电控点火系统

1、第3章 电控点火系统3.1 电控点火系统的组成与原理3.2 点火提前角控制3.3 无分电器点火系统3.4 爆震控制第3章 电控点火系统3.1 电控点火系统的组成与原理3.2 点火提前角控制本次课要求：掌握电控点火系统的组成及工作原理点火提前角的确定方法主讲内容：回顾：传统点火系统思考点火线圈初级线圈电路导通和截止由谁控制？何谓点火提前角？如何调整?初级线圈通电时间长短有什么影响？如何衡量？组成及特点：点火线圈初级线圈的电路由：“白金”触点控制，“白金”触点由断电器凸轮控制。点火提前角取决于断电器凸轮初级线圈的通电时间取决于触点的闭合角点火提前角的调节取决于机械式调节装置。点火提前角调整离心式真

2、真空空式式电子点火系统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）点火提前角过大，易爆燃；点火提前角过小，排气温度升高，功率降低。A：不点火 B：点火过早C：点火适当 D：点火过迟最佳点火提前角确定依据 最佳点火提前角与下述因素有关：发动机转速：发动机转速：转速升高，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

3、负荷：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：燃料性质：汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大。其他因素：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。3.1 电控点火系统的组成与原理电控点火系统分类1.传感器用于点火系统常用的传感器有：凸轮轴位置/曲轴位置传感器爆震传感器进气压力传感器空气流量计 进气温度传感器冷却液温度传感器节气门位置传感器各种开关信号点火系统专用传感器1）凸轮轴位置传感器又称曲轴基准位置传感器。一般称该传感器测的信号为

4、G信号。G G信号：信号：活塞运行至上止点位置的判别信号。活塞运行至上止点位置的判别信号。G G信号的作用：信号的作用：用于给ECU提供曲轴转角基准位置（第一缸压缩上止点）信号，作为燃油喷射控制和点火控制的主控信号。一般为上止点前一般为上止点前7070度度。注意：注意：G G信号的发生时刻并不在上止点位置，而信号的发生时刻并不在上止点位置，而在上止点前某个位置。在上止点前某个位置。2）曲轴位置传感器又称发动机转速传感器，该信号称为Ne信号。Ne信号的作用：检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号，作为燃油喷射和点火控制的主控信号。为了提高计量精确度，对为了提高计量精确度，对N

5、eNe信号一般要求信号一般要求按按1 1度曲轴转角分频，即度曲轴转角分频，即1 1度度NeNe信号。信号。凸轮轴/曲轴位置传感器【安装位置】曲轴、凸轮轴、飞轮或分电器处。两传感器有安装在一起的，也有分开安装的。【分类】磁感应式霍尔式光电式磁感应式测量原理：当信号转子随着被测对象旋转时，转子上的凸齿周期性的靠近和远离感应线圈，致使感应线圈中产生感应电动势，电压范围可在0.5100V间发生变化，取决于转子的转速。铁心实例实例（丰田）装在分电器内，Ne信号：由24齿转子和Ne信号发生器组成。G信号：由1齿转子和2个信号发生器G1、G2构成。转速传感器 将G、Ne e信号输入ECU，可决定满足发动机多

6、种运转条件的喷射量和喷射时刻，并确定基本点火提前角。 G1、G2、Ne信号实例 点火正时图喷油正时图 转子的齿数、形式、线圈的数目有多种形式：转子的齿数、形式、线圈的数目有多种形式： G信号由一个四齿转子和一个线圈检测，可检测每一缸的压缩上止点位置；Ne e信号由一个24齿转子和一个线圈检测。 转子的齿数、形式、线圈的数目有多种形式：转子的齿数、形式、线圈的数目有多种形式： G信号由一个两齿转子和一个线圈检测，Ne信号由一个24齿转子和一个线圈检测。 转子的齿数、形式、线圈的数目有多种形式转子的齿数、形式、线圈的数目有多种形式： G信号由单齿转子和一个线圈检测。Ne信号由一个四齿转子和一个线圈

7、检测。视G1,G2转子Ne转子磁铁720360基准信号HZ/转角度信号24HZ/转第四缸BTDC7第一缸BTDC73030磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器：大众车磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器：大众车磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器：本田车磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器：本田车信号轮视霍尔式组成：由转子、永久磁铁、霍尔晶体管和放大器组成。霍尔效应原理：如图，ECU通过电源使电流通过霍尔晶体管，旋转转子的凸齿经过磁场时使磁场强度改变，霍尔晶体管产生的霍尔电压放大后输送给ECU，ECU根据霍尔电压产生的次数确定曲轴转角和发动机转速。永久磁铁永久磁铁霍尔元件霍尔元件触发轮触发轮霍尔式视凸轮轴位置传感器光

8、电式组成：由转子、发光二极管、光敏三极管和放大器组成。原理：利用发光二极管作为信号源。随转子转动，当透光孔与发光二极管对正时，光线照射到光敏三极管上产生电压信号，经放大电路放大后输送给ECU。光电式视舌簧开关式-车速传感器3）其他传感器进气压力传感器空气流量计 进气温度传感器节气门位置传感器冷却液温度传感器作为点火提前角的修正信号作为点火提前角的基本信号4）爆燃传感器 Knock Sensor (KS) )【功能功能】检测发动机燃烧时有无爆燃，并把爆燃信号送给发动机控制电脑作为修正点火提前角的重要参考信号。【安装位置安装位置】缸体侧面或火花塞座孔上【分类分类】电感式爆燃传感器压电式爆燃传感器。

9、这又分为：压电式共振型爆燃传感器 压电式非共振型爆燃传感器 压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器电感式爆燃传感器【组成组成】铁心、永久磁铁、线圈及外壳。 【原理原理】利用电磁感应原理检测发动机爆燃。当传感器的固有振动频率与发动机爆燃时的振动频率相同时，传感器输出的信号电压最大。线圈铁心壳体永久磁铁谐振点频率f输出电压u0电感式爆燃传感器压电式共振型爆燃传感器【组成组成】压电元件、振子、基座、外壳等组成。【原理原理】压电效应原理。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。爆燃传感器至ECU压电元件膜片频率电压ECUKNK信号波形带开路/断路检测电阻的传感器爆燃传感

10、器FLASH动画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。 配重块压电元件引线频率（kHz）输出电压（mV）压电式非共振型爆燃传感器爆震传感器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。火花塞爆燃传感器 此信号用来判断发动机是否处在启动状态，以便进行启动此信号用来判断发动机是否处在启动状态，以便进行启动喷油控制。喷油控

11、制。5）开关信号启动信号启动信号(STA) (STA) (2) (2) 空挡启动开关信号空挡启动开关信号(NSW) (NSW) 在装有自动变速器(A/T)的汽车中，ECU用这个信号区别变速器是处于“P”或“N”(停车或空挡)，还是处于“L”、“2”、“D”或“R”挡行驶状态。 A/C空调信号用来检测空调压缩机是否工作。空挡启动开关信号空挡启动开关信号(NSW)(NSW)空调信号空调信号(A/C)河南机电高等专科学校河南机电高等专科学校- -汽车工程系汽车工程系点火控制主要信号：点火控制主要信号：G G信号：信号：判缸信号。NeNe信号：信号：曲轴转角信号。IGTIGT信号：信号：ECU向点火器

12、中功率晶体管发出的通断 控制信号。IGFIGF信号：信号：完成点火后，点火器向ECU输送的点火 确认信号。 电控点火系统2.点火控制器功能：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IGF 。构造构造各种发动机的点火器内部结构不一样。有的只有大功率三极管，单纯起开关作用（奥迪200、日产公司ECCS系统）；有的除起开关作用外，还有气缸判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路（丰田TCCS系统）；有的发动机不单设点火器，将大功率三极管组合在电子控制器中，由电子控制器直接控制点火线圈中的初级电流通断（北京切诺基4.0L发动机）。 点火控制原理

13、恒压电路微处理器火花塞带点火线圈的点火器驱动电路IGF电路3.点火线圈和火花塞点火线圈说明：传统点火系统：开磁路点火线圈电控点火系统：闭磁路点火线圈火花塞说明：传统点火系统：火花塞电极间隙为0.60.8mm电控点火系统：火花塞电极间隙为1.01.2mm3.2 点火提前角控制点火提前角常用的计算方法： 实际点火提前角实际点火提前角初始点火提前角基本点火提前角修正点火提前角（丰田公司TCCS系统） 实际点火提前角实际点火提前角基本点火提前角点火提前角修正系数（日产公司ECCS系统）3.2 点火提前角控制点火正时控制起动点火控制起动后点火控制初始点火提前角基本点火提前角修正点火提前角预热修正过热修正

14、怠速稳定修正爆燃修正其他修正等初始点火提前角3.2.1 丰田公司TCCS系统点火提前角控制1.初始点火提前角根据台架实验结果所确定的点火提前角的初始值，又称为固定点火提前角。对于丰田IG-GEL发动机而言，一般为上止点前10。应用中，有以下情况之一，实际点火提前角=初始点火提前角的时刻：发动机启动时发动机启动且转速稳定在400r/min以下时怠速触点闭合，且车速为2km/h时发动机ECU后备系统工作时3.2.1 丰田公司TCCS系统点火提前角控制2.基本点火提前角以二维表的形式存储在CPU中的ROM存储器中。分为：怠速基本点火提前角pECU根据节气门位置传感器信号（IDL信号）、发动机转速传感

15、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。p空调开关接通，基本点火提前角为8 ，实际点火提前角为18 p空调开关断开，基本点火提前角为4 ，实际点火提前角为14 正常行驶基本点火提前角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。不同转速和负荷下所对应的点火提前角基本点火提前角发动机转速进气量（歧管压力）高高电控点火数据图电控点火数据图3.2.1 丰田公司TCCS系统点火提前角控制3.点火提前角的修正不同的发动机控制系统中，对点火提前角的修正项目和修正方法也不同。修正方法有修正系数法修正系数法和修修正点火提前角法正点火提前角法两种 。主

16、要修正项目：水温修正；怠速稳定修正；空燃比反馈修正。（1）水温修正水温修正水温修正又可分为暖机修正暖机修正和过热修正过热修正。暖机修正：暖机修正：暖机过程中，随冷却水温的提高，点火提前角应适当减小。暖机修正控制信号：暖机修正控制信号：冷却液温度传感器信号、进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号、节气门位置传感器信号（IDL信号）过热修正：过热修正：冷却液温度过高时，点火提前角应适当增大。过热修正控制信号：过热修正控制信号：冷却液温度传感器信号、节气门位置传感器信号（IDL信号）-40 -20 0 20 40 60 80冷却液温度/提前角暖机修正过热修正 20 40 60 80 100 120

17、 冷却液温度/推迟 提前IDL通IDL断（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。怠速稳定修正控制信号怠速稳定修正控制信号：发动机转速信号（Ne信号）、节气门位置传感器信号（IDL信号）、车速传感器信号（SPD信号）、空调开关信号（A/C信号）空调断开空调接通与怠速目标转速的差值修正值（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。点火提前角喷油量3.2.2日产公司ECCS系统点火提前角控制日产日产ECCS系统系统-6缸发动机为例分析其点火提前角缸发动机为例分析其点火提前角通电时间控制通电时间对发动机工作的影响在发动机工作时，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