微机控制点火系统

微机控制点火系统第一节传统点火系统简介汽车点火系统功用及要求汽车点火系统功用：把汽车电源低压电（12-14V）转变为高压电（15-20kV），并依照发动机各缸做功次序适时的引入气缸内火花塞电极，使之跳火点燃可燃混合气。发动机对点火系统的要求：1）产生足够的电压击穿火花塞间隙（击穿电压）；2）火花应具有足够的能量（50-80mJ）。3）点火正时（各缸点火顺序和点火提前角）适应发动机工况。点火系统分类1、依照控制方式1）传统机械触点式点火系统2）传统半导体电子（信号触发式）点火系统3）微机控制点火系统2、依照配电方式1）机械配电（分电器配电）2）电子配电（无分电器，又称直接点火）当前普遍采用微机控制电子配电点火系统。传统电子点火系统结构及原理传统电子点火系统结构组成（参照手绘原理图）：1）低压电源2）点火开关3）点火线圈4）点火控制器5）点火信号发生器（与分电器装配在一起）6）点火提前角调整装置（与分电器装配在一起）7）分电器8）火花塞传统电子点火—点火线圈点火线圈功用：把低压电转变为高压电，俗称“高压包”。传统电子点火—点火线圈点火线圈分为开磁路式和闭磁路式：传统电子点火—点火线圈当前普遍采用闭磁路式：漏磁少、产生电压高。传统电子点火—点火控制器点火控制器功用：控制点火线圈初级电路通断（接受点火信号发生器之信号，切断时产生高压电），又称点火器。传统电子点火—点火信号发生器点火信号发生器功用：周期性产生点火信号并传输给点火控制器，以控制点火线圈初级电路。与分电器装配在一起，由分电器驱动。传统电子点火—点火信号发生器霍尔式点火信号发生器原理图：传统电子点火—点火信号发生器思考：发动机一个工作周期，点火信号发生器产生多少个信号方波？传统电子点火—分电器分电器功用：把点火线圈产生的高压电依次分配给各缸火花塞，又称配电器，属于机械配电，浪费电能。传统电子点火—火花塞火花塞功用：将点火线圈产生的高压电引入发动机燃烧室内，并在其电极间形成火花，点燃可燃混合气。火花塞性能要求：（工作条件异常恶劣）1）绝缘部分绝缘强度足够，能承受高压（30kV以上）。2）能承受高温（近2000℃），且能承受冷热突变。3）能承受强大的气体压力。4）电极具有极强的耐腐蚀性。传统电子点火—火花塞构造传统电子点火—火花塞火花塞自净温度：落在绝缘体裙部上的汽油立即燃烧而不形成积炭的温度。约500-750℃。低于此温度容易形成积炭，高于此温度容易发生自燃，产生爆震。因此需要火花塞裙部具有良好的热特性。根据热特性不同，火花塞分为“热型”和“冷型”两类。微机控制点火系统第二节微机控制点火系统传统电子点火的缺陷传统电子点火系统具有以下缺陷：1、由“机电组合”的点火信号发生器发出点火信号控制点火控制器，同时由离心提前装置和真空提前装置等机械装置分别根据转速和负荷变化调整点火提前角（即点火时刻），具有参考信号不完备，调整精度低等缺点。因此发动机综合性能差。2、分电器机械配电严重浪费电能，且配电精度低，现在已不能满足需求。传统电子点火的缺陷微机控制点火系统微机控制点火系统原理示意图（机械配电）开关信号微机控制点火系统微机控制点火系统原理示意图（电子配电）电子配电之双缸同时点火（线圈分配）1、4缸必有一个无效点火微机控制点火系统微机控制点火系统原理示意图（电子配电）：电子配电之双缸同时点火（二级管分配）微机控制点火系统微机控制点火系统原理示意图（电子配电）：电子配电之各缸独立点火微机控制点火系统各缸独立点火在发动机高转速时可以有较长的通电时间，点火能量高；且点火线圈数量多，单个发热少，因此性能最优，已得到普遍应用。微机控制点火系统第三节点火提前角控制点火提前角概念点火提前角：从火花塞开始跳火到活塞运行到上止点的时间内，曲轴转过的角度。用以表征点火提前程度。最佳点火提前角：保证发动机动力性、经济性、排放性等综合性能最优的点火提前角。点火提前角控制即计算并保证最佳点火提前角。最佳点火提前角影响因素影响因素1、转速：转速越大、最佳点火提前角越大。最佳点火提前角影响因素2、负荷：负荷越大、燃烧速度越快，最佳点火提前角越小。最佳点火提前角影响因素3、启动与怠速：由于转速很低，最佳点火提前角很小甚至不提前。4、爆燃：应用抗爆性差的汽油，应减小点火提前角。除上述主要影响因素外，其他影响因素还有：冷却液温度、压缩比、混合气成分、进气压力和温度、火花塞参数、燃烧室形状等。点火提前角控制点火提前角确定：实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角初始点火提前角初始点火提前角：又称固定点火提前角，原始设定后存入ECU程序，一般为5—10°。发动机启动时，采用初始点火提前角。因为此时转速变化大，进气管压力和流量信号不稳定，无法精确计算点火提前角，此时由启动开关信号和转速信号判断启动状态后，采用初始点火提前角。基本点火提前角基本点火提前角：ECU根据主要影响因素（转速和负荷）确定的点火提前角。其确定分“怠速”和“正常运行”两种情况进行。1、怠速时基本点火提前角确定ECU根据节气门位置传感器怠速信号（TDL），转速信号（Ne）及空调开关信号（A/C）确定怠速状态下的基本点火提前角。基本点火提前角2、正常运行时基本点火提前角确定正常运行时参考转速和负荷两个基本影响因素，通过查预先存储在ECU中的MAP图确定基本点火提前角。修正点火提前角修正点火提前角：ECU根据其他影响因素对点火提前角进行修正的部分。分为暖机修正、过热修正、怠速稳定修正、空燃比反馈修正、爆震修正等。修正点火提前角1、暖机修正怠速暖机时，随着冷却液温度的升高，燃烧速度加快，点火提前角修正逐渐减小。修正点火提前角2、过热修正冷却液温度过高时，为避免爆震，减小点火提前角。如为怠速状态，为避免发动机长时间过热，增大点火提前角。修正点火提前角3、怠速稳定修正怠速时，由于负荷的变化（例如开启空调）引起发动机转速的波动，ECU会根据情况对点火提前角进行修正，以稳定怠速。4、空燃比反馈修正在反馈控制时，随着喷油量的修正，会带来转速的波动，此时ECU会根据喷油量的变化对点火提前角进行修正。点火提前角控制实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角微机控制点火系统第四节爆震控制爆震的产生及危害发动机爆震正常点火：从火花塞电极跳火引燃，火焰向远处有序延展。爆震：又称“爆燃”，由于特殊原因，燃烧室内有多个起燃点，各燃烧点相互作用并产生强烈的冲击。爆震是一种不正产燃烧，危害极大。爆震的表现及危害：发动机爆震严重时，气缸内发出尖锐的敲缸声（热敲缸），对发动机缸体造成机械损伤，加剧气缸磨损，还会导致冷却液过热，功率下降，油耗上升排放增加等问题。发动机在一定程度轻微爆震时，反而会增大发动机动力，节省燃油。爆震的产生及危害爆震产生的原因1、点火提前角过大。2、燃烧室积炭过多。3、发动机温度过高。4、压缩比过大。5、空燃比不正确。6、汽油辛烷值过低，抗爆性差。发动机爆震控制即针对点火提前角这一影响因素进行控制。爆震控制控制依据及原理：发动机即将爆震或轻微爆震时，动力性、经济性最好。通过爆震控制，使发动机燃烧始终保持在爆震临界点，提高发动机综合性能。（只在中、大负荷时控制）爆震控制系统结构爆震控制系统结构：由爆震传感器、ECU、点火控制器组成。是微机控制点火系统的一个“子功能”。开关信号爆震传感器爆震传感器：用于检测发动机振动频率并判断爆震，将电信号传输给ECU，实现爆震控制。安装在发动机缸体侧面。压电式共振型爆震传感器工作原理：压电效应：某些晶体受到压力后，两个表面产生电荷，进而产生电压的现象。当外力去除后，电压消失。爆震时气缸振动频率较正常燃烧要高，达到6—9kHz，与传感器固有频率一致，此时出现共振，振幅最大，电压信号最大。压电式非共振型爆震传感器汽车发动机电控系统检修