汽车点火控制系统

模块五点火控制系统◆了解有分电器计算机控制点火系统类型和工作原理。◆能分析和检修有分电器计算机控制点火系统的故障。课题一有分电器计算机控制点火系统模块五点火控制系统如图5—1—1所示,试分析该点火系统的类型。图5—1—1点火控制系统模块五点火控制系统一、有分电器计算机控制点火系统的结构1.发动机点火系统电路以本田雅阁F22B2为例。本田雅阁F22B2发动机点火系统电路如图5—1—2所示。其控制框图如图5—1—3所示。分电器除有进行高压配电的配电器外,还有产生发动机转速和计数信号的曲轴位置传感器和产生判断气缸的凸轮轴位置传感器。图5—1—2本田雅阁F22B2发动机点火系统电路模块五点火控制系统图5—1—3本田雅阁F22B2发动机点火系统控制框图模块五点火控制系统2.分电器的组成分电器的分解如图5—1—4所示。其内部安装有曲轴位置传感器(Ne)、凸轮轴位置传感器(G1、G2)、点火器、点火线圈和配电器。分电器的结构如图5—1—5所示。图5—1—4分电器的分解模块五点火控制系统图5—1—5分电器的结构模块五点火控制系统(1)曲轴位置传感器(Ne)Ne信号(CKP)的作用是计算曲轴位置和转速。如图5—1—6所示,当Ne转子旋转时,Ne转子齿与Ne线圈的凸缘部(磁头)的间隙不断变化,导致通过Ne线圈的磁通变化,产生感应电动势。轮齿靠近及远离磁头时,磁通将产生1次增减变化,所以每个轮齿通过磁头时,都将在Ne线圈中产生1个完整的交流电压信号。图5—1—6Ne转子及信号波形(CKP)a)曲轴位置传感器结构b)信号波形模块五点火控制系统(2)凸轮轴位置传感器(G1、G2)G信号在1、4缸活塞上止点前(BTDC)10°产生,用于辨别给哪个气缸喷油和点火,也用来替代Ne信号,作为计算曲轴转角的基准信号。G转子位于Ne转子上方,G1线圈与G2线圈对称,G1(TDP)线圈用于判断4缸活塞上止点,G2(CYP)线圈用于判断1缸活塞上止点,其结构如图5—1—7所示,原理与Ne信号相同。图5—1—7凸轮轴位置传感器的结构原理a)凸轮轴位置传感器的结构b)信号波形模块五点火控制系统二、有分电器计算机控制点火系统的工作原理ECU根据G信号确定哪个气缸将到上止点,利用Ne信号测定曲轴转角,以便准确控制该气缸的喷射时刻和点火时刻,如图5—1—8所示。ECU以G信号为基准信号,在存储器ROM中选择最佳点火时刻数值,并根据其他传感器信号计算最佳点火提前角Z。同时ECU利用Ne信号,以1°为单位,开始计数曲轴转角。当计数值等于Z时,ECU通过黄/绿线向点火器晶体管VT的基极发出指令,使VT截止,并切断点火线圈一次线圈的电流,同时在二次线圈中感应产生高压,通过分火头和高压线,送到火花塞跳火。图5—1—8G/Ne信号与喷射时刻和点火时刻的关系模块五点火控制系统三、有分电器计算机控制点火系统的检测与维修1.高压火花试验用火花塞试验器连在各缸高压线上,起动发动机,观察有无火花。若无火花,则应继续下一步试验。2.检查各缸高压线电阻各缸高压线电阻要小于25kΩ。3.检查点火线圈有无电源供应接通点火开关,用电压表检查点火线圈(黑/黄线)与搭铁之间的电压。若有蓄电池电压,则表明点火线圈的电源电路良好;若无蓄电池电压,则应检查点火线圈与点火开关之间黑/黄线有无断路(见图5—1—2和图5—1—9)。4.检查点火器的电源电路接通点火开关,检测点火器黑/黄线与搭铁间的电压,应为蓄电池电压。若无蓄电池电压,则应检查点火线圈与分电器线束插头之间是否断路。若线路良好,则应检查点火线圈的电阻,初级为0.6~0.8Ω;次级为14~22kΩ。检查点火线圈内部是否有对地短路等。图5—1—9本田分电器的内部结构模块五点火控制系统5.检查传感器(1)检查传感器信号。如图5—1—10所示,发动机起动时,分别测量ECM线束插头B的端子11-12(CYP)、端子13-14(TDC)和端子15-16(CKP)的电压信号,如果显示电压脉冲,则表明系统良好;若无脉冲信号,则应检查传感器和连接线束是否断路或短路。传感器电路端子编号与导线颜色见表5—1—1。模块五点火控制系统(2)检查传感器和线路导通性。6.用示波器检查点火系统次级电压波形稳定,且电压值在8~15kV(取决于发动机负荷),则表明点火系统正常;若波形不符合要求,如果电压过高,则可能是分电器盖或分火头安装不当、火花塞间隙过大或高压线脱落等所致;如果各缸电压相差较大,则可能是各缸火花塞间隙不一致所致;如果一缸或多缸次级电压过低,则可能是一缸或多缸火花塞积炭或脏污、火花塞间隙过小、高压线与发动机接地或分电器盖上有积炭等。检查点火线圈初级电源线极性是否接反等。模块五点火控制系统7.点火次序和正时标记本田直列4缸发动机的点火次序为1—3—4—2;直列6缸发动机的点火次序为1—5—3—6—2—4。初始点火提前角,雅阁F22B1型轿车在转速为650~750r/min时,为上止点前13°~17°。图5—1—11在杂物箱下拉出维修检查连接器图5—1—12用正时灯检查点火正时a)连接正时灯b)正时标记模块五点火控制系统8.故障码诊断故障码4、8、9、54和59为TDC/CKP/CYP传感器电路故障。故障码4表示CKP传感器电路故障；故障码8表示TDC传感器电路故障;故障码9表示CYP传感器电路故障;对里程(LEGEND)轿车,故障码54表示2号CKP传感器电路故障；故障码59表示2号CYP传感器电路故障。模块五点火控制系统模块五点火控制系统◆了解无分电器计算机控制点火系统类型的原理。◆能分析检修无分电器计算机控制点火系统的故障。课题二无分电器计算机控制点火系统模块五点火控制系统如图5—2—1和图5—2—2所示,说明图中指引位置的零件名称。图5—2—1发动机总成图5—2—2发动机舱模块五点火控制系统如图5—2—3和图5—2—4所示,试比较其异同。图5—2—3有分电器计算机控制点火系统模块五点火控制系统图5—2—4无分电器计算机控制点火系统模块五点火控制系统一、无分电器计算机控制点火系统概述1.无分电器计算机控制点火系统的类型无分电器计算机控制点火系统取消了分电器,在电控单元ECU和点火器的控制下,点火线圈的高压电按照一定的点火顺序,直接加在火花塞上。无分电器计算机控制点火系统其组成一般由与点火有关的传感器、发动机微型计算机(ECU)、点火器(也称点火模块)、点火线圈、高压线、火花塞等部件构成,如图5—2—1所示。其组成取消了分电器,减少了故障率。图5—2—1和图5—2—5中各元件分立,低压和高压线路都比较长,故障率还是较高。线路长使电路中的电容大,高压火花能量较弱。因此现代汽车大多采用双缸同时点火或单独点火两种。模块五点火控制系统(1)双缸同时点火双缸同时点火是指点火线圈每产生一次高压电,都使两个气缸的火花塞同时跳火。次级绕组产生的高压电将直接加在四缸发动机的1、4缸和2、3缸(六缸发动机的1、6缸,2、5缸和3、4缸)火花塞电极上跳火。双缸同时点火,其高压电的分配有二极管分配(见图5—2—6)和点火线圈分配(见图5—2—4和图5—2—7)两种形式。图5—2—5无分电器计算机点火控制系统的组成图5—2—6二极管高配压模块五点火控制系统如图5—2—7所示为桑塔纳2000GSi、捷达AT、GTX和奥迪200型轿车采用的双缸同时点火电路。双缸同时点火电路将点火器和点火线圈组合在一起,缩短了低压电线,如图5—2—8所示。图5—2—7大众轿车双缸同时点火电路模块五点火控制系统有的在点火线圈次级回路中连接有一只高压二极管,防止次级绕组在初级电流接通时产生的电压(约为1000V)加到火花塞电极上而导致误跳火,如图5—2—9所示。图5—2—8点火器与点火线圈组成一体图5—2—9高压二极管的作用模块五点火控制系统(2)单独点火的控制(DLI)如图5—2—10所示,本田飞度的i-DSI发动机点火控制系统,将点火器、点火线圈、高压部分都集成在一起,共8套,每个气缸有两套,其外形如图5—2—11所示。称为独立点火。智能化双火花塞顺序点火系统,每个气缸有两套点火系统、两个火花塞。火花塞与点火线圈组装在一起,取消了高压线,减小了线路长度和故障率,增强了高压火花能量。两个火花塞分别设在进气侧和排气侧,缩短了燃烧室内火焰传播的距离和时间,实现了气缸范围内的急速燃烧,同时降低了爆燃倾向,使压缩比尽可能提高,实现了高输出功率、高输出转矩及低油耗的统一。模块五点火控制系统图5—2—10本田飞度发动机点火控制系统图5—2—11本田飞度发动机点火线圈的外形a)点火线圈安装位置b)点火器、点火线圈、高压线一体模块五点火控制系统2.无分电器计算机控制点火系统原理(1)点火系统中各传感器的作用曲轴位置传感器CPS向ECU提供发动机转速、曲轴转角信号,转速信号用于计算确定点火提前角,转角信号用于计算曲轴转过的角度,以控制点火时刻。空气流量计AFS和节气门位置传感器TPS向ECU提供发动机负荷信号,用于计算点火提前角。冷却液温度信号CTS、进气温度信号IATS、车速信号VSS、空调开关信号A/C以及爆震传感器DS信号等,用于修正点火提前角。(2)点火系统基本原理发动机工作时,CPU通过上述传感器把发动机的工况信息采集到随机存储器RAM中,并不断检测凸轮轴位置传感器信号(即标志位信号),判定哪一缸即将到达压缩上止点。当接收到标志信号后,CPU立即开始对曲轴转角信号进行计数,以便控制点火提前角。模块五点火控制系统(3)点火系统控制内容最佳点火提前角=基本点火提前角+点火提前角修正值。点火系统控制内容见表5—2—1。模块五点火控制系统模块五点火控制系统二、丰田TCCS点火系统1.初始点火提前角初始点火提前角是原始设定的,又称为固定点火提前角。对于丰田汽车的1GGEL发动机来讲,其值为上止点前10°曲轴转角。出现下列情况之一时,实际点火提前角等于初始点火提前角:(1)当发动机起动或发动机起动转速在400r/min以下时。(2)当T端头短路或节气门位置传感器怠速触点闭合,车速在2km/h时。(3)当发动机ECU的后备系统工作(当某个重要传感器损坏,发动机以固定喷油量和固定点火时刻工作)时。模块五点火控制系统2.基本点火提前角基本点火提前角通常以二维表格的形式储存在CPU的ROM存储器中,又分为怠速和正常行驶两种情况。(1)怠速时的基本点火提前角是指节气门位置传感器的怠速触点闭合时所对应的基本点火提前角,如图5—2—12所示。(2)正常行驶时的基本点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点打开时所对应的基本点火提前角。图5—2—12开启空调前后点火提前角与转速的关系模块五点火控制系统3.点火提前角的修正点火提前角修正一般分为暖机修正、怠速稳定修正、过热修正及空燃比反馈修正四种。(1)暖机修正:如图5—2—13所示是点火提前角暖机修正特性曲线。当节气门位置传感器怠速触点闭合时,计算机根据发动机冷却液温度对点火提前角进行修正。当冷却液温度较低时,由于混合气的燃烧速度较慢,应适当增大点火提前角,以促使发动机尽快暖机;随着冷却液温度的升高,点火提前角修正值应逐渐减小。(2)怠速稳定修正:发动机怠速时,如空调、动力转向等动作而引起负载变化时,会引起转速不稳定。所以ECU根据实际转速与目标转速的转速差,动态地修正点火提前角。若发动机的怠速转速低于目标转速时,控制系统将相应地增加点火提前角,以利于怠速的稳定;反之,则相应减小点火提前角,如图5—2—14所示。模块五点火控制系统(3)过热修正:当发动机处于正常行驶工况,节气门位置传感器无怠速信号输出时(IDL断),如果冷却液温度过高,会产生爆燃,应适当减小点火提前角。但当发动机处于怠速运行工况时(IDL通),若冷却液温度过高,为了避免发动机长时间过热,则应增大点火提前角,如图5—2—15所示。(4)空燃比反馈修正:当装有氧传感器的电控燃油喷射系统进入闭环控制时,ECU通常根据氧传感器的反馈信号对空燃比进行修正。随着修正喷油量的增加或减少,发动机的转速在一定范围内波动。为了提高发动机转速的稳定性,当反馈