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汽油机电控点火系统 第三章 点火时刻控制 初级电路导通时间控制 爆震控制第一节第一节 电控点火系统的功能电控点火系统的功能 点火时刻的控制就是点火提前角的控点火时刻的控制就是点火提前角的控制。制。 什么是点火提前角？ 为什么要控制点火提前角？ 怎样控制点火提前角？一、点火时刻的控制一、点火时刻的控制1 1、点火提前角：、点火提前角： 火花塞电极间开始跳火时距上止点间的曲轴转角，称为点火提前角。2 2、 点火提前角对发动机性能的影响：点火提前角对发动机性能的影响： 点火过早，功率下降，易爆震。 点火过迟，功率、热效率降低。一、点火时刻的控制一、点火时刻的控制点火提前角的概念 点火 开始燃烧（火焰开始传播） 最大燃烧压力 燃烧结束 点火提前角对发动机性能的影响A-不点火 B-点火过早 C-点火适当 D-点火过迟 3 3、最佳点火提前角及其影响因素：、最佳点火提前角及其影响因素： 发动机发出功率最大和油耗最少的点火提前角，称为最佳点火提前角。 最佳点火提前角应随发动机转速升高而增大；随负荷增大而减小。同时还受到燃料性质、温度、空燃比、大气压力等因素的影响。 一、点火时刻的控制一、点火时刻的控制4 4、点火提前角的确定：、点火提前角的确定： 实际点火提前角的控制模式因厂而异。 多数汽车点火提前角的控制模式如下： 实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火 提前角+修正点火提前角一、点火时刻的控制一、点火时刻的控制（1 1）初始点火提前角：）初始点火提前角： 又称为固定点火提前角，其值大小取决于发动机型式，并由凸轮轴位置传感器的初始位置决定，一般为上止点前60120。4 4、点火提前角的确定、点火提前角的确定 在下列工况下，发动机的实际点火提前角就是初始点火提前角： 发动机启动时。 发动机转速在400r/min以下时。 检查初始点火提前角时。 此时有三个条件：T端子（诊断插座测 试端子）短路、节气门位置传感器怠速触点 闭合、车速低于2km/h时。 当发动机ECU内后备系统开始工作时。4 4、点火提前角的确定、点火提前角的确定 （2 2）基本点火提前角：）基本点火提前角： 是设计微机控制点火系统时确定的。 国内外普遍采用台架试验方法，利用发动机最佳运行状态下的实验数据，描绘出以转速和负荷为变量的三维点火特性脉谱图。 将脉谱图以数据形式存储在ECU的只读存储器ROM中，汽车行驶时，微机根据发动机转速和负荷信号，从ROM中查询出相应的基本点火提前角来控制点火。 4 4、点火提前角的确定、点火提前角的确定 4 4、点火提前角的确定、点火提前角的确定三维点火特性脉谱图三维点火特性脉谱图 基本点火提前角按两种情况确定：基本点火提前角按两种情况确定： 怠速时的基本点火提前角： ECU根据发动机转速和空调开关是否接通确定基本点火提前角。(丰田)在空调工作时为80，在空调不工作时为40。 正常行驶时的基本点火提前角： 该基本点火提前角由微电脑根据发动机的转速和负荷信号从内部存储器中选出。4 4、点火提前角的确定、点火提前角的确定（3 3）修正点火提前角：）修正点火提前角： 为使实际点火提前角适应发动机的运转状况，以便得到良好的动力性、经济性和排放性，必须根据相关因素（冷却液温度、进气温度、开关信号等）适当增大或减小点火提前角，即对点火提前角进行必要的修正。 修正的项目有多有少，主要有暖机修正、过热修正、怠速稳定性修正、空燃比反馈修正。4 4、点火提前角的确定、点火提前角的确定 暖机修正：暖机修正： 是指节气门位置传感器怠速触点闭合时，微电脑根据冷却水温度对点火提前角进行修正。 水温较低时，为缩短暖机时间，增大了点火提前角，随水温升高，点火提前角的变化如图。4 4、点火提前角的确定、点火提前角的确定 过热修正：过热修正： 4 4、点火提前角的确定、点火提前角的确定 发动机处于正常运行工况（怠速触点断开），水温过高时，为避免爆震，应减小点火提前角。 发动机处于怠速运行工况（怠速触点闭合），水温过高时，为避免长时间过热，应增大点火提前角。 怠速稳定性修正：怠速稳定性修正： 发动机怠速运行期间，由于发动机负荷变化使发动机转速变化，ECU要根据实际转速与目标转速的差值调整点火提前角，使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。 4 4、点火提前角的确定、点火提前角的确定 发动机转速低于目标转速时，增大点火提前角；反之，则减小。 空燃比反馈修正：空燃比反馈修正： 进行空燃比反馈控制时，根据氧传感器的反馈信号调整喷油量来达到理论空燃比，这种喷油量的变化必然引起发动机转速变化。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。4 4、点火提前角的确定、点火提前角的确定 发动机实际点火提前角是上述三个点火提前发动机实际点火提前角是上述三个点火提前角之和。角之和。 发动机每转一圈，ECU计算处理后就输出一个提前角信号。因此，当传感器检测到发动机转速、负荷、水温发生变化时，ECU就自动调整点火提前角。 当ECU确定的点火提前角超过允许的最大或最小时，发动机很难正常运转，此时ECU将以最大或最小点火提前角允许值进行控制。 最大：350-450；最小：-100-00。 4 4、点火提前角的确定、点火提前角的确定_PIMVS/KS/VGTHWA /NEIDLRPKNK 进气量进气岐管压力起动时点火控制-初始点火正时角： G、NE、STA初始点火正时角怠速运转：IDL、NE、A/C基本点火提前角：非怠速：PIM 或VS、KS、VG、暖机时校正：或、超温校正:THW稳定怠速运转校正：IDL、NE、 SPD、C点火正时控制起动后点火控制-空校正的点火提前角控制PIMVS/KS/VGNE燃比反馈校正: IDL、THW、OX、 SPDEGR校正：或、IDL、PSW/VTA、爆震校正：KNK 扭矩控制校正: 其它校正最大和最小提前角控制1 1、通电时间对发动机工作的影响：、通电时间对发动机工作的影响： 由理论可知：当点火线圈结构一定时，点火线圈次级电压的最大值与初级断开电流成正比。 而在初级电路结构一定时，初级断开电流与蓄电池电压成正比，且随初级电路导通时间按指数规律增长，并逐渐趋于极限值。 通电时间初级断开电流次级电压点火能量点火系工作的可靠性。 二、初级电路导通时间的控制二、初级电路导通时间的控制 当次级电压（即火花塞击穿电压）一定时，应根据蓄电池电压来调整初级电路的导通时间。蓄电池电压高时，所需的通电时间较短；蓄电池电压低时，所需的通电时间就长。1 1、通电时间对发动机工作的影响：、通电时间对发动机工作的影响： 初级断开电流还受蓄电池电压的影响。 ECU首先根据电源电压的高低，在存储器存储的导通时间脉谱图中查询选择导通时间，然后根据发动机转速确定导通角（闭合角）的大小。2 2、通电时间的控制方法：、通电时间的控制方法： 在电控点火系统中，采用了初级线圈电阻很小的高能点火线圈，其初级电流可达30A以上。为防止初级电流过大烧坏点火线圈，以点火控制电路中增加了恒流控制电路，保证在任何转速下初级电流均为规定值（7A）。3 3、点火线圈的恒流控制：、点火线圈的恒流控制： 3 3、点火线圈的恒流控制：、点火线圈的恒流控制： 当点火线圈初级电流增大到某一限定值时，A点的电位使T4的导通电流增大，致使T3的基级电流下降，从而限制了初级电流的继续升高。3 3、点火线圈的恒流控制：、点火线圈的恒流控制： 什么是爆震燃烧？ 爆震燃烧对发动机性能有何影响？ 如何判别爆震？ 如何控制爆震？三、爆震控制（点火系闭环控制）三、爆震控制（点火系闭环控制） 发动机的爆震燃烧是指火花塞在燃烧室中心跳火，火焰以正常的燃烧速率向四周推进，使处于最后位置上的混合气（终燃混合气）在压缩终点温度的基础上进一步受到压缩、热辐射作用，终燃混合气的温度不断上升，以致在正常火焰到达之前产生自燃。1 1、爆震及其影响：、爆震及其影响： 理论与实践证明：剧烈的爆震会使发动机的动力性和经济性严重恶化，而当发动机工作在爆震的临界点或有轻微爆震时，发动机热效率最高，动力性和经济性最好。 因此，利用点火提前角闭环控制系统能够有效地控制点火提前角，从而使发动机工作在爆震的临界状态。 1 1、爆震及其影响：、爆震及其影响： 检测发动机爆震的方法有三种： 检测发动机燃烧室压力； 检测发动机缸体振动； 检测燃烧噪声。 目前，大多数汽车采用检测发动机缸体振动的方法来检测爆震。2 2、爆震的判别：、爆震的判别：功用：功用： 把发动机缸内发生爆震时引起的缸体振动转换为电信号。该信号输入ECU后用于控制点火提前角。爆震传感器：爆震传感器： 磁致伸缩式爆震传感器：磁致伸缩式爆震传感器：（1 1）结构：）结构：爆震传感器：爆震传感器：（2 2）工作原理：）工作原理： 发动机振动时，通过外壳带动其内部的铁心振动，铁心产生位移，使通过感应线圈的磁路发生变化，通过线圈的磁通量也随之发生变化，线圈产生感生电动势，这就是传感器输出的电压信号。 该信号与发动机的振动频率有关。 当发动机发生爆震时，发动机缸体的振动频率与传感器固有的振动频率（7kHz左右）匹配，发生谐振现象，振动强度最大，铁心的位移最大，线圈内的磁通变化率最大，传感器输出最大信号。磁致伸缩式爆震传感器：磁致伸缩式爆震传感器：（3 3）输出特性：）输出特性： 磁致伸缩式爆震传感器：磁致伸缩式爆震传感器：压电效应压电效应： 某些晶体（如石英、压电陶瓷等）受到压力或机械振动之后产生电荷的现象称为压电效应。 当晶体受到外力作用时，在晶体的某两个表面上就会产生电荷（输出电压）； 当外力去掉后，又重新回到不带电的状态。压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：（1 1）共振型压电式爆震传感器：）共振型压电式爆震传感器：结构：结构：压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：工作原理：工作原理： 压电元件紧贴在振荡片上，振荡片紧固在传感器基座上。 当固定在缸体上的爆震传感器随发动机振动时，通过基座带动振荡片振荡。振荡片压迫压电元件，使压电元件产生电压信号。 当发动机爆震时产生的频率与振荡片的固有频率相同时，振荡片就发生共振。压电元件受到的力最大，此时压电元件产生的电压信号也达到最大值。压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：输出特性：输出特性： 压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：共振型压电式爆震传感器特点：共振型压电式爆震传感器特点： 输出的信号电压高，不需要专门的滤波器，信号处理比较方便。 但由于其传感器的共振频率必须与发动机燃烧时的爆震频率匹配（即两者能够产生共振），因此只能用于指定型号的发动机（因为各种发动机有自已特定的共振频率），互换性差。 三三、爆震控制（点火系闭环控制）（2 2）非共振型压电式爆震传感器：）非共振型压电式爆震传感器：结构：结构：压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：工作原理：工作原理： 当发动机振动时，惯性配重会因振动而产生加速度。 加速度产生的惯性力作用在压电陶瓷元件上，使压电陶瓷元件产生电压信号。 发动机发生爆震时，振动幅度大，产生的加速度也大，因此压电陶瓷元件受到的作用力也大，压电陶瓷元件输出的电压信号就大。压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：输出特性：输出特性： 压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：非共振型压电式爆震传感器的特点：非共振型压电式爆震传感器的特点： 输出的信号电压小、平缓，必须将输出信号输送至带通滤波器中，判断爆震是否发生。 带通滤波器一般由线圈和电容器组成，它只允许特定频带的信号通过，对其它频带的信号进行衰减。 这种传感器适应范围广，当用在不同类型的发动机上时，只需对带通滤波器的过滤频率进行调整即可，无需更换传感器。 压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：（3 3）共振型与非共振型输出电压波形比较：）共振型与非共振型输出电压波形比较： 压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：比较：比较： 两种传感器的输出信号都是随发动机的振动频率而变化的电压信号，信号的频率都与发动机振动频率一致，其电压幅值与振动频率有关。 共振型，其输出的信号电压在发动机发生爆震时最大； 非共振型，其输出的信号电压在发动机爆震时无显著增加，只能依靠带通滤波器检查传感器输出信号中有无爆震频率段来判断是否发生了爆震。 压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：传统的断电器点火系统 1 1、高压是怎么产生的、高压是怎么产生的 (1)自感原理 (2)互感原理 2 2、传统断电器点火系的工作原理、传统断电器点火系的工作原理 第二节 电控点火系的组成与工作原理有分电器无分电器电控点火系统的类型： 一、有分电器点火系统一、有分电器点火系统丰田4A-GE发动机TCCS点火系统 为了产生稳定的二次测电压和保证系统的可靠工作，在点火器中设有闭合角控制电路和点火确认信号（IGf）安全保护电路。当ECU向点火器发出811个点火正时信号（IGt）后，ECU还没有接收到IGf 信号，则ECU将会进入失效-安全模式，切断喷油，防止催化转换器过热。 二、无分电器点火系统二、无分电器点火系统 分为三种类型独立点火方式同步点火方式二极管配电点火方式1、 独立点火 一种是点火线圈共用一个点火器的； 另一种是每个点火线圈都有一个单独的点火器，并且点火器和点火线圈集成一体。6个点火线圈共用一个点火器丰田1MZ-FE电控独立点火系统 丰田1MZ-FE独立点火系统中点火器内部结构 一个点火线圈一个点火器2、同时点火方、同时点火方式式 丰田7M-GTE发动机同时点火系统 IGdA、IGdB信号是根据G1、G2和Ne信号向点火器输送的判缸信号。 点火器根据IGdA、IGdB信号的状态决定接通哪条初级电路。IGdA为为0、IGdB为为1VT1导通，导通，1缸或缸或6缸点火。缸点火。IGdA为为1、IGdB为为0VT2导通，导通，2缸或缸或5缸点火。缸点火。IGdA为为0、IGdB为为0VT3导通，导通，3缸或缸或4缸点火。缸点火。同步点火高压线路中串接二极管的作用 3.3.二极管配电点火方式二极管配电点火方式作业： 1说明独立点火和同时点火的区别？ 电控点火系统电控点火系统 主要元件的构造与检修主要元件的构造与检修 点火器 点火线圈 分电器 点火控制电路 第三节第三节1 1、功用：、功用： 根据ECU输入的指令，按点火顺序控制各个点火线圈工作，同时向ECU输送点火确认信号IGF。 一、点火器一、点火器2 2、构造：、构造： 各种发动机的点火器内部结构不一样。 有的只有大功率三极管，单纯起开关作用（奥迪200、日产公司ECCS系统）； 有的除起开关作用外，还有气缸判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路（丰田TCCS系统）； 有的发动机不单设点火器，将大功率三极管组合在电子控制器中，由电子控制器直接控制点火线圈中的初级电流通断（北京切诺基4.0L发动机）。 一、点火器一、点火器3 3、检查：、检查：（1）将点火线圈与点火器的导线连接器插接 好，用电压表或示波器检查发动机ECU端子 间的电压，应符合要求： 一、点火器一、点火器发动机工作脉冲发生IGF接地发动机工作脉冲发生IGT接地点火开关“ON”914V+B接地条件标准电压端子（2 2）检查）检查IGFIGF的接地电压。的接地电压。 拔下点火器的导线连接器，当点火开关位于“ON”位置时，用电压表检查发动机ECU的IGF端子与接地之间的电压，标准电压值为4.55V。(3)(3)检查检查IGTIGT的接地电压。的接地电压。 拔下点火器的导线连接器，当用起动机带动发动机时，用电压表检查发动机ECU的IGT端子与接地间的电压，其标准电压为0.51.0V。 一、点火器一、点火器1 1、功用：、功用： 将火花塞跳火所需的能量存储在线圈的磁场中，并将电源提供的低电压转变为足以在电极间产生击穿点火的高电压。 二、点火线圈二、点火线圈2 2、构造：、构造： 二、点火线圈二、点火线圈 高压二极管的作用： 防止功率三极管导通时，因点火线圈磁通量变化而产生感生电动势造成火花塞误跳火的现象。3 3、检查：、检查： 拔下点火线圈的连接线，用万用表检测点火线圈的电阻，其值应符合规定。 二、点火线圈二、点火线圈1 1、功用：、功用： 根据发动机点火顺序，将点火线圈产生的高电压依次输送给各缸火花塞。 三、分电器三、分电器四、点火控制电路四、点火控制电路