汽车电喷发动机点火系统原理与维修（一）

　　电喷发动机是电控燃油喷射(EFI)发动机的简称，电喷发动机均采用电子点火系统。

　　电喷发动机点火系统主要包括：点火电流的恒定控制、无分电器点火控制、点火正时控制、点火时序(判缸)控制以及点火提前与爆震的控制等。

　　一、点火电流的恒定控制

　　点火线圈的初/次级绕组的匝数比确定后，点火时的高压(点火线圈的次级电压)主要由初级绕组中通过的电流大小来决定。现代的发动机电子点火系统为了提高点火时的高压，点火线圈的初级均采用粗导线绕制，其内阻只有0.5Ω左右，但这又会引起电流过大，如不加以控制会使点火线圈因电流过大而影响寿命。

　　当功率三极管T1或T2导通时，电流经其射极负反馈电阻Rf到地。通过电阻Rf的电流越大，其上的压降也越大。如果点火电流超过规定值时(一般为6.5A)，电路Rf上的压降增大，恒流控制电路开始起控使闭合角减小。继而减小了三极管T1、T2的导通时间，最终通过点火线圈的初级绕组中的电流减小，避免点火线圈发热和三极管T1、T2的损坏。若点火电流小于规定值6.5A时，恒流控制电路也将起控，增大闭合角使三极管T1或T2的导通时间增加，使点火电流增大，最终恒定在6.5A的标准值上。

　　二、无分电器电子点火

　　为了进一步提高发动机工作时的可靠性、动力性和经济性，现代的发动机尤其是电喷发动机的点火系统越来越多地采用无分电器电子点火。无分电器点火系统的结构与以往的点火系统不同，它取消了分电器，消除了因分电器产生的机械磨损而引起的点火时间不准，以及点火能量损失等不利因素，因而它是新型发动机点火的主流。

　　无分电器点火系统根据使用点火线圈的数量以及其火花塞的跳火方式，又可分为同时点火和单独顺序点火两种方式。

　　1.无分电器同时点火方式

　　该电路的特点是每两个缸的火花塞共用一只点火线圈，点火线圈的次级绕组的两端采用开放式分别接两个缸上的火花塞。点火时两个缸的火花塞形成串联电路同时跳火。其中一个缸的火花塞在常规方向跳火，即从正中央电极到负旁电极;而另一个缸的火花塞跳火则从负旁电极到正中央电极。在两个缸的火花塞同时跳火时，只有处于压缩行程气缸的火花塞的跳火才是有效的，而处于排气行程的另一个气缸的火花塞的跳火是无效的多余的，所以也有称这种点火为“浪费”火花型点火。

　　在两个缸的火花塞同时跳火时，一个缸的活塞处于排气行程的上止点;另一个缸的活塞处于压缩行程的上止点。即点火应在处于压缩行程气缸活塞的上止点位置的1缸进行。因此发动机电子控制器(ECU)根据曲轴位置传感器送来的活塞上止点信号和同步信号传感器送来的判缸信号，经计算处理后输出正确的点火指令，令1缸点火。点火线圈的次级绕组电路中增加的一只高压二极管，是为了防止三极管T1和T2在导通的瞬间，次级绕组产生的感应电动势使火花塞跳火。

　　在无分电器同时点火方式中，为了降低成本和节省发动机周围的空间，还采用一种初级绕组带中间抽头的点火线圈，独立完成对各缸的点火。

　　该同时点火电路的基本原理是：ECU根据曲轴位置传感器和同步信号传感器送来的信号，经计算处理后向电子点火组件中的驱动三极管T1发出点火信号(1缸和4缸的同时点火信号)，这时三极管T1导通T2截止。点火电流从蓄电池的+12V→三极管T1的集电极和发射极→初级绕组的L2→蓄电池负极。这时初级绕组的L1中的电流中断，次级绕组中感应产生高压电，其极性为上负下正。其电流流向为：次级绕组的b端→二极管D4→4缸火花塞的中央电极和旁电极→蓄电池负极(车身)→1缸火花塞的旁电极和中央电极→二极管D1→次级绕组的a端。这时1和4两个缸的火花塞同时跳火。由于图2的点火工作顺序为1-3-4-2，4缸的活塞处于排气行程，1缸的活塞处于压缩行程的上止点位置，因而1缸的火花塞跳火是有效的，而4缸的火花塞跳火是无效的。

　　当发动机的曲轴旋转180°后，发动机ECU根据曲轴的位置传感器和同步信号传感器送来的信号，向三极管T2发出点火信号(2缸和3缸的同时点火信号)，这时三极管T2导通T1截止。点火电流从蓄电池的+12V→初级绕组中的L1→三极管T2的集电极和发射极→蓄电池的负极。这时初级绕组L2中的电流中断，次级绕组中感应产生高压电，其极性为上正下负。其电流流向为：次级绕组的a端→二极管D2→2缸火花塞的中央电极和旁电极→蓄电池负极(车身)→3缸火花塞的旁电极和中央电极→二极管D3→次级绕组的b端。这时2和3两个缸的火花塞同时跳火，3缸的活塞处于压缩行程的上止点位置，火花塞的跳火是有效的，而2缸的活塞是处于排气行程，因而其火花塞的跳火是无效的。发动机转两圈(720°)在一个工作循环内，各缸的火花塞有效跳火一次。

　　2.无分电器单独顺序点火方式

　　该无分电器点火系统中的工作点火顺序与常规的发动机按工作顺序点火的原理相同。不同的是因无分电器单独点火，每个缸的火花塞均需一个点火线圈，并且工作时还需要判缸信号。ECU根据曲轴位置传感器和同步信号传感器送来的信号，经处理后向电子点火组件中的驱动三极管T1发出点火信号。这时三极管T1截止，使点火线圈的初级绕组中的电流中断，次级绕组便感应产生高压电，使1缸的火花塞跳火。随着发动机的旋转，ECU将按照该发动机的工作点火顺序(如1-3-4-2)依次向1缸、3缸、4缸、2缸发出点火信号，使相应气缸的火花塞跳火。

　　这种无分电器单独顺序点火方式多用于多气缸的发动机上。它的点火线圈体积很小，可直接安装在火花塞上，因此节省了发动机的空间，并使可靠性增加，同时对通讯产生的干扰也较小。故它在多缸发动机无分电器电子点火系统中得到了广泛地应用。

　　三、点火正时的控制

　　点火正时是指活塞处于压缩行程的上止点时刻点火，它由安装在飞轮边缘的曲轴位置传感器给ECU提供信息，ECU经判断处理后输出指令使电子点火器工作。曲轴位置传感器是点火系统的重要器件。对于四缸发动机来说，在其飞轮的相对方向上各有均等的4个槽。4个槽为一组，两组槽相隔180°，每组槽齿间隔20°。

　　曲轴位置传感器多由霍尔传感器担任，当发动机飞轮旋转时，其上的槽齿经过霍尔传感器时产生霍尔效应输出5V的高电平信号。当飞轮上的槽齿不经过霍尔传感器的期间，无霍尔电压产生，输出0.3V的低电平信号。飞轮旋转一圈(360°)，每组槽齿共产生4个霍尔电压脉冲信号。
四缸发动机工作时有两个气缸的活塞同时到达上止点：一是排气行程的上止点;另一个是压缩行程的上止点。点火只应在活塞处于压缩行程的气缸发生。ECU根据曲轴位置传感器送来的信号，就可知道有两个气缸的活塞已到达上止点，但它不知道是哪个气缸的活塞处于压缩行程，因此它还不能发出点火指令，还需要一个点火时的重要信号——气缸差别(判缸)信号。

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