项目3-3电控点火系统的控制功能及检测

1、宜宾职业技术学院Yibin Vocational & Technical College课程名称汽车电控系统检修教学主题电控点火系统的控制功能及检测授课班级12级汽车授课时间6学时授课地点一体化教室教学目标：能力目标：能正确分析电控点火控制的功能；能对电控点火控制的电路进行检测。知识目标：掌握电控点火系统控制的功能及工作原理；素质目标：树立团队协作意识；增强语言表达能力；重 点：点火提前角及爆震控制的原理。难 点：点火提前角及爆震传感器的检测。教学方法：项目教学法、讲授法、演示法、团队讨论法。教学器材：ppt、台架、图片和实物、维修手册或电路图。教学步骤教 学 步 骤 与 过 程备 注

2、步骤一：任务提出 任务：电控点火的提前角和爆震是怎么控制的？步骤二：曲轴/凸轮轴位置传感器的原理和检修点火提前角是点火控制的主要参数之一，针对每个工况都均有最佳的点火提前角。汽油机的爆震是一种非正常燃烧，通过爆震传感器的控制，可抑制爆震的产生，本节重点学习提前角和爆震控制的原理及检修方法。1、教学内容（1）提前角的控制；（2）闭合角控制；（3）爆震控制及电路检修。2、教师活动（1）教师用PPT讲解相关概念（2）教师用用PPT，结合黑板上板书提前角、闭合角和爆震控制的工作原理，结合图片进行结构和原理认识。课前将学生分成6-8个人/小组。10分钟10宜宾职业技术学院Yibin Vocational

3、 & Technical College教 学 步 骤 与 过 程备 注3、学生活动听讲并回答教师的问题附：主要知识电子点火提前控制系统的组成和工作原理 （1）点火提前角控制系统的组成 电子点火提前控制系统的组成主要由监测发动机运行状态的传感器、处理信号、发出指令的 ECU、响应指令的点火器以及点火线圈等组成，如图 3-1所示。（2）点火提前角控制系统的基本工作原理 丰田 4A-GE发动机 TCCS 点火系统如图 3-3 所示。ECU根据转速信号（Ne）和曲轴位置信号 G1、进气歧管压力传感器信号以及其它修正信号计算最佳点火提前角，通过 IGt 端子向点火器输出点火正时信号，控制点火器

4、搭铁切断的时刻，与此同时在点火线圈的二次线圈产生高压跳火。再由分电器分配到个缸。为了产生稳定的二次测电压和保证系统的可靠工作，在点火器中设有闭合角控制电路和点火确认信号（IGf）安全保护电路。当 ECU向点火器发出 811 个点火正时信号（IGt）后，ECU 还没有接收到 IGf 信号，则 ECU 将会进入失效-安全模式，切断喷油，防止催化转换器过热。计算机控制点火提前角的控制方式 一、点火提前角的计算 对丰田汽车计算机控制系统（TCCS）而言，其实际点火提前=初始点火提前+基本点火提前+修正点火提前（或延迟角）。ECT 根据进气歧管压力或进气量和发动机转速，从存储器存储的数据中找到相应的基本

5、点火提前角，再根据有关传感器信号值加以修正，得出实际点火提前角。如图 3-4 所示。 图 3-4 点火提前角的计算1初始点火提前角：初始点火提前角也称固定点火提前角。如：丰田汽车的 ICGEL发动机，其值为上止点前 10°，在下列情况下，IGGEL 发动机的实际点火提前角为固定点火提前角。 （1）当发动机起动时，以动机的转速变化大，无法正确计算点火提前角； （2）当发动机的转速低于 400r/min； （3）当车速在 2km/h时，或节气门位置传感器怠速（IDL）触点闭合时； （4）当 ECU由后备系统控制工作时。 2基本点火提前角：ECU 根据发动机转速信号和进气歧压力信号(或进气

6、量信号)等从存储器中获得。它分为怠速时的基本点火提前角和正常行驶时的基本点火提前角。 3修正点火提前角：初始点火提前角和基本点火相加得到的点火提前必须根据相关因素加以修正。修正项目因发动机而异,且应根据发动机各自的特性曲线进行修正。 二、点火提前角的控制 点火提前的控制包括起动期间的点火时间控制和起动后以动机正常运行期间的点火时间控制。 1起动期间的点火时间控制 在起动期间，其实际点火提前角等于初始点火提前（因发动机而异）。此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne）和起动开关信号(STA). 2起动后点火时间控制（1）基本点火提前角的控制：怠速时的基本点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点闭合

7、时，ECU 根据发动机转速和空调开关是否接通而确定的基本点火提前角。在空调工作时,其基本点火提前角要大一些,以防因空调负荷使发动机工作不稳。如图3-5 所示。图 3-5 怠速工况基本点火提前角在怠速工况下运转时，节气门位置传感器的怠速(IDL)触点断开,ECU 根据存储器的数据确定基本点火提前角。 在正常运行工况下运转时，节气门位置传感器的怠速（IDL）触点断开，ECU 根据存储器的数据确定基本点火提前角。基本点火提前角存储在ECU 的 ROM 中，根据转速和负荷查表选出最佳点火提前角，丰田 TCCS 系统基本点火提前角的数据表格形式如图3-6 所示。 图 3-6 数据表格存储形式在正常运行工

8、况运行时，控制信号主要有：进气歧管压力或进气量信号、发动机转速信号（Ne）、节气门位置信号（IDL）、燃油选择开关或插头（RP）、爆震信号（KNK）等。在某些发动机中，按燃油辛烷值不同，在存储器中存放着两张基本点火提前角的数据表格。驾驶员可根据使用燃油的辛烷值，通过燃油选择开关或插头进行选择。 （2）点火提前角的修正 1)暖机修正：暖机点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点闭合时，ECU 根据水温传感器进行修正的点火提前角。当发动机冷却水温度较低时，应增大点火提前角，以促使发动机尽快暖机，当水温较高时，超过 90，为避免发动机过热，其点火提前角必须减小。暖机过程中，控制信号主要有，冷却水温度信

9、号（THW）进气歧管压力或进气量信号。节气门位置信号（IDL）等。 2)怠速稳定性的修正：稳定怠速点火提前控制是指为了使怠速稳定运转而对点火提前角进行修正。由于发动机负荷变化等原因引起发动机转速变化时，ECU 根据转速信号和规定的怠速转速进行比较，相应地增加或减小点火提前角，以保证发动机怠速时稳定运转，防止发动机怠速熄火。 三、点火提前角的控制方法 发动机工作中，点火时刻的控制要求用1°曲轴角的指令精度进行控制。当发动机转速为 6000r/min 时，若将 1°曲轴转角换算成时间为36ms。为了进行这样精确的计时控制，需要具有能够准确检测曲轴转角位置的曲轴位置传感器和高速运

10、算的微机，另外还需要有能够巧妙运用它们的控制方式。 有分电器电控点火系统点火提前角控制原理如图3-7所示。图 3-7 日产 ECCT 系统（直列六缸发动机，点火提前角为上止点前 40°）一、爆震传感器概述 （一）爆震传感器的作用与类型 爆震传感器的功用是检测发动机有无爆燃现象，并将信号送入发动机 ECU。利用压电晶体的压电效应制成的爆震传感器，在发动机振荡时，产生不同的电压信号，把爆震传到缸体上的机械振动转变成电信号， 这种爆震传感器有共振型和非共振型两种。 共振型爆震传感器，是由与爆震几乎具有相同共振频率的振子和能够检测振动压力并将其转换成电信号的压电元件构成，共振式爆震传感器在发

11、动机发生爆震时产生的电压信号最大。非共振型爆震传感器是用压电元件直接检测爆震信息。除此之外，还有在火花塞的热圈部位装上压电元件，根据燃烧压力检测爆震信息。（二）爆震传感器的安装位置与信号特点 爆震传感器就装在发动机缸体中间，以四缸机为例就装在 2 缸和 3 缸之间，或者 1 ，2缸中间一个，3，4 缸中间一个。是用来测定发动机抖动度的，当发动机产生爆震时用来调整点火提前角的。一般都是压电陶瓷式的，当发动机有抖动时里面的陶瓷受到挤压产生一个电信号，因为这个电信号很弱所以一般的爆震传感器的连接线上都用屏蔽线包裹的。 爆震传感器是交流信号发生器，但它们与其他大多数汽车交流信号发生器大不相同，除了像磁

12、电式曲轴和凸轮轴位置传感器一样探测转轴的速度和位置，它们也探测振动或机械压力。与定子和磁阻器不同，它们通常是压电装置。它们能感知机械压力或振动(例如发动机起爆震时能产生交流电压)的特殊材料构成。 点火过早，排气再循环不良，低标号燃油等原因引起的发动机爆震会造成发动机损坏。 爆震传感器向电脑(有的通过点控制模诀)提供爆震信号，使得电脑能重新调整点火正时以阻止进一步爆震。它们实际上是充当点火正时反馈控制循环的“氧传感器”角色。爆震传感器安放在发动机体或汽缸的不同位置。当振动或敲缸发生时，它产生一个小电压峰值，敲缸或振动越大。爆震传感器产主峰值就越大。一定高的频率表明是爆震或敲缸，爆震传感器通常设计

13、成测量 5 至 15 千赫范围的频率。当控制单元接收到这些频率时，电脑重修正点火正时，以阻止继续爆震，爆震传感器通常十分耐用。所以传感器只会因本身失效而损坏。 一、爆震控制原理 爆震与点火时刻有密切的关系，点火提前角越大，燃烧的最大压力就越高，越容易产生爆震。二、爆燃强度的确定 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。而后又以一固定的角度增加点火提前角，当发动机再次出现爆震时，ECU 又使点火提前角推迟，调整过程反复进行。 三、爆震传感器控制原理 爆震传感器主要检测发动机有无爆震发生及爆震强度。其类型有电感式和压电式两种，压电式又分为共振式、非共振

14、式和火花塞座金属垫型。 1 电感式爆震传感器2压电式爆震传感器 压电式爆震传感器利用压电效应原理检测发动机爆压电式爆震传感器。 （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。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。 （2）压电式非共振型爆燃传感器 。3爆震传感器控制电路 爆震传感器控制电路如图 4-6所示。图 4-6 爆震传感器控制电路爆震传感器的检修 一、爆震传感器电阻的检测 点火开关置于“OFF”位置，拔开爆震传感器导线接头，用万用表 档检测爆震传感器的接线端子与外壳间的电阻，应为（不导通）；若为0（导通）则须更换爆震传感器。 对于磁致伸缩式爆震传感器，还可应用万用表 档检测线圈的电阻，其阻值应符合规定值（具体数据见具