汽油机电控点火系统

1、3 3 汽油机电控点火系统汽油机电控点火系统School of Energy Science and Engineering点火系统电控点火系统的基本组成School of Energy Science and Engineering3 3 汽油机电控点火系统汽油机电控点火系统n本章主要内容本章主要内容：（：（3节）节）q电控点火系统的功能 q点火系统的组成与工作原理q电控点火系统主要元件的构造与维修School of Energy Science and Engineering一、电控点火系统的功能n本节主要内容：本节主要内容：q 点火提前角的控制q 通电时间的控制q 爆燃的控制School

2、 of Energy Science and Engineering1、点火提前角的控制q点火提前角对发动机性能的影响q最佳点火提前角确定依据q控制点火提前角的基本方法q起动时点火提前角的控制q起动后基本点火提前角的确定q点火提前角的修正School of Energy Science and Engineering点火提前角点火提前角School of Energy Science and Engineeringn点火提前角点火提前角：即点火时曲轴的曲拐所在位置与压缩行程终了活塞到达上止点时的曲拐位置之间的夹角。 点火提前角点火提前角School of Energy Science and

3、Engineeringn汽油发动机的正常运转需要高压电或脉冲来点燃混合气,由于需要在活塞运行到上止点时气缸内的可燃气燃烧完,并使气缸中的气体加热膨胀到最大体积需要一定的时间,因此,必须在活塞到达上止点之前一定的角度就开始点火，这个提前的角度，通常被称为点火提前角。n发动机工作时任何工况都需要一个点火提前角，最佳的点火提前角是保证发动机的动力性动力性、燃油经济性燃油经济性和排放排放性性最佳的前提。n当点火提前角过大时，会造成缸内最高压力升高，爆燃倾向大。 当点火提前角过小时，燃烧最高压力和温度下降，传热损失增多，排气温度升高。 所以，为了保证发动机每一工况下点火角为最佳，即在最高压力出现在上止点

4、后上止点后10101515曲轴转角时曲轴转角时进行点火，必须通过电控方式来实现。注意：注意：点火提前角过大，易爆燃；点火提前角过大，易爆燃；点火提前角过小，排气温度升高，点火提前角过小，排气温度升高，功率降低。功率降低。采用适当的点火提前角，可使发动机每循环所做的机械功最多（ 曲线阴影部分）点火提前角对发动机性能的影响A：不点火：不点火 B：点火过早：点火过早C：点火适当：点火适当 D：点火过迟：点火过迟School of Energy Science and Engineeringn最佳点火提前角与下述因素有关：q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

5、的点火提前角。q发动机负荷：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。 q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。q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。最佳点火提前角确定依据 School of Energy Science and Engineering点火提前角的影响因素 School of Energy Science and Engineering点火提前角的影响因素 School of Energy Sc

6、ience and Engineering起动：起动：按ECU内存储的初始点火提前角对点火提前角进行控制。起动时的点火提前角一般是固定的，为10左右。正常运转：正常运转：ECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点火提前角，并根据其他信号修正，以确定实际的点火提前角，并向电子点火控制器输出点火信号。控制点火提前角的基本方法 基本点火提前角基本点火提前角发动机转速发动机转速进气量（歧管压力）进气量（歧管压力）高高高高电控点火数据图电控点火数据图School of Energy Science and Engineeringn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

7、本点火提前角修正点火提前角 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起动时起动后基本点火提前角初始点火提前角修正点火提前角实际点火提前角实际点火提前角点火正时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怠速稳定修正爆燃修正其他修正等初始点火提前角School of Energy Science and Engineering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固定在设定的初始点火提前角在设定的初始点火提前角。控制信号控制信号：发动机转速信号（

8、Ne信号）和起动开关信号（STA信号）。起动时点火提前角的控制 School of Energy Science and Engineering起动后基本点火提前角的确定 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。 怠速以外工况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。 School of Energy Science and Engineering （a）按喷油量和转速确定 （b）按进气量和转速确定基本点火提前角控制模型怠速时基本点火提前角的确定不同的发动机控制系

9、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正点火提前角修正点火提前角法法两种 。主要修正项目：水温修正；怠速稳定修正；空燃比反馈修正。点火提前角的修正School of Energy Science and Engineering（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

10、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/提前角暖机修正暖机修正过热修正过热修正 20 40 60 80 100 120 冷却液温度/推迟 提前IDL通IDL断School of Energy Science and EngineeringECU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

11、信号（A/C信号）（2）怠速稳定修正空调断开空调接通与怠速目标转速的差值修正值School of Energy Science and Engineering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。（3）空燃比反馈修正点火提前角喷油量School of Energy Science and Engineering2、通电时间控制n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

12、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。 另外还需根据蓄电池电压对通电时间进行修正。School of Energy Science and Engineering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。点火线圈的恒流控制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：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

13、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。通电时间的控制方法School of Energy Science and Engineering 发动机工作过程中，燃料燃烧的火焰，在传播的过程中，会使未燃混合气进一步受到压缩和热辐射的作用。如果在火焰前锋尚未到达之前，末端混合气已经自燃，则这部分混合气燃烧速度极快，火焰速度可达每秒白米甚至数百米以上，使燃烧室内的局部压力、温度很高，并伴随有冲击波。压力冲击波反复撞击缸壁，发出尖锐的敲缸声，这种现象称为爆震燃烧。3、爆燃的控制School of Energy Science and Engineer

14、ingSchool of Energy Science and Engineering 爆震，是发动机的一种不正常工作状态爆震，是发动机的一种不正常工作状态。泛指发动机气缸由于非正常点火造成的突发的非长时间持续的震动，用户可明显的感觉到发动机声响异常和震动。3、爆燃的控制爆燃的危害爆燃的危害轻微的爆燃，可使发动机功率上升，油耗下降。爆燃严重时，会导致冷却液过热，功率下降油耗上升。控制方法：控制方法：推迟点火提前角。在电控点火系统中，通过增加爆燃传感器爆燃传感器检测是否发生爆燃及爆燃程度，并根据判定结果对点火提前角进行反馈控制。3、爆燃的控制增大点火提前角增大点火提前角有爆燃有爆燃无爆燃无爆燃减

15、小点火提前角减小点火提前角School of Energy Science and Engineering3、爆燃的控制School of Energy Science and Engineeringn组成：组成：在电控点火系统基础上增加爆燃传感器。n爆燃识别：爆燃识别：由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。n爆燃强度的确定：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。 1、爆燃传感器、爆燃传感器 2、ECU3、其他传感器、其他传感器4、点火器和点火线圈、点火器和点火线圈5、分电器、

16、分电器 6、火花塞、火花塞3、爆燃的控制School of Energy Science and Engineering爆燃信号的确定爆燃信号的确定1-无爆震电压波；2-产生爆震电压波 ； 3-爆燃识别区间；4-爆燃确定基准；5-爆燃传感器输出信号3、爆燃的控制School of Energy Science and Engineeringn本节主要内容：q电控点火系统的类型q基本组成与工作原理q有分电器电控点火系统q无分电器电控点火控制系统二、点火系统的组成与工作原理School of Energy Science and Engineeringn汽油机点火系统的类型：q传统点火系统传统点火

17、系统：又分为：磁电机点火系统；蓄电池点火系统。缺点：高速易断火，不适合高速发动机；断电器触点易烧蚀，工作可靠性差；点火能量低，点火可靠性差。q微机控制的点火系统微机控制的点火系统：即电控点火系统。采用计算机根据各传感器信号对点火提前角进行控制。n有分电器式n无分电器式1、电控点火系统的类型School of Energy Science and Engineering2、基本组成与工作原理组成：组成：电源、传感器、ECU、点火器、点火线圈、分电器和火花塞等。工作原理：工作原理：发动机工作时，ECU根据传感器信号（G、Ne等信号），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（IGt、

18、IGd信号）。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，点火线圈初级电路导通。当初级电路被切断时，次级线圈中感应出高压，经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。IGt：点火正时信号IGd：判缸信号School of Energy Science and Engineering基本点火电路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School of Energy Science and Engineering点火正时信号IGT和点火反馈信号IGF点火正时信号点火正时信号IGT点火反馈信号点火反馈信号IGFSchool of Energy Science and

19、Engineering3、有分电器电控点火系统-组成School of Energy Science and Engineering 发动机工作时，发动机工作时，ECU根据各传感器信号根据各传感器信号确定某缸点火时，向点确定某缸点火时，向点火器发出指令信号，点火器发出指令信号，点火器控制点火线圈内初火器控制点火线圈内初级电路通电或断电。当级电路通电或断电。当点火线圈中的初级电路点火线圈中的初级电路断电时，次级线圈产生断电时，次级线圈产生的高压电输送给分电器，的高压电输送给分电器，分电器按照发动机的点分电器按照发动机的点火顺序，依次将高压电火顺序，依次将高压电输送给各缸火花塞，火输送给各缸火花塞

20、，火花塞跳火，点燃气缸内花塞跳火，点燃气缸内的混合气。的混合气。主要特点：主要特点：只有1个点火线圈。组成：组成：凸轮轴/曲轴位置传感器、空气流量计、冷却液温度传感器、节气门位置传感器、起动开关、空调开关、车速传感器。3、有分电器电控点火系统点火点火线圈线圈点火点火器器分电器分电器火火花花塞塞School of Energy Science and Engineering4、无分电器电控点火系统-组成School of Energy Science and Engineering4、无分电器电控点火系统特点：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

21、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：优缺点：分火性能较好，但其结构和控制电路复杂。分类：分类：根据点火线圈的数量和高压电分配方式的不同，分为：独立点火方式；独立点火方式；同时点火方式；同时点火方式；二极管配电点火方式。二极管配电点火方式。School of Energy Science and Engineering独立点火方式特点：特点：每缸一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸数相等。由于每缸都有点火线圈，即使发动机转速很高，点火线圈也有较长的通电时间，可提供足够高的点火能量。点火线圈火花塞点火器ECU各种传感器1缸2缸3缸4缸5缸6缸School of Energ

22、y Science and Engineering同时点火方式 特点：特点：点火线圈的个数等于气缸数的一半。当两同步缸同时到达上止点时，火花塞跳火，其中一缸接近压缩行程上止点，为有效点火；另一缸接近排气行程上止点，为无效点火。传感器ECU点火器点火器点火线圈火花塞School of Energy Science and Engineering二极管配电点火方式 特点：特点：四个气缸共用一个点火线圈。发动机气缸数必须是4的整数倍。 School of Energy Science and Engineering三、电控点火系统主要元件的构造与维修 n本节主要内容：q点火器q点火线圈和分电器q爆燃

23、传感器q点火控制电路School of Energy Science and Engineering1、点火器功能：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。检测：检测：用万用表或示波器检查发动机ECU相应端子间电压。 School of Energy Science and Engineering检测：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。电控点火系统所用的分电器，其功用、结构、工作原理、检修方法与传统点火系基本相同。2、点火线圈和分电器 School of Energy Scienc

24、e and Engineering【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。这又分为：n压电式共振型爆燃传感器 n压电式非共振型爆燃传感器 n压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器3、爆燃传感器 Knock Sensor (KS) )School of Energy Science and Engineering【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

25、同时，传感器输出的信号电压最大。电感式爆燃传感器线圈铁心壳体永久磁铁谐振点频率f输出电压u0电感式爆燃传感器电感式爆燃传感器School of Energy Science and Engineering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School of Energy Science and Engineering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

26、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压电式非共振型爆燃传感器School of Energy Science and Engineering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School of Energy Science and Engineering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。用敲击传感器的方法来模拟传感器的工作过程，测试传感器的输出信号。在发动机急加速的时候，测试传感器的输出信号。爆燃传感器电路及其检修1号爆燃传感器2号爆燃传感器ECUSchool of Energy Science and Engineering4、点火控制电路 丰田皇冠3.0轿车点火控制电路。维修时用万用表检测“B”端子和点火线圈的“”端子与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。怠速时检