汽车高压点火线圈的发展

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1、汽车高压点火线圈的发展进程汽车高压点火线圈是车用汽油发动机的重要组成部分，它的发展演变是随着发动机技术的进步而不断变化的。点燃式发动机最早的点火方式有过多种形式，不只是电火花放电。高压点火线圈也不是点火方式的最初选择。一、传统蓄电池点火系统的点火线圈1860年的蓄电池峰鸣器式点火装置，使发动机的转速达到250转/分，最早实现了发动机的持续运行。1883年的炽热管式点火装置，使发动机的转速提升到700~900转/分。1886年Bosch公司开始生产磁电机点火装置，用于汽车发动机。这些装置都没有点火线圈。1910年美国

2、Cadillac车型，率先把蓄电池点火装置用于汽车批量生产，这个装置采用了点火线圈。1914年Bosch公司开始向美国批量销售蓄电池点火系统用的点火线圈。1925年Bosch公司开始向欧洲市场提供由分电器和点火线圈组成的成套蓄电池点火装置，至此，传统蓄电池点火系统形成了雏形。直到二十世纪90年代末，点火控制最终集成到发动机控制系统（MCU）中之前，后续的诸多改进，都是在这个系统的基础上进行的。在传统蓄电池点火系统的演变过程中，经历了从初期分电器结合白金断电器或晶体管断电器；到后期分电器集成霍尔传感器或磁感应传感器，

3、配合集成电路断电器（ST半导体公司的L497等）等结构形式。其中，分电器加入了点火时刻调节功能，集成电路断电器加入了静态保护，导通角控制等功能。在这个演变过程中，点火线圈从早期的油浸式结构转变为后期的干式结构。1二、点火控制集成入发动机控制系统后的点火线圈点火控制集成到MCU以后，分电器被曲轴位置传感器取代，点火时刻控制与点火导通角控制交给MCU的脉谱图，由程序精确控制。这个过程中，点火线圈经历了一系列变化。最先采用的是双火花点火（大众捷达，丰田皇冠，铃木雨燕等），通常4冲程4缸和6缸发动机的某缸处于点火时刻时，恰

4、好有另一缸，处于排气时刻，可以同时串联点火。排气缸的火花对做功气缸点火不影响。但这样可以简化点火线圈结构，线圈体积小，利于简化发动机结构。线圈制造成本低，同时也降低了发动机制造成本。随着发动机技术的进步，为了提升动力改善环保排放，要求MCU对每个缸的点火过程，分别进行更加精确的控制匹配。双火花点火无法满足这个要求，单缸独立点火的点火线圈应运而生。同时，汽车整车的技术进步，使其应用单片机的数量也快速增加，达到了数百片的规模。而汽车点火系统的高压点火线是电磁干扰的主要来源，会对这些单片机的控制过程产生影响。业界要求取消

5、高压点火线的呼声很高。所以，在各大汽车公司（大众、丰田等）推出单缸点火线圈的时候，直接把点火线圈放到了火花塞上部，高压点火线变成了一段导电金属杆或者一个导电弹簧。结构有：4缸集成形式结构（美国通用的科鲁兹，法国标致的富康等）和单缸独立笔式结构（大众帕萨特、高尔夫等，丰田皇冠、佳美、花冠等，奔驰各系列）。这样就基本上杜绝了点火高压侧产生的电磁干扰，2汽车整车的电磁兼容性得到了大幅提高。由于每个气缸可以单独控制点火时刻和导通角，就给发动机设计与匹配提供了较大的自由度，从而为改善发动机的动力性能与排放指标提供了技术手段。

6、独立笔式结构有2种结构形式，柱式升压线圈位于发动机罩盖内的结构和框式升压线圈位于发动机罩盖外部的结构。内柱式升压线圈高压输出极就在柱式结构的下部，距离火花塞的电极更近，有电磁辐射干扰更小的优点，同时，因不占用发动机上部空间，有利于减小发动机占用的汽车机仓空间。但是，这种柱式升压线圈也有一些弊病，它占用发动机罩盖内的空间，对可变升程气门机构等配置造成影响，对缸内直喷发动机喷油嘴的位置安排也有限制。再者，这个柱式升压线圈是开磁路形式，磁阻大，转换效率低，同等点火能量时，点火线圈需要更大的体积，使点火线圈的点火能量提升受

7、限。一般来说它的点火能量提高到40~60mJ左右就无法加大了。还有，柱式点火线圈升压绕组位于发动机罩内，相对于外部而言，工作温度较高，绝缘材料耐热性、磁性材料的热变形与绝缘材料的热胀的匹配等，都是会产生损坏问题而导致点火故障的（如：2002年帕萨特、宝来点火线圈事件）。框式升压线圈，绕组是在发动机罩盖外面，采用闭磁路日字铁芯或R型铁芯，高压3电极在线圈下侧。线圈的高压电极用长的导电弹簧接到火花塞电极上。弹簧的外绝缘采用硅橡胶护套或者是硅橡胶护套结合工程塑料杆。这个结构使用闭磁路绕组，它改善了线圈的能量储存和变换，点

8、火能量已经可以达到60~80mJ。同时，因为绕组工作温度相对降低，因绝缘耐热及材料热匹配而产生的故障就基本上排除了。三、点火线圈技术的近期进展发动机技术的最新进展是围绕着提升动力和降低污染排放的目的来开展的。目前采用的技术有废气再循环（EGR），涡轮增压，缸内直喷等。这些技术都对点火线圈的点火能量提出了更高的要求。点火线圈的发展方向是提高点火能量，最低要10