任务十一电控点火系统

1、项目十一：电控点火系统项目十一：电控点火系统项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统1 1、掌握电控点火系统的结构组成；、掌握电控点火系统的结构组成；2 2、掌握电控点火系统的工作原理；、掌握电控点火系统的工作原理；3 3、掌握爆震传感器的作用、分类、工作原理及检测。、掌握爆震传感器的作用、分类、工作原理及检测。项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统能够产生足以击穿火花塞间隙的高压电（能够产生足以击穿火花塞间隙的高压电（2万万3万伏）万伏）火花塞产生的电火花应具有足够的能量（火花塞产生的电火花应具有足够的能量（50mJ）点火的时刻能适应发动机的工作情况点火的时刻能适应发动机的工作情况在恶

2、劣条件下工作可靠在恶劣条件下工作可靠点火系统的要求点火系统的要求项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统将车载低压直流电源变为高压电，击穿火花塞间隙，将车载低压直流电源变为高压电，击穿火花塞间隙，点燃可燃混合气。点燃可燃混合气。在传统点火系基础上将触点改成可以起到相同开关在传统点火系基础上将触点改成可以起到相同开关作用的三极管。作用的三极管。微机控制的点火系统微机控制的点火系统ESAESA即电控点火系统，废除了即电控点火系统，废除了真空和离心式点火提前装置。点火提前角由微机控真空和离心式点火提前装置。点火提前角由微机控制，从而使发动机在各种工况下都具有最佳的点火制，从而使发动机在各种工况下都

3、具有最佳的点火提前角，提高了发动机的动力性和经济性，且保证提前角，提高了发动机的动力性和经济性，且保证排放污染最小。排放污染最小。传统点火传统点火系统系统电子点火电子点火系统系统微机点火微机点火系统系统123项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统一、微机控制点火系统的组成和工作原理一、微机控制点火系统的组成和工作原理项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 在发动机工作过程中，各个传感器将检测到的反映在发动机工作过程中，各个传感器将检测到的反映发动机运行状况的信号输送至发动机运行状况的信号输送至ECUECU。ECUECU根据各传感信号根据各传感信号确定出最佳点火提前角，并在适当时刻向点火

4、控制器发确定出最佳点火提前角，并在适当时刻向点火控制器发出点火信号。出点火信号。 点火控制器通过其内部的功率三极管控制点火系初点火控制器通过其内部的功率三极管控制点火系初级电路周期性通断，点火线圈产生高电压，使火花塞跳级电路周期性通断，点火线圈产生高电压，使火花塞跳火，点燃缸内的可燃混合气。火，点燃缸内的可燃混合气。工作原理：工作原理：项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统点火控制主要信号：点火控制主要信号：G G信号：信号： 判缸信号判缸信号NeNe信号：信号： 曲轴转角信号曲轴转角信号IGTIGT信号：信号：ECUECU向点火器中功率晶体管发出的通断向点火器中功率晶体管发出的通断 控制

5、信号控制信号IGFIGF信号：完成点火后，点火器向信号：完成点火后，点火器向ECUECU输送的点火输送的点火 确认信号确认信号项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统传统点火系工作原理传统点火系工作原理项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统【功用功用】根据根据ECUECU输入的指令，按点火顺序控制各个点火线圈工作，输入的指令，按点火顺序控制各个点火线圈工作，控制初级电路控制初级电路通断；控制初级电流大小；控制闭合角大小；停电保护；过压保护。通断；控制初级电流大小；控制闭合角大小；停电保护；过压保护。【结构结构】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，单纯起各种发动机的点火

6、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（奥迪开关作用（奥迪200200、日产公司、日产公司ECCSECCS系统）；有的除起开关作用外，还有系统）；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（丰田气缸判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路（丰田TCCSTCCS系统）；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4.0L4.0L发动发动机）。机）。 点火器点火器

7、项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统ESAESA系统点火器电路框图系统点火器电路框图项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统【检查检查】（1 1）将点火线圈与点火器的导线连接器插接好，用电压表或示波器检查）将点火线圈与点火器的导线连接器插接好，用电压表或示波器检查发动机发动机ECUECU端子间的电压，应符合要求：端子间的电压，应符合要求：端子端子标准电压标准电压条件条件+B+B接地接地9 914V14V点火开关点火开关“ON”ON”IGTIGT接地接地脉冲发生脉冲发生发动机工作发动机工作IGFIGF接地接地脉冲发生脉冲发生发动机工作发动机工作（2 2）检查）检查IGTIGT的接地电压。

8、的接地电压。 拔下点火器的导线连接器，当用起动机带动发动机时，用电压表拔下点火器的导线连接器，当用起动机带动发动机时，用电压表检查发动机检查发动机ECUECU的的IGTIGT端子与接地间的电压，其标准电压为端子与接地间的电压，其标准电压为0.50.51.0V1.0V。（3 3）检查）检查IGFIGF的接地电压。的接地电压。 拔下点火器的导线连接器，当点火开关位于拔下点火器的导线连接器，当点火开关位于“ON”ON”位置时，用电位置时，用电压表检查发动机压表检查发动机ECUECU的的IGFIGF端子与接地之间的电压，标准电压值为端子与接地之间的电压，标准电压值为4.54.55V5V。 项目十一项目

9、十一 电控点火系统电控点火系统微机控制点火系微机控制点火系有分电器式有分电器式无分电器式无分电器式同时点火同时点火独立点火独立点火二极管分配式二极管分配式点火线圈分点火线圈分配式配式二、微机控制点火系统分类二、微机控制点火系统分类项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统丰田皇冠丰田皇冠3.03.0轿车轿车2JZ-GE2JZ-GE发动机点火系原理图：发动机点火系原理图： 1.1.有分电器电控点火系统有分电器电控点火系统(DI)(DI)项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 发动机工作时，发动机工作时，ECUECU根据发动机转速和负荷等传感器根据发动机转速和负荷等传感器信号确定出最佳点火提前

10、角，根据曲轴位置传感器信号确信号确定出最佳点火提前角，根据曲轴位置传感器信号确定出各缸活塞的位置，并在适当时刻向点火器输出点火信定出各缸活塞的位置，并在适当时刻向点火器输出点火信号号IGTIGT，控制点火线圈初级电路周期性地通断，从而在次，控制点火线圈初级电路周期性地通断，从而在次级绕组中产生高压电，再由配电器分配到各缸点火。级绕组中产生高压电，再由配电器分配到各缸点火。 在点火过程中，初级电路每通断一次，点火器都会向在点火过程中，初级电路每通断一次，点火器都会向ECUECU反馈一个点火确认信号反馈一个点火确认信号IGFIGF。当。当ECUECU连续连续6 6次收不到次收不到IGFIGF信号时

11、，便判定点火系有故障，控制喷油器停止喷油。信号时，便判定点火系有故障，控制喷油器停止喷油。工作原理：工作原理：项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 无分电器点火系又叫直接点火系。它彻底取消了传统无分电器点火系又叫直接点火系。它彻底取消了传统点火系中的分电器，分电器原有的功能（断电、配电、点点火系中的分电器，分电器原有的功能（断电、配电、点火提前）由电子控制装置和传感器来完成。利用电子分火火提前）由电子控制装置和传感器来完成。利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压直接送给火花塞进行点火控制技术将点火线圈产生的高压直接送给火花塞进行点火。无分电器点火系有两种类型：无分电器点火系有两种类型：

12、同时点火方式；同时点火方式；独立点火方式。独立点火方式。2.2.无分电器电控点火系统无分电器电控点火系统(DLI)(DLI)项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 两个气缸共用一个点火线圈，该点火线圈的高压电两个气缸共用一个点火线圈，该点火线圈的高压电同时送往两缸的火花塞，同时跳火。同时送往两缸的火花塞，同时跳火。（1 1）同时点火方式：）同时点火方式：项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统同时跳火的两缸必须满足如下条件：同时跳火的两缸必须满足如下条件： 当一缸处于压缩行程上止点时，另一缸处于排气行当一缸处于压缩行程上止点时，另一缸处于排气行程上止点。曲轴旋转一圈后，两缸所处的行程正好

13、相反程上止点。曲轴旋转一圈后，两缸所处的行程正好相反。 如如6 6缸发动机，第一缸与第六缸、第二缸与第五缸、缸发动机，第一缸与第六缸、第二缸与第五缸、第三缸与第四缸共用一个点火线圈，火花塞串联，同时第三缸与第四缸共用一个点火线圈，火花塞串联，同时点火。点火。 同时点火系的高压配电方式有两种：二极管分配方同时点火系的高压配电方式有两种：二极管分配方式、点火线圈分配方式。式、点火线圈分配方式。项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统二极管分配方式：二极管分配方式：项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 有两个初级绕组和一个次级绕组（有两个初级绕组和一个次级绕组（4 4缸发动机），次缸发动机）

14、，次级绕组的两端分别通过高压二极管与级绕组的两端分别通过高压二极管与4 4个火花塞形成回路个火花塞形成回路。 当发动机点火顺序为当发动机点火顺序为1-3-4-21-3-4-2时，时，1 1缸和缸和4 4缸、缸、2 2缸和缸和3 3缸分别配对，同时点火。缸分别配对，同时点火。 点火器内部有两个功率三极管，分别控制点火线圈点火器内部有两个功率三极管，分别控制点火线圈中的两个初级绕组。中的两个初级绕组。结构特点结构特点项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 当当1 1、4 4缸点火触发信号输入点火器时，功率三极管缸点火触发信号输入点火器时，功率三极管VTVT1 1截止，初级绕组截止，初级绕组A

15、A断开，在次级绕组中产生电动势断开，在次级绕组中产生电动势e e1 1，在该电动势作用下，二极管在该电动势作用下，二极管VDVD1 1、VDVD4 4正向导通，正向导通，1 1、4 4缸火缸火花塞跳火；花塞跳火；VDVD2 2、VDVD3 3反向截止，反向截止，2 2、3 3缸不跳火。缸不跳火。 当当2 2、3 3缸点火触发信号输入点火器时，功率三极管缸点火触发信号输入点火器时，功率三极管VTVT2 2截止，初级绕组截止，初级绕组B B断开，在次级绕组中产生电动势断开，在次级绕组中产生电动势e e2 2，在该电动势作用下，二极管在该电动势作用下，二极管VDVD2 2、VDVD3 3正向导通，正

16、向导通，2 2、3 3缸火缸火花塞跳火；花塞跳火；VDVD1 1、VDVD4 4反向截止，反向截止，1 1、4 4缸不跳火。缸不跳火。工作原理工作原理项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统点火线圈分配方式：点火线圈分配方式： 项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 在在6 6缸发动机上共有缸发动机上共有3 3个独立的点火线圈，每个点火个独立的点火线圈，每个点火线圈向配对的两个火花塞供电。线圈向配对的两个火花塞供电。 点火器中功率三极管的数量与点火线圈的数量相同点火器中功率三极管的数量与点火线圈的数量相同，每个功率三极管控制一个点火线圈工作。，每个功率三极管控制一个点火线圈工作。 发动机

17、工作时，发动机工作时，ECUECU向点火器输出点火控制信号，点向点火器输出点火控制信号，点火器按点火顺序依次控制功率三极管导通或截止，使火器按点火顺序依次控制功率三极管导通或截止，使初级电路周期性地通断，点火线圈周期性地产生高压初级电路周期性地通断，点火线圈周期性地产生高压，高电压使配对的两缸火花塞跳火。，高电压使配对的两缸火花塞跳火。 结构特点结构特点工作原理工作原理项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统丰田皇冠轿车无分电器同时点火系：丰田皇冠轿车无分电器同时点火系：项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统G G1 1信号产生于第六缸活塞到达压缩上止点附近；信号产生于第六缸活塞到达压缩

18、上止点附近；G G2 2信号产生于第一缸活塞到达压缩上止点附近；信号产生于第一缸活塞到达压缩上止点附近；G G1 1、G G2 2信号相隔信号相隔1801800 0（曲轴转角为（曲轴转角为3603600 0）。）。NeNe转子每转一圈，产生转子每转一圈，产生2424个脉冲信号，每个脉冲信号占用的正时转个脉冲信号，每个脉冲信号占用的正时转子角度为子角度为15150 0（曲轴转角为（曲轴转角为30300 0）。）。结构特点结构特点项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 IGdA IGdA、IGdBIGdB信号是根据信号是根据G G1 1、G G2 2和和NeNe信号向点火器输送的判缸信号。信号

19、向点火器输送的判缸信号。 点火器根据点火器根据IGdAIGdA、IGdBIGdB信号的状态决定接通哪条初级电路。信号的状态决定接通哪条初级电路。IGdA为为0、IGdB为为1VT1导通，导通，1缸或缸或6缸点火。缸点火。IGdA为为1、IGdB为为0VT2导通，导通，2缸或缸或5缸点火。缸点火。IGdA为为0、IGdB为为0VT3导通，导通，3缸或缸或4缸点火。缸点火。项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统IGTIGT为点火信号：为点火信号： 是是ECUECU根据根据G G1 1、G G2 2、NeNe信号输出的点火信号。以信号输出的点火信号。以G G1 1为基准可以利用为基准可以利用Ne

20、Ne信号计算出其后信号计算出其后3 3个缸（个缸（6 6、2 2、4 4）的点火时刻。以）的点火时刻。以G G2 2为基准可以为基准可以利用利用NeNe信号计算出其后信号计算出其后3 3个缸（个缸（1 1、5 5、3 3）的点火时刻。将这）的点火时刻。将这6 6个缸个缸的点火信号以脉冲的形式输出即为的点火信号以脉冲的形式输出即为IGTIGT信号。信号。项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 一个气缸配一个点火线圈，该点火线圈产生的高压一个气缸配一个点火线圈，该点火线圈产生的高压只送往这一个缸。只送往这一个缸。（2 2）独立点火方式：）独立点火方式：项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统

21、Magotan B7L Magotan B7L 点火系统电路图点火系统电路图项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统三、爆震传感器三、爆震传感器【爆震的影响爆震的影响】剧烈的爆震会使发动机的动力性和经济性严重恶化，而当发动机工作在爆震的临剧烈的爆震会使发动机的动力性和经济性严重恶化，而当发动机工作在爆震的临界点或有轻微爆震时，发动机热效率最高，动力性和经济性最好。因此，利用点界点或有轻微爆震时，发动机热效率最高，动力性和经济性最好。因此，利用点火提前角闭环控制系统能够有效地控制点火提前角，从而使发动机工作在爆震的火提前角闭环控制系统能够有效地控制点火提前角，从而使发动机工作在爆震的临界状态。

22、临界状态。【爆震的判别爆震的判别】检测发动机爆震的方法有三种：检测发动机爆震的方法有三种： 检测发动机燃烧室压力；检测发动机燃烧室压力； 检测发动机缸体振动；检测发动机缸体振动； 检测燃烧噪声。检测燃烧噪声。【爆震传感器作用爆震传感器作用】把发动机缸内发生爆震时引起的缸体振动转换为电信号。该信号输入把发动机缸内发生爆震时引起的缸体振动转换为电信号。该信号输入ECUECU后用于控后用于控制点火提前角。制点火提前角。【爆震传感器分类爆震传感器分类】磁致伸缩式、压电式（共振型压电式、非共振型压电式）磁致伸缩式、压电式（共振型压电式、非共振型压电式）项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统1.1.磁

23、致伸缩式爆震传感器：磁致伸缩式爆震传感器：项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 发动机振动时，通过外壳带动其内部的铁心振动，发动机振动时，通过外壳带动其内部的铁心振动，铁心产生位移，使通过感应线圈的磁路发生变化，通过铁心产生位移，使通过感应线圈的磁路发生变化，通过线圈的磁通量也随之发生变化，线圈产生感生电动势，线圈的磁通量也随之发生变化，线圈产生感生电动势，这就是传感器输出的电压信号。这就是传感器输出的电压信号。 该信号与发动机的振动频率有关。该信号与发动机的振动频率有关。 当发动机发生爆震时，发动机缸体的振动频率与传当发动机发生爆震时，发动机缸体的振动频率与传感器固有的振动频率（感器固

24、有的振动频率（7kHz7kHz左右）匹配，发生谐振现象左右）匹配，发生谐振现象，振动强度最大，铁心的位移最大，线圈内的磁通变化，振动强度最大，铁心的位移最大，线圈内的磁通变化率最大，传感器输出最大信号。率最大，传感器输出最大信号。工作原理工作原理项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统输出特性：输出特性： 项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统压电效应：压电效应： 某些晶体（如石英、压电陶瓷等）受到压力或机械某些晶体（如石英、压电陶瓷等）受到压力或机械振动之后产生电荷的现象称为压电效应。振动之后产生电荷的现象称为压电效应。 当晶体受到外力作用时，在晶体的某两个表面上就当晶体受到外力作用时

25、，在晶体的某两个表面上就会产生电荷（输出电压）；当外力去掉后，又重新回到会产生电荷（输出电压）；当外力去掉后，又重新回到不带电的状态。不带电的状态。2.2.压电式爆震传感器：压电式爆震传感器：项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统（1 1）共振型压电式爆震传感器：）共振型压电式爆震传感器：项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 压电元件紧贴在振荡片上，振荡片紧固在传感器基压电元件紧贴在振荡片上，振荡片紧固在传感器基座上。座上。 当固定在缸体上的爆震传感器随发动机振动时，通当固定在缸体上的爆震传感器随发动机振动时，通过基座带动振荡片振荡。振荡片压迫压电元件，使压电过基座带动振荡片振荡。振

26、荡片压迫压电元件，使压电元件产生电压信号。元件产生电压信号。 当发动机爆震时产生的频率与振荡片的固有频率相当发动机爆震时产生的频率与振荡片的固有频率相同时，振荡片就发生共振。压电元件受到的力最大，此同时，振荡片就发生共振。压电元件受到的力最大，此时压电元件产生的电压信号也达到最大值。时压电元件产生的电压信号也达到最大值。工作原理工作原理项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统输出特性：输出特性： 项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统共振型压电式爆震传感器特点：共振型压电式爆震传感器特点： 输出的信号电压高，不需要专门的滤波器，信号处输出的信号电压高，不需要专门的滤波器，信号处理比较方便

27、。但由于其传感器的共振频率必须与发动理比较方便。但由于其传感器的共振频率必须与发动机燃烧时的爆震频率匹配（即两者能够产生共振），机燃烧时的爆震频率匹配（即两者能够产生共振），因此只能用于指定型号的发动机（因为各种发动机有因此只能用于指定型号的发动机（因为各种发动机有自已特定的共振频率），互换性差。自已特定的共振频率），互换性差。 项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统（2 2）非共振型压电式爆震传感器：）非共振型压电式爆震传感器：项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统 当发动机振动时，惯性配重会因振动而产生加速度当发动机振动时，惯性配重会因振动而产生加速度。加速度产生的惯性力作用在压电

28、陶瓷元件上，使压电。加速度产生的惯性力作用在压电陶瓷元件上，使压电陶瓷元件产生电压信号。陶瓷元件产生电压信号。 发动机发生爆震时，振动幅度大，产生的加速度也发动机发生爆震时，振动幅度大，产生的加速度也大，因此压电陶瓷元件受到的作用力也大，压电陶瓷元大，因此压电陶瓷元件受到的作用力也大，压电陶瓷元件输出的电压信号就大。件输出的电压信号就大。工作原理工作原理项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统输出特性：输出特性： 项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统非共振型压电式爆震传感器的特点：非共振型压电式爆震传感器的特点： 输出的信号电压小、平缓，必须将输出信号输送至输出的信号电压小、平缓，必须

29、将输出信号输送至带通滤波器中，判断爆震是否发生。带通滤波器中，判断爆震是否发生。 带通滤波器一般由线圈和电容器组成，它只允许特带通滤波器一般由线圈和电容器组成，它只允许特定频带的信号通过，对其它频带的信号进行衰减。定频带的信号通过，对其它频带的信号进行衰减。 这种传感器适应范围广，当用在不同类型的发动机这种传感器适应范围广，当用在不同类型的发动机上时，只需对带通滤波器的过滤频率进行调整即可，无上时，只需对带通滤波器的过滤频率进行调整即可，无需更换传感器。需更换传感器。 项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统共振型与非共振型输出电压波形比较：共振型与非共振型输出电压波形比较： 项目十一项目十一 电控点火系统电控点火系统比较：比较： 两种传感器的输出信号都是随发动机的振动频率而变两种传感器的输出信号都是随发动机的振动频率而变化的电压信号，信号的频率都与发动机振动频率一致，其化的电压信号，信号的频率都与发动机振动频率一致，其电压幅值与振动频率有关。电压幅值与振动频率有关。