸发动机用（点火线圈带附加电阻），5表示六、八缸发动机用，6表示八缸以上发动机用，7表示无触点式点火系用，8表示高能点火系用，9表示单缸点火系用。

④设计序号。按产品设计先后顺序，用1～12位阿拉伯数字表示。

⑤变形代号。以汉语拼音大写字母A，B，C，…顺序表示。

（3）火花塞

图3.5　火花塞的结构

1—接线螺母；2—高氧化铝陶瓷绝缘体；3—商标；4—钢质壳体（六角形）；5—内垫圈（密封导热）；6—密封垫圈；7—中心电极导电杆；8—火花塞裙部螺纹；9—电极间隙；10—中心电极和侧电极；11—型号；12—去干扰电阻

1）功用

将高压电引入汽缸燃烧室，产生电火花点燃可燃混合气。

2）火花塞的结构

它主要由壳体、绝缘体、中心电极和侧电极三部分组成，如图3.5所示。

火花塞的电极间隙一般为0.7～0.9mm。近年来，为适应发动机排气净化的要求，采用稀混合气，以高能电子点火时，火花塞电极间隙有增大的趋势，有的已增大至1.0～1.2mm。

火花塞间隙过小，容易烧蚀；间隙过大，火花塞跳火会变弱，甚至断火。

3）热特性

为保证火花塞正常点火，其下部绝缘体（称裙部）的温度应维持在500～700℃，这样才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉，不致形成积炭，所以称这个温度为自净温度。温度过低，火花塞会形成积炭；温度过高，又易导致炽热点火，使发动机遭到损坏。

4）类型

火花塞裙部的温度取决于火花塞裙部的长度，裙部长的称热型火花塞，裙部短的称冷型火花塞。

热型火花塞的裙部长度为16mm和20mm。裙部长，吸热面积大，吸热量量多，传热距离长，散热慢。它通常用在小功率、低压缩比、低转速的发动机上。

冷型火花塞的裙部长度小于或等于8mm。裙部短，吸热面积小，传热距离短，散热快。它通常用在大功率、高压缩比、高转速的发动机上。

另外，在热型和冷型之间，还有中型火花塞（其裙部长度为11mm和14mm）。

5）火花塞使用中的常见故障

火花塞使用中一般有三种情况：正常状态、积炭状态、烧蚀状态。如图3.6所示。

图3.6　火花塞使用中常见的故障

火花塞上有积炭、积油等时，可用汽油或煤油、丙酮溶剂浸泡，待积炭软化后，用非金属刷刷净电极上和瓷心与壳体空腔内的积炭，用压缩空气吹干，切不可用用刀刮、砂纸打磨或蘸汽油烧，以防损坏电极和瓷质绝缘体。

3.2.2　传统点火系统的工作原理

传统点火系统的工作原理图如图3.7所示。

图3.7　传统点火系统的工作原理图

触点闭合时，初级线圈电路通电，电流从蓄电池的正极经点火开关、点火线圈的初级线圈、断电器触点、接地流回蓄电池的负极，为低压电路。构成低压回路时，电源是蓄电池或发电机，负载是点火线圈初级线圈。

当触点断开时，在初级线圈通电，其周围产生磁场，并由于铁芯的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时，初级线圈电路被切断，初级线圈电路电流迅速下降到零，铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失，因而在匝数多，导线细的次极绕组中感应出很高的电压，使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生火花。构成高压回路时，电源是点火线圈次级线圈，负载是火花塞间隙。