3-1微机控制点火系统的组成

回顾第二章EFI系统各种传感器功用凸轮轴位置（上止点位置）CIS：确定曲轴基准位置和点火基准的传感器曲轴位置（曲轴转速与转角）TPS：确定曲轴转速和转角的传感器空气流量传感器AFS是确定进气量大小的传感器，确定基本点火提前角。进气温度传感器信号反映发动机吸入空气的温度。回顾：氧传感器的功用？如何进行开、闭环控制的？主讲人：吕小勇第三章汽车发动机微机控制点火系统（MCI）教学重点：MCI系统组成、功用点火提前角,爆震和表面点火发动机爆震的检测方法爆震传感器结构、原理、类型微机控制点火系统（英文缩写MCI）功用：将点火提前角控制在最佳值，使混合气燃烧后产生的温度和压力达到最大值，提高动力性，经济性，减低排放。MCS系统的组成：传感器+ECU+执行器传感器：凸轮轴位置（上止点位置）CIS曲轴位置（曲轴转速与转角）TPS空气流量计AFS；节气门位置（负荷）TPS爆震传感器EDSECU：即微型计算机（略）执行器：火花塞、点火控制器、点火线圈MCI系统各传感器用来检测与点火有关的发动机工作和状况信息，并将检测结果输入ECU，作为计算和控制点火时刻（点火提前角）的依据。什么是点火提前角θ？为什么要提前点火？θ=θi+θb+θcθi–初始点火提前角，由曲轴位置传感器确定，一般为BTDC6°-BTDC8°θb-基本点火提前角，根据AFS所判定的发动机负荷和转速确定，一般由台架试验测得θc-修正点火提前角，根据冷却液、进气温度传感器，开关信号确定爆震Knocking上述传感器结构原理、检修方法在EFI系统已学习了，在MCI系统主要学习爆震传感器。什么是爆震？爆震是指气缸内的可燃混合气在火焰前锋面尚未到达之前，由于温度和压强升高而自行燃烧，导致压力急剧上升而引起缸体振动的现象。正常“火焰波”传播速度：50m/s爆震后达1000m/s，故引起撞击声（如敲击金属）发动机爆震有什么危害呢？危害：爆震会导致发动机输出功率降低，甚至损坏发动机。爆震是发动机不正常燃烧现象，还有一种不正常燃烧现象是什么呢？比较爆震和表面点火。表面点火时刻是不可控制，爆震程度可由传感器控制;表面点火应防止，爆震可加以利用。表面点火：表面点火是一种不正常的燃烧现象，不依靠火花塞点火,而由炽热表面点燃了混合气而引起的不正常燃烧现象。引起爆震的原因：1、点火提前角过大2、发动机过多积碳3、发动机温度过高4、空然比不正确（混合气过稀）5、燃油辛烷值过低（汽油型号）发动机爆震的检测方法：1、检测混合气燃烧的噪声。非接触式检测，精度和灵敏度较差，实际应用少2、检测发动机燃烧室压力的变化检测精度高，但传感器安装较困难。3、检测发动机缸体的振动频率检测精度较高，传感器安装方便（缸体侧面），应用广泛爆震传感器EDS一、功用：将发动机爆震信号转换为电信号输入发动机ECU，以便ECU通过修正点火提前角来消除爆震。因此，爆震传感器是点火提前角闭环控制系统必不可少的传感爆震传感器EDS•二、分类爆震传感器按检测方式不同，可分为共振型与非共振型两种；按结构不同，可分为磁致伸缩式和压电式两种。爆震传感器EDS特点：共振频率与发动机的固有频率相匹配优点：输出电压高，不需要滤波器，信号处理方便。缺点：由其自身特点决定了装车自由度小，只适用于特定发动机，不能与其他型号发动机互换使用。应用：美国通用和日本日产汽车公司采用的磁致伸缩式EDS（1）共振型爆震传感器爆震传感器EDS优点：适用于各种型号发动机，装车自由度大。缺点：输出电压较低，输出的频率特性平坦，需要配备滤波器。应用：国产车、欧系车上装有的压电式EDS（2）非共振型爆震传感器压电式EDS1、结构：参课本图3-22、组成：套筒底座、压电元件、惯性配重、塑料壳体和接线插座等3、位置：单个的，安装在右侧缸体2、3缸之间，如桑塔纳2000；两个的，安装在1、2缸之间与3、4缸之间的缸体上，如桑塔纳3000.，捷达轿车压电式EDS4、压电元件：由压电材料制成垫圈形状，在两侧面安装有金属垫圈作为电极，并用导线连接到接线插座上。惯性配重与压电元件以及压电元件与传感器套筒之间安放有绝缘垫圈，套筒中心制作有螺孔，传感器用螺栓安装固定在发动机缸体上，调整螺栓的拧紧力矩便可调整传感器输出的信号电压。(注意：传感器的输出特性出厂时已经调好，使用中拧紧力矩不得随意调整)压电效应1880年，由德国科学家皮尔（P·Curie）与杰克斯（J·Curie）发现的。定义：某些晶体（如石英、食盐、糖）薄皮受到压力或机械震动之后产生电荷的现象。产生的电荷跟受力成正比，压力消失，恢复不带电状态。压电式EDS压电式爆震传感器的工作原理看视频爆震传感器安装位置及工作原理.flv•当发动机缸体产生振动时，传感器套筒底座及惯性配重随之产生振动，套筒底座和配重的振动作用在压电元件上，由压电效应可知，压电元件的信号输出端就会输出与振动频率和振动强度有关的交变电压信号。•试验证明：1、发动机爆震产生的压力冲击波频率在6～9kHz之间时振动强度较大，所以信号电压较高。2、发动机转速越高，信号电压幅值越大。磁致伸缩式爆震传感器1结构特点磁致伸缩式爆震传感器为共振型爆震传感器，结构如下图所示.磁致伸缩式爆震传感器•2工作原理•当发动机缸体产生振动时，传感器的伸缩杆就会随之振动，感应线圈中的磁通量就会发生变化。由电磁感应原理可知，线圈中就会感应产生交变电动势，即传感器就有信号电压输出，输出电压高低取决于发动机的振动强度和振动频率。压力检测式爆震传感器又称为垫圈式爆震传感器，直接检测燃烧压力来检测发动机爆震是测量精度最高的测量方法，但传感器安装困难且耐久性较差。汽车实用的是一种间接检测燃烧压力的方法，检测燃烧压力的传感器安装在火花塞垫圈下面，如右图所示。二、电控单元ECU现代汽车发动机大多数都采用集中控制系统，微机控制点火系统是其子系统。组成：只读存储器ROM+随即存储器RAM+CPU。ECU既是燃油喷射控制系统的控制核心，也是点火控制系统的控制核心。1、只读存储器ROM：存储有监控和自检等程序、由台架试验测定的该型发动机在各种工况下的最佳点火提前角。2、随机存储器RAM：存储发动机工作时暂时需要的数据，如故障代码，点火提前角修正参数等，可随时调用和改写。3、CPU:按预先编制好的程序计算后，发出指令，控制各执行器三、火花塞（sparkplugs），俗称火嘴•作用：把高压导线（火嘴线）送来的脉冲高压电放电，击穿火花塞两电极间空气，产生电火花以此引燃气缸内的混合气体。高性能发动机的基本条件：高能量稳定的火花、混合均匀的混合气、高压缩比。材料：普通火嘴、铂金火嘴、铱金火嘴一般汽车的原厂火花塞，其电极材料由镍锰合金制成（即普通火嘴），它们一般在行驶1万公里或1年后都要进行检查或更换。铂金火嘴、铱金火嘴：较贵，可实现10万公里内免检查更换，常应用在奔驰、宝马和部分丰田车上。火花塞间隙检查调整(1)间隙测量用专用量规或厚薄规检查，但厚薄规所测值不太准确。(2)间隙调整应用专用工具扳动侧电极来调整，不能扳动或敲击中心电极。•注意：调整火花塞间隙时，应尽可能使各侧电极与中心电极间隙一致。各缸火花塞间隙应基本保持一致。火花塞间隙与使用条件有关，如CA6102型汽油发动机，规定火花塞电极间隙冬季为0.6-0.7mm，其它季节为0.9-1.0mm。火花塞的热值•火花塞的热值代表其散热快慢。数值越大则散热越快(或称为火花塞越冷),不同的发动机要求使用的火花塞不同,必须配。一般而言,小汽车行驶速度快,气缸内压缩比高,需用热值高(散热快)的火花塞,大车一般行驶速度慢,一般用热值低(散热慢)的火花塞。火花塞的选用•更换火花塞应根据发动机结构性能特点，特别应按发动机说明书规定型号来选用。若使用中火花塞积碳严重，应选热值大一级的火花塞；若发动机有炽热点火现象，应选热值小一级的火花塞。•多缸发动机要保证各缸火花塞型号、新旧程度统一。成组更换，避免因小失大。对于进口汽车，缺少火花塞配件时可用国产型号代替，要求代用型号的旋入螺纹长度、螺纹直径及热值必须与原型号一致。四、点火控制器又称为点火电子组件或点火器，是微机控制点火系统的功率输出级，它接收ECU输出的点火控制信号并进行功率放大，以便驱动点火线圈工作。点火控制器的电路、功能与结构依车型而异。查找资料：点火线圈、分电器的结构和原理•小结：主要学习了MCI系统组成、功用，要求掌握三个名词：点火提前角,爆震和表面点火；知道发动机爆震的检测方法；掌握各种爆震传感器结构、原理、类型。作业：1、什么是发动机爆震？爆震的危害是什么？2、检测发动机爆震的方法有哪些？现在汽车广泛采用的是哪种？3、什么是压电效应？4、爆震传感器有哪些类型？各有什么特点？现代汽车采用比较多的是哪种？