汽車發(fā)動機點火系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向

1、汽車發(fā)動機點火系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向摘要：本文介紹了汽油發(fā)動機點火系統(tǒng)的基本工作原理。在此基礎上，綜述了現(xiàn)代電子點火系統(tǒng)，尤其是點火能量及點火控制系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢。隨著發(fā)動機向高轉速、稀混合氣方向發(fā)展，普通電子點火系統(tǒng)已不能滿足要求，高能微機控制點火系統(tǒng)將成為今后點火系統(tǒng)的發(fā)展方向。關鍵詞：點火系統(tǒng)； 電子點火； 發(fā)展趨勢；點火系統(tǒng)是汽油發(fā)動機重要的組成部分,對發(fā)動機的性能有著決定性的影響。它的的基本裝置包含了電源、點火系統(tǒng)（電瓶）、點火觸發(fā)裝置、點火正時控制裝置、高壓產生器（高壓線圈）、高壓電分配裝置（分電盤）、高壓導線及火花塞?，F(xiàn)代的點火提前裝置則已改由引擎管理電腦所控制，電腦收

2、集引擎轉速、進氣歧管壓力或空氣流量、節(jié)氣門位置、電瓶電壓、水溫、爆震等訊號，算出最佳點火正時提前角度，再發(fā)出點火訊號，達到控制點火正時的目的。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車電子化程度不斷提高,汽車的點火系統(tǒng)已由傳統(tǒng)的蓄電池點火系統(tǒng)發(fā)展到國內外廣泛采用的電子點火系統(tǒng)，電子點火系統(tǒng)又稱為半導體點火系統(tǒng)或晶體管點火系統(tǒng)，越來越多的汽車廠家將電子技術應用到了汽車上它的作用是在適當的時刻點燃被壓縮的混合氣件并使其燃燒，點火系統(tǒng)的性能良好與否對發(fā)動機的功率、油耗和排氣污染等影響很大隨著世界汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車點火系統(tǒng)經歷了由傳統(tǒng)點火系統(tǒng)到電子點火系統(tǒng)再到計算機控制的點火系統(tǒng)三個階段最早應用于汽車的是傳統(tǒng)點火

3、系，采用機械觸點控制初級電流，當觸點閉合時，點火線圈初級電路接通，儲存能量；當觸點打開時，點火線圈初級電路斷開，在次級線圈中產生高電壓，并經分電器加于火花塞，擊穿火花塞，產生電火花點燃混合氣。其優(yōu)點是結構簡單、更換方便。缺點是初級電流受機械觸點允許電流限制不能過大，點火能量低；閉合角不能調整；次級電壓上升速率較慢，在火花塞積炭時形成漏電流，次級電壓下降；機械觸點易燒蝕，凸輪易磨損，工作不可靠；機械調整裝置調節(jié)點火提前角，反應速度慢，控制精度低。目前，傳統(tǒng)的點火系已經淘汰。國內汽油發(fā)動機車點火系統(tǒng)中，電子點火系統(tǒng)已占有較大比例，傳統(tǒng)點火系統(tǒng)已處于淘汰的狀況。當前我國點火系統(tǒng)發(fā)展很快，電子點火系統(tǒng)

4、已在微型車及普通型轎車中普及，中、高檔轎車已開始采用計算機控制計算式控制的點火系統(tǒng)中高壓配電方式是由有分電器式向無分電器式發(fā)展在電子點火系統(tǒng)中，原有的凸輪驅動被脈沖發(fā)生器所取代，靠磁變化(無觸點產生電流及電壓脈沖，并通過該系統(tǒng)的電器來觸發(fā)高壓點火脈沖。有觸點電子點火系是最早機電相結合的產品之一，它保留了原分電器中的機械觸點，增加了一個電子驅動電路，大功率開關晶體三極管串聯(lián)在點火線圈初級電路中，機械觸點接在三極管的基極電路中。當觸點閉合時，大功率三極管導通，接通初級電路；當觸點打開時，大功率三極管截止，斷開初級電路，次級線圈產生高壓電而點火。其優(yōu)點是：減小了機械觸點的電流，消除了觸點燒蝕現(xiàn)象,并

5、取消了和觸點并聯(lián)的電容器，降低了故障率。缺點是：由于機械觸點的存在，繼承了傳統(tǒng)點火系的缺點，仍然采用機械調節(jié)裝置調節(jié)點火提前角，無閉合角調節(jié)功能，這些限制了點火性能的提高。無觸點普通電子點火系主要由點火開關、點火信號發(fā)生器、點火器、點火線圈、分電器以及火花塞組成。其特點是利用各種無觸點點火信號發(fā)生器來代替上述斷電器觸點產生點火信號。因此，與觸點有關的各種故障和保修作業(yè)均不復存在。當發(fā)動機工作時，分電器信號發(fā)生器產生電信號，經電子點火組件的放大、整形后，控制末級大功率晶體管的導通與截止，使點火線圈中的初級電流發(fā)生變化，在次級繞組中感應出高電壓。由于采用了閉合角和恒流控制，普通電子點火系統(tǒng)的初級電

6、流在發(fā)動機高速或低速時都為一定值，從而在次級繞組中產生的感應電動勢也為一定值，從而提高了點火性能。另外，從根本上解決了由觸點帶來的問題，使之具有一定的免維修化。該點火系統(tǒng)最大的缺點是點火提前角仍采用傳統(tǒng)的真空和離心機構機械控制，點火提前角控制不夠精確。另外，點火觸發(fā)信號仍采用機械控制，點火可靠性仍有待提高。上述點火系統(tǒng)均采用機械調節(jié)裝置調節(jié)點火提前角，一方面，機械裝置反應慢，實時性差，控制精度低；另一方面，點火提前角不僅與發(fā)動機轉速和負載有關，而且與其它因素有關，如汽油的抗爆性能、混合氣的空燃比、發(fā)動機工作溫度和進氣終了的壓力等，因而越來越不能滿足現(xiàn)代發(fā)動機的需要。隨著微處理機技術的發(fā)展，在7

7、0年代中期，汽車上開始應用微處理機控制點火。微機控制電子點火系的組成如圖2.4所示，它主要由電源、傳感器、電控單元（ECU）、點火控制器、分電器、高壓線、火花塞等組成。該系統(tǒng)根據各種傳感器檢測發(fā)動機工況信息，由控制單元對點火提前角和閉合角進行精確的控制，點火時機更準確、合理，使發(fā)動機性能更加優(yōu)越。該點火系中的分電器只起到分配高壓電的作用，取消了點火提前角機械調節(jié)機構。微機控制點火系可以實現(xiàn)點火提前角控制、閉合角控制和爆震控制的功能，具有如下特點：1.在各種工況及環(huán)境條件下，均可獲得最佳點火提前角，從而使發(fā)動機在動力性、經濟性、排放性及工作穩(wěn)定性等方面均處于最理想的情況。2.在全部工作范圍內，均

8、可對點火線圈的導通時間進行控制，從而使線圈中存儲的點火能量保持不變，提高了點火的可靠性，有效地防止了點火線圈過熱，減少了能源消耗。此外，該系統(tǒng)很容易實現(xiàn)在全部工作范圍內提供稀薄燃燒所需恒定點火能量的目標。3.通過采用閉環(huán)控制技術，可使各缸點火提前角控制在剛好不發(fā)生爆震的臨界狀態(tài)，從而獲得較高的燃燒效率，有利于提高發(fā)動機的各種性能汽車工業(yè)的水平，是衡量一個國家工業(yè)化水平高低的一個重要標志世界汽車工業(yè)正在進行一場新的技術革命，圍繞環(huán)保節(jié)能、安全、可靠及舒適等性能，各國都制定了長遠發(fā)展規(guī)劃我國“十五”規(guī)劃經濟工作重點將發(fā)展汽車工業(yè)放在非常重要的位置。根據世界汽車工業(yè)新的發(fā)展動向，隨著國家“北京申奧-

9、上海申博”等的成功，以及加人WT0后國際市場的挑戰(zhàn)，迫切要求國內企業(yè)快速提高點火系統(tǒng)的技術水平和生產能力：通過合資合作，擴大點火系統(tǒng)技術引進規(guī)模，在合作中求發(fā)展；同時應進行企業(yè)重組，擴大點火系統(tǒng)生產規(guī)模，克服目前技術落后，創(chuàng)新能力差、規(guī)模小、效益低的狀況。隨著世界汽車在安全性、舒適性、智能行駛等方面的迅速發(fā)展和新的突破，國內企業(yè)特別要注意如下幾個方面的技術動向，做好相關的技術開發(fā)及儲備工作：1.多種能源（燃油、天然氣等）的混合使用，對點火系統(tǒng)可靠性、安全性要求更高；2.42V輸出電系汽車的出現(xiàn)，必須有新的點火系統(tǒng)及其它電子設備的產生和應用；3.由于節(jié)能、環(huán)保等要求的不斷提高，必須有新的點火系統(tǒng)

10、來完成這一艱巨任務；4.電子及計算機技術的飛速發(fā)展，新材料的出現(xiàn)，必將不斷產生新的點火系統(tǒng)。根據我國現(xiàn)有的汽車工業(yè)基礎以及“十五”規(guī)劃汽車產量大幅增長的前景，加大重視開發(fā)和應用高性能的汽車發(fā)動機點火系統(tǒng)技術是完全必要的，只有這樣才能縮短我國與先進國家的差距，取得超速的發(fā)展。綜上所述，隨著微機控制在汽車發(fā)動機點火系統(tǒng)上的應用和點火系統(tǒng)控制技術的日臻成熟，對點火能量進行定性乃至定量研究，總結出理想的點火能量曲線并進行精確控制的研究就顯得十分必要了；汽車發(fā)動機電子點火系統(tǒng)今后的發(fā)展趨勢及技術創(chuàng)新可行點如下：1.更為復雜、精確的微機控制點火系統(tǒng)已成為電子點火系統(tǒng)的發(fā)展要求， 同時也對傳感器的開發(fā)提出了更高的要求。2.模糊控制和神經網絡技術將更多的應用于點火系統(tǒng)的研究中，而且今后也將會有新的控制理論出現(xiàn)并在點火系統(tǒng)中應用。3.隨著能源問題的日益突出及系統(tǒng)的散熱問題，開發(fā)低耗能電子元件是目前電子點火系統(tǒng)也是汽車電子控制系統(tǒng)急需要解決的問題之一。4.隨著高速稀燃發(fā)動機的發(fā)展應用，點火系統(tǒng)將向高能點火方向發(fā)展；精確控制點