04-汽车电子控制技术.ppt
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1、汽车电子控制技术Electronic Control Technology for Automobile第四章 汽油机点火控制1 电控点火系统的组成和分类2 点火提前角和闭合角的控制3 发动机爆燃(爆震)的控制4 典型电控点火系统 概述概述 电子控制的点火系统则能很好地根据转速、负荷电子控制的点火系统则能很好地根据转速、负荷等因素进行综合考虑,以电子的手段控制发动机各工等因素进行综合考虑,以电子的手段控制发动机各工况下的点火提前角,并进行通电时间控制和爆震控制,况下的点火提前角,并进行通电时间控制和爆震控制,使发动机的功率、经济性和排放各方面达到最佳。使发动机的功率、经济性和排放各方面达到最佳
2、。电控点火系统控制的主要内容:电控点火系统控制的主要内容:点火提前角控制点火提前角控制 点火原理点火原理 通电时间控制通电时间控制 爆震控制爆震控制第一节 电控点火系统的组成和分类一、电控点火系统的组成与功能一、电控点火系统的组成与功能 微机控制点火系的一般组成:监测发动机运微机控制点火系的一般组成:监测发动机运行状况的传感器、处理信号、发出指令的微处理行状况的传感器、处理信号、发出指令的微处理机;响应微机发出指令的点火器、点火线团等组机;响应微机发出指令的点火器、点火线团等组成。成。一般组成一般组成:传感器传感器 ECU ECU 点火执行器点火执行器 点火系统由电源、点火线圈、分电器、传感器
3、、ECU、点火器(点火控制模块)和火花塞组成。点火系统组成 基本组成基本组成组成:组成:电源电源:由蓄电池和发电机组成,提供点火能量由蓄电池和发电机组成,提供点火能量 点火线圈点火线圈:低电压转变为低电压转变为1520kV1520kV高电压高电压 分电器分电器:依据发动机工作时序,将点火线圈的高依据发动机工作时序,将点火线圈的高电压分送火花塞电压分送火花塞 火花塞火花塞:将具有一定能量的电火花引入汽缸将具有一定能量的电火花引入汽缸 传感器传感器:有转速传感器、曲轴位置传感器、爆燃有转速传感器、曲轴位置传感器、爆燃传感器传感器 ECUECU 点火控制模块点火控制模块:是一个功率放大的驱动电路将点
4、是一个功率放大的驱动电路将点火信号送给点火线圈。火信号送给点火线圈。点火线圈点火线圈 点火线圈由初级线圈点火线圈由初级线圈和次级线圈组成,工作时和次级线圈组成,工作时控制点火线圈初级电路的控制点火线圈初级电路的导通和截止。当导通时,导通和截止。当导通时,有电流从初级线圈电路通有电流从初级线圈电路通过,点火线圈将点火能量过,点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。以磁场的形式储存起来。当初级电路被切断时,次当初级电路被切断时,次级线圈中产生很高的感应级线圈中产生很高的感应电动势,经分电器或直接电动势,经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。送至工作气缸的火花塞。点点火火线线圈圈火花塞火花塞点火系统的
5、工作原理点火系统的工作原理 发动机工作时,ECU根据接收的传感器信号,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,并向点火控制器发出指令。点火控制器根据指令,控制点火线圈初级电路的导通和截止。当电路导通时,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形式储存;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。工作原理图工作原理图对点火系的基本要求对点火系的基本要求 能产生击穿电压能产生击穿电压 点火电压点火电压影响击穿电压的因素:影响击穿电压的因素:火花塞间隙火花塞间隙汽缸内混合气的压力和温度汽缸内混合气的压力和温度(密度)(密
6、度)电极的温度和极性电极的温度和极性发动机工作情况发动机工作情况 电火花具有足够的能量电火花具有足够的能量发动机正常工作时:发动机正常工作时:15mJ 15mJ,一般提供,一般提供1550mJ 1550mJ 发动机混合气较稀时:提供发动机混合气较稀时:提供5080mJ5080mJ发动机起动时:发动机起动时:提供大于提供大于100mJ100mJ点火时刻适应发动机工作情况点火时刻适应发动机工作情况点火时序点火时序按发动机时序:按发动机时序:四缸机四缸机 1 1 3 3 4 4 2 2六缸机六缸机 1 15 53 36 62 24 4点火提前角点火提前角:在压缩行程上止点前:在压缩行程上止点前点火过
7、迟:燃烧压力小、热损失大、发动机过热、点火过迟:燃烧压力小、热损失大、发动机过热、功率下降功率下降点火过早:燃烧压力过大、负功多、易爆燃、功点火过早:燃烧压力过大、负功多、易爆燃、功率下降率下降汽油机的燃烧过程汽油机的燃烧过程点火时刻对发动机示功图的影响点火时刻对发动机示功图的影响点火提前角对气缸压力的影响点火提前角对气缸压力的影响最佳点火提前角:最佳点火提前角:能使发动机获得最佳动力性、经济性和最佳能使发动机获得最佳动力性、经济性和最佳排放时的点火提前角,称为排放时的点火提前角,称为最佳提前角最佳提前角。其一般。其一般保证燃烧压力最大值出现在上止点后保证燃烧压力最大值出现在上止点后10151
8、015。影响最佳点火提前角的因素:影响最佳点火提前角的因素:转速:转速:转速高提前角大,转速低提前角小。转速高提前角大,转速低提前角小。负荷:负荷:负荷大提前较小,负荷小提前角大。负荷大提前较小,负荷小提前角大。起动与怠速:起动与怠速:提前角减小或不提前。提前角减小或不提前。汽油的辛烷值:汽油的辛烷值:辛烷值大提前角适量增大。辛烷值大提前角适量增大。压缩比:压缩比:压缩比大提前角减小。压缩比大提前角减小。混合气成分:混合气成分:=0.80.9=0.80.9时燃烧速度最快,此时时燃烧速度最快,此时提提前角最小;前角最小;过浓和过稀,提前角都增大。过浓和过稀,提前角都增大。火花塞数量:火花塞数量:
9、两个火花塞比一个火花塞提前角小。两个火花塞比一个火花塞提前角小。进气压力:进气压力:进气压力小、提前角增大。进气压力小、提前角增大。二、电控点火系统分类二、电控点火系统分类电控点火系统分为:电控点火系统分为:有分电器式有分电器式:ECUECU根据各输入信号,确定点火时间根据各输入信号,确定点火时间,并将点火正时信号送至点火控制器,并将点火正时信号送至点火控制器(简称点火器简称点火器)。当正时信号变为低电平时,点火线圈初级电路由于功当正时信号变为低电平时,点火线圈初级电路由于功率晶体管的截止而被切断,次级感应出高电压,由率晶体管的截止而被切断,次级感应出高电压,由分分电器电器按发火顺序送至相应气
10、缸的火花塞产生电火花。按发火顺序送至相应气缸的火花塞产生电火花。无分电器式无分电器式:现代的点火控制系统都是由计算机:现代的点火控制系统都是由计算机控制的直接点火系统,控制的直接点火系统,直接点火直接点火是指不用分电器而用是指不用分电器而用计算机控制点火线圈,直接使火花塞跳火。它始于计算机控制点火线圈,直接使火花塞跳火。它始于8080年代中期,最初装在某些萨伯斯和通用汽车的发动机年代中期,最初装在某些萨伯斯和通用汽车的发动机上,目前已广泛地应用于各种型号的电控燃油喷射发上,目前已广泛地应用于各种型号的电控燃油喷射发动机。动机。有分电器式有分电器式 分电器分电器 1 1、2 2凸轮轴曲轴位置传感
11、器凸轮轴曲轴位置传感器3 3空气流量计或过气管绝对压力传感器空气流量计或过气管绝对压力传感器4 4冷却液温度传感器冷却液温度传感器5 5节气门位置传感器节气门位置传感器6 6起动开关起动开关7 7空调开关空调开关8 8车速传感器车速传感器9 9、1010输入回路输入回路1111A AD D转换器转换器1212输出回路输出回路1313存存储器储器1414恒定电压电源恒定电压电源 1515点火器点火器1616点火线圈点火线圈1717分电器分电器 有分电器式电控点火系统有分电器式电控点火系统 1111主继电器;主继电器;主继电器;主继电器;2222压力传感器;压力传感器;压力传感器;压力传感器;33
12、33温度传感器;温度传感器;温度传感器;温度传感器;4444基准位置传感基准位置传感基准位置传感基准位置传感器;器;器;器;5555转速传感器;转速传感器;转速传感器;转速传感器;6ECU6ECU6ECU6ECU;7EFI 7EFI 7EFI 7EFI 控制;控制;控制;控制;8ESA8ESA8ESA8ESA控制;控制;控制;控制;9999点火点火点火点火信号;信号;信号;信号;10101010通电开始;通电开始;通电开始;通电开始;11111111点火;点火;点火;点火;12121212电子点火器;电子点火器;电子点火器;电子点火器;13131313点火监视点火监视点火监视点火监视回路;回路
13、;回路;回路;14141414闭合角控制闭合角控制闭合角控制闭合角控制;15151515点火线圈;点火线圈;点火线圈;点火线圈;16161616点火开关;点火开关;点火开关;点火开关;17171717蓄电蓄电蓄电蓄电池;池;池;池;18181818至分电器至分电器至分电器至分电器;19191919至发动机转速表至发动机转速表至发动机转速表至发动机转速表 无分电器式无分电器式无分电器式无分电器式特点: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
14、和高压电分配方式的不同,该点火系统又可分为:单独点火方式同时点火方式二极管配电点火方式 单独点火单独点火方式方式特点是每缸一个点火线圈,即点火线圈的数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。量与气缸数相等。同时点火方式同时点火方式 特点:点火线圈的数等于气缸数的一半特点:点火线圈的数等于气缸数的一半 二极管配电点火方式二极管配电点火方式 特点:四个气缸共用一个点火线圈。特点:四个气缸共用一个点火线圈。无分电器二极管分配式点火线圈分配式双缸同时点火各缸单独点火电控点火系统有分电器电控点火系统分类电控点火系统分类无分电器式电控点火系统无分电器式电控点火系统 双缸双缸同时点火同时点火
15、一缸在压缩上止点前时点火,另一缸在排气上一缸在压缩上止点前时点火,另一缸在排气上止点前点火。曲轴转止点前点火。曲轴转360360,两缸冲程对调,两缸冲程对调。一个点火线圈的次级绕组分别与两个火花塞串一个点火线圈的次级绕组分别与两个火花塞串联同时跳火。联同时跳火。压缩行程一缸的压力高,火花塞击穿电压高,压缩行程一缸的压力高,火花塞击穿电压高,排气行程一缸的压力低,火花塞击穿电压低。阻抗绝排气行程一缸的压力低,火花塞击穿电压低。阻抗绝大部分在压缩一缸的火花塞上,点火能量主要通过该大部分在压缩一缸的火花塞上,点火能量主要通过该火花塞释放。火花塞释放。双缸同时点火双缸同时点火双缸同时点火双缸同时点火丰
16、田丰田DLIDLI系统框图系统框图丰田丰田DLIDLI系统电路图系统电路图高压二极管的作用高压二极管的作用 点火系统产生高压电的方法,是利用载流的初级点火系统产生高压电的方法,是利用载流的初级线圈周围充满磁场时,迅速切断初级电流,使其周围线圈周围充满磁场时,迅速切断初级电流,使其周围磁场立即消失,次级线圈从而产生高压电使火花塞跳磁场立即消失,次级线圈从而产生高压电使火花塞跳火。当大功率晶体管导通时,也有磁场的变化,并产火。当大功率晶体管导通时,也有磁场的变化,并产生生感应反电动势感应反电动势。初级线圈最大反电动势为电源电压。初级线圈最大反电动势为电源电压12V12V14V14V,次级线圈产生大
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