[图文并茂]汽车点火系统结构原理及波形分析

发布时间: 2019-09-16 02:52 标签：点火系统波形图文并茂原理结构

很多朋友都在微信问这个示波器点火波形该怎么来测量怎么来通过一段波形来判别各个电器部件的好坏，所以就这个问题我们分别从点火系统的结构原理及初级次级点火波形来和朋友们来入手。下图为一个老外用电锯锯开的一个点火线圈的横截面图片，从上面我们能清楚的看到两个线圈绕组。外面一层为初级线圈，里面一层为次级线。次级线圈的绕组线要比初级线圈的绕组线要密很多，但没有初级线圈绕组粗。

我们都知道发动机点火系统的分类分为三种：第一种是发动机所有气缸共用一个点火线圈，点火线圈产生的高压电通过分电器分配给各缸的火花塞。早期化油器时均采用此方式，在电控发动机也有采用此种点火系统的，如桑塔纳（采用M1.5.4电控系统）夏利面包车。。。。第二种是两缸共用一个点火线圈，像伊兰特别克凯越。。。。对于常见的四缸发动机，一缸和四缸共用一个点火线圈，二缸和三缸共用一个点火线圈。第三种被称为独立点火，即每缸火花塞上一个点火线圈，这种点火系统有3大优点：1.点火的能量强2.密封性好抗干扰能力强3.使用寿命长, 现在的车基本上都是这种点火系统.

我们知道初级点火的波形是由初级线圈产生的，次级点火波形是由次级线圈产生的。初级点火产生的相对是低压，次级点火产生的是上万伏的高压。注意这里的高压只是一个瞬间击穿火花塞电极点燃缸内混合气的脉冲信号，原理可以理解为打火机点火一样，这个上万伏的高压不会对人身造成伤害。无论是初级点火的电压还是次级点火的电压，其能量都是由12V或24V的电瓶电压经过初级线圈产生的初级电压，经过次级线圈产生的次级高压，这一过程是一个升压的过程。而我们的手机充电器给手机充电是将220v的电压变成5v的电压是一个降压的过程，都是通过线圈作用下实现的。

（火花塞装的时候注意一点装错了会抖动无力甚至发生爆震现象）

由于点火系统是与火花塞工作情况联系十分密切，所以我们顺带讲一下关于火花塞的热值和电阻。火花塞自身所受热量的散发量称为热值。热值包括1～9九个数字，其中1--3为低热值，4--6为中热值，7--9为高热值。原厂的备件火花塞热值有5、6、7三种，能够大量散热的称为冷型火花塞，也就是高热值火花塞，冷型火花塞（高热值）的绝缘体裙部相对较短，由于散热途径比较短，散热相对较多，所以不易造成中心电极温度的上升。相对散热量较小的叫做热型火花塞，也就是低热值火花塞。热型火花塞（低热值）的绝缘体裙部较长，当汽缸内温度布置均匀时，裙部越长，受热面积就越大，传导热量的距离就越长，所以散热少，中心电极温度上升较高。

我们知道火花塞一般正常工作的温度是500°~800°火花塞在工作时候如果温度过低的话，理论上是低于500--600摄氏度，落在绝缘体上的油滴将不能被完全燃烧，继而产生积炭，时间长了就会堵塞火花塞，具体表现为：点火缺缸，断火，发动机抖动。如果温度过高的话，一般是高于800--900摄氏度，电极附近的热浪又会容易将油气混合物点燃，在汽缸内产生错误的燃烧状态（活塞上移的过程中就已经点燃了缸内的混合气），具体表现为：发生爆震，出现金属撞击的敲缸声。我们知道次级点火会产生一个上万伏的脉冲高压，这个高压会对车上的电器造成干扰，可能会使仪表盘工作不正常或是空调工作不正常等等现象，通常我们判断此类问题首先是用万用表的电阻档来测量点火系统当中的电阻。在独立点火系统当中火花塞电极上面会有一个电阻，这个电阻就是能够起到抗干扰的作用。虽然我们示波器有的是带有万用表功能，但在万用表的选择方面推荐福禄克的万用表，FLUKE15b 17b都是不错选择，总之贵有贵的道理。

如果是带有分缸线的点火系统，在分缸线上能够看到这个阻值。

上图为分缸线，把它剪开会发现外面有一层屏蔽线，同样也是起到抗干扰作用，分缸线有点像我们家里有线电视线。

分析完结构以后我们分别从初级点火电压波形，初级点火电流波形，次级点火电压波形来分析其工作的原理。

这个波形是克莱斯勒道奇实测的怠速时初级点火电压波形，因为这个车比较新所以起始电压是14V（此时垂直伏格是10V/格一满格是10V 一小格式2V 一共7小格）。通常约为12V，耦合方式为直流耦合，这样起始电压才是电瓶电压。接着就是线圈开始充电，此时横轴的时基是1ms。占两格，所以充电时间是2毫秒；击穿电压约为60V(占6格）；烧时间是1.1毫秒燃烧线的轮廓我们形象的比喻成一个人的鼻尖；有三个以上的震荡波形，震荡波是由于点火初级线圈和次级线圈的互感作用产生的阻尼震荡波，这个波形是直接反映两个线圈的工作状态。示波器的设置为X10 探头X10 时基1ms 垂直伏格10V/格，不清楚的可以看之前的示波器操作指南。

上图为初级点火的电流波形，当电流开始流入点火线圈时，由于线圈特定的电阻和电感的特性，产生的波形会以一定的斜率上升，上升的斜率是非常重要的判断标准。通常初级点火波形会以约60°的角度上升。同时在同一时基单位下（1ms）初级点火电流波形的线圈通电时长是与初级点火电压波形线圈充电的时长是一致的（约占两格）而且最大的通过电流约在5A~6A。当点火模块断开电流时，电流波形几乎是垂直下降。需要重要的是当电流开始流进点火线圈时，观察点火线圈的电流波形，如果左边几乎是垂直上微信公众号：zidongbiansu升的，就说明点火线圈的电阻太小了（短路），这样会造成行驶性能故障，并且会损坏点火模中的开关晶体管。另外电流波形从一开始上升到达峰值的时间通常是不变的，这是由于充满一个好的点火线圈电流，所用的时间是保持不变的。ECU可以通过点火模块增加或减少点火线圈的道通时间，从而控制流入点火线圈的电流大小。测电流波形需要用到电流钳，电流钳直接夹信号线示波器设置X1 垂直伏格200mv 时基1ms 电流钳不要拿反了不然波形会反过来。想测电流的，我们可以推荐一两款性价比比较高的电流钳。下图为一个客户实测的伊兰特的初级点火波形图。

上图为客户实测的次级点火波形的图片。次级点火波形和初级点火波形基本类似，只不过有的车次级点火波形会多出一小块震荡（下面第三张图片可以看出来），每段波形分析起来基本也是一样的。在多缸测试的过程中（双通道和四通道），可以把水平线挪到一起，可以分析各缸的对比波形，方便识别哪一个气缸是有问题。另外需要注意的是示波器的设定方法和检测步骤。测次级点火我们需要时需要打开“反向”功能，不然波形会倒过来显示。如图（客户实测的摩托车点火系统现在进口的摩托车同样也是电喷发动机）

只有测次级点火需要打开这个功能，实际上次级点火输出的波形就是倒过来的，为了方便分析所以需要打开反向功能。如果是有分缸线的，示波器接上电容探头电容探头夹分缸线另外一个夹子搭铁。示波器设置为X1或X10 时基为1ms 垂直伏格1V（待定）。

目前我们测次级点火选用的是感应式电容点火探头，厂家的说明是可达 10000:1。但在实际测量过程中发现衰减的比例有的时候是有一定出入的。这个探头总体来说还是不错的看个大概的波形是没有问题的。那个黑色的小方块里面有几块大的电容，动手能力强的有兴趣的可以自己做一个。

上面三张图片是客户实测的次级点火波形，垂直伏格有一定的出入（跟电容探头本身的衰减有关系）按照第一张垂直伏格设置，探头的衰减是正常的。但是根据第二张图片和第三张图片，是很难精确告诉客户探头的衰减比例。总之，关于这个垂直伏格怎么来设置，我们关键还是要求次级点火波形整体的轮廓最好不要超出整个屏幕。

最后，我们来讲讲关于次级独立点火线圈的测试步骤。因为独立点火系统是没有分缸线的，所以需要外接一个独立点火延长线来代替分缸线。(步骤如图）

注意：测量时尽量远离热源，传送皮带，风扇叶片，电瓶，降低干扰。

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