虽然汽车工业在历史上取得了巨大的机械和技术进步，但所有配备可燃发动机的汽车都有一个共同的组成部分：点火系统。点火系统的类型有哪些？如果你认真对待你的宝贵车辆，那么了解不同类型的点火系统的工作原理及其优缺点，有助于根据点火系统的性能要求选择最有效的火花塞。
尽管多年来汽车的几乎每个主要部件都经历了改进，但点火系统的基本原理在近一个世纪以来没有改变。从本质上讲，它从电池获取电压，将其转换为更高的电压，然后将此电流传输到发动机的燃烧室并点燃燃料和空气的压缩混合物以产生燃烧。这种燃烧会产生运行汽车所需的能量。
也就是说，由于技术进步，产生和分配火花的方法已经大大改进。点火系统的类型有哪些？目前，按发明顺序，大多数汽车和卡车使用四种类型的点火系统：传统断路点（机械）点火、高能（电子）点火、无分配器（废火花）点火和线圈接通。插头点火。断点（机械）点火和高能（电子）点火都是基于分配器的点火，因此另一种分类方法是根据三种更广泛的点火系统类型：基于分配器的、无分配器的和线圈插头系统。
在本综合汽车点火系统工作原理指南中，我们将深入探讨每个系统的工作原理，以及由此产生的每个系统的优缺点，以及它对你的发动机性能和维护要求的意义。
汽车点火系统教程：点火系统有什么作用？
当你将钥匙插入车辆的点火开关并转动时，你的发动机将启动并继续运转。你有没有想过这么简单的动作背后发生的整个过程？
让我们回到发动机 101：你的发动机通过在其燃烧室内产生燃烧或爆炸来产生驱动汽车的动力，因此得名“内燃机”。为了产生这种燃烧，点火系统起着重要作用：你的火花塞提供电火花，点燃进入燃烧室的空气和燃料混合物。
要使点火系统正常运行，它必须能够同时有效而准确地完成两项任务。
创造一个强大的、足够热的火花
第一项任务是产生可以跳过火花塞间隙的强烈火花。换句话说，点火系统需要将电压从电池的 12 伏提高到至少 20,000 伏，这是点燃燃烧室中的压缩空气和燃料混合物以产生能量产生爆炸所必需的。
为了实现如此巨大的电压浪涌，除柴油动力车型外，所有汽车的点火系统都使用一个点火线圈，该线圈由缠绕在铁芯上的两个线圈组成，称为初级绕组和次级绕组。点火线圈充当电力变压器。
点火线圈的目标是通过使电池提供的 12 伏电压通过初级绕组来产生电磁铁。当车辆的点火系统触发开关关闭点火线圈的电源时，磁场就会崩溃。这样做时，次级绕组从初级绕组捕获塌陷磁场并将其转换为 15,000 至 25,000 伏特。
然后它将该电压提供给火花塞，从而在发动机的燃烧室中产生燃烧，从而产生启动和运行车辆发动机的能量。 为了产生必要的火花，传递到火花塞的转换电压必须在 20,000 到 50,000 伏的范围内。
在正确的时间点燃火花
同时，点火系统的另一个重要作用是确保火花必须在压缩冲程中恰到好处的时刻点燃，以最大限度地利用点燃的空气和燃料混合物产生的功率。换句话说，必须在精确的时间将足够的电压输送到正确的气缸，而且必须经常这样做。
所有部件都能精确、和谐地工作，让你的发动机达到最佳性能。即使是任何单个零件的最轻微的计时错误都会导致发动机性能问题，如果时间延长，甚至可能造成永久性损坏。
点火系统必须在正确的气缸上提供足够的火花。为了确保准确的点火正时，工程师们使用了多种方法，这些方法多年来一直在发展。
早期的点火系统使用全机械分配器来控制点火正时，随后是配备固态开关和发动机控制模块 (ECM)的混合分配器，本质上是一种简单处理的计算机，将电力分配到每个单独的气缸.
后来为了克服这些早期分配器的缺点是 100% 的电子点火系统，其中第一个是无分配器的点火系统，分配器完全被淘汰。
最新的发明，即线圈对插头点火系统，能够通过使用改进的点火线圈来显着改善火花正时，该点火线圈具有更大的冲击力并产生更热的火花。
汽车点火系统工作原理指南：点火系统的每个组件的作用
电池
当发动机运行时，它还运行交流发电机，从而产生电能为电池充电。汽车中的电池储存电能并将其作为直流电耗散。
电池提供十二伏直流电。然而，为了实现燃烧的火花，火花塞需要有 20,000 到 50,000 伏的电压。为了实现如此显着的电压增加，你需要点火线圈。
点火线圈
点火线圈充当电力变压器。最早的机械点火系统依靠一个线圈将来自电池的低电压转换为火花塞所需的高电压。
点火线圈的电气转换是根据称为磁感应的原理工作的。在传统变压器中，初级线圈接收电力，即来自电池的直流电。然而，通过初级线圈的这种电荷会周期性地中断。这种中断是由早期基于分配器的点火系统中的分配器引起的，以及由计算机在后来的点火系统中实现更精确定时造成的。分销商的工作将在下面进一步讨论。
初级线圈中的电压产生磁场。初级线圈接收到的电流的周期性中断会导致初级线圈产生的磁场不断崩溃。初级线圈磁场的如此大的运动会导致次级线圈一次产生一次高压能量。
次级线圈产生的电压有多高取决于初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比。如果次级线圈的匝数是初级线圈的两倍，则输出电压将是输入电压的两倍。因此，要将电压从 12 伏增加到火花塞所需的至少 20,000 伏，在汽车的点火线圈中，次级线圈的匝数是初级线圈的数万倍。
分配器
以下是分配器如何创建提供给初级点火线圈的上述周期性离散电荷。分配器包含一个“断路器点”，可将初级线圈电路接地。该点通过杠杆与地面相连。杠杆由连接到分配器轴的凸轮移动。这会打开初级线圈电路并导致崩溃，从而触发次级线圈中的高压爆发。
此外，当电池和点火线圈提供电源时，分配器执行一项重要的工作，即精确确定电源何时何地到达每个火花塞。
分配器包含许多部件，其中最重要的包括与发动机同步旋转的转子，以及安装在分配器盖上的多个“触点”。来自点火线圈的电流提供给转子。转子旋转，当转子末端接近其中一个触点时，该触点就会产生电弧。从那里，电力沿着火花塞线传输到相关的火花塞，从而为每个火花塞计时。
汽车点火系统教程：火花塞及其电线
火花塞导线，也称为点火导线，是一种绝缘导线，将电力输送到火花塞，以便火花塞最终可以产生引起燃烧的火花。
火花塞由绝缘陶瓷体组成，中心带有导电金属中心芯。该金属中心芯与接地至火花塞金属底座的电极尖端之间存在间隙。电弧或跳过该间隙，从而产生火花。
点火系统有多重要
结论是，如果点火系统没有正确准确地工作，你的汽车可能无法启动或根本无法运行。
磨损的火花塞和点火系统中的故障部件会影响你的发动机性能，造成各种发动机问题，包括启动困难、失火、动力不足、燃油经济性差，如果问题不及时解决，甚至会造成永久性损坏。另请注意，这些由点火系统故障引起的发动机问题可能会损坏车辆中的其他关键部件。
因此，定期维护点火系统对于确保发动机的最佳性能以及平稳安全的驾驶至关重要。那么如何规律才足够呢？至少每年一次，你必须对点火系统组件进行目视检查，以检查是否有磨损或故障迹象，然后在需要时立即更换。
关于你的火花塞，请务必按照车辆制造商建议的时间间隔检查和更换它们。同样，鉴于点火系统的重要性，预防性维护是最大限度提高发动机性能和使用寿命的关键。
4 种类型的点火系统：#1 基于分配器的断路器点点火（机械）
历史
点火系统的类型有哪些？最古老的点火系统类型是传统的断点点火系统，有时也称为机械点火系统。它从汽车工业的早期就开始使用，特别是在 1970 年代。
它是使用分配器的两种点火系统之一，称为基于分配器的系统。与下面进一步讨论的其他三种类型的点火系统不同，断路器点点火系统本质上是完全机械的，因此得名。
让我们了解它们是如何工作的，然后在此基础上我们将看到这种类型的点火系统的优缺点。我们将在本节中深入探讨更多细节，因为机械断路器点系统是最早的发明，因此是所有后来模型的基础。你应该对这个系统的工作原理有一个深刻的理解，看看后来改进的系统的优缺点。
基于分配器的点火简述
与其他两种无分电器系统相比，前两种类型的点火系统，即断路点系统和电子系统，都是基于分电器的。因此，让我们了解基于分销商的系统如何工作的基础知识。
分配器是一个封闭的旋转轴，具有机械定时点火。分配器的主要工作是将次级或高压电流以正确的点火顺序和正确的时间从点火线圈传送到火花塞。
在完全机械分配器，所述分配器连接到与齿轮的凸轮轴和得到由凸轮轴旋转。 在内部，分配器轴上的多边凸轮移动其他分配器部件，本质上就像一个机械开关，可以启动和停止流向点火线圈的电源。
一旦线圈产生足够的电压，它就会到达线圈的顶部并进入分配器盖的顶部。在那里，连接到分配器轴的旋转盘将电流依次分配到每根火花塞导线。电流沿着火花塞导线向下传播到火花塞并引起点火。
汽车点火系统工作原理指南：断点点火的工作原理
基于分电器的断路器点点火系统有两个电路，初级电路和次级电路。
点火线圈由缠绕在铁芯上的两个线圈组成，称为初级绕组或初级线圈，次级绕组或次级线圈。初级电路由初级线圈、“断路器点”和汽车电池组成。它仅在电池的低电流下运行，并由断路器点和点火开关控制。
同时，次级电路由线圈中的次级绕组、外部线圈分电器上的高压引出线圈导线、火花塞、火花塞引线、分电器转子和分电器盖组成。
当点火钥匙打开时，初级线圈接收来自电池的低压直流电，该直流电通过配电器的断路器点返回到电池。该电流在点火线圈周围形成磁场。
现在这里是“断点”如何发挥作用的。
如上所述，分配器包含将初级线圈电路接地的“断路点”。该断路器点通过杠杆连接到地面，杠杆由连接到分配器轴的凸轮移动。
由于分配器转子与发动机同步旋转，当发动机旋转时，分配器轴凸轮旋转，直到凸轮上的高点导致断路器点分离。瞬间，这种突然的分离停止了通过初级线圈的电流。
这会导致初级线圈产生的磁场在线圈周围坍塌。电容器吸收能量并防止断路器点每次分离时在它们之间产生电弧。因此换句话说，电容器在磁场的快速崩溃中起作用，这是在次级线圈中产生高压浪涌所必需的。
初级线圈磁场的这种突然和连续的变化会穿过次级线圈，产生高到足以跳过转子和分电器帽端子之间的间隙以及火花塞电极之间的间隙的高压电涌. 假设整个系统定时正确，火花在准确的时刻到达指定气缸中的空气燃料混合物，并且在该气缸中进行燃烧。
随着分配器继续与发动机同步旋转，转子和分配器帽端子之间的电接触被中断，从而阻止电流流向次级线圈。同时，断路器点再次闭合，使初级电路完整，允许电流再次流过初级线圈。
该电流将再次在初级线圈周围产生磁场，该磁场将再次坍塌，并且该循环针对点火顺序中的下一个气缸重复。应该注意的是，在断路器点系统和后来的电子系统中，由初级绕组和次级绕组组成的单个线圈为所有气缸供电。
整个“磁感应”过程以每小时 90 英里的速度每分钟发生大约 18,000 次。
断点点火总结：
优点
- 易于维护：这些点火系统的机械特性，以及这些系统使用时间最长的事实，使它们相对容易诊断和维修。
缺点
- 可能发生故障：然而，它们由大量机械运动部件组成，因此也增加了磨损、故障和故障的可能性。
- 影响发动机性能：这些类型的点火系统的这种可能的恶化会随着时间的推移降低最大火花能量，导致频繁的发动机问题，例如失火和排放增加。
4 种类型的点火系统：#2 基于分配器的电子点火
历史
在全机械断路点点火系统问世 70 多年之后，汽车行业面临着对更高里程、更高可靠性和更低排放的需求。制造商提出了一种较少依赖机械工作的高能点火系统：电子点火系统。
早期系统中的断路器点会发生故障并扰乱点火正时，对发动机的性能产生负面影响，并且每 12,000 英里就需要更换一次。
为了解决这个缺点，后来的电子点火系统仍然有一个分配器，但断路器点和电容器已经换成了一个起晶体管开关作用的拾波线圈，以及一个控制点火线圈产生高电压的电子控制模块。-电压电流。
与早期的断路点点火系统相比，使用这种电子开关来控制定时意味着运动部件更少，使这些电子点火系统相对容易诊断和维修。它们还通过在发动机的整个生命周期内产生一致的高压火花来改善断路点系统的缺点，这意味着更少的发动机失火和合理的排放。
这些电子系统仍然使用传统的分配器盖和分配器转子来执行将电流分配到火花塞的相同工作（因此它们也是基于分配器的点火系统）。
尽管活动部件较少，但分配器也容易磨损，最终需要更换——这促使后来的点火系统在这方面进一步改进。电子点火系统的另一个限制是点火正时尚未按照制造商的要求精确控制，导致加速缓慢和燃油效率低下。
汽车点火系统教程：电子点火的工作原理
像早期的断路点点火系统一样，电子系统有两个点火线圈，因此也有两个电路，一个初级电路和一个次级电路。初级线圈从电池到电池端子的初级电路部分保持不变，整个次级电路也是如此。
当点火开关打开时，蓄电池低压电流从蓄电池通过点火开关流向初级线圈。与早期系统中的断路器点不同，电流被称为电枢的组件中断并连续重新打开，该组件有许多“齿”，因为它旋转经过充当传感器的拾波线圈。
当电枢的每个齿接近拾波线圈时，它会产生一个电压，向电子模块发出信号以关闭流过初级线圈的电流。本质上，这种机制与断路器点系统中的机制非常相似。
当电流中断时，初级线圈周围的磁场会崩溃，在次级线圈中产生高压脉冲。现在电流在次级电路上运行，这与断路器点系统中的相同。在初级线圈的磁场崩溃后，电子模块中的定时电路将再次打开电流，整个过程对点火序列中的每个气缸重复。
电子点火总结
优点：
- 不太可能发生故障：断路器点和冷凝器被移除，因此电子系统的机械运动部件较少，因此不太可能发生故障。
- 可靠：与断路器点点火系统不同，电子系统可以在发动机的整个生命周期内产生一致的高压火花，这意味着更少的发动机失火和合理的排放。
缺点：
- 维护: 尽管如此，分配器仍然存在，它会受到磨损并需要更换，从而增加了维修成本。
- 正时：火花正时精确，导致加速缓慢，燃油经济性差。
4 种类型的点火系统：#3 无分配器点火
历史
电子点火系统的一个缺点是它们仍然有分电器，易磨损。此外，分配器往往会积聚水分并导致难以启动的问题。分配器还需要发动机动力来旋转，因为它与发动机同步旋转，因此没有分配器意味着发动机阻力更小，效率更高。
制造商想出了一个解决方案：移除全机械分配器，并用不会磨损的固态开关取而代之。
这样做提高了可靠性，但固态开关仍然从分配器轴接收行进命令，分配器轴仍然由凸轮轴机械旋转。并且分配器轴容易磨损，并且在行驶大约 120,000 英里后往往会出现问题。
任何磨损都会妨碍正确的点火正时，因此从 80 年代初开始，制造商完全取消了机械分配器，引入了无分配器点火系统。这些系统与断路点和电子点火系统有很大不同，点火线圈现在直接位于火花塞的顶部，取消了火花塞电线，系统完全电子化。
汽车点火系统工作原理指南：无分配器点火的工作原理
第三种点火系统是无分电器，也称为废火花点火系统。该系统使用多个点火线圈，而不是传统的故障分配器：每个气缸一个线圈或每对气缸一个。
没有分配器将电流“分配”到火花塞，火花塞直接从线圈点火。火花塞正时由电子点火模块和发动机计算机控制。
Ť他的系统使用发动机传感器来确定曲轴位置和凸轮轴位置。这些传感器持续监测两个轴的位置并将该信息传送到发动机计算机。
曲轴位置传感器安装在曲轴的前部，或某些车辆的飞轮附近，而凸轮轴位置传感器安装在凸轮轴的末端附近。
根据两个轴的位置，电子点火模块触发相应的点火线圈，直接点燃相关的火花塞。该系统还为成对气缸之一使用“废火花”，将两个同时处于上止点的活塞配对：一个在压缩冲程结束时，另一个在排气结束时中风。
与其前身相比，另一个主要区别是，虽然较早的系统使用由初级绕组和次级绕组组成的单个线圈以特定顺序为所有气缸供电，但无分配器点火系统采用不同的线圈设置。它使用多个点火线圈组，每个组只为两个气缸产生火花，这意味着每个线圈可以打开更长时间。
因此，这种土壤设置能够产生高达 30,000 伏的更强磁场，以及点燃更现代车辆典型的稀薄空气燃料混合物所需的更强、更热的火花。
这些气缸中的每个火花塞都将使用来自一个线圈的高压同时点火。这允许更精确的点火正时，从而更高的发动机效率和更低的排放。
无分配器点火总结
优点：
- 可靠：可以在发动机的整个生命周期内产生一致的高电压。
- 精确的点火正时：由于去除了在一定里程后会受到磨损的分配器，因此可以精确控制点火正时，从而降低排放。
- 不太可能发生故障：由于没有活动部件，因为系统现在是电子的。
缺点：
- 更昂贵的维护：然而，缺少活动部件也意味着诊断起来更难，一旦出现问题，维修费用也比机械点火系统高。
- 更昂贵的零件：无分配器系统需要双铂火花塞以促进其点火机制。
4 种类型的点火系统：#4 Coil-On-Plug 点火
历史
点火系统的类型有哪些？线圈对插头点火系统具有在无分配器系统中开发的所有有利电子控制。此外，与无分电器系统一样，插头上线圈系统将点火线圈直接放置在每个火花塞的顶部，以直接点燃火花塞，因此得名。
因为现在每个火花塞都有自己的专用线圈，位于直接点火的正上方，高压火花塞电线被完全移除。这提高了系统的效率，因为火花塞电线会导致更大的安培数和电压损失，并且如果它们变得油腻或磨损，则电缆之间可能会受到污染和交叉点火。
这里的另一个主要改进是两个气缸共享一个线圈，现在每个线圈只服务一个气缸。这意味着每个线圈可以“开启”两倍的时间以产生最大的磁场。
因此，插头上线圈点火系统可以产生 40,000 到 50,000 伏的电压，而在无分配器的系统中可以产生高达 30,000 伏的电压，并且可以产生更热、更强的火花，以更有效地燃烧更稀薄的空气-燃料混合物，从而最大限度地提高发动机的效率。
现在没有断路器点、分配器、冷凝器和火花塞线。没有活动部件意味着线圈对插头点火系统不太可能发生故障，更可靠并且需要更少的维修频率。
不利的一面是，应该指出的是，一旦确实出现问题，与传统系统相比，缺少活动部件会使诊断更困难，维修费用也更高，但如上所述，维修频率较低。
还应该注意的是，点火线圈现在位于火花塞的顶部，因此在发动机罩下发动机清洁过程中更容易受到脱脂剂和水的损坏，因此在开始任何清洁之前，请确保每个线圈都用塑料包裹以进行保护。
汽车点火系统教程：线圈插头点火的工作原理
该系统是所有点火系统中最复杂的，它使用发动机控制单元根据各种传感器的输入来控制火花正时，以实现最佳精度、更高的电压和更强、更热的火花。
与无分配器系统类似，插头上线圈系统使用发动机传感器来了解轴的位置。根据此信息，发动机控制单元触发相应的点火线圈，该线圈按点火顺序直接点火相关气缸中的相关火花塞。
Coil-On-Plug 点火总结
优点：
- 发动机效率：可以产生一致、高电压和更热、更强的火花，可以有效地燃烧较稀薄的空气燃料混合物在较新的车辆中。
- 精确的点火正时：这可以实现最佳的发动机效率和更低的排放。
- 维修频率较低：由于火花塞电线现在已拆除，因此缺少活动部件。
缺点：
- 维修：没有活动部件意味着故障排除困难和更昂贵的维修。
随着技术进步导致持续改进，点火系统将继续改进具有当今无法想象的功能。即便如此，所有四种类型的点火系统仍然易于维护和维修，非常适合各自时代的车辆。
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