汽车点火线圈技术的发展

摘要: 点火线圈是汽车发动机点火系统中的关键部件. 本文介绍了高压线圈作为高压产生组件的发展以及点火系统的发展.

关键字: 点火线圈，铁芯，磁路，固态干式

一个. 简介

在汽车发动机点火系统中，点火线圈是一个致动器，可提供点火能量来点燃发动机气缸中的空气和燃料混合物. 它基于电磁感应原理. 通过断开和断开点火线圈的初级电路，初级电路中的电流增加，然后突然减小，从而在次级中感应出点燃火花塞所需的高压. 点火线圈可以看作是一种特殊的脉冲变压器，可以将10-12V的低电压转换为25000V或更高的电压.

两个. 点火线圈的结构与发展

汽车点火系统具有经验丰富的断路器（带触点），电子点火器（无触点）和燃油喷射（程序控制）. 随着点火系统的发展，汽车点火线圈的结构朝着小型化，轻量化和高能量化的方向发展. 目前，我国汽车点火线圈有两种典型的结构形式.

1. 开式磁路油浸式点火线圈

（1）组件

具有开式磁路的油浸式点火线圈在中国被广泛使用. 其形状和结构如图1所示. 它主要由初级线圈绕组，次级线圈绕组，低压端子，高压输出端子，高压绝缘填充材料和外壳组成. 从内部结构来看，它主要包括三个部分（如图2所示）

a. 铁芯: 敞开的铁芯形成点火线圈的磁路.

b. 次级线圈绕组: 缠绕在软铁芯上的次级铜线绕组包含直接缠绕在铁芯上的数千匝甚至数万匝的导线.

c. 初级线圈绕组: 它由大约100至250匝导线组成，并缠绕在次级绕组的外部. 初级绕组的正极和负极分别与壳体的正极端子和负极端相连. 次级绕组的正极与初级绕组的正极相连，负极与壳体的高压输出端相连. 次级绕组的匝数与初级绕组的匝数之比决定了线圈的输出电压.

（2）工作原理

主要是将通过初级线圈绕组的电流存储为磁场. 当初级线圈的绕组电流突然

何时

断开

（通过功率晶体管断开电路接地），磁场衰减，导致次级线圈绕组产生感应电动势. 感应电动势的电压足以将火花塞放电. 还有一个电容器放电点火系统，通常称为CDI点火.

（3）油浸式点火线圈的缺点

a. 开磁路结构，漏磁通大，转换效率低

b. 绝缘硅油会蒸发并溢出，从而导致绝缘层下降并容易破裂

c. 更大的音量

2. 闭路固态点火线圈

随着现代科学技术的发展，闭合磁路固体点火线圈应运而生，其应用越来越广泛，并且有取代敞开磁路油浸式点火线圈的趋势.

闭合磁路固态点火线圈主要由低压线圈绕组，高压线圈绕组，闭合磁路铁芯，壳体和固体填充物等组成（其外部结构如图3所示，内部结构如图1所示）. 图4）. 点火线圈的铁芯是闭合的磁路，极大地提高了能量转换效率，提高了输出电压，并使火花塞更容易点火. 另外，为了减少由铁芯引起的涡流损耗，通常使用0.35或0.5mm的硅钢板来形成嘴形或日文形状，并开出约1.5mm的气隙以避免铁芯磁饱和，提高转换效率. 所使用的固体填料主要是热固性环氧树脂，具有良好的耐压性和绝缘性，并具有出色的散热和密封性能.

无论是从结构还是从输出电压来看，闭合磁路固态点火线圈都有许多优点:

a. 闭合磁路结构，磁力线集中，能量转换效率高

b. 高耐压绝缘，良好的散热，高产品性能和可靠性

c. 体积小，适应车位需求

三个. 点火线圈制造工艺的变化与发展

在1980年代，中国的汽车点火线圈的生产水平相对较低. 基本上笔式点火线圈铁芯，它们都使用开放式磁路油浸结构. 初级线圈绕组放置在次级极线圈绕组的外部，次级绕组采用扁平绕线工艺，高压绝缘层由聚酯薄膜或电容器纸制成；铁芯采用柱型开放式；与硅油和其他绝缘体的绝缘和散热；铁缸的外壳具有额外的阻力.

闭合磁路固态点火线圈次级极线圈绕组大多采用骨架槽形绕组结构加工技术，方便多头数控绕线机绕线，提高了点火线圈的工作效率和可靠性. 初级线圈绕组放置在铁芯外部，次级线圈放置在初级绕组外部. 为了减少干扰笔式点火线圈铁芯，某些点火线圈在高压侧配备了非常小的陶瓷高压电阻. A和B的环氧树脂用于在真空室的高真空状态入，并且干燥炉被加热以固化. 该产品具有较高的耐压性，散热性和可靠性.

四个. 点火线圈的性能参数

点火线圈的几个主要性能参数:

a. 二次输出电压峰值

b. 次级输出电压的上升速率

c. 次级输出电压的持续时间

d. 次级输出电压振荡幅度的衰减比

e. 点火线圈火花能量

这些主要性能参数决定着点火线圈的性能，制造工艺决定着点火线圈的质量.

五个. 点火线圈性能的变化与发展

随着点火系统的不断改造，对汽车点火线圈的结构和性能提出了更高的要求. 为了满足发动机高压缩比，稀薄混合气以及在低温，高速，火花塞积碳等恶劣条件下的特殊要求，它还可以提供足够的点火能量，因此采用高能点火系统提出了高能点火线圈. 现代点火线圈的初级电阻很小，从以前的1.5Ω到大约0.5至0.8Ω，有的甚至到0.25Ω，因此可以根据欧姆定律有效地增加初级输入电流. 另外，初级电感也从之前的10 mH减小到当前的4到6 mH，从而使点火线圈具有快速充电的能力，并且还可以高速产生足够的点火能量. 图5是雪佛兰“先锋”双排座椅皮卡车的低速和高速点火线圈输出波形的比较测试图. 图6显示了最新的笔形点火线圈，该笔形点火线圈直接连接到火花塞，几乎没有能量损失，并且已在许多模型中使用，例如上海大众的AUDI.

六个. 某些家用点火线圈的主要技术参数（见下表）

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