浅析汽车点火系统发展介绍

汽车点火系统按结构形式分为触点式点火系统、电子点火系统和微机控制的点火系统三种类型。三种点火系统代表了汽车点火系统的三个发展阶段,每种点火系统的改进都伴随着汽车科技的进步及其他学科领域成果在汽车上的运用,晶体管和计算机技术的发展带动了汽车点火系统的不断升级和改进。下面我们主要分析各个时期汽车点火系统的特点及发展和改进。

1、传统点火系统

触点式的点火系统属于早期第一代点火系统,主要特点是靠凸轮驱动一个机械触点来达到控制初级电路通断的目的, 从而在次级回路产生高压电。当点火开关接通时,如果断电器触点处于闭合状态, 低压电流回路被接通。其低压电流流过的线路为:蓄电池正极—电流表A—点火开关SW—点火线圈“+”端子—附加电阻—点火线圈另一“+”端子—点火线圈初级绕组—点火线圈“-”端子—断电器触点K—搭铁—蓄电池负极。当断电器凸轮旋转到将触点顶开时,低压电流回路被切断,在初级绕组和次级绕组中都感应产生电动势。由于次级绕组的匝数多,因此能够产生15～25KV的高压电。这个高压电足以击穿火花塞电极间隙而产生电火花,点燃可燃混合气。初级绕组匝数少,产生感应电动势低, 大概在200～300V,为了保护触点,防止触点产生电火花,烧蚀触点,因此并联一个电容来吸收自感电动势保护触点。其高压电流流过的线路为:点火线圈次级绕组—附加电阻—点火开关SW—电流表A—蓄电池—搭铁—火花塞旁电极—火花塞中性电极—配电器旁电极—配电器分火头—次级绕组。

触点式点火系统的优点主要体现在结构简单、价格便宜、维护方便,但其自身的缺点也很明显:
(1)触点容易产生电火花,使触点烧蚀,造成接触不良。当发动机转速升高时, 触点闭合时间变短, 高压电不足, 容易造成高速失火, 使发动机运行抖动、无力。
(2)触点是机械式,存在接触不良,凸轮磨损和金属疲劳等故障。
(3)在触点式点火系统中,点火提前角的控制是由离心提前和真空提前两部分组成的, 其控制由机械装置完成,对点火提前角不能精确控制。

2、电子式点火系统

伴随着晶体管技术的发展和集成电路的产生,我们对触点式的点火系统进行了改进,取而代之的是电子点火系统。如图1所示。

图1

传统点火系统有一个致命的缺点就是断电器触点易烧蚀,如果我们用一个开关三极管代替触点,通过触发信号来控制三极管的导通与截止,达到接通和断开初级电路的目的,从而控制高压电的产生。我们把起开关作用的三极管叫做点火控制器或点火模块。点火控制器的触发信号有:磁电式、光电式、霍尔式等多种形式的信号发生器。信号发生器的信号输送至点火控制器的控制端,用以控制电子开关的通断。这种电子开关不存在接触不良的故障,同时也不会在触点两端产生火花, 故而克服了触点式的缺点, 但是电子点火系统对点火提前角的控制还是不够精确, 主要是由点火模块根据发动机的转速进行自动调节, 其调节的精度决定于点火模块的复杂程度,容易造成控制的不精确。

3、微机控制点火系统

随着微型计算机的迅猛发展, 由微电脑控制的发动机已经取代了点火模块的功能。微电脑强大快捷的计算功能和控制功能,能随时检测发动机的转速、水温、爆震信号、负荷的变化以及自动
变速箱的工作状况,随时根据需要改变点火提前角, 达到精确控制的目的。

图2

如图2 所示,微机控制点火系主要由各类传感器( 如车速传感器、曲轴位置传感器、发动机转速传感器、温度传感器、爆燃传感器等)/发动机控制微机(ECU)和点火执行器(即点火模块、点火线圈、分电器及火花塞等)三部分组成。水温传感器、爆震传感器、曲轴位置传感器、曲轴转速传感器等各种传感器把发动机的各种有关信息传递给ECU,经ECU综合处理后,向电子点火器发出点火指令IGT,由电子点火器、高压线圈、火花塞完成点火任务,执行机构将点火执行情况的信号IGT反馈给微机ECU。整个控制过程的实现是依靠计算机强大的分析处理数据的能力,根据发动机的不同运行工况不断修正点火提前角,以获得最佳的点火时刻,改善发动机性能,使发动机工作时其动力性和经济性达到最佳、排放污染最小。