汽車點火高壓檢測與處理研究

高俊祥、高孝亮、曾平紅

（1. 湖南財經工業職業技術學院汽車工程系 421002；2. 湖南交通工程學院電氣與信息工程學院 421001)

0 引言

各國汽車產業發展到今天，技術性能成為了克敵制勝的法寶。隨著環保要求越來越嚴，汽車排放標準與相應技術也一再提高。目前，我國已全面實施了國5機動車排放標準，部分一線城市如北京、上海等重點城市已于2017年率先實施了國6a階段排放標準，2018年預計向全國推廣。汽車尾氣當中的CO（一氧化碳）、HC＋NOx（碳氫化合物和氮氧化物）產生的原因，很大一部分是點火電壓過低，造成燃油燃燒不充分所導致的。因此，保證足夠的點火電壓是減少汽車排放實現節能環保的有效措施[1]。

1 汽車點火原理

1.1 傳統點火系統

汽車傳統點火系統是指在點火線圈的一次回路中依靠觸點實現通斷的點火系統，結構如圖1所示。

圖1 汽車傳統點火系統

當接通點火開關時，在斷電器觸點閉合期間，蓄電池給點火線圈的低壓線圈供電，電流線性增長，電能以磁場能的形式儲存起來。在某缸壓縮行程上止點前夕，斷電器觸點斷開，低壓線圈突然失去電流產生300 V左右的自感電壓，因高壓線圈和低壓線圈的互感作用而在高壓線圈兩端產生15～20 kV的點火高壓。

1.2 電子點火系統

電子點火系統是指點火線圈的一次回路由電子點火控制器實現通斷的點火系統，電子點火系統點火高壓產生的原理跟傳統點火系統類似，區別在于用信號發生器取代了凸輪，用點火控制器取代了斷電器的觸點，實現了無觸點通斷電路的目的，減少了點火系統的故障率。

1.3 微機點火系統

微機點火系統是目前應用最廣泛的點火系統，其利用ECU接收包括曲軸位置信號在內的多個汽車狀況信號，計算出最佳點火時間進行點火，使汽車的經濟性和動力性最優化。當微機計算出某一缸需要點火時，給點火控制器中的相應缸晶體管發送信號，斷開該缸點火線圈的低壓回路，由高壓線圈產生高壓進行點火。

2 影響點火電壓高低的因素

綜上所述，不論哪種類型的點火系統，其點火高壓是基于一次線圈的自感和兩個線圈的互感作用而產生的。從能量角度看，是一次線圈在通電期間儲存的磁場能轉換而來的。因此，磁場能量大小、自感作用強弱及互感作用性能都會影響點火高壓的高低。

2.1 一次電路電流

一次電路由蓄電池、點火開關、一次線圈和點火控制器組成，之中任何一個環節的質變都會使電流發生變化。蓄電池電壓降低、點火開關觸點接觸電阻增大和電路連接點阻值變大均會導致電流減小，進而使磁場能量減小，導致點火電壓降低。

2.2 點火線圈的性能

點火線圈的感抗大小、自感和互感性能的好壞會直接影響點火電壓的高低。

2.3 高壓連線的質量

高壓連線電阻的大小、是否破損或開裂也是因素之一。

2.4 火花塞的質量

火花塞間隙的大小、積碳的存在會使擊穿電壓變低，從而造成點火電壓降低，火花能量不足。

3 點火電壓的檢測與處理技術

點火電壓不足會使混合氣體燃燒不充分，導致油耗增加，動力性能下降和尾氣排放超標等一系列問題。因此，監測點火電壓的高低并實施預警，能有效預防這些問題的發生，提高汽車的性能。基于互感作用原理，對于非獨立點火系統，對點火電壓的檢測可在一次或者二次回路進行[2]。

3.1 一次檢測技術

如圖2電路所示，點火電壓產生時，一次線圈兩端會存在一個300 V左右的電壓，在其兩端并聯一個電阻串聯電路，取其中一個電阻兩端的電壓作為預警信號送給預警電路，當該信號電壓過低時，為司機提供報警，對車輛進行及時檢修。

圖2 檢測與預警電路

3.2 二次檢測技術

同樣利用電磁感應原理，在高壓引線上繞一個感應線圈，取其感應電壓作為檢測信號，送往預警電路提供報警。

4 結束語

汽車點火電壓的高低對汽車的經濟性、動力性和節能環保性能有直接影響，對其進行實時監測，可主動預防這些性能的下降，相較于汽車尾氣排放檢測有更積極的意義。

[1]孫秀潔,王靜.我國汽車排放標準升級進行時[J].汽車與配件,2015(33).

[2]張云明,劉慶明.電火花點火溫度瞬態響應實驗研究[J].高電壓技術,2015.2.