1、 前言
自汽油機問世以來，汽油用點火裝置擔負著為混合氣體點火的重要作用，決定開始燃燒的點火裝置對于汽油性能有非常大的影響，近幾年伴隨著油價，尾氣排放等形勢的嚴峻，它的作用就變的更加重要。
這里針對汽油機用點火裝置的作用、基本構造、性能、技術革新以及未來的動向進行描述。
2、 概要
2.1點火裝置的構成及動作
點火裝置是基于汽油發動機從火花塞產生電火花讓缸體內的混合氣體燃燒的裝置。點火裝置主要指點火線圈、觸發器、火花塞，除此之外還包含曲柄以及橡膠，位置傳感器等組成。
點火裝置的概要如圖Fig.1示，為了使高度壓縮的混合氣體產生電火花，必須在火花塞的兩個電極之間加上高壓，通過點火線圈產生高壓，放電電壓通常在10kV~15kV，最大也有超過30kV的。電流有在數十mA，比起點火的時機會使引擎的輸出，發射都會發生變化，為了遵從各引擎條件最佳點火時機，對于點火線圈產生高壓的時間進行控制是非常必要的，通過對電流通斷的控制從而控制點火線圈產生高壓，以各種傳感器的信號為條件由ECU決定后執行點火。
一次側線圈采用粗線大約100~200圈，二次側線圈用細銅線約15000~20000圈卷成層狀，各部品間采用樹脂等保證絕緣性。
點火線圈一次側電流通過時，鐵芯磁化蓄積磁力能量，周圍產生磁場，觸發器（晶體管）的開關控制一次電流的通斷，磁場發生變化起到誘導作用，一次線圈產生300~500V電圧，此時由于磁場磁力線作用二次側同時產生25~35kV的高壓，產生的高壓V=n(dφ/dt)需要兩個線圈的圈數比例變大。
點火裝置動作波形如圖Fig.3所示：點火信號為ON時，功率晶體管導通，電流通過一次側線圈磁場能量蓄積，點火時信號一變為OFF，一次側電流斷開二次側高壓產生，火花塞放電（ブレークダワン）然后磁場能量持續放電0.5~2.5ms。
2.2、點火系統的變遷
隨著社會環境的變化，引擎的高性能化、高效率化、排放廢氣要求、燃料費上漲等原因，對點火系統的控制要求越發復雜。不用說搭載性、可靠性、微型化 X X提高也變成了重大課題。點火系統像Table 1所示那樣配電盤配電系統出現了，先后經歷了由配電盤、點火線圈、觸發器等組成一體化產品IIA系統；配電盤系統廢止后進化為電子配電系統DLI。
配電盤配電隨著點火時期自由度的制約、電子噪音等課題對策而進化到 DLI.
DLI系統及D-DLI開始，正在演變成氣筒獨立控制不需要高張力編碼而且搭載性能也高的 S-DLI系統。
1、 點火線圈的革新技術
3.1、插頭孔內的搭載
S-DLI系統不需要配電盤、高張力編碼等，轉變成缸體要分成多個，多個線圈就變成了必要條件。為從線圈開始向直接插頭傳送高壓，變成了引擎頭部各線圈配置需要解決的問題。反面，引擎的DOHC化、多泵化、直噴化的運動中，希望在頭部及頭部蓋板上部線圈能減少分配空間；反之，原來高張力編碼插入引擎的插頭孔有效利用，開發了插頭孔內能放置的線圈（棒狀線圈：細徑柱狀線圈）。
關于棒狀線圈引擎的搭載情況如圖Fig.4所示，從此以后S-DLI系統用的線圈在引擎搭載性上有了飛躍性的發展。
3.2、原來線圈和棒狀線圈的構造
原來采用矩形型缸體來安置線圈，本次說明的是棒狀線圈形狀不同如圖Fig.5所示，
矩形型線圈從外觀形狀上看頭部蓋板必須保證40~50mm的線圈空間，然而，棒狀線圈線圈部分呈圓柱體，為放入插頭孔里面提供了可能性，并且在原來矩形型線圈的線圈部頭部蓋板上部，配置了開關回路和小型觸發器。
3.3、棒狀線圈的技術革新
棒狀線圈和原來的線圈保持同樣的性能（產生電壓、點火能量）機能及可靠性，且細圓柱狀插孔內可安裝。此項技術革新如圖Table2說明。
3.3.1斜向重疊繞
點火線圈的二次繞線，一端0kV,另一端（比如）35kV落差很大，繞線每圈都會有電位差產生，二次繞線大約繞了20000圈，只考慮1圈的話線材絕緣性能肯定沒有問題，如果數百甚至數千圈的話（還有層間電壓），線間的電位差加在上面的話絕緣性肯定保證不了。如圖Fig.6所示，原來線圈的間隙灌裝樹脂二次纏繞，槽間相隔開設計絕緣，棒狀線圈是由于線槽的廢止、繞線技術開發及空間削減的要求應運而生。
空隙內如果繞滿線，前面所述層間電壓會過高。繞線1個來回的圈數會比較少，為達到效果，如圖Fig.6所示采用了重復斜繞的繞線技術。
重復斜繞比起二次卷廢除線槽，前期棒狀帶槽（槽繞）直徑縮小10%成為可能。
3．3．2、和前面所述一樣，還有一份關于高壓絕緣的技術報告。
如前述線圈二次繞線的高壓側加上數十KV的高壓，為觸發高電壓在最終端,主要的繞線部引出,線圈內引出單根線,作為單線配置,低壓部分一次繞線部分要同樣的距離,電場集中,電場強度變得超強使絕緣被破壞,恐怕會產生不良.
原來的線圈把這個距離會離的很遠來應對，棒狀線圈因為必須全部插入到細圓柱內，靠拉大距離是不行的，所以為了降低電場強度而采用了其他方法。如圖Fig.7所示采用虛擬繞線方式，低壓部分和對面引出部分整列并排，極力平衡附近電場強度，降低最大電場強度。
3.3.3圓柱形積層骨架
棒狀線圈截面形狀細圓形是最理想的, 配置的磁路零部件在同心上也配置最好。磁路中心骨架通常有硅元素鋼片按同樣尺寸切割，按要求的片數堆疊而成。
這樣的話必然變成四角的截面，和要求相差甚遠，這樣要求做成圓形的堆疊片就變的更加重要了。如圖Fig.8所示比起 寬度較寬的片子堆疊，采用圓柱形的更有優勢。比起圓柱形骨架，上述四角形的占積率（圓形中骨架的截面所占比例）僅為50~70%，圓柱形可以達到95%以上。
3．3．4模塊觸發器
棒狀線圈的模塊觸發器如圖Fig.9所示，觸發器在一次側線圈通電斷開時，點火線圈產生一次電壓的耐壓性是必須要考慮的，為保證電壓不要過高，需要設計一次電壓的鉗制功能（這個電壓叫V2）。線圈小型化，鉗制電壓V2變大，二次繞線圈數減少，觸發器電源單元為確保耐壓性，外形會變大。由于耐高壓的電源單元開發，二次繞線約降低了30%，對棒狀線圈來講，比原來的電源單元直徑可以縮小5%。
二次繞線圈數可以削減的原理如圖Fig.10所示,為使觸發器產生火花的二次發生電壓(V2) =一次發生電壓(V1)*二次和一次的圈數比(N2/N1)。如果V1越高的話則N2/N1就越小，如果N1保持不變，則N2圈數就減少。
舉例說明，作為電源單元來講，原來的觸發器都使用雙極功率管（Tr），V2電壓350V左右；若使用當前開發的IGBT則 Vz電壓500V左右就可以。如果輸出35kV的話，圈數比N2/N1前者約100倍，而后者變成了70倍，這就減少二次繞線圈數。
1、 點火系今后動向
引擎/發動機開始看點火系的要求項目總結如圖Fig.11所示，今后引擎必然面臨著大幅度燃油費改善，低排放的要求，因此要考慮如何向稀薄燃燒化呀高壓縮比化的問題推進。稀薄燃燒化對于點火系，著火性，燃燒穩定性，耐煙性提高等,進而提出了大電流長時間放電的要求；而高壓縮比則要電壓降低等，更有多點點火、可變動閥系搭載、泵徑擴大、冷卻性能提高等，比起上述種種小型化的要求更加突出。
另外，從控制燃燒的開始離子電流檢測，燃燒壓傳感器等燃燒檢測的要求，必要的時候供給大能量的點火能量的反饋控制是必須要考慮的問題。
以上各點開始點火系的推進箭頭標示如圖Fig.12所示，必須考慮點火、燃燒綜合控制的點火系統開發。
