汽车电子点火控制系统-课件

第三章汽车电子点火控制系统

汽车发动机所用的点火装置中，柴油机采用压缩点火，汽油机采用火花点火。电子点火控制系统的功用：提供高压，产生电火花，适当时间和有次序地点燃气缸中的压缩混合气。1PPT课件第三章汽车电子点火控制系统

对汽车点火装置的基本要求：（1）提供足够击穿火花塞电极间隙的高电压（〈30~50kV）火花塞间隙、混合气浓度、电极温度和极性、发动机工况（转速、负荷、压缩比、点火提前角）（2）提供足够的电火花能量和持续时间发动工况（起动、加速和怠速）带来混合气浓度、电极温度、雾化均匀程度等变化；传统的点火方式在高速时点火时间变短。（3）提供适当的点火时机（点火提前角：发出电火花开始到活塞到达上止点为止的一段时间内发动机曲轴转过的转角。）

2PPT课件第三章汽车电子点火控制系统点火提前角控制什么叫“提前角”？点火时曲轴的位置与活塞在上止点（压缩行程结束点）之间的夹角。为什么要“提前角”？一般在活塞到达上止点之前点火，这样可以使气体压力在活塞相当于转过上止点后10~15°的位置时达到最高值，从而使可燃气体能在做功行程中得到比较完全的膨胀，热能得到最有效的利用。3PPT课件第三章汽车电子点火控制系统

影响点火提前角的因素：（1）转速：转速高带来混合气压力和温度的提高。缸内气流扰动加剧，燃烧速度加快。点火提前角也应提前。（2）负荷：负荷增加时混合气量大，压缩终了温度和压力高，点火提前角减小。（3）起动和怠速：点火提前角减小或不变。（4）辛烷值：辛烷值表示汽油的抗爆性能。汽油的辛烷值高则抗爆性能好，点火提前角可大些。（5）压缩比：压缩比大则提前角要减小（6）空燃比：空燃比11~14时燃烧最快，点火提前角减小。（7）火花塞的数量：比一个要提前，但每个的点火提前角不一样（8）进气压力：高原地区点火提前4PPT课件第三章汽车电子点火控制系统

被点火提前角影响的因素：（1）发动机的效率和功率（2）发动机排放（3）发动机燃油经济性（4）发动机爆燃（发动机“轻爆”有利动力性和省油）5PPT课件第三章汽车电子点火控制系统

传统的汽车点火装置的工作原理6PPT课件第三章汽车电子点火控制系统

传统的汽车点火装置的缺陷（1）不能满足多缸和高转速的要求（2）火花塞积碳难清洁（3）系统电容不容易选择（4）触点间隙经常需要调整7PPT课件3.1电子点火装置

电子点火装置的分类：（1）按储能方式分：电感型和电容型（2）按电子元器件分：晶体管、晶闸管和集成电路（3）按有无触点分：有触点和无触点8PPT课件3.1电子点火装置

有触点（断电器触点）电子点火装置又称之为晶体管辅助点火装置。无触点电子点火装置又称全晶体管式点火装置。

无触点电子点火装置：去掉“断电器”触点，用脉冲信号发生器代替，故无“触点”。无触点电子点火装置由脉冲信号发生器和电子点火控制器组成。脉冲信号发生器检测曲轴或活塞在气缸中的位置，转换成脉冲电信号。输出给电子点火控制器。电子点火控制器在脉冲电信号控制下控制点火线圈的一次电路通断。

无触点电子点火装置优点：无触点、无机械磨损，一次电流大（二次电压高、间隙可大、可点燃稀薄气，降低排放和改善经济性）

无触点的触发装置有：磁电式、霍尔式、光电式和电磁式9PPT课件3.2数字点火控制系统

技术背景：（1）普通的无触点式点火装置需要采用机械方式调整点火时刻，由于其本身的局限性和机械磨损不能保证点火提前角的最佳和提前角的稳定性。（2）对发动机的动力性、排放和燃油经济性的严格要求，对点火提前角的控制有更高的要求（3）微机数字式点火控制可以动态满足不同发动机工况对提前角的控制要求，同时通电时间的控制、爆燃的控制也能达到比较理想的精度。10PPT课件3.2数字点火控制系统

微机数字点火控制系统是通过高压发生器实现对发动机的点火。按高压分配方式数字点火控制系统的分类：（1）带分电器点火系统类似普通的机械式点火装置通过分电器分配高压电，不需要判缸，结构简单，适合于发动机的改造。（2）直接点火系统每缸一个高压发生装置、点火线圈及其驱动电路，控制系统还必须判缸。结构复杂和成本高11PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.1数字式点火控制系统综述

数字点火控制系统三大功能：（1）提前角的控制（2）点火线圈导通时间的控制（3）爆燃的控制12PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.1数字式点火控制系统综述数字点火控制系统组成：（1）电源：电池和发电机（2）传感器：主要有发动机转速传感器、进气歧管绝对压力传感器、曲轴位置传感器、凸能轴位置传感器、还有节气门位置传感器、冷却液温度传感器、爆燃传感器和起动开关、空调开关等传感器及开关信号。（3）电子控制系统：收集传感器信号，计算提前角，发出点火指令。13PPT课件14PPT课件3.2数字点火控制系统

（4）点火控制模块：接受点火指令，产生功率输出，驱动点火线圈（5）点火线圈：储存点火电能，转换高压电（15~20kv）（6）火花塞：产生电火花点燃混合气（7）分电器15PPT课件3.2数字点火控制系统

数字式点火控制系统的工作原理及控制过程：发动机运行时ECU不断地采集发动机转速、负荷、水温、进气温度等信号，并根据固化在ECU中的程序和参数计算出该工况下的最佳点火提前角和一次电路的导通角，并以此向点火控制模块发出控制指令。点火控制模块根据点火指令控制点火线圈的通断。导通时一次电路和一次线圈有电流通过，点火线圈将点火能量储存线圈磁场中；当一次线圈断电，在二次线圈中产生很高的电压，高电压击穿火花塞间隙，产生点火火花。

ECU还可根据爆燃传感器的输入信号来判断发动机的爆燃程度，并将点火提前角控制在轻微爆燃范围内，使发动机获得较高的燃烧效率。16PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.2点火提前角控制影响提前角的主要因素有：发动机转速和负荷。通过试验得出在不同的发动机转速和不同的负荷下的最佳提前角列表存入计算机，供提前角计算之用。发动机实际运行时用发动机转速和节气门位置传感器的信号在表中提起对应的点火提前角数值。

17PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.2点火提前角控制影响提前角的主要因素有：发动机转速和负荷。通过试验得出在不同的发动机转速和不同的负荷下的最佳提前角列表存入计算机，供提前角计算之用。发动机实际运行时用发动机转速和节气门位置传感器的信号在表中提起对应的点火提前角数值。

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3.2.2点火提前角控制提前角的控制：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

最大35°~40°最小-10°~0°19PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.2点火提前角控制（1）初始点火提前角

原始设定值，又称固定点火提前角，与发动的型号有关。一般为10°

特殊情况下，发动机实际的点火提前角等于初始点火提前角。发动机起动和转速小于400rpm时，节气门位置传感器T端头短路或怠速触点闭合，且车速小于2km/h），发动机ECU故障或后备系统工作时：实际点火提前角=初始点火提前角

20PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.2点火提前角控制（2）基本点火提前角

怠速基本点火提前角（有空调8°和无空调4°）正常运行基本点火提前角（二维表存入计算机）21PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.2点火提前角控制（3）修正点火提前角

暖机修正：根据水温修正怠速修正过热修正空燃比反馈修正22PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.3通电时间控制

保证足够的通电时间，使一次电流达到饱和，同时还不应使点火线圈发热。根据蓄电池电压修正通电时间。

23PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.4爆燃控制

保气缸内的异常高温和高压，部分混合气在点火火焰未传播到位时就发生自燃，燃烧室瞬时会有多个火源燃烧，这种现象叫爆燃。爆燃带来的危害：（1)高温和冲击波（2）引起气缸体、气缸盖和进气歧管等薄壁构件产生高频振动，运动构件承受冲击载荷（敲缸）（3）火花塞和活塞等过热和熔损24PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.4爆燃控制爆燃与点火时刻的关系点火角越大，燃烧压力越高，越容易产生爆燃。发动机发出最大转矩出现在爆燃界限附近。利用爆燃传感器进行反馈控制，可以把点火时刻控制在爆燃界限附近。

25PPT课件26PPT课件27PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.4爆燃控制爆燃控制系统爆燃的检测：爆燃传感器安装在缸体上，利用压电元件的压电效应把振动转化为电信号，再通过信号处理和识别，判断出爆燃。检测气缸压力、发动机机体振动或燃烧噪声。28PPT课件3.2数字点火控制系统

3.2.4爆燃控制

爆燃的控制方法：将识别出的爆燃信号强度与基