点火系统

点火系统的组成和工作原理

一、 组成

2.1传感器、电子控制器、点火控制器点火器、点火线圈和火花塞等组成

传感器是监测发动机工况信息的装置。主要有曲轴位置传感器、空气流量传感器、飞

节气门位置传感器、爆震传感器、冷却水温度传感器、氧传感器、车速传感器、空挡起动开

关、点火开关、空调开关、蓄电池等。

曲轴位置传感器通常安装在分电器内，是控制系统中最重要的传感器之一。其作用有：

检测发动机转速，因此又称为转速传感器；检测活塞上止点位置，故也称为上止点传感器，

包括检测用于控制点火的各缸上止点信号、用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号。

曲轴位置传感器和霍尔效应式转速传感器都是用霍尔效应的信号来工作的。霍尔信号

发生器是装在分电器里的，跟分火头是同轴的，由永久的磁铁和封装的霍尔芯片作为整体被

固定在分电器盘上的。发动机气缸的数量是跟触发叶轮上缺口的数量一样的，当触发叶轮上

面的叶片进入到霍尔元件和永久的磁铁间的时候，霍尔触发器的磁场就会被叶片旁路，这个

时候霍尔电压为零，所以传感器没有信号输出；当触发叶轮上的缺口进入到霍尔元件和永久

的磁铁间的时候，磁力线就会进入霍尔元件，这个时候，霍尔电压就会增高，传感器就会有

电压信号输出来了。

空气流量计是电喷发动机的重要传感器之一。它将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单

元，作为决定喷油的基本信号之一，是测定吸入发动机的空气流量的传感器。

该流量计采用等温热线的方式，如图1所示。图中RH 、RK 、RA 、RB 组成惠斯顿电桥

的四个臂，将热线RH （通常以铂丝制成）与温度补偿电阻RK （冷线）同置于所测量的

通道中，使RH 与气流的温差维持在一个水平（通常是100ºC或150ºC）。

当气流加大时，由于散热加快， RH 降温阻值变化，电桥失去平衡，这时集成电路会提高

桥压使电桥恢复平衡，通常取RA 上的压降为测量信号。热线式空气流量计在在没有空气

流动的时候，电桥会处于平衡状态。控制电路输出某一加热电流至加热电阻RH。当有空

气流动时，由于RH的热量被空气吸收而变冷，其电阻值会发生变化，这时候的电桥就会

失去平衡，如果保持热线电阻与空气的温差不变为一定值，就必须增加流过热线电阻的电

流。

冷却水温度传感器

冷却液温度传感器安装在发动机机体或汽缸盖上，与冷却液接触，用来检测发动机循环冷却

液的温度，并将检测结果传输给电控单元以便修正喷油量和点火正时。水温传感器常采用对

温度变化非常敏感的热敏电阻制成，其结构及与电控单元的连接如图

所示。传感器的两根导线都和电控单元连接，其中一根为搭铁线。热敏电阻经常采用负温度

系数电阻，水温越低，热敏电阻阻值越大，电控单元根据这一信号，增加喷油量，使可燃混

合气浓度增加

点火线圈：通常的点火线圈里面有两组线圈，初级线圈和次级线圈。初级线圈用较粗

的漆包线，通常用0.5-1毫米左右的漆包线绕200-500匝左右；次级线圈用较细的漆包线。

每组初级线圈一端与车上低压电源（+)联接，另一端火花塞联接。次级线圈一端与初级线圈

联接，另一端与高压线输出端联接输出高压电。

火花塞俗称火嘴，是把高压导线（火嘴线）送来的脉冲高压电放电，击穿火花塞两电极间空

气，产生电火花以此引燃气缸内的混合气体。高性能发动机的基本条件：高能量稳定的火花、

混合均匀的混合气、高压缩比。

火花塞的种类

按照热值高低来分，有冷型和热型；

绝缘体裙部短，受热面积小，传热距离短，散热容易，因此裙部温度低些，称为冷型

火花塞，适用于高速高压缩比的大功率发动机；有些绝缘体裙部长的火花塞，受热面积大，

传热距离长，散热困难，裙部温度高，称为热型火花塞，适用于中低速低压缩比的小功率发

动机。

按照电极材料来分，有镍合金、银合金和铂合金等；常用火花塞的类型大体上有如下几种：

1.标准型火花塞：其绝缘体裙部略缩入壳体端面，侧电极在壳体端面以外，是使用最广

泛的一种。

2.绝缘突出型火花塞：绝缘体裙部较长，突出于壳体端面以外。它具有吸热量大、抗污

能力好等优点，且能直接受到进气的冷却而降低温度，因而也不易引起炽热点火，故热适应

范围宽。

3细电极型火花塞：其电极很细，特点是火花强烈，点火能力好，在严寒季节也能保证

发动机迅速可靠地起动，热范围较宽，能满足多种用途。

4.锥座型火花塞：其壳体和旋入螺纹制成锥形，因此不用垫圈即可保持良好密封，从而

缩小了火花塞体积，对发动机的设计更为有利。

5.多极型火花塞：侧电极一般为两个或两个以上，优点是点火可靠，间隙不需经常调整，

故在电极容易烧蚀和火花塞间隙不能经常调节的一些汽油机上常常采用。

6.沿面跳火型火花塞：即沿面间隙型，它是一种最冷型的火花塞，其中心电极与壳体端

面之间的间隙是同心的。

桑塔纳采用的火花塞是加长、薄电极型铂尖火花塞。该类型火花塞可以将收纳火花塞的气缸

盖。这样，可以将水套伸到燃烧室附近，从而提高冷却性能。也有较强的的耐用性。

霍尔信号发生器是一个有源器件，它需要提供电源才能工作，霍尔信号集成块的电源由点

火器提供。霍尔集成电路输出级的集电极为开路输出形式，其集电极的负载电阻设置在点火

器内。霍尔信号发生器有三根引出线且与点火器件相连接，其中一根是电源输入线，一根是

霍尔信号输出线，一根是接地线。

如图4—34所示，触发叶轮转动时，每当叶片进入永久磁铁与霍尔集成块之间的空气隙时，

霍尔集成块中的磁场即被触发叶轮的叶片所旁路(或称隔磁)，如图4—34a所示，这时霍尔

元件不产生霍尔电压，集成电路输出级的晶体管处于截止状态，信号发生器输出高电位。

当触发叶轮的叶片离开空气隙时，永久磁铁的磁通便通过霍尔集成块和导板构成回路，如图

4—34b所示，这时霍尔元件产生霍尔电压，集成电路输出级的晶体管处于导通状态，信号

发生器输出低电位。

由上可知，叶片进入空气隙时信号发生器输出高电位，叶片离开空气隙时，信号发生器输出

低电位。分电器不停地转动，上述方波便不断产生信号发生器输出方波中，高低电位的时间

比由触发叶轮叶片的分配角(叶片宽度)决定。点火器就是靠信号发生器输入这样的方波信号

进行触发并控制点火系工作的。

点火控制器是发动机控制系统的执行器，其作用是根据微机发出的指令信号，通过内部大

功率三极管的导通与截止来控制点火线圈初级绕组电路的通断，使点火线圈产生高压电。点

火控制器取代了传统点火系统中断电器的触点，将点火信号发生器输出的点火信号整形、放

大，转变为点火控制信号，控制点火线圈初级绕组中电流的通、断，以便在次级线圈的绕组

中产生高压电，供火花塞点火。点火控制器的基本电路包括整形电路、开关信号放大电路、

功率输出电路等。

信号发生器的转子在配气凸轮的驱动下旋转，信号发生器内部就会产生信号电压，并输入点

火控制器控制大功率三极管导通和截止。当SW接通，VT导通时，有初级电流流过；当三极

管VT截止时，初级电流突然被切断，铁心中的磁通量迅速变化，在初级绕组W1和次级绕组

W2中都会感应产生电动势。由于次级绕组扎数多，因此能够感应产生足够击穿火花塞间隙

的高压电，一般可达20000～25000v。但在使用中只将点火线圈到火花塞之间的电路称为高

压电。 发动机工作时，信号发生器转子在发动机凸轮轴的驱动下连续旋转，并不断产生点

火信号控制三极管的导通与截止，点火线圈就不断产生高压电并由配电器按点火顺序分配到

各缸火花塞产生点火花点燃混合气，保证发动机正常工作。

电控系统是一个比较复杂的微机控制系统， 在对该系统进行故障诊断和检修时，除必

须严格遵守检修工艺外，还必须注意很多事项，否则将会造成“旧病未除，又添新疾” ，

其检修时主要事项有：

1）电控发动机的控制计算机，一般很少发生故障（在运行100000km后，损坏率不大于

1／1000），不要轻易怀疑它损坏，一般不允许在维修时拆卸，即使怀疑其损坏，也不能任意

将它打开，因用户无法修复已经损坏的计算机，必须由特约维修站的专职人员鉴定。

2）在进行维修控制系统需要拆卸电源线时，必须先读取已储存全部的故障代码，否则

电源一断则故障码在几十秒内就会全部被删除。

3）删除故障代码时，只需拔下电控燃油喷射系统的熔丝，不要拆下蓄电池负极搭铁线，

以免导致安全气囊意外张开和防盗报警系统失效。

6）检查各端子电压和读取故障代码时应使蓄电池电压必须保持在11～12V，节气门全

关，变速器挂空挡，所有用电设备关闭，发动机水温正常，点火开关闭合。

7）蓄电池的极性不能接反，也不允许在蓄电池极柱连线的情况下起动发动机，以免造

成计算机因电压过大而受损。

8）不能使用除标准电压蓄电池以外的任何起动电源起动发动机。

9）当点火开关闭合后，在发动机未起动时，故障指示灯点亮，发动机一转动，此灯应

熄灭，若此灯继续亮，而不灭，表明自诊断系统已发现故障，并以代码形式储存。

10）出现故障代码以后（故障指示灯亮并一直不灭），应立即检修，以免造成故障积累。

11）因计算机的工作温度环境一般设计为-22～65℃，因此对汽车进行维修时，若有烤

漆、焊接等项工作，应预先拆下计算机和严格控制温度，尤其是在距计算机和传感器较近的

部位作业时，更要采取防止受到高温的措施。

12）不能用测试灯泡去测试喷油器的控制线及与计算机相连的电气装置，更不能使用试

火法测试。

13）不能用低阻抗的指针型万用表欧姆档测试计算机及非阻值型传感器，而应使用高阻

抗数字式万用表。

14）拆、检各种传感器及电气元件时，必须先断开点火开关，以免因线圈中产生的自感

电势损坏计算机。

18）不能在电控发动机正常工作时的车厢内或附近使用大功率（8W 以上）的无线电通讯

设备，以免对计算机控制系统造成干扰而造成故障。

19）应使用无铅洁净的汽油，定期更换燃油滤清器，拆检喷油器时应注意其上的O型密

封圈是一次性零件不能重复使用。

20）在点火开关接通时，禁止断开蓄电池电极柱连线及与计算机有联系的电气元件。

21）在发动机运转时（正常工作或起动），决不允许断开蓄电池电极柱接线，要停止发

动机工作，只有关闭点火开关，也不能用拆下喷油器控制线来熄火。

22）需要拆下计算机时，必须先关闭点火开关，拔下点火钥匙后，拆下蓄电池极柱线，

最后拆卸计算机。

23）利用其他车辆起动或利用本车辆起动其他车辆时，必须在拔下点火钥匙的情况下，

连接或拆卸有关电器的连线。

发动机无高压火，不能起动。

故障现象：桑塔纳行驶里程近5万km,停车后，再次打开点火钥匙，汽车不能启动

故障可能原因：传感器损坏，起动机不工作，高压火弱，燃油泵不工作等

1.用诊断仪检测高压波形，发现无相应的波形。高压线路无相应的信号。

2.检查点火系统，将点火开关置于“ON”，用数字万用表测得点火线圈，点火模块的供电电

压为11.92V，起动发动机时，测得该导线电压为7.8V。此导线的电压变化可说明发动机ECU

对点火模块有触发信号，发动机ECU工作正常。

3.测曲轴位置传感器的电阻别为360Ω，在规定的范围内。。

4. 将分电器从发动机上卸下，用手动分电器轴，测得3个传感器的交流信号有效值分别为

0.16V、0.3V、1.04V，说明这三个传感器输出基本正常。

5. 拆下点火线圈的线路连接，测得点火线圈初级绕组的阻值为1.0Ω，次级绕组的阻值为

11.49Ω。

6.测得数值与标准值相比差别较大，点火线圈有可能损坏。

7．跟换点火线圈，启动发动机，发动机正常运转故障排除。

该论文粗略的介绍了常见汽车电子点火系统的技术发展，优点、结构原理、工作原理；

加强了我们对于汽车点火系统的认识，对汽车的点火故障有了初步的思路，同时简单的编写

了故障检修实例。