點火系統

科目：

一般
點火線圈點火
帶有接觸點的傳統分配器點火
電腦控制點火
燃燒壓力和點火正時
點火提前
停留時間
DIS炎症
每缸一個點火線圈
用示波器測量初級點火模式

整體：
在汽油引擎中，燃料/空氣混合物必須在壓縮衝程結束時點燃。發生這種情況是因為蠟燭產生火花。為了使火星塞產生火花，需要 20.000 至 30.000 伏特的電壓。點火線圈將電池電壓（約 12 至 14,8 伏特）轉換為高電壓。
對於較舊的系統，通常有 1 個點火線圈擰在引擎缸體上的某處，透過火星塞電纜連接到火星塞。較新的引擎通常配有針式點火線圈。每個火星塞都有自己的點火線圈。透過火星塞電線的存在可以輕鬆識別引擎上點火線圈的數量。如果火星塞電線連接到每個汽缸，則汽車有 1 個固定點火線圈或 DIS 點火線圈。如果沒有火星塞電線運行，則每個火星塞上都有一個單獨的點火線圈。通常需要拆開引擎蓋板才能看到這一點。

點火線圈：
點火系統使用點火線圈。無論哪種類型（傳統的或電腦控制的），原理都是相同的。點火線圈包含 2 個圍繞鐵棒（芯）的銅線線圈。初級線圈（點火開關側）有幾匝粗線。次級線圈有許多匝細線。初級線圈的電壓為12伏特。 3 至 8 安培的電流通過此初級線圈。這會產生磁場。當磁場消失時，初級線圈中會產生 250 至 400 伏特的電壓。由於繞組數量的差異，次級線圈中會產生高達40.000伏特的電壓。

點火線圈的初級線圈具有歐姆電阻和感性電阻。歐姆電阻可以用萬用電表測量，或根據電流或電壓測量值計算。感應電阻是指在初級線圈中產生的磁場，取決於電流變化的速率和線圈的磁特性（L 值）。每個點火線圈都有固定的 L 值，該值取決於線圈的匝數和尺寸以及磁芯的性能和尺寸。

帶有接觸點的傳統分配器點火：
傳統的點火系統由透過接觸點打開和關閉的單一點火線圈、點火線圈電纜、火星塞電纜和具有點火正時提前的機械分配器組成。

靜止時，接觸點關閉。電流流過初級線圈，經由接觸點接地。此時，初級線圈中存在磁場。當凸輪提升槓桿時，接觸點之間的接觸斷開並產生感應電壓。此感應電壓在次級線圈中被放大，並透過點火線圈電纜傳輸到分配器。分配器中的接線片指向火星塞電纜連接之一。電壓傳輸到火星塞，火星塞產生火花。

點火線圈透過點火線圈電纜將高壓傳輸到分配器中的轉子。分配器中的轉子以曲軸速度一半的速度旋轉。這是可能的，因為根據結構，曲軸和分配器之間有直接連接（如圖所示），或者因為轉子直接由凸輪軸驅動。畢竟，凸輪軸的旋轉速度已經是曲軸速度的一半。此圖顯示了分配器的分解圖。

轉子對維護很敏感。隨著時間的推移，轉子和分電器蓋之間的接觸顆粒會腐蝕，從而降低火星塞火花的品質。透過偶爾打磨腐蝕處或更換磨損零件，火花品質仍保持最佳狀態。透過轉動轉子上的分電器蓋，可以調整點火正時。

電腦控制點火：
現代汽車配備了電腦控制的點火系統。引擎管理系統控制點火線圈。脈衝產生器（曲軸位置感知器和可能的凸輪軸位置感知器）提供與曲柄或凸輪軸同步運作的參考脈衝。作為參考點的環或滑輪上經常缺少一個齒。此圖顯示了機械加工的曲軸皮帶輪 MegaSquirt項目。皮帶輪有 36 個齒，其中 1 個已磨掉。這就是為什麼它也被稱為 36-1 參考輪。每 10 度，就有 1 個牙齒經過感應器 (360/36)。

每次缺失的齒旋轉經過感測器時，就會向 ECU 發送一個訊號。
此參考點並非顧名思義，即上止點 (TDC)。實際上，該參考點位於 TDC 之前 90 到 120 度之間。這意味著，當沒有點火提前時，點火脈衝發生在參考點之後 9 到 12 個齒。

此圖顯示了與點火線圈控制脈衝（藍色）相關的曲軸訊號（黃色）。在曲軸訊號中，在脈衝缺失的地方可以看到缺失的齒。在該引擎上，缺失的齒位於 TDC 之前 90 度（即脈衝輪的 9 個齒）。

在缺失的牙齒（參考點，黃色）和控制脈衝（藍色）之間，可見 8 個牙齒；這是 10 度的預點火。

提前點火與燃燒速度有關；燃燒需要時間才能達到最大燃燒壓力。此最大燃燒壓力在上止點後 15 至 20 度的曲軸位置時最佳。這在所有操作條件下都必須是最佳的。以下段落解釋了點火正時對燃燒壓力的影響、點火提前如何發生以及如何讀取示波器影像中的停留時間。

燃燒壓力和點火正時：
點火系統必須確保汽缸空間內的混合氣在正確的時間點燃。當活塞經過上止點時，燃燒壓力必定最高。由於在混合物點火和點火之間（達到最大燃燒壓力）存在一段時間，因此必須在 TDC 之前的某個時間點燃混合物。簡而言之：在活塞到達上止點之前，火星塞必須已經產生火花。

在下圖中，我們看到相對於曲軸角度的壓力變化（紅線）。火星塞在a點產生火花。活塞進一步移向上止點 (0)，燃燒壓力增加。在 TDC 後約 10 至 15 度時達到最大燃燒壓力（b 點）。

如果b點向左移動太遠，則混合氣過早點燃並且活塞停止向上移動；
當b點向右移動時，燃燒發生得太晚了。活塞已經向 ODP 移動太遠。動力衝程不再夠有效。

點火提前角：
為了使壓力峰值出現在正確的曲軸位置，重要的是在引擎轉速增加時提前點火。 b點（最大燃燒壓力）不得移動。當提前和延遲點火正時時，a點（點火正時）向左或向右移動。燃燒時間取決於引擎的填充水平和當前的混合比。因此，每台引擎的點火提前都是不同的。這也是曲軸參考點設定在上止點之前一定角度的原因：在參考點和上止點之間有時間計算點火提前。

對於 DIS 點火線圈（本頁進一步描述），曲軸位置感知器足以確定點火正時。例如，缺齒後的第一個脈衝用於加載氣缸 1 和 4 的次級線圈。然後對齒數進行計數（本例中為 18 個），為氣缸 2 和 3 的次級線圈產生脈衝。如果引擎配備 COP 點火線圈，僅一個參考點是不夠的。在這種情況下，需要凸輪軸位置感知器來偵測多個參考點。

下面的兩張圖片（點火提前表和 3D 視圖）顯示了點火圖的設置 MegaSquirt項目。這些稱為查找表、參考或核心欄位。

點火提前根據引擎配置決定。圖表顯示了（傳統）機械分電器點火（粉紅線）和電腦控制系統（藍線）的滿載點火提前曲線。粉紅色線的彎曲處是真空推進生效的點。此外，線條是直的；這是由於機械限制。透過電腦控制系統，可以更精確地控制；因此，點火曲線呈曲線狀進行。在 1200 到 2600 rpm 之間，藍線被稍微拉低；這與部分負載爆震區域有關。還可以看出，傳統的和電腦控制的推進線都以大約25度結束。不應進一步增加提前量，因為這樣會存在「高速爆震」或高速爆震區域的風險。

點火圖作為點火提前的基礎。從此時起，引擎管理系統將盡可能提前點火。提前太多會導致敲缸；這是由爆震感知器記錄的。當爆震感知器記錄到引擎有爆震傾向時，引擎管理系統將偏離點火正時幾度。然後速度將再次加速，直到爆震感知器發出訊號。

停留時間：
當初級電流接通時，就會產生磁場。通過線圈的電流不會立即達到最大值；這需要時間。線圈中存在相反的感應電壓所獲得的電阻。電流也不會超過6至8安培。 2,3 毫秒內已產生足夠的能量，使火星塞穿過火星塞，足以點燃空氣燃料混合物。 t=2,3ms的點是點火正時。從時間 t0 到 t=2,3 ms 的電流建立稱為初級線圈的充電時間或停留時間。

初級線圈中的電流累積停止於大約 7,5 安培。電流不應進一步增加，因為這樣初級線圈可能會變得太熱。當汽車車載電壓下降時，需要更多時間為初級線圈充電。點火正時不改變。所以載入必須更早開始。這可以從圖中看出，其中綠線顯示了線圈在較低電壓下的導通現象。充電過程較早開始 (delta t)，並與 7,5 A 黑線同時結束。

點火線圈的控制發生變化；驅動脈衝的寬度會影響初級線圈的充電時間。脈衝越長，線圈充電的時間越長。
在這兩張影像中，發炎發生在第八顆牙齒（TDC 前 80 度）。右圖顯示了較長的停留時間。

DIS 發炎：
DIS 代表無分電器點火系統。顧名思義，它是一種電子無分電器點火裝置。點火訊號直接來自ECU，為電腦控制點火。此點火系統在 2 個外殼中結合了 1 個點火線圈。每個點火線圈為2個汽缸提供火花。一個單線圈點火線圈安裝在 1 號和 4 號汽缸上，另一個線圈安裝在 2 號和 3 號汽缸上。

我們以 DIS 點火線圈為例，連接 2 號和 3 號汽缸。沒有轉子，這意味著它們會同時產生火花。汽缸 2 處於壓縮衝程末端，點火線圈提供火花來點燃混合物。這意味著點火線圈也會在 3 號汽缸上產生火花，然後從進氣行程開始，但因為現在沒有可燃混合物，所以這並不重要。隨後，當汽缸 3 忙於壓縮衝程時，汽缸 2 將忙於進氣行程，然後將接收不必要的火花。汽缸內不發生燃燒的空火星塞不會導致火星塞加速老化。燃燒混合物時，火花只需要 1kV (1000V) 的電壓，而不是 30kV。

DIS 點火線圈的優點是實際上不需要維護。點火線圈是免維護的。這種點火線圈的缺點是濕氣有時會滲透到點火線圈中的電纜和連接軸之間。濕氣會腐蝕觸點，使其變成白色或綠色。由於腐蝕造成較大的電壓損失，火花電壓下降。引擎可能會開始輕微搖晃和振動，但實際上不會導致 ECU 記憶體故障。如果發生此類投訴，明智的做法是一根一根地拆下點火線圈上的電纜（在發動機關閉的情況下！！）並檢查觸點是否良好且呈金色，並且內部是否有腐蝕的痕跡。電纜和軸中。可以看到。腐蝕非常嚴重，清潔後會慢慢恢復。最好的解決方案是用相關電纜更換整個點火線圈。

每缸一個點火線圈：
在這個點火系統中，（棒）點火線圈，也稱為 COP（塞上線圈）點火線圈，直接安裝在火星塞上。此處，引擎控制單元 (ECU) 也控制點火。電流和點火正時均由控制單元計算。操作就像舊的點火線圈一樣；此點火線圈也有初級線圈和次級線圈。初級線圈透過頂部的插頭供電，並透過晶體管在內部中斷。
這些點火線圈的缺點是它們安裝在火星塞軸中，因此變得非常熱。儘管它們是為此而設計的，但有時它們確實容易損壞。當汽車跳過一個氣缸然後引擎開始晃動時，就可以識別出這種情況。當這種情況發生時，氧氣感知器將識別出點火線圈沒有點燃燃油，並且將停止向相關氣缸噴射燃油。然後氣缸就不再起作用了。這可以防止未燃燒的燃料進入廢氣，從而破壞催化劑。點火線圈損壞通常可以通過發動機運行非常不規則的事實來識別（並且發動機燈亮起，儘管該燈可能有多種原因）。

更多資訊和氣缸失火的原因可以在頁面上找到汽缸傳輸.

如果懷疑點火線圈有故障，在引擎處於緊急模式且引擎運轉時點火和噴射已關閉的情況下，可以用示波器查看主點火影像。

使用示波器測量初級點火模式：
點火線圈產生電壓，從而在火星塞底部產生強烈的火花。點火線圈必須產生大約 30.000 至 40.000 伏特的電壓才能在火星塞中產生火花。為此，必須在初級線圈中產生 300 至 400 伏特的電離電壓。我們可以在電壓通過初級線圈的過程中看到這個過程是否順利。初級線圈和次級線圈的電壓相互傳遞，儘管次級線圈中的電平大約高 100 倍。這樣可以在初級電壓曲線中查看點火線圈是否正常以及火星塞是否正常點火。下面的示波器影像是在點火線圈的初級線圈上測量的。

由左至右：

14 伏特：靜止時，我們在點火線圈的正極和接地側測量 14 伏特；
接觸時間：初級線圈一側接地。 +與地之間產生14伏特的差分電壓，使電流流過線圈；
300 伏特（感應）：ECU 或點火模組中的輸出級結束控制，並在初級線圈中產生約 300 伏特的感應。我們稱之為電離電壓。次級線圈中產生 30.000 伏特的電壓。此電壓對於使火星塞電極之間的空氣導電並允許火花跳出是必要的；
火星塞打火：從火星線可以看出火星塞正在打火；
搖擺：這是殘餘能量流走的地方。這取決於電路的LCR值（點火線圈的L值和電容器的電容）。

示波器影像中的開啟時間是指接觸點的開啟時間。這不再適用於電腦控制的點火。然而，我們可以根據第二個火花的電離電壓出現的點來確定速度。下面的示波器影像顯示了低速（左）和高速（右）時的主要點火影像。

使用示波器，我們可以顯示與曲軸訊號相關的點火影像和噴射影像。參考輪包含一個參考點。曲軸每轉一圈後都會發生點火時刻。我們知道曲軸必須旋轉兩圈才能完成一個完整的工作循環。由此我們可以認識到我們正在處理 DIS 點火線圈。於是就出現了「浪費的火花」。噴油嘴影像證實了這一點：曲軸每轉一圈就會進行一次噴油。

如果懷疑點火線圈有故障，可以透過查看二次點火影像來判斷二次點火是否有問題。產生的影像顯示故障的汽缸 6（藍色）和汽缸 4（紅色）的點火影像。解釋如下圖所示。

在第 4 號圓柱體的主影像中，可以看到電離電壓，但隨後能量就消失了。此影像現在類似於磁性線圈噴射器的特徵電壓分佈。我們可以從這張圖片中辨識出什麼：

6 號汽缸（藍色）正常。我們使用這張圖片作為參考；
4號缸：電離電壓正常。能量在初級線圈中產生。初級線圈良好；
引擎ECU或外部點火模組控制正常；
二級課程不可見；
因此初級和次級線圈不交換能量；
次級線圈斷路。

經驗表明，點火線圈的次級線圈可能會因熱量而失效。我們可以用示波器來偵測這個缺陷。請注意：如果引擎進入跛行模式，控制可能會終止。因此，應在引擎啟動後或啟動時立即進行測量。