点火系统

翁德沃彭：

一般
点火线圈点火
带接触点的传统分配器点火
电脑控制点火
燃烧压力和点火正时
点火提前
停留时间
DIS炎症
每缸一个点火线圈
用示波器测量初级点火模式

整体：
在汽油发动机中，燃料/空气混合物必须在压缩冲程结束时点燃。发生这种情况是因为蜡烛产生火花。为了使火花塞产生火花，需要 20.000 至 30.000 伏的电压。点火线圈将电池电压（约 12 至 14,8 伏）转换为高电压。
对于较旧的系统，通常有 1 个点火线圈拧在发动机缸体上的某处，通过火花塞电缆连接到火花塞。较新的发动机通常配有针式点火线圈。每个火花塞都有自己的点火线圈。通过火花塞电线的存在可以轻松识别发动机上点火线圈的数量。如果火花塞电线连接到每个气缸，则汽车有 1 个固定点火线圈或 DIS 点火线圈。如果没有火花塞电线运行，则每个火花塞上都有一个单独的点火线圈。通常需要拆开发动机盖板才能看到这一点。

点火线圈：
点火系统使用点火线圈。无论哪种类型（传统的或计算机控制的），原理都是相同的。点火线圈包含 2 个围绕铁棒（芯）的铜线线圈。初级线圈（点火开关侧）有几匝粗线。次级线圈有许多匝细线。初级线圈的电压为12伏。 3 至 8 安培的电流通过该初级线圈。这会产生磁场。当该磁场消失时，初级线圈中会产生 250 至 400 伏的电压。由于绕组数量的差异，次级线圈中会产生高达40.000伏的电压。

点火线圈的初级线圈具有欧姆电阻和感性电阻。欧姆电阻可以用万用表测量，或者根据电流或电压测量值计算。感应电阻是指初级线圈中产生的磁场，取决于电流变化的速率和线圈的磁特性（L 值）。每个点火线圈都有一个固定的 L 值，该值取决于线圈的匝数和尺寸以及磁芯的性能和尺寸。

带接触点的传统分配器点火：
传统的点火系统由通过接触点打开和关闭的单个点火线圈、点火线圈电缆、火花塞电缆和具有点火正时提前的机械分配器组成。

静止时，接触点关闭。电流流过初级线圈，通过接触点接地。此时，初级线圈中存在磁场。当凸轮提升杠杆时，接触点之间的接触断开并产生感应电压。该感应电压在次级线圈中被放大，并通过点火线圈电缆传输到分配器。分配器中的接线片指向火花塞电缆连接之一。电压传输到火花塞，火花塞产生火花。

点火线圈通过点火线圈电缆将高压传输到分配器中的转子。分配器中的转子以曲轴速度一半的速度旋转。这是可能的，因为根据结构，曲轴和分配器之间有直接连接（如图所示），或者因为转子直接由凸轮轴驱动。毕竟，凸轮轴的旋转速度已经是曲轴速度的一半。该图显示了分配器的分解图。

转子对维护很敏感。随着时间的推移，转子和分电器盖之间的接触颗粒会腐蚀，从而降低火花塞火花的质量。通过偶尔打磨腐蚀处或更换磨损部件，火花质量仍保持最佳状态。通过转动转子上的分电器盖，可以调整点火正时。

电脑控制点火：
现代汽车配备了计算机控制的点火系统。发动机管理系统控制点火线圈。脉冲发生器（曲轴位置传感器和可能的凸轮轴位置传感器）提供与曲柄或凸轮轴同步运行的参考脉冲。作为参考点的环或滑轮上经常缺少一个齿。该图显示了机加工的曲轴皮带轮 MegaSquirt项目。滑轮有 36 个齿，其中 1 个已被磨掉。这就是为什么它也被称为 36-1 参考轮。每 10 度，就有 1 个牙齿经过传感器 (360/36)。

每次缺失的齿旋转经过传感器时，就会向 ECU 发送一个信号。
该参考点并非顾名思义，即上止点 (TDC)。实际上，该参考点位于 TDC 之前 90 到 120 度之间。这意味着，当没有点火提前时，点火脉冲发生在参考点之后 9 到 12 个齿。

该图显示了与点火线圈控制脉冲（蓝色）相关的曲轴信号（黄色）。在曲轴信号中，在脉冲缺失的地方可以看到缺失的齿。在该发动机上，缺失的齿位于 TDC 之前 90 度（即脉冲轮的 9 个齿）。

在缺失的牙齿（参考点，黄色）和控制脉冲（蓝色）之间，可见 8 个牙齿；这是 10 度的预点火。

提前点火与燃烧速度有关；燃烧需要时间才能达到最大燃烧压力。该最大燃烧压力在上止点后 15 至 20 度的曲轴位置时最佳。这在所有操作条件下都必须是最佳的。以下段落解释了点火正时对燃烧压力的影响、点火提前如何发生以及如何读取示波器图像中的停留时间。

燃烧压力和点火正时：
点火系统必须保证气缸空间内的混合气在正确的时间点燃。当活塞经过上止点时，燃烧压力必定最高。由于在混合物点火和点火之间（达到最大燃烧压力）存在一段时间，因此必须在 TDC 之前的某个时间点燃混合物。简而言之：在活塞到达上止点之前，火花塞必须已经产生火花。

在下图中，我们看到相对于曲轴角度的压力变化（红线）。火花塞在a点产生火花。活塞进一步移向上止点 (0)，燃烧压力增加。在 TDC 后约 10 至 15 度时达到最大燃烧压力（b 点）。

如果b点向左移动太远，则混合气过早点燃并且活塞停止向上移动；
当b点向右移动时，燃烧发生得太晚了。活塞已经向 ODP 移动太远。动力冲程不再足够有效。

点火提前角：
为了使压力峰值出现在正确的曲轴位置，重要的是在发动机转速增加时提前点火。 b点（最大燃烧压力）不得移动。当提前和延迟点火正时时，a点（点火正时）向左或向右移动。燃烧时间取决于发动机的填充水平和当前的混合比。因此，每台发动机的点火提前都是不同的。这也是曲轴参考点设置在上止点之前一定角度的原因：在参考点和上止点之间有时间计算点火提前。

对于 DIS 点火线圈（本页进一步描述），曲轴位置传感器足以确定点火正时。例如，缺齿后的第一个脉冲用于加载气缸 1 和 4 的次级线圈。然后对齿数进行计数（本例中为 18 个），为气缸 2 和 3 的次级线圈生成脉冲。如果发动机配备 COP 点火线圈，仅一个参考点是不够的。在这种情况下，需要凸轮轴位置传感器来检测多个参考点。

下面的两张图片（点火提前表和 3D 视图）显示了点火图的设置 MegaSquirt项目。这些称为查找表、参考或核心字段。

点火提前根据发动机配置确定。图表显示了（传统）机械分电器点火（粉红线）和计算机控制系统（蓝线）的满载点火提前曲线。粉红色线的弯曲处是真空推进生效的点。此外，线条是直的；这是由于机械限制。通过计算机控制系统，可以更精确地控制；因此，点火曲线呈曲线状进行。在 1200 到 2600 rpm 之间，蓝线被稍微拉低；这与部分负载爆震区域有关。还可以看出，传统的和计算机控制的推进线都以大约25度结束。不应进一步增加提前量，因为这样会存在“高速爆震”或高速爆震区域的风险。

点火图作为点火提前的基础。从此时起，发动机管理系统将尝试尽可能提前点火。提前太多会导致敲缸；这是由爆震传感器记录的。当爆震传感器记录到发动机有爆震倾向时，发动机管理系统将偏离点火正时几度。然后速度将再次加速，直到爆震传感器发出信号。

停留时间：
当初级电流接通时，就会产生磁场。通过线圈的电流不会立即达到最大值；这需要时间。线圈中存在由相反的感应电压获得的电阻。电流也不会超过6至8安培。 2,3 毫秒内已产生足够的能量，使火花穿过火花塞，足以点燃空气燃料混合物。 t=2,3ms的点是点火正时。从时间 t0 到 t=2,3 ms 的电流建立称为初级线圈的充电时间或停留时间。

初级线圈中的电流累积停止于大约 7,5 安培。电流不应进一步增加，因为这样初级线圈可能会变得太热。当汽车车载电压下降时，需要更多时间为初级线圈充电。点火正时不改变。所以加载必须更早开始。这可以从图中看出，其中绿线显示了线圈在较低电压下的导通现象。充电过程较早开始 (delta t)，并与 7,5 A 黑线同时结束。

点火线圈的控制发生变化；驱动脉冲的宽度影响初级线圈的充电时间。脉冲越长，线圈充电的时间就越长。
在这两张图像中，炎症发生在第八颗牙齿（TDC 前 80 度）。右图显示了较长的停留时间。

DIS 炎症：
DIS 代表无分电器点火系统。顾名思义，它是一种电子无分电器点火装置。点火信号直接来自ECU，为电脑控制点火。该点火系统在 2 个外壳中结合了 1 个点火线圈。每个点火线圈为2个气缸提供火花。一个单线圈点火线圈安装在 1 号和 4 号气缸上，另一个线圈安装在 2 号和 3 号气缸上。

我们以 DIS 点火线圈为例，连接 2 号和 3 号气缸。没有转子，这意味着它们会同时产生火花。气缸 2 处于压缩冲程末端，点火线圈提供火花来点燃混合物。这意味着点火线圈也会在 3 号气缸上产生火花，然后从进气冲程开始，但因为现在没有可燃混合物，所以这并不重要。随后，当气缸 3 忙于压缩冲程时，气缸 2 将忙于进气冲程，然后将接收不必要的火花。气缸内不发生燃烧的空火花不会导致火花塞加速老化。燃烧混合物时，火花只需要 1kV (1000V) 的电压，而不是 30kV。

DIS 点火线圈的优点是实际上不需要维护。点火线圈是免维护的。这种点火线圈的缺点是湿气有时会渗透到点火线圈中的电缆和连接轴之间。湿气会腐蚀触点，使其变成白色或绿色。由于腐蚀造成较大的电压损失，火花电压下降。发动机可能会开始轻微摇晃和振动，但实际上不会导致 ECU 内存出现故障。如果发生此类投诉，明智的做法是一根一根地拆下点火线圈上的电缆（在发动机关闭的情况下！！）并检查触点是否良好且呈金色，并且内部是否有腐蚀的痕迹。电缆和轴中。可以看到。腐蚀非常严重，清洁后会慢慢恢复。最好的解决方案是用相关电缆更换整个点火线圈。

每缸一个点火线圈：
在这种点火系统中，（棒）点火线圈，也称为 COP（塞上线圈）点火线圈，直接安装在火花塞上。此处，发动机控制单元 (ECU) 也控制着点火。电流和点火正时均由控制单元计算。操作就像旧的点火线圈一样；该点火线圈也有初级线圈和次级线圈。初级线圈通过顶部的插头供电，并通过晶体管在内部中断。
这些点火线圈的缺点是它们安装在火花塞轴中，因此变得非常热。尽管它们是为此而设计的，但有时它们确实容易损坏。当汽车跳过一个气缸然后发动机开始晃动时，就可以识别出这种情况。当这种情况发生时，氧传感器将识别出点火线圈没有点燃燃油，并且将停止向相关气缸喷射燃油。然后气缸就不再起作用了。这可以防止未燃烧的燃料进入废气，从而破坏催化剂。点火线圈损坏通常可以通过发动机运行非常不规则的事实来识别（并且发动机灯亮起，尽管该灯可能有多种原因）。

更多信息和气缸失火的原因可以在页面上找到气缸传输.

如果怀疑点火线圈有故障，在发动机处于紧急模式并且发动机运转时点火和喷射已关闭的情况下，可以用示波器查看主点火图像。

使用示波器测量初级点火模式：
点火线圈产生电压，从而在火花塞底部产生强烈的火花。点火线圈必须产生大约 30.000 至 40.000 伏的电压才能在火花塞中产生火花。为此，必须在初级线圈中产生 300 至 400 伏的电离电压。我们可以在电压通过初级线圈的过程中看到这个过程是否顺利。初级线圈和次级线圈的电压会相互传递，尽管次级线圈中的电压大约高 100 倍。这样可以在初级电压曲线中查看点火线圈是否正常以及火花塞是否正常点火。下面的示波器图像是在点火线圈的初级线圈上测量的。

从左到右：

14 伏：静止时，我们在点火线圈的正极和接地侧测量 14 伏；
接触时间：初级线圈一侧接地。 +和地之间产生14伏的差分电压，使电流流过线圈；
300 伏（感应）：ECU 或点火模块中的输出级结束控制，并在初级线圈中产生约 300 伏的感应。我们称之为电离电压。次级线圈中产生 30.000 伏的电压。该电压对于使火花塞电极之间的空气导电并允许火花跳出是必要的；
火花塞打火：从火花线可以看出火花塞正在打火；
摇摆：这是残余能量流走的地方。这取决于电路的LCR值（点火线圈的L值和电容器的电容）。

示波器图像中的打开时间是指接触点的打开时间。这不再适用于计算机控制的点火。然而，我们可以根据第二个火花的电离电压出现的点来确定速度。下面的示波器图像显示了低速（左）和高速（右）时的主要点火图像。

使用示波器，我们可以显示与曲轴信号相关的点火图像和喷射图像。参考轮包含一个参考点。曲轴每转一圈后都会发生点火时刻。我们知道曲轴必须旋转两圈才能完成一个完整的工作循环。由此我们可以认识到我们正在处理 DIS 点火线圈。于是就出现了“浪费的火花”。喷油器图像证实了这一点：曲轴每转一圈就会进行一次喷油。

如果怀疑点火线圈有故障，可以通过查看二次点火图像来判断二次点火是否有问题。生成的图像显示出现故障的气缸 6（蓝色）和气缸 4（红色）的点火图像。解释如下图所示。

在第 4 号圆柱体的主图像中，可以看到电离电压，但随后能量就消失了。该图像现在类似于磁性线圈喷射器的特征电压分布。我们可以从这张图片中识别出什么：

6 号气缸（蓝色）正常。我们使用这张图片作为参考；
4号缸：电离电压正常。能量在初级线圈中产生。初级线圈良好；
发动机ECU或外部点火模块控制正常；
二级课程不可见；
因此初级和次级线圈不交换能量；
次级线圈断路。

经验表明，点火线圈的次级线圈可能会因热量而失效。我们可以用示波器检测到这个缺陷。请注意：如果发动机进入跛行模式，控制可能会终止。因此，应在发动机启动后或启动时立即进行测量。