发动机点火系统现状及发展趋势
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发动机点火系统现状及发展趋势
点火系统是汽
油发动机重要的组成部分，
它的作用是在适当的时刻点燃被压缩的混合气
件并使其燃烧，
点火系统的性能良好与否对发动机的功率、
油耗和排气污染等影响很大．
具
有性能优良、工作可靠的点
火系统，
一直是广大汽车设计、制造和使用者所努力追求的．随
着世界汽车工业的发展，
汽车点火系统经历了由传统点火系统到电子点火系统再到计算机
控
制的点火系统三个阶段．
1
国内现状
目前国内汽油发动机车点火
系统中，
电子点火系统已占有较大比例，
传统点火系统已处于淘
汰的状况．在电子点火系统中，原有的凸轮驱动被脉冲发生器所取代，靠磁变化
(
无触点
)
产生电流及
电压脉冲，
并通过该系统的电器来触发高压点火脉冲．
电子点火
系统电路的简图
如图
1
所示．
在电子点火系统中，
又以磁感应式的霍尔式为主，
系统的工作特点及配套车型
如表
1
所
示．
目前国内电子点火系统的生产
基本都是按主机厂要求采用相应的国外标准，主要来自德国
VOLKSWAGEN
、法国
PEVGEoT
及美车
GM
公司．
< br>80
年代中期，上海大众公司开始生产桑塔纳
轿车，
长沙汽车电器厂引进德国
BOSCH
公司的
霍尔无触点分电器技术，
为该车配套、
并率先
< br>实现了国产化，
促使国内电子点火系统真正进入批量生产阶段．
< br>现阶段国产电子点火系统也
日益完善：点火电子组件中由分立元件发展到厚膜混合
集成再发展到目前普遍使用的
IC
全
集
成电路；点火线圈由油浸式发展为干式且多为高能线圈，整个系统向高能点火系统发展；
系统中分电器、
点火线圈和点火电子组件由三者分别安装发展到将三者做为一体的整体式
结
构．
目前国内外在电子点火领域的研究
发动机经生产出来后
,
对其性能影响
最大的可控因素主要有两个其一是空燃比
,
其二是点火
提前角。点火系统的工作对发动机的性能有着决定性的影响
,
它直接影响燃烧过程的质量
,
从而影
响发动机的动力性、
经济性、
排放污染及工作稳定性。
因而
,
人们对发动机点火系统
的研究一天也没停止。
电子点火系统的发展趋于多样化
,
中介绍目前日本国内的点火系统可
分成种类型
,
并还会增多。
人们对电子点火系统的研究也越来
越多样化。
近几年国外研究情
况
,
如日本有人研究点火电极形状
,
利用涡流进行多重多点点火也有人采用反馈控制方式
,
研究了可求出火花点火发动机的最佳点火定时和曲轴转角的热力学模型〔还有人研究了发
动机中火花塞位置的最佳化问题。
在英国等
研制了轨型火花塞
,
火花塞由封人枪筒形空腔的
两根平行电极“
轨道”组成
,
利用电极间等离子电弧点火。近几年国内研究情况
,
①黄佐
华研究了运转参数对火花点火发动机未燃排放的影响
,
得出提高转速、
燃用较稀混合气、
适
当推迟点火、
提高润滑油温度
,
可降低排放浓度②有人将三维点火定时图分解为点火定时一
发动机转速和点火定时一节气门开度两个二维关系曲线处理
,
研究点火定时特性③也有人
在研究点火线圈控制与喷油器控制的定时关系与正时优化
,
以及对缸内混合气浓度分布与
燃烧
过程的影响④还有人在研究电极形态对
点火与燃烧过程的影响。
2
发展趋势
当前我国点火系统发展很快
，
传统点火系统已基本淘汰，
电子点火系统已在微型车及普通型
轿车中普及，
中、
高档轿车已开始采用
计算机控制．
计算式控制的点火系统中高压配电方式
是由有分电
器式向无分电器式发展，无分电器式的点火系统
(Distributor Less
Ignition
简称
DLI)
采用固
定的电控器件取代了机械旋转的高压分电器，利用计算机按点火顺序通过
点火器控制点火
线圈进行点火。系统中发动机两个气缸共用一个点火线圈—
—
双火花点火
线圈．
其中一缸的点火为有效点火，
在压缩行程终了时产生；
而另一缸的点火则为无效点火，
在排气行程中发生．
这种点火系统被用在气缸数目为偶数的汽车发动机中，
点火线圈的个数
为气缸数。
电子点火系统在提高点火能量和二次电压及提高点火可靠性等
方面都是很有成效的．但是，
它们对点火定时的调节，
多数仍与
传统线圈式点火系统一样，
是采用离心机械式和真空提前
装置来
完成的．
由于机械滞后、
磨损等原因，
调节的精度受到一定限制，机械的提前调节装
置并不能保证发动机的点火特性总是处于最
佳．近年来，由于汽车排放
法规的进一步严格化，汽车发动机
上已广泛应用电控燃油喷射系
(Electronic Fuel
Injection
简称
EFI)
，对发动机的点火系统要求也越来越高．因此在很多汽车上，已不再应
用离心式及真空点
火提前的机械调节装置，
而代之以计算机控制的点火系统，
如图
2
所示．
在
这
种系统中，
借助各种传感器检测到发动机的运行状态与条件，
经
过计算机的处理与分析计
算，可以将点火提前角等控制在最佳值，
使发动机得以优化运行．
此外，计算机控制的点火
系统还有一
些其他的优点：
改善发动机的起动性、
提高怠速的稳定性，
降低发动机的燃油消
耗、可进行爆震控制等等。
(
如图
3
所示
)
．
DLI
系统消除了分电器驱动等间隙对点火正时的影响，
减少点火装置运行时的
噪声，抑制了一些电磁干扰，且由于占用的空间缩小，有利于设计更紧凑的发动机由图
3
可
知．目的一半．
但是这
种系统也有一定的缺点：如产生的点火火花总是成对出现，
使点火的
次数加倍，
能量的消耗有所增大，且有浪费；
由于采用双火
花点火，因此不适用于气缸数目
为奇数的发动机．
目前最新计算
机控制点火系统取消了火花塞相连的高压线，
称之为直接点
火系
统．
每个火花塞配有一个直接装在其上部的点火线圈，
按计算机
输出信号单独地直接对
每个气缸点火．
该系统点火线圈多是采用
超小型闭磁路点火线圈，
且直接安装在火花塞上方，
体积很小；
由于取消了高压线，
由点火线圈直接向火花塞供高压电，因而能
量损失少，
效率
高，电磁干扰也少；
火
花塞的放电频率可以减半，
从而延长了火花塞的寿命．随着我国汽车
工业的快速发展及国家环保政策要求，
我国汽油机的传统点火系统将被电子点火系统
和计算
机控制点火系统所取代．
近阶段卡车和中、
低档轿车、
微型车等将是电子点火系统与计算机
控制
点火系统并存，
而采用电控燃油喷射系统系统的高档车辆都将采用计算机点火系统，
且
其分电器将由有分电器式向无分电器式发展，
点火线圈将全部采用干式点火线圈，
并向直接
点火式方向发
展．从
90
年代后期开始，国内轿车开始采用电控燃油喷射系统
(EFI)
，点火控
制系统也开始采用
计算机控制点火装置，如桑塔纳
2000
型、捷达王、广州本田
，富康
988
等
轿车及重庆长安之星等
微型车已开始采用计算机控制点火系统．
我国对汽油发动机计算机控
制点火系统的研究始于
80
年代中期，
一些研究单位对汽油喷射系统、
点火系统、
氧传感器反
馈系统等电控项目的研究与开发，
取得了一些进展，
在一些轿车如国产
200
小红旗等轿车装
用了这些系统．但由于我国汽车工业基础还较薄弱，在电子化程度上与国外先进水平相比，
还存在较大的差距．
国内主机厂需求的计算机控制的点火系统，
大多来自于进口或德国博世
公司及美国德尔福公司等在华办的合资企业．
目前，国家环保总局，国家经贸委等
4
部委已
< br>联合发出通知，
要求使用化油器的
187
种轿车的和
5
座车车型立即停产，
从
20O1
年
9
< br>月
1
日起上
述车型。
禁止销售；
国务院已经决定，
2o01
年以后生产的轿车必须采用电喷装置和排气净化
装置．这些决定必将促使我
国大大加快对
EFI
和
DLI
的开发进程．