第三章汽油机电控点火系统

第三章汽油机电控点火系统第一节点火系统的组成及工作原理第二节点火系统的控制内容第三节点火系统的检修第一节点火系统的组成与工作原理一、电控点火系统的类型二、基本组成与工作原理三、有分电器电控点火系统四、无分电器电控点火控制系统一、电控点火系统的类型1、汽油机点火系统的类型：（1）传统点火系统：1）磁电机点火系统2）蓄电池点火系统（2）普通电子点火系统（3）微机控制的点火系统采用计算机根据各传感器信号对点火提前角进行控制。2、电控点火系统的类型：有分电器和无分电器式二、基本组成与工作原理１、基本组成一般由电源、传感器、ECU、点火器、点火线圈、分电器和火花塞组成。２、工作原理发动机工作时，ECU根据接受到的传感器信号，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，并以此向点火器发出指令。点火器根据指令，控制点火线圈初级电路的导通和截止。当电路导通时，有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的形式储存起来。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。三、有分电器电控点火系统１、电路分析有分电器电控点火系统的组成1、2—凸轮轴／曲轴位置传感器3—空气流量计或过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11—A／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２、控制过程分析以皇冠3.0磁脉冲式六缸机为例四、无分电器电控点火控制系统特点：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和高压电分配方式的不同，该火系统又可分为：1、独立点火方式2、同时点火方式3、二极管配电点火方式１、独立点火方式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。1、点火线圈2、火花塞3、点火器4、ECU5、各种传感器2.同时点火方式特点：点火线圈的数等于气缸数的一半3.二极管配电点火方式特点：四个气缸共用一个点火线圈。第二节电控点火系统的控制内容一、点火提前角控制二、闭合角控制三、爆震控制一、点火提前角的控制1、点火提前角对发动机性能的影响2、影响点火提前角的因素3、点火提前角的控制１、点火提前角对发动机性能的影响点火提前角是从火花塞发出电火花，到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度。当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和耗油率随点火提前角的改变而变化。对应于发动机每一工况都存在一个“最佳”点火提前角,适当点火提前角，可使发动机每循环所做的机械功最多（曲线阴影部分2、影响点火提前角的因素发动机转速：随着转速的升高点火提前角增大。采用电控点火系统，更接近理想的点火提前角。发动机负荷：歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前角小，反之点火提前角大。采用电控点火（ESA）系统时，可以使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。燃料性质：汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大，反之应减小。其他因素：燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度。３、点火提前角的控制（1）初始点火提前角一些发动机中将Ｇ１、Ｇ２信号后第一个ＮＥ信号过零点定为压缩上止点前一个固定角度（一般为１０°），计算点火正时时该点作为参考点，该角度就称为初始点火提前角。（2）点火提前角的计算方法1）实际的点火提前角＝初始的点火提前角＋基本点火提前角＋修正的点火提前角2）实际的点火提前角＝基本点火提前角Ｘ点火提前角修正系数（3）点火提前角的基本控制1）起动期间发动机起动过程中，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）。2）起动后怠速运转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。3）起动后除怠速工况外其他工况ECU根据发动机的转速和负荷（单位转数的进气量或基本喷油量）确定基本点火提前角。（4）点火提前角的修正1）水温修正水温修正又可分为暖机修正和过热修正。发动机冷车起动后的暖机过程中，随冷却水温的提高，混合气的燃烧速度加快，燃烧过程所占的曲轴转角减小，点火提前角也应适当减小，如右图所示。2）怠速稳定修正ECU根据实际转速与目标转速的差来修正点火提前角，低于目标转速，应增大点火提前角，反之，推迟点火提前角。控制信号有：发动机转速信号（Ne信号）、节气门位置传感器信号（IDL信号）、车速传感器信号（SPD信号）、空调开关信号（A／C信号）。3）空燃比反馈修正由于空燃比反馈控制系统，是根据氧传感器的反馈信号调整喷油量的多少来达到最佳空燃比控制的，所以这种喷油量的变化必然带来发动机转速的变化。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，如右图所示。二、闭合角（通电时间）控制1、通电时间对发动机工作的影响2、通电时间的控制方法3、点火线圈的恒流控制1、控制通电时间的原因在发动机工作时，必须保证点火线圈的初级电路有足够的通电时间。但如果通电时间过长，点火线圈又会发热并增大电能消耗。要兼顾上述两方面的要求，就必须对点火线圈初级电路的通电时间进行控制。２、通电时间的控制方法现代电控点火系统和传统的分电器不同，传统的点火线圈初级电路的通电时间取决于断电器触点的闭合角和发动机转速。而现代点火线圈初级电路的通电时间由ECU控制，根据发动机的转速信号和电源电压信号确定最佳的闭合角（通电时间），并控制点火器输出指令信号（IGt信号），以控制点火器中晶体管的导通时间。３）点火线圈的恒流控制由于现代车采用了高能点火线圈，改善点火性能。为了防止初级电流过大烧坏点火线圈，在部分电控点火系统的点火控制电路中增加了恒流控制电路。恒流的基本方法是：在点火器功率晶体管的输出回路中增设一个电流检测电阻，用电流在该电阻上形成的电压降反馈控制晶体管的基极电流，只要这种反馈为负反馈，就可使晶体管的集电极电流稳定，从而实现恒流控制。三、爆震控制１、爆震产生的原因２、控制爆震的原因３、爆震的控制方法１、爆震产生的原因汽油机利用火花塞跳火来点燃混合气，使火焰在混合气内不断传播进行燃烧，在火焰传播过程中，若压力异常高时，一些部位会不等火焰传到而产生自燃，造成瞬时爆发燃烧，此即为发动机的爆震。２、控制爆震的原因（1）爆震的危害会导致冷却液过热，发动机功率下降油耗上升，大的震动冲击会损坏发动机。（2）在爆震点附近可以获得最大的扭矩。３、爆震的控制方法根据安装在缸体上的爆燃传感器检测发动机不同频率范围内的机械振动，发生爆燃时传感器电压信号有较大的振幅。ECU根据爆燃信号超过基准值的次数来判定爆燃强度，次数越多，爆燃强度越大，反之越小。ECU随着爆震信号强度大小适当推迟点火提前角。1、爆燃传感器2、ECU3、其他传感器4、点火器和点火线圈5、分电器6、火花塞第三节电控点火系统元件的构造与检修一、点火控制器二、点火线圈三、高压线与火花塞四、爆震传感器五、点火控制电路检修流程一、点火控制器１、功能根据ECU的指令，控制点火线圈初级电路的通电或断电，并在完成点火后向ECU输送点火确认信号。２、结构如右图。３、检测+B与地9-14V点火开关ONIGf与地脉冲电压怠速IGt与地脉冲电压怠速二、点火线圈检测：拆开点火线圈上的线束，用万用表检查点火线圈电阻，应符合规定，否则说明点火线圈有故障。一次侧电阻：0.36-0.55欧（冷）二次侧电阻：9-13.8K欧（冷）一次侧电阻：0.45-0.65欧（热）二次侧电阻：11.4-15.4K欧（热）三、高压线与火花塞高压线电阻小于25K欧火花塞绝缘电阻大于10M欧四、爆震传感器１、功能是用来检测发动机有无爆燃发生及爆燃强度。２、结构原理（1）电感式主要由铁心、永久磁铁、线圈及外壳等组成。利用电磁感应原理检测发动机爆燃。1—线圈2—铁心3—壳体4—永久磁铁（2）压电式1）压电式共振型爆燃传感器由压电元件、振子、基座、外壳等组成，如右图。当发生爆燃时，振子与发动机共振，压电元件输出的信号电压也有明显增大，易于测量。1、压电元件2、振子3、基座4、O型密封圈5、连接器6、接头7、密封剂8、壳体9、引线2）压电式非共振型爆燃传感器与共振式相比，非共振式内部无震荡片，但设一个配重块，以一定的预紧压力压紧在压电元件上。当发动机发生爆燃时，配重块以正比于振动加速度的交变力施加在压电元件上，压力元件则将此压力信号转变成电信号输送给ECU。1、配重块2、压电元件3、引线3）压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器安装在火花塞的垫圈处，每缸一个，根据各缸的燃烧压力直接检测各缸的爆燃信息，并转换成电信号输送给ECU。1、火花塞2、爆燃传感器３、检测（1）电阻检测：用万用表在传感器侧检查传感器端子与传感器壳体之间电阻，应不导通（电阻为无穷大），否则说明内部短路，应更换传感器。（2）输出信号检测：用万用表测量输出电压信号，应是不断变化的。五、检修流程