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步进电机（图1-12）是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差（精度为100%）的特点，已广泛应用于各种开环控制系统。
正常情况下，步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比；连续输入一定频率的脉冲时，步进电机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电机能直接接收数字量的输入，所以特别适合于微机控制。
步进电机的优点：
（1）不需要反馈，控制简单。
（2）与微机的连接、速度控制（启动、停止和反转）及驱动电路的设计比较简单。
（3）没有角累积误差。
（4）停止时也可保持转矩。
（5）没有换向器等机械部分，不需要保养，故造价较低。
（6）即使没有传感器，也能精确定位。
（7）根据给定的脉冲周期，能够以任意速度转动。
步进电机的缺点：
（1）难以获得较大的转矩。
（2）不宜用做高速转动。
（3）在体积重量方面没有优势，能源利用率低。
（4）超过负载时会破坏同步，工作时会发出振动和噪声。
喷油嘴（图2-13）是把燃油喷向发动机燃烧做功的一个重要零部件。燃油里含有焦油等各种杂质，喷油嘴使用日久后，慢慢积累的杂质会使油嘴喷出的燃油雾化性不好，燃烧不充分，继而使发动机的功率下降，油耗上升。
点火线圈（图12-14）的作用是将电源的 12V低压电转变为15～20kV高压电。点火线圈按有无附加电阻可分为带附加电阻型和不带附加电阻型。按铁心形状不同可分为开磁路式和闭磁路式。按功能差异，分为普通型和高能型。
图2-12 步进电机外观
图2-13 喷油嘴外观
图2-14 点火线圈外观
传统的开磁路点火线圈的基本结构主要由铁心、绕组、胶木盖、瓷杯等组成。
（1）铁心由互相绝缘的条形硅钢叠制而成，片间利用氧化油层或涂绝缘涂料隔离，外层套有绝缘套管，其作用是增强磁通。
（2）初级绕组用导线直径为0.5～1.0mm的漆包线分层绕于外层，以利散热，初级绕组为230～370匝，外面也包有数层绝缘纸，以增强绝缘。绕组绕好后在真空中浸以石蜡和松香混合物，进一步加强绝缘。初级绕组的作用是利用绕组内电流变化实现电磁感应。
（3）次级绕组用导线直径为0.06～0.10mm的漆包线绕于铁心绝缘套管外部，11 000～26 000匝。为加强绝缘和免遭机械损伤，每层导线都用绝缘纸隔开，最外层的绝缘纸层数较多，或者套上纸板套管。其作用是产生互感电动势。
（4）初级绕组与外壳之间装有导磁钢套。用磁钢片卷成筒形，构成磁路的一部分，使铁心形成半封闭式磁路，减少漏磁。
（5）填充物为加强绝缘和防止潮气侵入，在外壳内填满沥青或变压器油，填充变压器油时，线圈散热性较好，温升较低，且绝缘性好。近年来也使用六氟化硫等气体绝缘或采用塑料造型绝缘。
（6）附加电阻三接式点火线圈壳体外部装有一附加电阻，附加电阻两端连于胶木盖上的“+开关”和“开关”接柱，其作用是改善点火性能。两接柱点火线圈无附加电阻。
传统的开磁路点火线圈中，次级绕组在铁心中的磁通通过导磁钢套构成回路，磁力线的上下部分从空气中通过，磁路的磁阻大、漏磁量多，因此磁路损失大，转换效率低（约60%）。
闭磁路点火线圈的铁心是“曰”字形或“口”字形，铁心内绕有初级绕组，在初级绕组外面有次级绕组，其铁心构成闭合磁路，磁路中只设有一个微小的气隙。闭磁路点火线圈漏磁少，磁路磁阻小，能量损失小，能量转换效率高（约75%）。此外，闭磁路点火线圈结构简单、体积小、质量轻，应用日益普遍。
火花塞（见图2-15）俗称火嘴，它的作用是把高压导线（火嘴线）送来的脉冲高压电放电，击穿火花塞两电极间空气，产生电火花以此引燃气缸内的混合气。
图2-15 火花塞外观
按照热值高低来分，有冷型和热型；按照电极材料来分，有镍合金、银合金和铂合金等；如果更专业一些，火花塞的类型大体上有如下几种。
（1）标准型火花塞：其绝缘体裙部略缩入壳体端面，侧电极在壳体端面以外，是使用最广泛的一种。
（2）绝缘体突出型火花塞：绝缘体裙部较长，突出于壳体端面以外。它具有吸热量大、抗污能力强等优点，且能直接受到进气的冷却而降低温度，因而也不易引起炽热点火，故热适应范围宽。
（3）细电极型火花塞：其电极很细，特点是火花强烈，点火能力好，在严寒季节也能保证发动机迅速可靠地启动，热范围较宽，能满足多种用途。
（4）锥座型火花塞：其壳体和旋入螺纹制成锥形，因此不用垫圈即可保持良好密封，从而缩小了火花塞体积，对发动机的设计更为有利。
（5）多极型火花塞：侧电极一般为两个或两个以上，优点是点火可靠，间隙不需经常调整，故在电极容易烧蚀和火花塞间隙不能经常调节的一些汽油机上常常采用。
（6）沿面跳火型火花塞：即沿面间隙型，它是一种最冷型的火花塞，其中心电极与壳体端面之间的间隙是同心的。
凡是汽油发动机上都有火花塞，一缸一个，个别的高速汽油发动机每缸还装有2个火花塞。
火花塞的作用是把点火线圈产生的高压电（10 000V以上）引入发动机气缸，在火花塞电极的间隙之间产生火花点燃混合气。
它由绝缘体和金属壳体两大组成部分：金属壳体带有螺纹，用于拧入气缸；在壳体内装有绝缘体，它里面贯通着一根中心电极，中心电极上端有接线螺母，连接从分电器过来的高压电线；在壳体的下端面焊有接地电极，中心电极与接地电极之间有0.6～1.0mm的间隙，高压电经过这个间隙入地就会迸发出火花，点燃混合气。
火花塞关键部分是绝缘体，如果绝缘体不起作用，高压电就会“抄小路”而不经两极入地，造成无火花现象。火花塞的绝缘体必须有良好的机械性能和耐高电压、耐高温冲击、耐化学腐蚀的能力，普通火花塞多采用以氧化铝为基础的陶瓷做成。火花塞的尺寸是全世界统一的，任何汽车上都可以通用，但由于汽油发动机类型有区别，因此火花塞也会分有两种基本类型，冷型和热型。冷型与热型是相对而言的，它反映了火花塞的热特性性能。火花塞要有适当的温度才能工作良好，没有积炭才能工作正常。实践证明火花塞绝缘体保持在500～600℃温度时，落在绝缘体上的油滴能立即烧去，不会形成积炭，高于这个温度会早燃，低于这个温度有积炭。在不同发动机上的温度会不一样，设计者就利用绝缘体裙部的长度来解决这个矛盾。有些裙部短受热面积小，散热快，因此裙部温度低些，称为冷型火花塞，适用于高速高压缩比的大功率发动机；有些裙部细长受热面积大，散热慢，因此裙部温度高些，称为热型火花塞，适用于中低速低压缩比的小功率发动机。自己的汽车用什么火花塞，要按照厂家的规定型号选用，不是什么火花塞都适用的。
通常火花塞使用寿命为15 000km，长效火花塞使用寿命为30 000km。发动机工作时，火花塞绝缘体裙部的温度应保持在500～600℃。如果温度过低，绝缘体容易积炭，可能引起漏电而产生缺火现象；如果温度过高，易引起早燃和爆震。
火花塞在使用中常见的故障现象如下：
（1）火花塞严重烧蚀。火花塞顶端起疤、破损或电极熔化、烧蚀都表明火花塞已经毁坏，应更换。更换时应检查烧蚀的征象以及颜色的变化，以便分析产生故障的原因。
①电极熔化且绝缘体呈白色。表明燃烧室内温度过高。这可能是燃烧室内积炭过多，使气门间隙过小等引起的排气门过热或是冷却装置工作不良，也可能是火花塞未按规定力矩拧紧等。
②电极变圆且绝缘体结有疤痕。表明发动机早燃，可能是点火时间过早或者汽油辛烷值低、火花塞热值过高等原因。
③绝缘体顶端碎裂。爆震燃烧是绝缘体破裂的主要原因；而点火时间过早、汽油辛烷值低、燃烧室内温度过高，都可能导致发动机爆震燃烧。
④绝缘体顶端有灰黑色条纹。这种条纹标志火花塞已经漏气，应更换新件。
（2）火花塞有沉积物。火花塞绝缘体的顶端和电极间有时会粘有沉积物，严重时会造成发动机不能工作，如清洁火花塞可暂时得到补救。为了保持良好的性能，必须查明故障根源。
①油性沉积物。火花塞上有油性沉积物，表明润滑油进入燃烧室内。如果只是个别火花塞，则可能是气门杆油封损坏。如果各缸火花塞都粘有这种沉积物，表明气缸窜油，应检查空气滤清器和通风装置是否堵塞。
②黑色沉积物。火花塞电极和内部有黑色沉积物，表明混合气过浓，可以增高发动机运转速度，并持续几分钟，就可烧掉留在电极上一层黑色的积炭层。
火花塞技术状况除用专用仪器进行密封发火试验检查以外，还可采取下述方法检查。
（1）就车检查法
①触摸法：启动发动机，使其怠速运转，用手触摸火花塞绝缘陶瓷部位，如温度上升得很高很快，表明火花塞正常，反之为不正常。
②短路法：启动发动机，使其怠速运转，然后用螺丝刀逐缸对火花塞短路，听发动机转速和响声变化，转速和响声变化明显，表明火花塞正常，反之为不正常。
③跳火法：旋下火花塞，放在气缸体上，用高压线试火，若无火花或火花较弱，表明火花塞漏电或不工作。
（2）观色法
拆下火花塞观察，如为赤褐色或铁锈色，表明火花塞正常；如为渍油状，表明火花塞间隙失调或供油过多，高压线短路或断路；如为烟熏之黑色，表明火花塞冷热型选错或混合气浓，机油上窜；如顶端与电极间有沉积物，当为油性沉积物时，说明气缸窜机油与火花塞无关，当为黑色沉积物时，说明火花塞积炭而旁路，当为灰色沉积物时，则是汽油中添加剂覆盖电极导致缺火；若严重烧蚀，如顶端起疤、有黑色花纹破裂、电极熔化，表明火花塞损坏。
火花塞的热值代表其散热快慢。数值越大则散热越快（或称为火花塞越冷），不同的发动机要求使用的火花塞不同，必须匹配。一般而言，小汽车行驶速度快，气缸内压缩比高，需用热值高（散热快）的火花塞，大车一般行驶速度慢，一般用热值低（散热慢）的火花塞。
热值过高，即散热过快，易使火花塞温度过低，点火头部产生积炭，引起跑电，使火花塞打不出火来；而热值过低，散热不够，使火花塞温度过高，会导致爆燃等，易使火花塞头部陶瓷烧损，电极熔化。
如火花塞上有积炭、积油等时，可用汽油或煤油、丙酮溶剂浸泡，待积炭软化后，用非金属刷刷净电极上和瓷心与壳体空腔内的积炭，用压缩空气吹干，切不可用刀刮、砂纸打磨或蘸汽油烧，以防损坏电极和瓷质绝缘体。
（1）火花塞间隙检查调整
①间隙测量：用专用量规或厚薄规检查，但厚薄规所测值不太准确。
②间隙调整：应用专用工具扳动侧电极来调整，不能扳动或敲击中心电极。
注意：调整多极性火花塞间隙时，应尽可能使各侧电极与中心电极间隙一致。各缸火花塞间隙应基本保持一致。火花塞间隙与使用条件有关，如CA6102型汽油发动机，规定火花塞电极间隙冬季为0.6～0.7mm，其他季节为0.9～1.0mm。
（2）火花塞拆装注意事项
①拔下高压线接头时应轻柔，操作时不可用力摇晃火花塞绝缘体，否则会破坏火花塞密封性能。
②发动机冷却后方可拆卸，当旋松所要拆卸的火花塞后，用一根细软管逐一吹净火花塞周围的污物，以防火花塞旋出后污物落入燃烧室内。
③螺纹周围、火花塞电极和密封垫必须保持清洁，干燥无油污，否则会引发漏电、漏气、火花减弱等故障。
④安装时，先用套筒将火花塞对准螺孔，用手轻轻拧入，拧到约螺纹全长的1/2后，再用加力杠杆紧固。若拧动时手感不畅，应退出检查是否对正螺扣或螺纹中有无夹带杂质，切不可盲目加力紧固，以免损伤螺孔，殃及缸盖，特别是铝合金缸盖。
⑤应按要求力矩拧紧，过松会造成漏气，过紧会使密封垫失去弹性，同样会造成漏气。锥座型火花塞由于不用密封垫，遵守拧紧力矩尤显重要。
分电器（图2-16）把高压线圈高压准时分配到每个火花塞上，利用高压击穿火花塞间隙，使火花塞跳火，从而点燃气缸里的混合气体。
图2-16 分电器外观
分电器由断电器和配电器组成，下部压有石墨青铜衬套，分电器轴由凸轮轴驱动。分电器轴在衬套内旋转，用油杯进行润滑。
断电器的作用是用来接通和切断点火线圈的初级电路，使点火线圈在次级产生高电压。它由凸轮、断电器底板、固定触点及支架、活动触点及触点臂和压簧等组成。
断电器触点（俗称“白金”）由坚硬而又耐高温的钨合金制成，其中固定触点固定在托板上，由偏心调整螺钉调整其位置，并用紧固螺钉固定于活动底板上。活动触点装在活动触点臂的一端，臂的另一端有孔，绝缘地套在销轴上，使活动触点与壳体绝缘，并经片状弹簧与绝缘接线柱相连通。在触点臂的中部固定着夹布胶木顶块，靠片簧压紧在断电凸轮上。两触点断开时的最大间隙称为触点间隙，一般为0.35～0.45mm。
凸轮为钢质整体，上部呈正多边形，凸轮的边数等于发动机的气缸数，下部呈长方形。长方形拨板上有两个对称长孔，套装在离心点火提前机构两个离心重块的销头上，通过离心重块由分电器轴驱动。对四冲程发动机而言，发动机曲轴与分电器轴的转速比为2∶1，即曲轴转2圈，分电器轴转1圈，所有缸各点火一次。涂有润滑脂的油毡插装在支架上，使凸轮边得以润滑，清除灰尘，减少磨损。断电器底板由薄钢板制成，用于固定托板和销钉，用螺钉固装在分电器壳体内。
配电器由分火头、分电器盖组成，其作用是按发动机的工作顺序通过高压线将高压电依次分配给各缸火花塞。
分电器盖用胶木粉在钢模中加热压制而成，具有良好的耐高压电和耐热性能。盖内周围有与发动机气缸数相同的旁电极，它们和盖上的旁电极插孔相通，插孔用来安插分缸高压线。盖的中间有中央高压线插孔，在孔中有中心电极弹簧和炭精柱，炭精柱弹性地压在分火头的导电片上。分电器盖用两个弹性夹固定在分电器壳体上。
分火头由胶木制成，其顶部为一导电铜片，分火头装于断电器凸轮的顶端，当其旋转时，其上的导电片在距旁电极0.25～0.8mm的间隙处掠过。当断电器触点张开时，导电片对准盖内某一旁电极，高压电便由中心电极经带弹簧的炭精柱、导电片跳过旁电极，再经分缸高压线送至火花塞。
学习要点：学会单片机、汽车发动机电脑板的工作原理，掌握各传感器、执行器的功能及工作条件。会使用万用表测量各传感器的工作电压。