本系列主要針對汽車的構造來進行簡單說明，一共分為23個專題，分别為：（1）發動機；（2）曲柄連杆機構；（3）配氣機構；（4）燃料供給系；（5）排放控制；（6）冷卻系；（7）潤滑系；（8）點火系；（9）啟動系；（10）傳動系；（11）離合器；（12）變速器；（13）萬向傳動；（14）驅動橋；（15）行駛系；（16）車架；（17）車橋與車輪；（18）懸架；（19）轉向系；（20）制動系；（21）車身；（22）電子控制；（23）新能源汽車。

前期文章有：汽車構造系列之十---傳動系，汽車構造系列之二---曲柄連杆機構，汽車構造系列之一---發動機（開篇），汽車構造系列之十三---萬向傳動，汽車構造系列之七---潤滑系汽車構造系列之十六---車架，汽車構造系列之十七---車橋與車輪，汽車構造系列之十八---懸架。

本篇主要介紹汽車構造系列之八--點火系。

一、點火系的概述

在汽油發動機中，點火系統是汽油發動機組成中最重要的電氣系統之一，它的基本功能是在火花塞兩電極之間産生電火花。為适應發動機的工作，還要求點火系統能在規定的時刻，按發動機的點火次序供給火花塞以足夠能量的高電壓，使其兩電極間産生電火花，點燃混合氣使發動機做功，從而保證發動機的正常運行。點火系工作性能的好壞直接影響到汽車的動力性、燃油經濟性和排放性等。

在汽車100多年的發展曆程中，點火系也經曆了不斷改進、不斷完善的過程。概括起來汽油機點火系主要經曆了磁電機點火系、機械控制式點火系、電子點火系和微機控制點火系4個主要階段。每一種點火系都是在當時的制造工藝、對發動機不同的要求以及科學技術發展的支持下克服上一代産品的缺陷而産生的。汽車點火系的結構工作原理圖如下：

二、點火系的分類

（一）磁電機點火系

電機點火系是最早的一種點火系，其電源是磁電機本身。磁電機是低壓電源、斷電—配電器、點火線圈等的組合體。低壓電源為永磁式交流發電機。永磁式交流發電機轉子旋轉時，在初級繞組中産生低壓交流電流；斷電器觸點打開時，初級電流被切斷，在次級繞組中産生高壓電動勢，經配電器送往火花塞跳火。其點火系統示意圖具體如下：

如下圖，磁電機點火系的優點是體積小、重量輕、高速點火可靠，但在多缸、低速的情況下點火性能較差。其結構複雜‚維修不便‚加之在長期使用中永久磁鐵磁性不夠穩定‚會使次級電壓下降‚所以現代汽車上已不使用這種點火系。

（二）機械控制式點火系

機械控制式點火系又稱為傳統點火系或蓄電池點火系，由電源、點火線圈、分電器、點火開關和火花塞等組成。分電器軸由發動機凸輪軸驅動，斷電器凸輪的凸角數與發動機氣缸數相等。其電源為蓄電池和發電機。

機械控制式點火系高壓電的産生原理：發動機旋轉時，分電器内斷電器凸輪軸随之轉動，斷電器觸點交替地閉合和打開。斷電器觸點閉合時，電流通過蓄電池正極→點火開關→點火線圈初級線圈→斷電器觸點→搭鐵→蓄電池負極而構成回路，此回路又稱為初級電路或低壓電路。斷電器觸點打開時，在點火線圈初級線圈中感應出300 V左右的自感電動勢，而點火線圈初級線圈和次級線圈為緊耦合，耦合系數約為1 ，這樣就在次級線圈上自感産生15～25 kV高壓電，配電器按發動機點火順序将高壓電分配給各缸火花塞，産生電火花。

機械式點火系統最大的缺點是因為斷電器與驅動凸輪之間機械聯動因此閉合角不能變化，而閉合時間和發動機轉速的變化有很大的關系，當發動機轉速升高時觸點閉合時間縮短，初級線圈電流減小點火能量降低；當發動機轉速降低時閉合時間又過長，造成線圈中電流過大容易損壞。

1. 電子點火系

電子點火系統與機械式點火系統完全不同，它有一個點火用電子控制裝置，内部有發動機在各種工況下所需的點火控制曲線圖(MAP圖)。通過一系列傳感器如發動機轉速傳感器、進氣管真空度傳感器(發動機負荷傳感器)、節氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器等來判斷發動機的工作狀态，在MAP圖上找出發動機在此工作狀态下所需的點火提前角，按此要求進行點火。然後根據爆震傳感器信号對上述點火要求進行修正，使發動機工作在最佳點火時刻。

電子點火系統也有閉環控制與開環控制之分:帶有爆震傳感器，能根據發動機是否發生爆震及時修正點火提前角的電控系統稱為閉環控制系統；不帶爆震傳感器，點火提前控制僅根據電控單元内設定的程序控制的稱為開環控制系統。

例如霍爾式電子點火系統，主要由霍爾式分電器、點火電子組件、高能點火線圈、火花塞等組成。發動機工作時，霍爾信号發生器的信号轉子開始轉動。當信号轉子上的葉片進入霍爾元件與永久磁鐵間的空氣隙時，葉片在磁力線旁路‚霍爾元件無磁力線穿過，不産生霍爾電壓，當信号轉子上的葉片離開空氣隙時，霍爾元件有磁力線穿過，産生霍爾電壓。

分電器軸帶動霍爾信号發生器的觸發葉輪旋轉。當觸發葉輪的葉片進入空氣隙時，信号發生器輸出高電壓信号‚使電子控制模塊集成電路中末級的大功率三極管導通，點火系初級電路接通，電流經點火線圈和點火控制器大功率三極管，同時火花能量以磁場形式儲存在點火線圈中。其工作原理圖如下：

（四）微機控制點火系

随着微型計算機的迅猛發展,由微電腦控制的發動機已經取代了點火模塊的功能。微電腦強大快捷的計算功能和控制功能,能随時檢測發動機的轉速、水溫、爆震信号、負荷的變化以及自動變速箱的工作狀況,随時根據需要改變點火提前角,達到精确控制的目的。

如下圖所示，微機控制點火系主要由各類傳感器(如車速傳感器、曲軸位置傳感器、發動機轉速傳感器、溫度傳感器、爆燃傳感器等)/發動機控制微機(ECU)和點火執行器(即點火模塊、點火線圈、分電器及火花塞等)三部分組成。水溫傳感器、爆震傳感器、曲軸位置傳感器、曲軸轉速傳感器等各種傳感器把發動機的各種有關信息傳遞給ECU,經ECU綜合處理後,向電子點火器發出點火指令IGT,由電子點火器、高壓線圈、火花塞完成點火任務,執行機構将點火執行情況的信号IGT反饋給微機ECU。整個控制過程的實現是依靠計算機強大的分析處理數據的能力,根據發動機的不同運行工況不斷修正點火提前角,以獲得最佳的點火時刻,改善發動機性能,使發動機工作時其動力性和經濟性達到最佳、排放污染最小。

随着時間的發展，微機控制點火系不斷的改進與完善：

（1）采用閉環控制。大量的實踐證明，輕微爆燃對提高汽油機的性能有利，于是利用爆燃傳感器反饋控制的閉環控制方式被采用，CU根據爆燃傳感器的信号，判斷是否發生爆燃及爆燃的強度，并根據判斷結果對點火提前角進行反饋控制：有爆燃時，逐漸減小點火提前角，使點火推遲，直到爆燃消失；無爆燃時，則逐漸增大點火提前角，使點火提前；當再次出現爆燃時，ECU又逐漸減小點火提前角，如此反複。通過對點火提前角進行反複調整，使發動機處于爆燃的邊緣工作，有效提高發動機的動力性、經濟性。

（2）采用直接點火方式。微機控制點火系采用分電器将點火線圈高壓電分配至各缸火花塞時，由于分火頭與分電器蓋旁電極間産生火花，會對無線電産生幹擾，同時分電器工作時産生的機械磨損會影響點火時刻的準确性，分電器安裝位置和占據的空間也會給發動機的布置造成一定困難，所以，越來越多的電控汽車采用直接點火方式，即取消分電器。點火線圈的高壓電在點火控制器的控制下，按照一定的點火順序直接加到火花塞上，使發動機結構更加緊湊、工作更加可靠。

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