典型电控点火系工作原理与检修

4.2典型电控点火系工作原理与检修

教学内容：1、微机控制点火系的组成与工作原理2、微机控制点火系的控制4.2.1微机控制点火系的组成与工作原理

一、微机控制点火系的优点1、电子点火系统的缺点——仍采用机械式点火提前角调节装置。（1）只能对点火提前角作范围有限的、粗略的线性调节。（2）对点火提前角的调节仅考虑了发动机转速和进气管真空度两个影响因素。（3）存在机械滞后、机械磨损等缺陷。2、微机控制点火系的优点（1）最佳的点火时刻控制——点火提前角控制。（2）最适宜的点火时间控制——通电时间控制。（3）最理想的防爆震控制——爆燃控制。使发动机在任何工况下都处于最佳的点火状态，提高了发动机的动力性，改善了发动机的经济性，降低了发动机的排放污染。二、微机控制点火系的组成及分类（一）微机控制点火系的基本组成1、传感器——用来检测与点火有关的发动机工作信息和状态信息，将检测结果输入ECU，作为计算和控制点火时刻的依据。包括发动机转速传感器、凸轮轴相位传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、爆震传感器、车速传感器、起动开关、空档起动开关、空调开关等。上述传感器与电控燃油喷射系统共用。2、ECU——接收传感器输入信号，按预先编制的程序进行计算、分析、判断，向点火控制器发出接通与切断点火线圈初级电路的控制信号。在发动机集中控制系统中，即发动机ECU。3、点火执行器——根据ECU输出的点火控制信号，控制点火线圈的初级电路的接通与切断，产生次级高压，使火花塞点火；同时把点火确认信号反馈给ECU。包括点火器、点火线圈、（分电器）、火花塞等。（二）微机控制点火系的分类1、按配电方式分2、按微机控制的方式分闭环控制三、微机控制点火系的工作原理发动机工作时，ECU不断采集发动机的转速、转角、负荷信号，与微机内存中预先储存的最佳控制参数进行比较，确定出该工况下最佳点火提前角和初级电路的最佳导通时间，向点火控制模块发出指令。点火控制模块根据ECU的点火指令，控制初级回路的导通与截止。（当初级回路导通时，点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。当初级线圈中的电流被切断时，次级线圈中产生15-30kV的高压电，送给火花塞，点燃可燃混合气。）ECU根据爆震、冷却液温度、进气温度、车速等信号来判断发动机的爆震程度，将点火提前角控制在爆震界限的范围内，使发动机始终处于最佳的燃烧状态。无分电器的电子控制点火系统

（一）机械配电方式（有分电器）——由分电器分火头将高压电分配至分电器盖旁电极，经高压分缸线输送到各缸火花塞。缺点：（1）分火头与分电器旁电极间的间隙损失一部分能量，易产生无线电干扰。（2）采用高阻抗高压线，消耗一部分能量。（3）分火头、分电器盖、高压线漏电，易导致高压火花弱、缺火或断火。（4）分电器的机械磨损会影响点火的控制精度。（5）分电器的安装影响发动机的结构布置。丰田IS-E发动机用微机控制的点火系（二）电子配电方式（无分电器）——在点火器的控制下，点火线圈的高压电按照发动机的作功顺序，直接加到各缸的火花塞上。又称为微机控制直接点火系统（DIS）。优点：（1）节省安装空间。（2）能量损失减少。（3）高速时点火可靠。（4）电磁辐射减少。1、分组点火方式（1）结构特点——每两缸共用一个独立的点火线圈（双缸同时点火）。（2）控制原理——ECU按点火顺序交替控制点火控制器中功率三极管的导通与截止，控制每个点火线圈产生高压电，交替对1、4缸和2、3缸进行点火控制。四缸发动机分组点火

六缸发动机分组点火

2、二极管配电点火方式（1）结构特点——四缸共用一只双初级绕组、双输出次级绕组。（2）控制原理——ECU按点火顺序交替控制点火控制器中两只功率三极管，每个功率三极管分别控制一个初级绕组，利用四个二极管，交替对1、4缸和2、3缸进行点火控制。

3、独立点火方式每个气缸都配有一个点火线圈，直接安装在火花塞的上方；在点火控制器中，配置与点火线圈数目相同的功率三极管，分别控制每个线圈初级绕组的接通与断开。独立点火方式独立点火的微机控制点火系

4.2.2微机控制点火系的控制

一、点火提前角的控制1、点火提前角——从火花塞开始点火到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度。2、点火提前角对发动机性能的影响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。点火提前角过大→易爆燃，起动困难，怠速不稳，发动机动力不足。点火提前角过小→起动困难，怠速不稳，易出现进气回火或排气管放炮现象，排气温度升高，功率降低。3、最佳点火提前角使发动机发出的功率最大，油耗最低，应在最佳点火提前角点火。

选择适当的点火提前角，可使发动机每循环所做的机械功最多。A：不点火

B：点火过早C：点火适当D：点火过迟4、点火提前角的控制（1）怠速时：使怠速运转平稳、减低有害气体排放、减少燃油消耗量。（2）部分负荷时：减少燃油消耗量和有害气体排放，提高经济性和排放性能。（3）大负荷时：增大输出转矩，提高动力性。5、最佳点火提前角确定依据

影响最佳点火提前角的因素：（1）发动机转速转速升高，点火提前角增大。（2）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。（3）燃料性质汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大。（4）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。6、控制点火提前角的基本原理

发动机工作时，ECU不断采集发动机的转速、转角、负荷信号，与微机内存中预先储存的最佳控制参数进行比较，确定出该工况下最佳点火提前角和初级电路的最佳导通时间，向点火控制模块发出指令。点火控制模块根据ECU的点火指令，控制初级回路的导通与截止。ECU根据爆震、冷却液温度、进气温度、车速等信号来判断发动机的爆震程度，将点火提前角控制在爆震界限的范围内，使发动机始终处于最佳的燃烧状态。7、点火提前角常用的计算方法（1）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（2）实际点火提前角＝基本点火提前角×点火提前角修正系数8、微机控制的点火提前角的确定

——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（1）初始点火提前角初始点火提前角又称为固定点火提前角，大小取决于发动机的结构型式，由曲轴位置传感器的初始位置确定，一般为压缩上止点前8°-12°。在发动机起动时、转速低于400r/min时、检查初始点火提前角时，点火提前角不能精确控制，采用固定的初始点火提前角，其实际点火提前角等于初始点火提前角。（2）基本点火提前角基本点火提前角是发动机最主要的点火提前角，是设计微机控制点火系统时确定的点火提前角，是点火提前角实现最佳控制的依据。基本点火提前角的确定一般采用发动机台架试验，综合考虑发动机的动力性、经济性、排放性、稳定性，使发动机达到最佳运行状态时所确定的点火提前角。点火提前角控制脉谱图（3）修正点火提前角为使实际点火提前角能适应发动机的运转状况，使发动机具有良好的动力性、经济性、排放性，根据相关因素，对点火提前角进行相关的修正。根据进气温度、冷却液温度、节气门位置、空燃比、起动开关、空调开关等传感器信号进行修正。9、不同工况下点火提前角的确定（1）起动时——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，一般为10°左右。（2）正常运转时——ECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点火提前角，并根据其他信号进行调节和修正，以确定实际点火提前角，并向电子点火控制器输出点火信号。点火提前角控制脉谱图

基本点火提前角发动机转速进气量（歧管压力）高高不同工况下点火提前角的控制过程

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起动时点火提前角的控制：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。控制信号——发动机转速信号（Ne信号）和起动开关信号（STA信号）。起动后基本点火提前角的确定：怠速运转时——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确定基本点火提前角。

10、点火提前角的修正主要修正方法：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。主要修正方法有：主要修正项目：

（1）水温修正水温修正又可分为暖机修正和过热修正。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——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）-40-20020406080冷却液温度/℃提前角

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——冷却液温度传感器信号、节气门位置传感器信号（IDL信号）。20406080100120冷却液温度/℃←推迟提前→IDL通IDL断（2）怠速稳定修正怠速稳定修正——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——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）空燃比反馈修正空燃比反馈修正——ECU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。空燃比反馈修正控制信号——氧传感器信号。点火提前角喷油量日产汽车点火提前角确定方法1、平常行驶时点火提前角的控制实际点火提前角=基本点火提前角*水温修正系数发动机转速和负荷确定基本点火角

水温对点火提前角的修正

2、怠速及减速时点火提前角控制

3、起动时点火提前角控制

二、通电时间控制1、通电时间对发动机工作的影响（1）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。（2）如果通电时间过长，点火线圈又会发热并增大电能消耗。（3）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。（4）需根据蓄电池电压对通电时间进行修正。2、点火导通角（通电时间）点火导通角——在点火线圈初级电路的功率三极管导通期间，发动机曲轴所转过的角度。对点火导通角进行控制，可保证点火线圈既能产生足够高的次级电压，又能防止通电时间过长，导致点火线圈过热而烧坏。控制方法：ECU根据电源电压、发动机转速，从预先试验并储存在存储器中的点火导通时间脉谱图中查询并确定导通时间。3、通电时间的控制方法点火线圈初级电路的通电时间由ECU控制，根据发动机转速信号和电源电压信号，从储存在存储器中的点火导通时间脉谱图中查询并确定导通时间确定最佳的闭合角（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。4、点火线圈的恒流控制控制原理——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。闭合角控制

三、爆燃控制1、爆燃的危害（1）是一种不正常燃烧。（2）轻微的爆燃，可使发动机功率上升，油耗下降。（3）爆燃严重时，会导致冷却液过热，功率下降油耗上升。2、爆燃的控制方法——推迟点火提前角在发动机工作过程中，ECU根据爆燃传感器送来的信号，分析判断有无爆燃及爆燃的程度，输出相应的点火指令控制，对点火提前角进行适当的修正，使发动机无限接近爆燃区而不进入爆燃区，保证发动机热效率最高。增大点火提前角有爆燃无爆燃减小点火提前角4.7电控点火系统的构造与维修

本节主要内容：点火器点火线圈和分电器爆燃传感器点火控制电路1、点火器功能：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：用万用表或示波器检查发动机ECU相应端子间电压。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

【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】缸体侧面或火花塞座孔上【分类】电感式爆燃传感器压电式爆燃传感器。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3、爆燃传感器

KnockSensor

(KS)【组成】铁心、永久磁铁、线圈及外壳。【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。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