汽油机电控点火系统

第一节电控点火系统的功能第二节点火系统的组成与工作原理第三节电控点火系统主要元件的构造与维修第三章汽油机电控点火系统第一节电控点火系统的功能一、点火提前角的控制二、通电时间的控制三、爆燃的控制一、点火提前角的控制1．点火提前角对发动机性能的影响2．最佳点火提前角确定依据3．控制点火提前角的基本方法4．点火提前角的修正1．点火提前角对发动机性能的影响点火提前角是从火花塞发出电火花，到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度。当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和耗油率随点火提前角的改变而变化。对应于发动机每一工况都存在一个“最佳”点火提前角适当点火提前角，可使发动机每循环所做的机械功最多（曲线阴影部分）发动机转速随着转速的升高点火提前角增大。采用电控点火系统，更接近理想的点火提前角。发动机负荷歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前角小，反之点火提前角大。采用电控点火（ESA）系统时，可以使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。燃料性质汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大反之应减小。其他因素燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度。2．最佳点火提前角确定依据发动机起动时，按ECU内存储的初始点火提前角（设定值）对点火提前角进行控制。起动时点火提前角的设定值随发动机而异，对一定的发动机而言，起动时的点火提前角是固定的，一般为10°左右。发动机正常运转时（起动后），ECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点火提前角，并根据其他有关信号进行修正，最后确定实际的点火提前角，并向电子点火控制器输出点火执今信号，以控制点火系的工作。3．控制点火提前角的基本方法发动机起动过程中，进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号不稳定，ECU无法正确计算点火提前角，一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角。此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne信号）和起动开关信号（STA信号）。4．起动时点火提前角的控制5．起动后基本点火提前角的确定发动机起动后怠速运转时，ECU根据节气门位置传感器信号（IDL信号）、发动机转速传感器信号（Ne信号）和空调开关信号（A／C信号）确定基本点火提前角。发动机起动后在除怠速以外的工况下运转时，ECU根据发动机的转速和负荷（单位转数的进气量或基本喷油量）确定基本点火提前角。不同的发动机控制系统中，对点火提前角的修正项目和修正方法也不同。修正方法有修正系数法和修正点火提前角法两种。主要修正项目有：（1）水温修正；（2）怠速稳定修正；（3）空燃比反馈修正。6．点火提前角的修正（1）水温修正水温修正又可分为暖机修正和过热修正。发动机冷车起动后的暖机过程中，随冷却水温的提高，混合气的燃烧速度加快，燃烧过程所占的曲轴转角减小，点火提前角也应适当减小，如右图所示。ECU根据实际转速与目标转速的差来修正点火提前角，低于目标转速，应增大点火提前角，反之，推迟点火提前角。控制信号有：发动机转速信号（Ne信号）、节气门位置传感器信号（IDL信号）、车速传感器信号（SPD信号）、空调开关信号（A／C信号）（2）怠速稳定修正由于空燃比反馈控制系统，是根据氧传感器的反馈信号调整喷油量的多少来达到最佳空燃比控制的，所以这种喷油量的变化必然带来发动机转速的变化。为了稳定发动机转速，点火提前角需根据喷油量的变化进行修正，如右图所示。（3）空燃比反馈修正二、通电时间控制1．通电时间对发动机工作的影响2．通电时间的控制方法3．点火线圈的恒流控制1．通电时间对发动机工作的影响在发动机工作时，必须保证点火线圈的初级电路有足够的通电时间。但如果通电时间过长，点火线圈又会发热并增大电能消耗。要兼顾上述两方面的要求，就必须对点火线圈初级电路的通电时间进行控制。现代电控点火系统和传统的分电器不同，传统的点火线圈初级电路的通电时间取决于断电器触点的闭合角和发动机转速。而现代点火线圈初级电路的通电时间由ECU控制，根据发动机的转速信号和电源电压信号确定最佳的闭合角（通电时间），并控制点火器输出指令信号（IGt信号），以控制点火器中晶体管的导通时间。2．通电时间的控制方法3．点火线圈的恒流控制由于现代车采用了高能点火线圈，改善点火性能。为了防止初级电流过大烧坏点火线圈，在部分电控点火系统的点火控制电路中增加了恒流控制电路。恒流的基本方法是：在点火器功率晶体管的输出回路中增设一个电流检测电阻，用电流在该电阻上形成的电压降反馈控制晶体管的基极电流，只要这种反馈为负反馈，就可使晶体管的集电极电流稳定，从而实现恒流控制。爆燃的危害会导致冷却液过热，功率下降油耗上升。控制方法推迟点火提前角，利用爆震传感器中的压电晶体的压力效应。三、爆燃的控制一、电控点火系统的类型二、基本组成与工作原理三、有分电器电控点火系统四、无分电器电控点火控制系统五、爆燃控制系统第二节点火系统的组成与工作原理1.汽油机点火系统的类型：（1）传统点火系统分为：1）磁电机点火系统；2）蓄电池点火系统。缺点：高速易断火，不适合高速发动机；断电器触点易烧蚀，工作可靠性差；点火能量低，点火可靠性差。（2）微机控制的点火系统采用计算机根据各传感器信号对点火提前角进行控制。2.电控点火系统的类型：有分电器和无分电器式一、电控点火系统的类型如右图，一般由电源、传感器、ECU、点火器、点火线圈、分电器和火花塞组成二、基本组成与工作原理1.基本组成下一页（动画）发动机工作时，ECU根据接受到的传感器信号，按存储器中的相关程序和数据，确定出最佳点火提前角和通电时间，并以此向点火器发出指令。点火器根据指令，控制点火线圈初级电路的导通和截止。当电路导通时，有电流从点火线圈中的初级电路通过，点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。当初级电路被切断时，次级线圈中产生很高的感应电动势，经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。2.工作原理三、有分电器电控点火系统主要特点：只有1个点火线圈。组成：由凸轮轴/曲轴位置传感器、空气流量计、冷却液温度传感器、节气门位置传感器、起动开关、空调开关、车速传感器。如图下一页有分电器电控点火系统的组成1、2—凸轮轴／曲轴位置传感器3—空气流量计或过气管绝对压力传感器4—冷却液温度传感器5—节气门位置传感器6—起动开关7—空调开关8—车速传感器9、10—输入回路11—A／D转换器12—输出回路13—存储器14—恒定电压电源15—点火器16—点火线圈17—分电器特点：用电子控制装置取代了分电器，利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火，点火线圈的数量比有分电器电控点火系统多。优缺点：分火性能较好，但其结构和控制电路复杂。根据点火线圈的数量和高压电分配方式的不同，该火系统又可分为：1.独立点火方式；2.同时点火方式；3.二极管配电点火方式。四、无分电器电控点火系统1、点火线圈2、火花塞3、点火器4、ECU5、各种传感器1.独立点火方式特点是每缸一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸数相等。2.同时点火方式特点：点火线圈的数等于气缸数的一半。3.二极管配电点火方式特点：四个气缸共用一个点火线圈。五、爆燃控制系统组成如左图识别根据安装在缸体上的爆燃传感器检测发动机不同频率范围内的机械振动，发生爆燃时传感器电压信号有叫大的振幅。爆燃强度的确定ECU根据爆燃信号超过基准值的次数来判定爆燃强度，次数越多，爆燃强度越大，反之越小。1、爆燃传感器2、ECU3、其他传感器4、点火器和点火线圈5、分电器6、火花塞一、点火器二、点火线圈三、分电器四、爆燃传感器五、点火控制电路第三节电控点火系统主要元件的构造与维修一、点火器功能：根据ECU的指令，控制点火线圈初级电路的通电或断电，并在完成点火后向ECU输送点火确认信号。结构：如左图检测：用万用表或示波器检查发动机ECU相应端子间电压。检测：拆开点火线圈上的线束，用万用表检查点火线圈电阻，应符合规定，否则说明点火线圈有故障。二、点火线圈三、分电器电控点火系统所用的分电器，其功用、结构、工作原理、检修方法与传统点火系基本相同。四、爆燃传感器功能：是用来检测发动机有无爆燃发生及爆燃强度。1.电感式2.压电式（1）压电式共振型爆燃传感器（2）压电式非共振型爆燃传感器（3）压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器3.爆燃传感器的检修（动画）主要由铁心、永久磁铁、线圈及外壳等组成。a）结构b）输出信号利用电磁感应原理检测发动机爆燃。1.电感式1—线圈2—铁心3—壳体4—永久磁铁2.压电式（1）压电式共振型爆燃传感器由压电元件、振子、基座、外壳等组成，如右图。当发生爆燃时，振子与发动机共振，压电元件输出的信号电压也有明显增大，易于测量。1、压电元件2、振子3、基座4、O型密封圈5、连接器6、接头7、密封剂8、壳体9、引线（2）.压电式非共振型爆燃传感器与共振式相比，非共振式内部无震荡片，但设一个配重块，以一定的预紧压力压紧在压电元件上。当发动机发生爆燃时，配重块以正比于振动加速度的交变力施加在压电元件上，压力元件则将此压力信号转变成电信号输送给ECU。1、配重块2、压电元件3、引线（3）压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器安装在火花塞的垫圈处，每缸一个，根据各缸的燃烧压力直接检测各缸的爆燃信息，并转换成电信号输送给ECU。1、火花塞2、爆燃传感器用万用表在传感器侧检查传感器端子与传感器壳体之间电阻，应不导通（电阻为无穷大），否则说明内部短路，应更换传感器。3.爆燃传感器的检修五、点火控制电路如左图为丰田皇冠3.0轿车点火控制电路。维修时用万用表检测“＋B”端子和点火线圈的“＋”端子与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。怠速时检查点火器“IGT”端子与搭铁之间应有脉冲信号，检查ECU的“IGF”端子与搭铁之间应有脉冲信号。