汽车发动机电控技术项目六课件.ppt

《汽车发动机电控技术项目六课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车发动机电控技术项目六课件.ppt（165页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术项目六项目六 汽油发动机电控点火系统的结构与检修汽油发动机电控点火系统的结构与检修汽油发动机电控点火系统概述汽油机电控点火系统的组成及工作原理电控点火系统的控制功能电控点火系统主要元件的检修知知识目目标熟悉电控点火系统的基本工作原理。熟悉电控点火系统主要元件的结构与原理。掌握电控点火系统实现最佳点火提前角的控制方法。掌握爆震的控制原理。掌握汽油发动机电控系统的组成及各部分的功能。掌握电控点火系统故障分析、诊断与排除方法。项目六项目六 汽油发动机电控点火系统的结构与检修汽油发动机电控点火系统的结构与检修任任务分析分析电控发动机的两大核心控制功能是电控燃油喷射控

2、制和电控点火控制。采用电控点火控制技术可以满足现代高速发动机对点火系统较高的点火能量和较高的击穿电压的要求，可以实现点火时刻与发动机运行工况更好地匹配，能够实现对点火系统更加优化的集中控制功能。点火系统工作的好坏直接影响着燃烧过程进行的质量，对发动机的动力性、经济性、排放性及工作稳定性都有着重大影响。时至今日，点火控制技术已日臻完善，其发展经历了传统点火系统、晶体管点火系统和微机控制点火系统3个阶段，其中微机控制点火系统的发展又经历了微机单独控制和微机集中控制（集点火、喷油、排放控制、防盗、自诊断等功能于一体的发动机管理系统，能对点火和喷油同时进行精确控制）两个阶段。项目六项目六 汽油发动机电

3、控点火系统的结构与检修汽油发动机电控点火系统的结构与检修任任务分析分析微机控制点火系统由发动机ECU、传感器和点火执行器三部分组成。现代电控发动机大多采用微机集中控制，点火和喷油所用的传感器大部分是共用的，只有爆震传感器属于点火系统专用。本项目主要认知微机集中控制点火系统的分类、组成、工作原理及每个元件的作用和安装位置。项目六项目六 汽油发动机电控点火系统的结构与检修汽油发动机电控点火系统的结构与检修任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述电控电子点火系统是现代汽车发动机集中控制系统中的一个子系统，又称电控点火系统（ESA系统）。其作用是将汽车蓄电池或发电机提供的低电

4、压变成具有一定能量的高压电火花，并在合适的时间点燃气缸内的空气燃油混合气，燃烧后产生强大动力推动活塞做功，为汽车提供动力。电控点火系统取消了真空式和机械离心式点火提前角调整装置，由ECU根据汽油机的运行工况对点火提前角进行调整和控制。同时，电控点火系统采用爆震传感器对爆震进行检测，ECU根据检测结果对点火提前角实施反馈控制。这使得发动机在各种工况下均能获得最佳点火提前角，极大地提高了汽油机的动力性、经济性和排放性。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述 汽油机对电控点火系统的要求 一、一、为保证汽油发动机能够准确而可靠地点火，电控点火系统应能满足以下几点要求。任务一

5、任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述点火系统应能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压点火系统应能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压1.火花塞电极间产生电火花时所需要的电压称为击穿电压。汽油机点火系统必须产生高于击穿电压的次级电压，才能使火花塞跳火。影响击穿电压大小的因素有很多，主要是：（1）火花塞电极间隙。在相同的电压下，火花塞电极间隙越大，电场越弱，空气燃油混合气受电场力的作用就越小，不易被电离，故需较高的电压才能将火花塞击穿。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述图6-1 火花塞击穿电压与其电极间隙的关系任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述

6、汽油发动机电控点火系统概述（2）气缸内混合气的压力和温度。击穿电压与混合气的密度有关，混合气的密度越大，单位体积中气体分子数量越多，离子自由运动的距离（两次碰撞之间的距离）就越短，故不易发生碰撞电离作用。只有提高加在电极上的电压，增大作用于离子上的电场力，使离子加速，才能发生碰撞电离而使火花塞间隙击穿。因此，混合气的密度越大，击穿电压越高。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述而混合气的压力与温度，直接影响混合气密度，从而间接影响火花塞的击穿电压，如图6-2所示。图6-2 混合气压力对火花塞击穿电压的影响任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统

7、概述（3）电极的温度和极性。火花塞电极温度越高，电极附近的混合气的密度就越小，容易发生碰撞电离，击穿电压就越低；相反，冷车起动时，由于混合气中离子运动能力低，不易电离，就需要较高的跳火电压，如图6-3所示。实践证明，冷车起动时，击穿电压最高为25 kV，当火花塞的电极温度超过混合气的温度时，击穿电压降低30%50%。此外，当受热的电极（火花塞中心电极）是负极时，由于热电发射和二次电子发射作用（在正离子的轰击下，使阴极又发射新的电子的现象），火花塞的击穿电压可降低20%40%。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述图6-3 火花塞击穿电压与电极温度的关系任务一任务一

8、汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述（4）发动机的工况。随着发动机工况的不同，其击穿电压也不相同，如图6-4所示。图6-4 火花塞击穿电压与发动机工况的关系1起动；2加速；3最大功率的稳定状态任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述当发动机高速工作时，气缸内的温度升高，充气量减小，致使气缸中压力减小，因而火花塞的击穿电压随转速的升高而降低。起动时的击穿电压最高，当火花塞间隙为0.7 mm时可高达19 kV。这是由于起动时气缸壁、活塞及火花塞的电极都处于冷态，吸入的混合气温度低、雾化不良。压缩时混合气的温度升高不大，加之火花塞电极之间还可能积有机油或汽油

9、，因而击穿电压最高。此外，汽车加速时，由于大量的冷混合气突然进入气缸，使火花塞中心电极温度降低，因而击穿电压也较高，而全负荷且稳定工作状态时击穿电压较低。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述（5）混合气空燃比。混合气空燃比对火花塞击穿电压的影响如图6-5所示，混合气过稀和过浓时击穿电压都会升高。图6-5 混合气空燃比对火花塞击穿电压的影响任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述此外，发动机的功率、压缩比及点火时刻等因素也影响击穿电压的高低。为了保证点火的可靠性，点火系统必须有一定的次级电压储备。但过高的次级电压，将造成绝缘困难，使成本提高

10、。为了能可靠地点燃可燃混合气，点火系统所能提供的电压还应有一定的宽裕度，目前大多数电控汽油机点火系统所能提供的击穿电压已超过28 kV。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述电火花应具有足够的能量电火花应具有足够的能量2.要使混合气可靠点燃，除了需要足够高的击穿电压外，火花塞产生的电火花还应具有一定的能量。电火花的能量用公式表示为电火花的能量=火花塞电极间的电压火花塞电极间流过的电流电火花持续时间一般情况下，电火花的能量越大，混合气的着火性能越好。发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度接近其自燃温度，因而所需的火花能量很小（15 MJ）。因而所需的点火能量最高。

11、另外，为了提高发动机的经济性和排气净化度，当采用空燃比=1.21.25的稀薄混合气时，也需增加火花能量。考虑上述情况，为了保证可靠点火，火花塞一般应保证有5080 MJ的点火能量，起动时应产生大于100 MJ的火花能量。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述点火时刻应与发动机的工况相适应点火时刻应与发动机的工况相适应3.首先，汽油机点火系统应按发动机的工作顺序进行点火。一般四缸发动机的点火顺序为1243或1342，直列六缸发动机的点火顺序为153624或142635，V形八缸发动机的点火顺序为18436572。其次，为提高汽油机的动力性，降低燃油消耗，减少有害物质的

12、生成量，必须使点火系统在最有利的时刻点火。点火过迟，热传导损失增加，转变为有效功的热量相对减小，造成发动机过热，功率下降；点火过早，发动机的负功增加，引起爆燃和运转不平稳现象，加剧发动机运动部件和轴承的磨损。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述如图6-6所示。因此，发动机应在最有利的时刻点火。在汽油机工作过程中，点火系统点燃混合气的时间一般用点火提前角表示。图6-6 点火时间与气缸压力的关系任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述（1）点火提前角对发动机动力性和经济性的影响。从提高发动机的动力性和经济性的角度来说，点火提前角有一个最佳值，

13、即最佳点火提前角。从气缸内混合气燃烧的过程来看，最佳点火提前角应使得当活塞运行至上止点时，混合气燃烧的火焰约为半个燃烧室空间，此时气缸内的压力最高。如果点火过早，点火时混合气的压力还比较低，同时燃烧最大压力产生的时刻在活塞上止点之前，这样的燃烧压力不仅不能提高发动机的动力性，而且会对活塞上行产生较大的阻力。另外，如果点火时间过早，会使气缸内未燃烧的混合气因高温高压的作用而自行燃烧，这样便产生了爆燃。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述（2）点火提前角与废气中污染物含量的关系。由于汽车尾气有害成分中碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOx）对燃烧温度和燃烧压力比较敏感

14、，而点火提前角却对发动机燃烧过程中混合气燃烧温度和燃烧压力有着极大的影响。由图可以看出，碳氢化合物和氮氧化合物的浓度与点火提前角之间是递增的变化关系。这是因为，点火越迟，燃烧的最高温度越低，氮氧化合物就越不易产生。同样，当点火提前角减小时，会推迟点火时刻，使燃烧废气的有效膨胀率降低；在膨胀后期燃烧温度升高，燃烧结束后，膨胀后期的残留燃烧将气缸壁未燃混合气加热，温度升高，使边界处原来由于过冷而不能燃烧的燃料继续燃烧，从而使废气中碳氢化合物浓度降低。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述因此，点火提前角必然对燃烧后废气中污染物的浓度产生一定的影响。碳氢化合物和氮氧化合物

15、的排放浓度与点火提前角的关系曲线如图6-7所示。图6-7 碳氢化合物和氮氧化合物的排放浓度与点火提前角的关系曲线任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述（3）发动机不同工况对点火提前角的要求。当发动机运行工况不同时，进入气缸的可燃混合气的浓度、温度、燃烧最高压力等诸多因素都要产生变化，而这些因素对点火时刻提出了不同的要求。发动机转速变化对点火提前角的要求。发动机转速越高，最佳点火提前角越大。因为在混合气空燃比不变的情况下，混合气从点燃到燃烧压力最大所用的时间变化不大，在发动机转速升高后，在同一时间内，曲轴转过的角度大，所以，最佳点火提前角增大。任务一任务一 汽油发动机

16、电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述发动机负荷对点火提前角的要求。当发动机转速不变时，随着负荷的增大，最佳点火提前角逐渐减小。因为发动机负荷增大时，节气门开度增大，吸入气缸内的混合气数量增多，压缩行程终了时的压力和温度增高，残留废气数量相对减少，对混合气的冲淡作用降低。因此，燃烧速度加快，从点火到燃烧压力最大点的时间相对缩短，最佳点火提前角减小。汽油的辛烷值对最佳点火提前角的影响。汽油抗爆性能是由汽油的品质决定的，常用辛烷值表示。汽油的牌号越高，辛烷值就越高，其抗爆性就越好。抗爆性好的汽油在使用中产生爆震燃烧的倾向小。因此，可以选择有利于燃烧的较大点火提前角。任务一任务一 汽油发动机电控

17、点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述发动机工作温度对最佳点火提前角的影响。发动机冷却温度是影响最佳点火提前角的另一个重要原因。一方面，当发动机冷却液温度较低时，为了暖机的需要，最佳点火提前角应适当增大；另一方面，当发动机温度较高时，为了减少有害气体氮氧化合物的排放量，最佳点火提前角应当减小。另外，进气压力、气缸压缩比和燃烧室积炭情况都会对最佳点火提前角产生一定的影响。对于上述击穿电压控制、点火能量控制及点火提前角控制三项要求，传统的机械式有触点点火系统只能基本满足，普通电子点火系统在提高击穿电压方面有所改进。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述而电控点火系统可对

18、点火提前角实施自动控制，即可根据发动机的工况对点火提前角进行适时控制，从而最大限度地改善发动机的高速性能，提高其动力性和经济性，减少排放污染。其特点是：在所有的工况及各种环境条件下，均可自动获得理想的点火提前角，从而使发动机在动力性、经济性、排放性及工作稳定性等方面均处于最佳，在整个工作范围内，均可对点火线圈的导通角进行控制；可使线圈中存储的点火能量保持恒定不变；采用闭环控制技术后，可使点火提前角控制在刚好不发生爆震的临界状态，以此获得较高的燃烧效率，有利于发动机各种性能的提高。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述 汽油机电控点火系统的分类 二二、电控点火系统是现

19、代汽车广泛采用的一种点火系统，到目前为止，电控点火系统已有多种结构形式，主要有以下几种不同的分类。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述按执行器的结构和原理分类按执行器的结构和原理分类1.电控点火系统按执行器的结构和原理可分为有分电器式和无分电器式电控点火系统。（1）有分电器式电控点火系统。有分电器式电控点火系统只用一个点火线圈产生高压电，通过分电器，按照发动机的点火顺序依次输送给各气缸火花塞。有分电器式电控点火系统的组成如图6-8所示。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述 图6-8 有分电器式电控点火系统的组成1、2凸轮轴/曲轴位置传

20、感器；3空气流量计（或进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；11A/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分电器任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述电控点火系统中的ECU和传感器都是与汽油机电控燃油喷射系统共用的。凸轮轴/曲轴位置传感器信号、空气流量计（或进气管绝对压力传感器）信号、起动开关信号是点火提前角控制和通电时间控制的主要信号，而冷却液温度传感器信号、节气门位置传感器信号、空调开关信号和车速传感器信号用于修正点火提前角。有分电器式

21、电控点火系统，由于保留了分电器这一机械装置，分电器中机械装置的磨损必然会对点火提前角的控制精度、稳定性和均匀性产生影响。此外，分火头与旁电极这一中间跳火间隙也存在能量损耗及由此产生的射频干扰。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述（2）无分电器式电控点火系统。无分电器式电控点火系统用电子控制装置取代了分电器，没有分电器盖和分火头等装置。它利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压电直接输送给火花塞进行点火，点火线圈的数量比有分电器式电控点火系统多。无分电器式电控点火系统的组成如图6-9所示。图6-9 无分电器式电控点火系统的组成任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述

22、汽油发动机电控点火系统概述无分电器式电控点火系统与有分电器式电控点火系统的工作原理及各元件功能基本相同，不同的是无分电器式电控点火系统具有电子配电功能，即在发动机工作时，ECU除向点火器输出IGt点火控制信号以外，还必须输送ECU内存储的气缸判别信号IGd，以便控制多个点火线圈的工作顺序，按做功顺序完成各气缸点火的控制。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述按点火方式分类按点火方式分类2.电控点火系统的点火方式可分为独立点火方式和分组同时点火方式。（1）独立点火方式（或直接点火方式）电控点火系统。无分电器独立点火方式电控点火系统电路如图6-10所示。其特点是每个气缸

23、火花塞上都单独配有一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸数相等。图6-10 无分电器独立点火方式电控点火系统电路1点火线圈；2火花塞；3点火器；4ECU；5传感器任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述由于每个气缸都有各自独立的点火线圈，因而即使发动机的转速很高，点火线圈也有足够的通电时间，以保证足够高的点火能量。无分电器独立点火方式电控点火系统与有分电器式电控点火系统相比，在发动机转速和点火能量相同的情况下，单位时间内通过点火线圈一次绕组回路的电流要小得多，点火线圈不易发热，且点火线圈的体积可以非常小，一般直接将其压装在火花塞上，因此可省去高压导线和分电器，能量传导损

24、失小，漏电损失小，因机械磨损而发生故障的情况也得到极大的改善。除此之外，由于各缸的点火线圈和火花塞由金属层包覆，屏蔽了大部分电磁干扰，提高了汽车各电控系统工作的可靠性，但其结构和控制电路较复杂。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述（2）分组同时点火方式电控点火系统。分组同时点火方式电控点火系统一般是将各缸火花塞两两分组，每次点火都是同组的两缸火花塞同时进行。其中一缸是有效点火，成对的另一缸为排气行程，是无效点火。其电控系统电路如图6-11所示。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述图6-11 分组同时点火方式电控点火系统电路任务一任务一

25、 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述图6-11所示为六缸发动机，其1缸和6缸、2缸和5缸、3缸和4缸的活塞分别同时到达上止点，称为同步缸，两同步缸共用一个点火线圈，两个缸的火花塞与共用的点火线圈中的二次绕组串联。当点火线圈一次绕组断电时，一个气缸接近压缩行程的上止点，火花塞跳火可点燃该缸的混合气，称为有效点火；而另一气缸接近排气行程的上止点，火花塞跳火不起作用，称为无效点火。由于排气行程中气缸内的压力很低，加之废气中导电离子较多，其火花塞很容易被高压电击穿，消耗的能量就非常少，所以不会对压缩行程气缸点火产生影响。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概

26、述串联在高压回路中二极管的作用是避免功率三极管导通时，由于点火线圈互感电动势所造成的火花塞误点火现象。当功率三极管导通时，磁场的变化如图6-12所示。图6-12 功率三极管导通时的反电动势任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述为防止这种现象，在点火线圈的次级绕组中串联一只高压二极管，如图6-13所示。当功率三极管导通时，由于二极管的反向截止作用，1 000 V的高压电就无法使火花塞跳火。而功率三极管截止时，二极管正向导通，可使火花顺利点火。图6-13 高压二极管的作用任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述与独立点火方式电控点火系统相比，分

27、组同时点火方式电控点火系统的结构和控制电路均较简单，所以应用也比较多。但由于保留了点火线圈与火花塞之间的高压线，因而能量损失相对较大。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述按高压配电方式不同分类按高压配电方式不同分类3.电控点火系统按高压配电方式可分为机械高压配电和电子高压配电电控点火系统。（1）机械高压配电电控点火系统。机械高压配电电控点火系统用传统的配电器分配点火线圈产生的高压，因此这种改进型的微机点火控制系统还有配电器，但只相当于传统分电器中的配电功能。（2）电子高压配电电控点火系统。电子高压配电电控点火系统电路如图6-14所示，其特点是：4个气缸（四缸发动机

28、）共用1个点火线圈，点火线圈为内装双一次绕组、双二次绕组的特制点火线圈，利用4个二极管的单向导电性交替完成对1缸和2缸、2缸和3缸的配电过程。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述图6-14 电子高压配电电控点火系统电路二极管配电点火方式的特性与同时点火方式相同，但对点火线圈要求较高，而且发动机的气缸数必须是数字4的整倍数，所以在应用上受到一定的限制。任务一任务一 汽油发动机电控点火系统概述汽油发动机电控点火系统概述按是否有反馈控制分类按是否有反馈控制分类4.电控点火系统按是否有反馈控制可分为开环控制和闭环控制电控点火系统。（1）开环控制电控点火系统。微机点火控制系

29、统中无爆震传感器，控制器只是以反映发动机工况、状态的各传感器信号对点火提前角进行控制。（2）闭环控制电控点火系统。微机点火控制系统中设有发动机爆震传感器，通过发动机爆震传感器反馈发动机爆震情况，做出点火提前角的修正控制。闭环控制电控点火系统可使点火提前角控制更接近爆震区，可更有效地发挥发动机的功率。因此，目前的微机点火控制系统大都采用闭环控制方式。任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理 汽油机电控点火系统的基本组成一、一、电控点火系统一般由四部分组成：电源和点火开关、检测发动机运行状况的传感器、处理信号并发出工作指令的ECU和执行ECU指令的执行器。

30、电控点火系统的基本组成如图6-15所示。图6-15 电控点火系统的基本组成任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理（1）电源和点火开关。电控点火系统的电源和点火开关与普通电子点火系统相同。电源为蓄电池或发电机，其功用是给点火系统提供所需的电能，点火开关则用来接通或断开电源电路。（2）传感器。电控点火系统中的传感器用于检测发动机各种运行参数的变化，为ECU提供点火提前角的依据。其主要传感器有凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、爆震传感器、进气管绝对压力传感器其他所有的传感器几乎都与电控汽油喷射系统中所用的传感器相同。实际上，在现代汽车发动机集中控制系统中，

31、电控燃油喷射系统与电控点火系统合用一套传感器和ECU，有的车型甚至将点火器也集成在ECU中。任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理（3）ECU。ECU是电控点火系统的核心。在发动机工作时，ECU不断地接收各传感器输送来的信号，并按内存的程序对接收到的信号进行运算、存储和分析处理，最后向点火器发出控制指令，以完成对点火提前角、通电时间和爆震的控制。（4）执行器。点火器。点火器是电控点火系统的执行元件，其功用是对ECU输送来的控制指令进行功率放大，以便驱动点火线圈工作，有分立式和组合式两种。任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系

32、统的组成及工作原理点火线圈。在电控点火系统中，有些只有一个点火线圈（有分电器式电控点火系统），有些则有多个点火线圈（无分电器式电控点火系统）。在所有类型的电感储能式点火系统中，点火线圈的功用是相同的：在不需要点火时，以磁场能的形式储存点火所需的能量；在需要点火时，释放点火能量，并将电源提供的1214 V的低压电转变为足以击穿火花塞电极间隙的高压电。分电器。与传统点火系统相比，电控点火系统的分电器取消了断电器和提前调节机构，主要是根据发动机的点火顺序，将点火线圈产生的高压电依次分配给各气缸火花塞。火花塞。火花塞的功用与普通电子点火系统相同，主要是利用点火线圈产生的高压电产生电火花，点燃气缸内的混

33、合气。任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理 汽油机电控点火系统的工作原理二二、发动机工作时，ECU不断采集发动机的转速、负荷、冷却液温度、进气温度等信号，并根据存储器中存储的与点火提前角和初级电路导通时间有关的程度及数据，确定出该工况下的最佳点火提前角和点火线圈一次绕组通电时间，并根据冷却液温度和进气温度加以修正。再以曲轴位置传感器的点火基准信号为依据，向点火器发出控制信号。当点火线圈一次绕组回路被切断时，在点火线圈二次绕组中就会产生很高的互感电动势（1520 kV），经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。点火能量经火花塞电极瞬间释放，产生的电火花点

34、燃气缸内的混合气，使发动机完成做功过程。任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理此外，在具有爆震控制功能的电控点火系统中，ECU还根据爆震传感器的信号判断发动机有无爆震及爆震的强度，并对点火提前角进行闭环控制。（1）主要传感器信号。电控点火系统工作时，所需的主要传感器信号是曲轴位置传感器信号（Ne信号）和凸轮轴位置传感器信号（G信号）。Ne信号是指发动机曲轴转角信号，它是根据曲轴位置传感器产生的信号经过整形和转换而获得的脉冲信号。在电控点火系统中，Ne信号主要用来计量点火提前角和通电时间。任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系

35、统的组成及工作原理其控制精度要求必须精确到1曲轴转角，而目前车用汽油发动机的最高转速高达6 000 r/min以上，当发动机正常工作时，1曲轴转角所用的时间相当短，用传感器产生1曲轴转角信号有一定的困难。以安装在分电器内的电磁感应式曲轴位置传感器为例，其转子一般为24个齿，曲轴每转720只能向ECU输送24个Ne信号，其信号周期为30曲轴转角，显然以此信号来直接控制点火提前角和通电时间是不能满足要求的。为此，在发动机电控系统中，通常利用具有高速运算功能的微型计算机系统，将曲轴位置传感器产生的Ne信号分频转换成1信号。任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作

36、原理G信号是指活塞运行到压缩上止点位置的判别信号，它是根据凸轮轴位置传感器产生的信号经过整形和转换而获得的脉冲信号。在电控点火系统中，G信号主要用来确定计量点火提前角的基准。G信号一般为周期等于做功间隔角的脉冲信号，而且G信号发生时，并不是各气缸活塞运行到压缩上止点的时刻，而是在压缩上止点前某一固定的曲轴转角，一般为上止点前70。部分发动机的凸轮轴位置传感器，曲轴每转两圈产生两个信号，两个信号分别对应第一缸的压缩上止点和排气上止点，两个信号分别称为G1信号和G2信号。任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理发动机工作时，ECU如果收不到G信号，因无法确

37、定计量点火提前角的基准，故无法对点火提前角进行控制。为防止造成燃油浪费或其他事故，失效保护系统将自动停止电控燃油喷射系统工作，发动机无法起动。曲轴每转两圈凸轮轴位置传感器产生两个信号的发动机，只要有一个G信号（G1信号或G2信号）正常，其电控点火系统就能正常工作，所以，此种发动机工作可靠性较高。任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理（2）点火提前角控制原理。点火提前角控制是电控点火系统最主要的控制功能，在此以日产公司ECCS系统为例，说明其控制原理。假设发动机在某工况下，ECU计算出的最佳点火提前角为上止点前40，点火提前角控制原理如图6-16所示。

38、图6-16 点火提前角控制原理任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理根据凸轮轴位置传感器转换得到的G信号为间隔120曲轴转角（六缸发动机）的脉冲信号，G信号设定在各气缸活塞压缩上止点前70，ECU设定的基准信号比G信号滞后4，所以实际控制点火提前角的基准为上止点前66。ECU从接收到间隔120的G信号开始，即确认某气缸活塞位于压缩上止点前70。由于点火基准信号滞后G信号4，因而ECU从压缩上止点前66开始，计数26（6640=26）个1信号，此时ECU向点火器发出控制信号，使点火线圈一次绕组断电、二次绕组产生高压并输送给火花塞，即可保证火花塞在压缩上

39、止点前40点火。任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理（3）控制信号。在电控点火系统工作中，ECU向点火器发出的控制信号有IGt和IGd两个信号。IGt信号是ECU向点火器中的功率晶体管发出的通断控制信号。IGd信号是在无分电器式电控点火系统中为保证点火顺序，ECU向点火器输送的判别气缸的信号，以便与G信号共同决定需点火的气缸。IGd信号存储在ECU内的存储器中，实际就是点火顺序信息。在采用分组同时点火方式的无分电器式电控点火系统中，IGd信号又分为IGdA信号和IGdB信号。分组同时点火方式是指给接近压缩上止点的气缸与接近排气上止点的气缸同时点火的

40、方式，这种点火方式应用在部分无分电器式电控点火系统中，给接近压缩上止点的气缸点火是有效的，给接近排气上止点的气缸点火是无效的（不起作用）。任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理ECU根据G信号和Ne信号选择IGd信号状态，以确定给哪个气缸点火。以丰田车系无分电器式电控点火系统为例，ECU输出的点火控制信号如图6-17所示。图6-17 丰田车系无分电器式电控点火系统中ECU输出的点火控制信号任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理

41、（4）IGf信号。IGf信号是指完成点火后，点火器向ECU输送的点火确认信号。由于电控燃油喷射系统中喷油器的驱动信号也来自曲轴位置传感器，若点火系统故障使火花塞不能点火，曲轴位置传感器工作正常，喷油器仍会照常喷油。为了防止喷油过多而导致燃油浪费、发动机再起动困难或行车时三元催化转化器过热等现象的发生，特设定在完成点火过程后，点火器应及时向ECU返回点火确认信号（IGf信号）。发动机工作时，ECU向点火器发出点火控制信号（IGt信号）后，若有35次均收不到返回的点火确认信号（IGf信号），ECU便以此判定点火系统有故障，并强行停止电控燃油喷射系统继续喷油，使发动机熄火。任务二任务二 汽油机电控点

42、火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理 爆震控制系统三三、爆震控制系统是有爆震控制功能的电控点火系统中的一个组成部分，其组成如图6-18所示。爆震控制系统实际就是在电控点火系统的基础上增加爆震传感器，ECU根据爆震传感器信号对点火提前角进行闭环控制。图6-18 爆震控制系统的组成1火花塞；2分电器；3点火器和点火线圈；4其他传感器；5ECU；6爆震传感器任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理发动机工作时，其他因素导致气缸体产生机械振动是不可避免的，为防止爆震传感器误检测导致系统非正常工作和提高控制系统的可靠性，ECU内设有爆震信号识

43、别电路，如图6-19所示。图6-19 爆震信号识别电路任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理安装在气缸体或气缸盖上的爆震传感器检测发动机的机械振动，发生爆震时传感器产生的信号有较大的振幅，如图6-20所示。图6-20 爆震传感器信号任务二任务二 汽油机电控点火系统的组成及工作原理汽油机电控点火系统的组成及工作原理若滤波后的信号峰值电压值大于爆震强度基准值，则判定有爆震，反之则判定无爆震。ECU根据爆震信号超过基准值的次数来判定爆震强度，次数越多，爆震强度越大；次数越少，爆震强度越小，如图6-21所示。图6-21 爆震强度的确定1爆震识别区间；2爆震确

44、定基准；3爆震传感器输出信号；4爆震强度确定曲线任务三任务三 电控点火系统的控制功能电控点火系统的控制功能点火系统对发动机的工作有着十分重要的影响，其功用是在发动机的各种工况和使用条件下，都能及时、可靠地点燃气缸内的混合气。点火及时是要求点燃混合气的时间适当，点火可靠是要求产生的电火花有足够的能量，以保证能点燃气缸内的混合气。电控点火系统（ESA）与传统点火系统和普通电子点火系统相比，其彻底取消了断电器、离心式点火提前角调节器、真空式点火提前角调节器等机械装置，实现了全电子控制，使得点火控制功能更加强大，控制精度也更高。电控点火系统的功能包括点火提前角控制、通电时间（闭合角）控制和爆震控制3个

45、方面。任务三任务三 电控点火系统的控制功能电控点火系统的控制功能 点火提前角控制一、一、汽油机的转速、负荷一定时，其功率和耗油率随点火提前角的改变而变化。对应发动机每个工况都存在一个最佳点火提前角。若点火提前角过小，则混合气燃烧时，活塞已经下行，燃烧过程在容积较大的情况下进行，使气体最高压力降低，热损失增大，导致发动机发热，功率下降。同时，混合气燃烧不完全，致使排气管放炮、冒黑烟。若点火提前角过大，由于混合气在压缩行程中燃烧，则使压缩终了气缸内压力急剧升高，活塞上行受阻，功率降低，甚至有可能引起爆震和运转不平稳，加速了运动部件及轴承的损坏。因此，对现代汽车而言，为保证发动机的动力性、经济性、排

46、放性等综合性能达到最优，应能实现最佳点火提前角的控制。任务三任务三 电控点火系统的控制功能电控点火系统的控制功能发动机不同工况下的最佳点火提前角必须通过试验来确定其三维控制模型，如图6-22所示。装用电控点火系统时，将发动机各种工况下的最佳点火提前角都预先存储在ECU内，当发动机工作时，ECU根据各种传感器的信号来分析发动机的工况，并确定最佳的点火提前角，然后通过执行元件以最佳点火提前角来控制发动机工作。图6-22 点火提前角的三维控制模型任务三任务三 电控点火系统的控制功能电控点火系统的控制功能电控点火系统对点火提前角的控制方法，在发动机起动时和起动后是不同的。在发动机起动过程中，发动机转速

47、变化大，且由于转速较低（一般低于500 r/min），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）。在发动机起动过程中，设定的初始点火提前角预先存储在ECU内，设定值随发动机而异，一般为10左右。任务三任务三 电控点火系统的控制功能电控点火系统的控制功能发动机起动后正常运转时，ECU首先根据发动机的转速信号和负荷信号确定基本点火提前角，然后根据其他有关信号进行修正，最后确定实际点火提前角，并向执行元件（点火器）输出点火控制信号，以控制点火系统的工

48、作。ECU确定基本点火提前角时，在发动机怠速工况与非怠速工况下是不同的。任务三任务三 电控点火系统的控制功能电控点火系统的控制功能怠速工况基本点火提前角的确定怠速工况基本点火提前角的确定1.当发动机处于怠速工况时，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，如图6-23所示。如空调工作时，随着发动机怠速目标转速的提高，应适当增加点火提前角，以保证发动机运转速度的稳定。图6-23 怠速运转时基本点火提前角的确定任务三任务三 电控点火系统的控制功能电控点火系统的控制功能非怠速工况基本点火提前角的确定非怠速工况基本点火

49、提前角的确定2.当发动机处于怠速工况以外的其他工况时，ECU主要是依据发动机的转速和负荷（用进气量表示）确定基本点火提前角，ECU根据传感器的输出信号，利用查表法从中找出基本点火提前角的最佳值。图6-24 基本点火提前角控制模型任务三任务三 电控点火系统的控制功能电控点火系统的控制功能当发动机处于怠速工况以外的其他工况时，控制点火提前角的信号主要有进气管绝对压力传感器信号（PIM信号）或空气流量计信号（VS信号）、发动机转速信号（Ne信号）、节气门位置传感器信号（IDL信号）、燃油选择开关或插头信号（R-P信号）、爆震信号（KNK信号）等。按燃油的辛烷值不同，在ECU存储器中存有两张基本点火提

50、前角的数据表格，驾驶员可根据使用燃油的辛烷值，通过燃油选择开关或插头进行选择。在具有爆震控制功能的电控点火系统ECU内还存有专用于爆震控制点火提前角的数据。任务三任务三 电控点火系统的控制功能电控点火系统的控制功能发动机起动后对点火提前角的修正方法发动机起动后对点火提前角的修正方法3.不同的发动机控制系统对点火提前角的修正方法是不同的，主要有以下两种：（1）修正系数法。如在日产车系ECCS系统中，实际点火提前角等于基本点火提前角与点火提前角修正系数之积，即实际点火提前角=基本点火提前角点火提前角修正系数任务三任务三 电控点火系统的控制功能电控点火系统的控制功能（2）修正点火提前角法。如在丰田车