10 点火系

汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术河南交通职业技术学院张俊[e-mail]河南交院☆电控发动机第3章电子控制点火系统学习目标：了解汽油机电子控制点火系统的类型；了解电控点火的影响因素；掌握电控点火系统的组成及其工作原理；掌握电控点火系统常用传感器与执行器的类型、工作原理、系统控制电路，并能够对电控点火系统的故障进行正确的检查、准确的判断、合理的维修。河南交院☆电控发动机第三章电控点火系本章主要内容：一、电子控制点火系统的种类与工作原理二、直接点火系统三、有分电器点火系统四、点火控制五、典型汽油发动机电控点火系统原理简图河南交院☆电控发动机河南交院☆电控发动机河南交院☆电控发动机引言普通电子点火系相对于传统点火系来说，用晶体管控制点火线圈初级电路的导通与切断，取消了分电器内的断电器触点，增加了闭合角控制，使点火系的性能有了很大的提高。但仍采用真空和离心式机械点火提前机构控制，其调整精度距发动机最佳点火提前角的要求相差很远。对于要求较高的现代汽车来说，普通电子点火系已不能很好地满足发动机对最佳点火提前角的要求。新型的微机控制点火系统便应运而生。河南交院☆电控发动机发动机转速及歧管真空度对点火提前角的影响河南交院☆电控发动机知识链接汽油发动机都需要点火系统，点火的最终控制都是通过控制点火线圈的初级电流来实现的。传统的蓄电池点火系是靠机械（触点+真空提前+离心提前）式直接控制点火线圈的初级电流；普通的电子点火是靠机械+电子（传感器+控制器+真空提前+离心提前）式控制点火线圈的初级电流；电脑控制点火系统是靠全电子（相关的传感器+电脑+控制器）控制点火线圈的初级电流。河南交院☆电控发动机3.1电子控制点火系统的种类与工作原理3.1．1电子控制点火系统的种类按储能方式不同可以分为电感点火系统和电容点火系统两大类，两者又各有无触点和有触点两种类型。按点火信号发生器的工作原理的不同可分为磁电式、光电式、霍尔元件式、电磁振荡式点火信号发生器等。其中磁电式和霍尔元件式应用较多。按所用电子器件不同可分为分立元件、集成电路、微电脑构成的电子点火系统。按有无分电器可分为无分电器点火和有分电器点火，无分电器点火系统又分为同时点火方式和单独点火。河南交院☆电控发动机3．1．2电子控制点火系统的工作原理电子点火系统控制的方式不同，工作原理也有所不同，现以磁电式无触点电子点火系统为例叙述如下：1.组成磁电式无触点电子点火系统主要由点火信号发生器1、点火模块2、分电器3、点火线圈5、及火花塞4等组成，如图所示。3.1电子控制点火系统的种类与工作原理河南交院☆电控发动机日本丰田磁电式无触点电子点火系统1—点火信号发生器；2—点火模块；3—分电器；4—火花塞；5—点火线圈河南交院☆电控发动机1、电子点火系统信号的产生磁电式就是利用转子在转动过程中线圈中的磁通变化产生感应电动势（点火信号）工作原理河南交院☆电控发动机工作原理2、电子点火模块的工作过程（工作原理）1）元件介绍2）工作过程3）说明河南交院☆电控发动机直接点火系统注：无分电器点火（DLI）系统又称为直接点火3．2．1无分电器点火系统的组成无分电器点火系统虽然采用的电子配电方式有所不同，但系统的组成基本相同，主要由电控单（ECU）、点火控制器（电子点火器）、点火线圈、火花塞和各种相关传感器组成。河南交院☆电控发动机3．2．2无分电器点火系统的原理发动机在运转过程中，与点火相关的传感器把各信号传送给电脑（ECU），经电脑处理、分析、加工、放大后控制执行器（点火控制器）工作，再由点火控制器（电子点火器）直接控制点火线圈的初级电流通断，使点火线圈的次级产生高压，准确而及时的点燃气缸中的混合气，使发动机能正常工作河南交院☆电控发动机3．2．3同时点火方式同时点火方式是指点火线圈每产生一次高压，都使成对的两缸火花塞跳火。当然，只有一缸是有效点火，而另一缸是无效点火。配对的无效的点火缸恰好处在排气行程，缸内的温度较高而压力很低，火花塞电极间隙的击穿电压很低，故对有效点火缸火花塞的电极电压和跳火放电能量影响很小，同时点火高压配电有两种形式：二极管分配方式和点火线圈分配方式。河南交院☆电控发动机二极管分配高压的同时点火电路原理图河南交院☆电控发动机二极管分配高压的同时点火电路说明点火线圈采用一个次级绕组、两个初级绕组的结构形式，次级绕组的两端通过4个高压二极管与火花塞构成回路。4个二极管有内装式（安装在点火线圈内部）和外装式两种。图中所示的同时点火方式，二极管为内装式，对于点火顺序为1—3—4—2的发动机1、4缸为成对的缸，2、3缸为另一成对的缸。点火电子组件中两个功率三极管各控制一个初级绕组，两个功率三极管则由电子控制单元按点火顺序交替触发导通或截止。河南交院☆电控发动机点火线圈分配方式河南交院☆电控发动机点火线圈分配方式说明在点火线圈组件中有两个（4个缸）或三个（6个缸）独立的点火线圈，每个点火线圈供给成对的两个火花塞工作。电子点火组件中有与点火线圈数量相等的功率三极管，每一个三极管分别控制一个点火线圈工作。电子点火组件根据EcU输出的点火控制信号，按点火顺序轮流触发功率三极管导通、截止，控制每个点火线圈轮流产生高压，通过高压导线直接供给两成对缸火花塞工作。河南交院☆电控发动机3.3有分电器点火系统3．3．1有分电器点火系统的组成有分电器点火系统的组成（如图3.6）主要由微机及其接口、相关的各传感器、功率放大器（点火控制器）、点火线圈、分电器和火花塞等组成。河南交院☆电控发动机3.3有分电器点火系统河南交院☆电控发动机3.3有分电器点火系统3．3．2有分电器点火系统的工作原理发动机在运转过程中，与点火相关的标志位（位置）、温度、曲轴转角、负荷等传感器把各信号传送给ECU，经电脑处理、加工、分析、放大后控制执行器（点火控制器）工作，再由点火控制器（电子点火器）直接控制点火线圈的初级电流通断，使点火线圈的次级产生高压，经分电器准确而及时的分配给对应的缸点燃该气缸中的混合气，使发动机能正常工作。河南交院☆电控发动机3.4点火控制点火控制实际上就是对点火提前角及闭合角（通电时间）控制控制，要研究点火控制首先就要了解影响点火的因素。影响点火的因素主要有:初始点火提前角、进气歧管压力（或进气量）、发动机转速、温度、爆震、空然比、负荷、气缸压力、积碳、燃烧室形状、燃油品质等。。河南交院☆电控发动机3.4点火控制3．4．1点火提前角控制1.初始点火提前角ECU根据压缩行程上止点的位置确定点火时刻。在有些发动机中，ECU把曲轴位置传感器中Ｇ1或Ｇ2信号后的第一个Ｎe信号过零点定为压缩行程上止点前10º曲轴转角，在ECU计算点火时刻时，就把这一点作为参考点，这个角度就称作初始点火提前角，其大小随发动机不同而异2.点火提前角的计算实际点火提前角＝初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角（或延迟角）。河南交院☆电控发动机3.4点火控制河南交院☆电控发动机3.4点火控制3．4．2闭合角（通电时间）控制所谓闭合角即是点火线圈初级电路的导通时间。通过对电子点火系的学习我们已经知道，对电感储能式电子点火系来说，当点火线圈的初级电路被接通后，初级电流是按指数规律增长的。河南交院☆电控发动机3.4点火控制3．4．3爆振控制在发动机工作过程中，不同振动频率的振动，传感器产生不同的电压信号，当发动机发生爆燃时，爆震传感器的感应性能最好，产生的信号电压最大。来自爆震传感器的信号中含有各种不同的频率，因此，首先须经滤波电路将爆燃信号与其它振动信号分离，只允许特定范围频率的爆燃信号通过滤波电路，再将此信号的最大值与爆震强度基准值进行比较，如大于基准值，则将爆震信号电压输入到ECU，表示已发生爆燃，由ECU进行处理后发出控制指令。河南交院☆电控发动机3.4点火控制3．4．3爆振控制河南交院☆电控发动机3.4点火控制（爆燃现象的判断原理）河南交院☆电控发动机3.5典型汽油发动机电控点火系统原理简图要了解电控点火系统的工作原理，就必须了解其组成及控制电路，其中控制电路的阅读更为重要。控制电路的阅读要解决以下几个问题:（1）控制电路中字母及数字代号的含义；（2）控制电路中符号的含义；（3）控制的方块图；（4）组成；（5）控制电流；（6）每个部件上的输入、输出及供电；（7）每个部件的作用及内部组成；（8）从控制电路中找出每个部件的检修方法。河南交院☆电控发动机3.5典型汽油发动机电控点火系统原理简图别克轿车点火系河南交院☆电控发动机3.5典型汽油发动机电控点火系统原理简图丰田花冠发动机电控点火系电路河南交院☆电控发动机3.5典型汽油发动机电控点火系统原理简图河南交院☆电控发动机3．5．1无分电器同时点火方式曲轴位置传感器可向ECU输出Ｇ１、Ｇ２和Ｎe三个信号，用于判别气缸、检测曲轴转角和确定初始点火提前角。河南交院☆电控发动机河南交院☆电控发动机丰田（TOYOTA）皇冠无分电器同时点火系统说明»电控燃油喷射系统EFI–电控点火系统ESA–怠速控制系统ISC–排放控制系统–进气控制系统–增压控制系统»巡航控制系统–提示–自诊断与报警系统–失效保护系统–应急备用系统–其他控制系统(1）Ｇ1信号的作用是用来判别六缸压缩行程上止点的位置（2）Ｇ2信号与Ｇ1信号波形相同，但两信号相隔180º（360º曲轴转角）。（3）Ｎe信号的转子上有24个齿，每旋转一周（发动机旋转两周）产生24个信号，其波形与Ｇ1和Ｇ2信号波形基本相同。（4）ECU通过曲轴位置传感器接收到Ｇ1、Ｇ2、Ｎe信号后，向电子点火器输出IGt、IGdA、IGdB三个信号。河南交院☆电控发动机无分电器点火系统无分电器点火系统采用小型闭磁路点火线圈，次级绕组的两端分别与两个气缸上的火花塞相连接。气缸的组合原则为：其中一缸活塞处在压缩行程上止点时，另一缸活塞处在排气行程上止点，曲轴旋转360º后两缸活塞所处的行程正好相反。河南交院☆电控发动机小结第三章电控点火系一、电子控制点火系统的种类与工作原理二、直接点火系统三、有分电器点火系统四、点火控制五、典型汽油发动机电控点火系统原理简图河南交院☆电控发动机作业1、根据电路图找出汽车电控点火系所有零部件，阐述其功能与工作原理；2、电子点系与电控点火系有何区别？