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1、1第5章 点火系统5.1 点火系点火系统的的发展展5.2 传统点火系点火系统5.3 电子点火系子点火系统5.4点火系点火系统正确使用与正确使用与维护 2学习目标1.了解点火系了解点火系统的的发展展历程；程；2.掌握掌握传统点火系点火系统各各组成部件的成部件的结构、原理构、原理；3.掌握磁感掌握磁感应式和霍式和霍尔式普通式普通电子点火系的子点火系的工作工作过程程。35.1 点火系统的发展 点火系点火系统适适时地地为汽油汽油发动机机气缸内已气缸内已压缩的可燃混合气，提供足的可燃混合气，提供足够能量的能量的电火花，使火花，使发动机能及机能及时、迅速地燃、迅速地燃烧作功。作功。点火系点火系统性能得好坏
2、性能得好坏对发动机的工作机的工作有着十分重要的影响，所以点火系有着十分重要的影响，所以点火系统应在在发动机机各种工况各种工况和使用条件下，均能保和使用条件下，均能保证可靠而准可靠而准确地点火。确地点火。41.1.磁电机磁电机点火系统点火系统3.3.电子点电子点火系统火系统4.4.电控点电控点火系统火系统已淘汰已淘汰正在淘汰正在淘汰正在广泛应用正在广泛应用2.2.传统点传统点火系统火系统已淘汰已淘汰n5.1.1 点火系统的发展点火系统的发展55.1.2 点火系点火系统的作用与要求的作用与要求1.作用：作用：适适时点燃点燃可燃混合气可燃混合气。2.要求要求击穿穿电压点火点火强度度点火正点火正时65
3、.2 传统点火系75.2.1 传统点火系的主要元件（1）电源源（2）点火）点火线圈圈（3）分）分电器器（4）火花塞）火花塞（5）电容器容器 （6）高）高压导线（7）附加）附加电阻阻8配电器 配配电器位于分器位于分电器最上方。器最上方。组成：由分成：由分电器盖、分火器盖、分火头组成。成。作用：将高作用：将高压电按点火按点火顺序分配序分配至火花塞。至火花塞。9配电器10断电器11点火线圈12点火线圈 组成：主要由成：主要由铁心、心、绕组、胶木盖、瓷杯等胶木盖、瓷杯等组成。成。其其铁芯用芯用0.30.5mm厚的厚的硅硅钢片叠成，片叠成，铁心上心上绕有初有初级绕组和次和次级绕阻。次阻。次级绕阻居内，通
4、常用直径阻居内，通常用直径为0.060.10mm的漆包的漆包线绕1100026000匝；初匝；初级绕阻居外，阻居外，通常用通常用0.51.0mm的漆包的漆包线绕230370匝。匝。13了解：闭磁路点火线圈传统的开磁路点火的开磁路点火线圈中，次圈中，次级绕组在在铁心中的磁通通心中的磁通通过导磁磁钢套构成回路，磁力套构成回路，磁力线的上、下部分从空的上、下部分从空气中通气中通过，磁路的磁，磁路的磁阻大，磁通阻大，磁通损失大，失大，转换效率低（效率低（约60%）；）；14闭磁路点火线圈闭磁路点火磁路点火线圈的圈的铁心是心是“曰曰”字形或字形或“口口”字形，磁路中只字形，磁路中只设有一个微小的气隙，有
5、一个微小的气隙，其磁路其磁路图4-17所示所示 。闭磁路点火磁路点火线圈漏圈漏磁少，磁阻小，磁少，磁阻小，变换效率高，可使点火效率高，可使点火线圈小型化。圈小型化。15火 花 塞 作用：将高作用：将高压电引引进发动机燃机燃烧室，在室，在电极极间形成火花，以点形成火花，以点燃可燃混合气。燃可燃混合气。火花塞火花塞拧装于气缸盖装于气缸盖的火花塞孔内，下端的火花塞孔内，下端电极伸入燃极伸入燃烧室。上室。上端端连接分缸高接分缸高压线。火花塞是点火系中工火花塞是点火系中工作条件最作条件最恶劣、要求劣、要求高和易高和易损坏部件。坏部件。16附加电阻n n作用：作用：作用：作用：发动机发动机发动机发动机工作
6、时，利用工作时，利用工作时，利用工作时，利用附加电阻这一附加电阻这一附加电阻这一附加电阻这一特点自动调节特点自动调节特点自动调节特点自动调节初级电流，可初级电流，可初级电流，可初级电流，可以改善点火系以改善点火系以改善点火系以改善点火系的工作特性。的工作特性。的工作特性。的工作特性。17电容器185.2.2 传统点火系的工作原理195.2.2 传统点火系的工作原理 基本工作基本工作过程如下：程如下：（1） 触点触点闭合合初初级电流逐步增流逐步增长20传统点火系的工作原理（2） 触点分开触点分开 初初级电流流下下降降为0，一一次次绕阻阻产生生自自感感 电 动 势 200300V 二二次次绕阻阻产
7、生生更更高高电动势，互互感感作作用用，1520Kv21传统点火系的工作原理（3）火花塞被击穿）火花塞被击穿 放放电电：电电容容放放电电-大电流，短时间大电流，短时间 电感放电电感放电-小电流，小电流，时间较长时间较长 225.2.3 点火提前角及其影响因素一、最佳点火一、最佳点火时刻和点火提前角刻和点火提前角注意概念二、影响最佳点火提前角的因素二、影响最佳点火提前角的因素1.发动机转速2.发动机负荷3.燃油品质4.其他因素235.3 电子点火系统1、主要优点1）、延长触点使用寿命，减少了维护、调整2）、改善了点火性能: 可增加一次侧电流3）、改善发动机性能: 点火能量增大，超速容易，动力性能好
8、。4）、成本低: 适于改动，安装调试简单242、基本原理用晶体三极管取代触点起开关作用，而断电器的触点则串联在三极管的基极电路中，控制三极管的导通与截止。因触点只控制基极电流，故通过电流非常小，不易烧蚀，故次级电压高。5.3 电子点火系统25无触点电子点火系统 3、基本组成：1)、点火信号发生器：分电器转动时，将产生脉冲电压信号2)、电子点火器：将信号整形，处理后控制一次侧电路上三极管的导通与截止3)、点火线圈：变压（将低压变为高压）4)、火花塞：产生电火花4、特点：取消了触点，用点火信号发生器产生点火信号，控制点火系统的工作。26无触点电子点火系统电路275.3.1 电子点火系子点火系统的分
9、的分类1 1、磁感、磁感应式式无触点无触点电子点火系子点火系统；2 2、霍、霍尔式式无触点无触点电子点火系子点火系统；3 3、光、光电式式无触点无触点电子点火系子点火系统；4 4、电磁振磁振荡式式无触点无触点电子点火系子点火系统5.3 电子点火系统285.3.2磁脉冲式电子点火系统举例：丰田（TOYOTA）汽车20R型发动机的点火装置图4-15 丰田(TOYOTA)汽车20R型发动机的点火装置1火花塞 2信号发生器 3点火线圈 4点火开关 5蓄电池 6点火控制器7分电器295.3.2磁脉冲式电子点火系统 1、组成：1）、点火信号发生器：产生信号2）、电子点火器：用信号控制一次侧电路通断3）、分
10、电器：获得信号源4）、点火线圈：变压5）、火花塞：点火30磁脉冲式电子点火系统31磁脉冲式电子点火系统 32分电器、点火信号发生器、电子点火器332.信号发生器信号发生器的功用是产生信号电压，输出给点火控制器，通过点火控制器来控制点火系的工作，其结构如图5-16所示。图5-16 丰田(TOYOYA)汽车20R型发动机的信号发生器a）靠近时 b）对正时 c）离开时1转子 2感应线圈 3铁心 4永久磁铁 345.3.2 电磁感应式电子点火系 如图5-16b所示，当转子凸齿与铁心对正时，穿过感应线圈的磁通量最大，此时感应线圈的感应电动势为0，如图5-17a中转子45转角所对应的情况。此信号发生器的缺
11、点是发动机转速的高低将影响信号发生器输出信号的大小，如图5-17b所示。图5-17 不同转速时感应线圈内磁通量及感应电动势的变化情况a) 低速 b) 高速 355.3.2 电磁感应式电子点火系 2.点火系的工作过程20R型发动机点火系的工作原理如图5-18所示。图5-18 20R型发动机点火系的工作原理1火花塞 2配电器 3点火开关 4附加电阻5点火线圈 6点火控制器 7信号发生器 365.3.2 电磁感应式电子点火系 该点火控制器的基本电路是由整形电路（VT2）、放大电路（VT3、VT4）和开关电路（VT5）组成。其中VT1主要起温度补偿作用，由于其发射极和基极相接，故相当于一个二极管，如图
12、4-19所示。图4-19 VT1的二极管作用 375.3.2 电磁感应式电子点火系 图5-20是点火系工作时各部分的电压波形。图5-20 点火系工作时各部分的电压波形a）信号发生器输出信号 b）VT2的输出信号c）VT5的输出信号 d）次级电压 385.3.2电磁感应式电子点火系 该点火控制器的基本电路是由整形电路（VT2）、放大电路（VT3、VT4）和开关电路（VT5）组成。其中VT1主要起温度补偿作用，由于其发射极和基极相接，故相当于一个二极管，如图所示。图4-19 VT1的二极管作用 395.3.3 霍尔效应式电子点火系统霍尔式电子点火系由内装霍尔信号发生器的分电器、点霍尔式电子点火系由
13、内装霍尔信号发生器的分电器、点火器、火花塞、点火线圈等组成。下面一以桑塔纳轿车火器、火花塞、点火线圈等组成。下面一以桑塔纳轿车用霍尔式点子点火系统为例说明其工作过程。用霍尔式点子点火系统为例说明其工作过程。40霍尔式电子点火系统 41分电器和点火模块42一、霍尔信号发生器1.1.霍尔效应霍尔效应原理图见图原理图见图4-294-29。当电流通过放在磁场中的当电流通过放在磁场中的半导体基片，且电流方向半导体基片，且电流方向和磁场方向垂直时，在垂和磁场方向垂直时，在垂直于电流和磁场的半导体直于电流和磁场的半导体基片的横向侧面上产生一基片的横向侧面上产生一个与电流和磁场强度成正个与电流和磁场强度成正比
14、的电压，这个电压称为比的电压，这个电压称为霍尔电压。霍尔电压。43霍尔信号发生器2 2组成组成霍尔信号发生器位霍尔信号发生器位于分电器内，其结于分电器内，其结构见图构见图4-304-30。主要。主要由分电器轴带动的由分电器轴带动的触发叶轮、永久磁触发叶轮、永久磁铁、霍尔元件等组铁、霍尔元件等组成。成。44 工作原理：工作原理：触发叶轮转动，当叶轮齿对准永久磁铁和霍尔基片时，磁力线被旁通，霍尔基片上的磁场消失，霍尔基片不产生感应电压；当气隙对准永久磁铁和霍尔基片时，磁力线通过霍尔基片，霍尔基片产生感应电压。霍尔式电子点火系统45应用情况：应用情况：（1 1）叶轮齿等宽式：）叶轮齿等宽式：这类传感
15、器一般只用来测发动机的转速信号，所以还必须再配一曲轴位置传感器；（2 2）叶轮齿不等宽式：）叶轮齿不等宽式：这类传感器可用来测转速和曲轴位置信号。其特点是有一个齿与其他的齿不等宽，用其测发动机第一缸上止点信号。霍尔式电子点火系统46霍尔信号发生器霍霍尔元件元件实际上上是一个霍是一个霍尔集成集成块电路，内部原路，内部原理理图见图4-31所所示。因示。因为在霍在霍尔元件上得到的霍元件上得到的霍尔电压一般一般为20mV，因此必，因此必须将其放大整形将其放大整形后再后再输出出给点火点火控制器。控制器。47霍尔信号发生器3 3工作原理工作原理霍尔信号发生器工作原霍尔信号发生器工作原理图见图理图见图4-3
16、24-32。分电器轴带动触发叶轮分电器轴带动触发叶轮转动，当叶片进入磁铁转动，当叶片进入磁铁与霍尔元件之间的空气与霍尔元件之间的空气隙时，磁场被旁路，霍隙时，磁场被旁路，霍尔元件不产生霍尔电压，尔元件不产生霍尔电压，霍尔集成电路末级三极霍尔集成电路末级三极管截止，信号发生器输管截止，信号发生器输出高电位；当触发叶轮出高电位；当触发叶轮离开空气隙，永久磁铁离开空气隙，永久磁铁的磁力线通过霍尔元件的磁力线通过霍尔元件而产生霍尔电压，集成而产生霍尔电压，集成电路末级三极管导通，电路末级三极管导通，信号发生器输出低电位。信号发生器输出低电位。48霍尔信号叶片不停的叶片不停的转动，信号信号发生器生器输出
17、出一个矩形波信号，一个矩形波信号，作作为控制信号控制信号给点火器。由点火点火器。由点火器控制初器控制初级电路路的通断。的通断。霍霍尔信号信号发生器生器完成功能完成功能时波形波形见图4-33。49二、点火控制器 桑塔桑塔纳轿车点点火系器外形火系器外形结构构见图4-34。50点火控制器点火控制器内部采用意大利点火控制器内部采用意大利SGS-THOMSON公司生公司生产的的L497专用点火集成用点火集成块，见图4-35。该点火控制器具有初点火控制器具有初级电流上升率流上升率的控制、的控制、闭合角控制、停合角控制、停车断断电保保护和和过电压保保护等功能。等功能。51分电器和点火模块 点火控制器：点火控
18、制器：一般多由一般多由专用点火集成用点火集成导体体IC和一些和一些外外围电路路组成，成，其他功能：其他功能：1）、点火）、点火线圈限流控制圈限流控制2）、）、闭合角控制合角控制3）、停）、停车断断电控制控制4）、）、过压保保护控制控制 52三、点火系的工作过程 霍霍尔电子点火系（点火器内装子点火系（点火器内装专用点火集成用点火集成块）原理）原理图531基本功能1）发动机工作机工作时，分，分电器器轴带动霍霍尔信号信号发生器的生器的触触发叶叶轮旋旋转。当触。当触发叶叶轮的叶片的叶片进入空气隙入空气隙时，信号信号发生器生器输出高出高电压信信号号1112V，使点火控制，使点火控制器集成器集成电路中末路
19、中末级大功率大功率三极管三极管导通通VT，点火系初，点火系初级电路接通：路接通：电源源“”点火点火线圈圈W1点火控点火控制器（三极管制器（三极管VT）搭搭铁。541基本功能（2）当触）当触发叶叶轮的叶的叶片离开空气隙片离开空气隙时，信号，信号发生器生器输出出0.30.4V的低的低电压信号，使点火信号，使点火器大功率三极管截止，器大功率三极管截止，初初级电路切断，次路切断，次级产生高生高压551基本功能霍霍尔电子点火系工作子点火系工作过程程 叶片位置叶片位置 霍霍尔电压 信号信号发生器生器输出信号出信号 点火器点火器大功率管大功率管 点火点火线圈初圈初级回路回路 进入空气隙入空气隙 不不产生生
20、高高电位位 适适时导通通 接通接通 离开空气隙离开空气隙 产生生 低低电位位 截止截止 切断，次切断，次级绕组产生高生高压562限流控制 （恒流控制）为保保证发动机在各种机在各种工况下工况下稳定点火，采定点火，采用高能点火用高能点火线圈，其圈，其初初级电路路电阻小，阻小，电感小，初感小，初级电流增流增长快，快，电流大，若不控流大，若不控制，点火制，点火线圈和点火圈和点火器会因器会因过热而而损坏。坏。初初级电流上升特性流上升特性见图4-37。572限流控制 （恒流控制)控制控制电路原理路原理图见图4-38。图中中VT为点火器末点火器末级大功大功率管，率管，Rs为采采样电阻，阻，IC为点火集成点火
21、集成块。当采。当采样电阻阻值一定一定时，采，采样电阻两阻两端的端的电压值与通与通过点火点火线圈的初圈的初级电流成正比，工流成正比，工作中，采作中，采样电阻阻压降降值反反馈到点火集成到点火集成块中的限流中的限流控制控制电路，使限流控制路，使限流控制电路工作，从而保持流路工作，从而保持流过点点火火线圈的初圈的初级电流恒定不流恒定不变。58限流控制 （恒流控制)基本工作情况：当大功率管基本工作情况：当大功率管饱和和导通通时，如果初，如果初级电流流限流限流值时，初，初级电流逐流逐渐增大；当初增大；当初级电流限流流限流值时，Rs反反馈电压使放大器使放大器F输出端出端电压升高，使升高，使VT1更加更加导通
22、，集通，集电极极电位下降，位下降，VT向向截止区偏移，初截止区偏移，初级电流下降；流下降；当初当初级电流略低于限流流略低于限流值时，Rs反反馈电压使放大器使放大器F输出端出端电压下降，使下降，使VT1趋于截止，于截止，集集电极极电位上升，位上升，VT趋于于导通，初通，初级电流上升。流上升。593闭合角控制闭合角是指点火控制器的末合角是指点火控制器的末级大功率开关管大功率开关管导通期通期间，分分电器器轴转过的角度，也称的角度，也称导通角。由于点火通角。由于点火线圈采用圈采用了高能点火了高能点火线圈，即初圈，即初级绕组W1的的电阻很小阻很小0.520.76，这样点火系初点火系初级电路的路的饱和和电
23、流可达流可达20A以上，以上，为防止初防止初级电流流过大大烧坏点坏点火火线圈，点火控制器必圈，点火控制器必须控控制末制末级大功率开关管的大功率开关管的导通通时间，使初，使初级电流控制在流控制在额定定电流流值，保，保证点火系可靠点火系可靠工作。装与未装工作。装与未装闭合角控制合角控制时的初的初级电流波形流波形见图4-39。603闭合角控制各种各种转速下的速下的闭合角合角 分分电器器转速速r/min） 300 750 1000 1200 1600 闭合角（合角（） 20 32 43 49 63 613闭合角控制当当电源源电压变化化时，使，使初初级电流上升率也跟着流上升率也跟着变化，即化，即电压高高
24、时上升，上升，电压低低时上升慢，上升慢，为保保证限流限流时间不不变，闭和和角控制角控制电路使路使VT导通通时间随随电源源电压的增高而的增高而减小，反之增加，减小，反之增加，见图4-40。62闭合角控制电源源电压变化化时的的闭合角合角 电源源电压（V） 11 14 16 18 20 闭合角（合角（）55 39 33 29 26 635.4 点火系统正确使用与维护 5.4.1点火系点火系统维护要点要点(1)行驶1000km后：清洁、检查。(2)行驶5000km后：清洁、检查、调整和润滑作用。(3)行驶10000km-15000km后：取下分电器总成，解体并进行检查和维护。(4)行驶20000km-
25、25000km后：取下阻尼电阻，用欧姆表或电桥检测，其阻值应不超过20000。否则，应予更换。(5)入冬前的维护。64使用注意事项 1 1拆卸点火系的拆卸点火系的导线时，应先关掉点火开关；先关掉点火开关；2 2当利用起当利用起动机机带动发动机旋机旋转，而又不想使，而又不想使发动机起机起动时，应拔下分拔下分电器中央高器中央高压线，并将其搭，并将其搭铁；3 3如果如果怀疑点火系有故障，而又必疑点火系有故障，而又必须拖拖动汽汽车时，应先拆下点火器插接件；先拆下点火器插接件；4 4为防止无防止无线电干干扰，应使用使用1K1K电阻的高阻的高压导线、1 15K5K电阻的火花塞插阻的火花塞插头和和1K1K电
26、阻的分火阻的分火头；5 5使用使用带快速充快速充电设备的起的起动辅助装置起助装置起动时，电压不得超不得超过16.5V16.5V，使用，使用时间不得超不得超过1min1min；6 6在在车上上电焊作作业时，应先拆去蓄先拆去蓄电池搭池搭铁线；7 7清洗清洗发动机机时，必，必须关断点火开关关断点火开关65 一、点火系的故障诊断1.确定故障在低压电路上还是在高压电路上1）打开分电器盖，转动曲轴，使分电器转子缺口对正霍尔信号发生器。2）拔出分电器盖上的中央高压线，使其端部离气缸体57mm。3）接通点火开关，用螺钉旋具在霍尔信号发生器的间隙中轻轻的插入和拔出，模拟转子在间隙中的动作，如图4-40所示。4）
27、如果高压线端部跳火，表明低压电路中的霍尔信号发生器、点火控制器及点火线圈性能良好，故障在高压电路；如不跳火，在点火线圈及线路良好的情况下，可确定故障在霍尔信号发生器或点火控制器，应进一步检查。2.如何确定霍尔信号发生器和点火控制器有故障。如图4-41所示。5.4.2点火系故障检查66图4-40 电子点火系的故障确定1分电器内的霍尔信号发生器的空气气隙 2螺钉旋具3霍尔传感器插接器 4点火控制器 5点火线圈 6高压线 67图4-41 确定故障是在霍尔信号发生器上还是在点火控制器上1蓄电池 2点火开关 3点火线圈 4点火控制器 5霍尔信号发生器插接器 6分电器 7高压线 68 二、点火系主要部件的
28、检测1.点火线圈的检测测量点火量点火线圈初、次圈初、次级绕组的的电阻阻值，测量前，先断开点火开量前，先断开点火开关，拆除点火关，拆除点火线圈上的圈上的导线。初。初级绕组的的电阻阻值，0.52-0.76 ，次几次，次几次级绕组的的电阻阻值，2.4-3 如如电阻阻值符合符合规定，定，说明点火明点火线圈良好，圈良好，应及及时装上点火装上点火线圈上的所有圈上的所有导线。每根。每根高高压导线的的电阻阻值应为1 k左右，分火左右，分火头电阻阻值应为1左右。左右。692.信号发生器的检测 磁感应信号发生器的检测： 1）检查信号发生器的间隙。 2）用万用表测量信号发生器感应线圈的电阻，参照维修手册来判断其是否
29、有故障。常见车型信号发生器感应线圈的电阻如表4-3所示。 表4-3 常见车型信号发生器感应线圈的电阻 (单位：)车型车型解放解放CA109CA1092 2北京切北京切诺基诺基富康轿富康轿车车丰田轿丰田轿车车克莱斯克莱斯勒勒感应线感应线圈电阻圈电阻60060080080040040080080030030014014018018050050070070070霍尔信号发生器的检查测量信号量信号发生器的生器的输出出电压，关断点火开关，打开分，关断点火开关，打开分电器器盖，拔出分盖，拔出分电器盖上的中央高器盖上的中央高压线并搭并搭铁，将，将电压表的两表的两触触针接在插接件信号接在插接件信号输出出线（0
30、)和接地和接地线（一）接柱上，如（一）接柱上，如图4-47所示，然后按所示，然后按发动机机转动方向方向转动发动机机同同时观察察电压表上的表上的读数，其数，其值一般在一般在0-9V之之间变化。化。当分当分电器触器触发叶叶轮的叶片在空气隙的叶片在空气隙时，其，其电压值为2-9V；当触当触发叶叶轮的叶片不在空气隙的叶片不在空气隙时，其，其电压值约0.3-0.4V，若若电压不在不在0-9V之之间变化，化，则应更更换霍霍尔信号信号发生器。生器。71 3.点火控制器的检测电磁感应式电子点火系中的点火控制器的检测如图4-42所示。图4-42 电磁感应式电子点火系中的点火控制器的检测 72霍尔式电子点火器控制
31、器的检查73 4.点火正时的检测1）起动发动机，预热至正常工作温度。2）预热后，检查怠速是否在规定的范围内。3）将正时灯的红色线和黑色线分别连接在蓄电池正极和负极上，信号线连接在第一缸分高压线上，如图4-43所示。图4-43 正时灯的连接方法 74 5.高压电路电阻的检查1) 分火头电阻的检查分火头电阻的检查如图4-44所示。2) 火花塞插头电阻的检查火花塞插头电阻的检查如图4-45所示。3) 防干扰接头电阻的检查防干扰接头电阻的检查如图4-46所示。4) 高压线电阻的检查高压线电阻的检查如图4-47所示。图4-44 分火头电阻的检查 图4-45 火花塞插头电阻的检查 75图4-46 防干扰接头电阻的检查 图4-47 高压线电阻的检查 返回本章目录765.4.2点火系点火系统各元件的各元件的检测1.点火线圈的检修2.分电器的检修3.火花塞的检修4.点火信号发生器的检修5.点火控制器的检修775.4.3点火系点火系统故障故障诊断与排除断与排除（1）直观检查（2）判断故障在低压电路还是在高压电路（3）检查点火信号发生器（4）检查点火控制器（5）检查点火线圈78小 结1.点火系点火系统的的类型。型。2.传统点火系点火系统的的组成。成。3.磁感磁感应式点火系式点火系统的工作原理。的工作原理。4.霍霍尔式点火系式点火系统的工作原理。的工作原理。
