发动机电控技术之第二模块第二模块 汽油机点火系统的控制汽油机点火系统的控制第一节 电控点火系统的功能 第二节 电控点火系统的组成与工作原理第三节 电控点火系统主要元件的构造与维修第一节 电控点火系统的功能 一、点火提前角的控制 二、 通电时间的控制 三、 爆燃的控制 一、点火提前角的控制1. 点火提前角对发动机性能的影响2. 最佳点火提前角确定依据3. 控制点火提前角的基本方法4. 起动时点火提前角的控制5. 起动后基本点火提前角的确定6. 点火提前角的修正点火提前角是从火花塞发出电点火提前角是从火花塞发出电火花，到该缸活塞运行至压缩火花，到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度。上止点时曲轴转过的角度。当汽油机保持节气门开度、转当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽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机每一工况都存在一个最佳点火提前角。火提前角。适当点火提前角，可使发动机适当点火提前角，可使发动机每循环所做的机械功最多（曲每循环所做的机械功最多（曲线阴影部分）。线阴影部分）。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，排气温度升点火提前角过小，排气温度升高，功率降低。范围高，功率降低。范围5 56060度度1. 点火提前角对发动机性能的影响点火提前角对发动机性能的影响A：不点火：不点火 B：点：点火过早火过早C：点火适当：点火适当 D：点火：点火过迟过迟 在电控点火系统中，点火提前角通常由初始点火提前角、基本点火提前角和点火提前角修正值三部分组成。最佳点火提前角由ECU将三部分按一定程序和方法计算出来的。 (1)最佳点火提前角的决定因素最佳点火提前角的决定因素 (2)转速对点火提前角的影响转速对点火提前角的影响 (3)负荷对点火提前角的响负荷对点火提前角的响 (4)燃料的性质燃料的性质2.2.最佳点火提前角确定依据最佳点火提前角确定依据 （1）最佳点火提前角的决定因素）最佳点火提前角的决定因素 转速，负荷，燃料的性质，混合气浓度 等很多因素决定。 随着转速的升高点火提前角增大。采用电控点火随着转速的升高点火提前角增大。采用电控点火系统，更接近理想的点火提前角。系统，更接近理想的点火提前角。（2 2）转速对点火提前角的影响）转速对点火提前角的影响 歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前角小，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（反之点火提前角大。采用电控点火（ESAESA）系统时，可以）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。使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。 (3) (3) 负荷对点火提前角的响负荷对点火提前角的响真空度(4) (4) 燃料的性质燃料的性质汽油的辛烷值越高，抗暴性能越好；相反，汽油的辛烷值越低，抗暴性能越差。出厂时： 一般是设在无铅汽油的位置。其它因素： 燃烧室的形状；温度；空燃比；大气压力；冷却液的温度等因素。3. 3. 控制点火提前角的基本方法控制点火提前角的基本方法 发发动动机机起起动动时时采采采采用用用用固固固固定定定定点点点点火火火火提提提提前前前前角角角角控控控控制制制制，按按ECUECU内内存存储储的的初初始始点点火火提提前前角角（设设定定值值）对对点点火火提提前前角角进进行行控控制制。起起动动时时点点火火提提前前角角的的设设定定值值随随发发动动机机而而异异，对对一一定定的的发发动动机机而而言言，起起动动时时的的点点火火提提前前角角是是固固定定的的，一一般般为为1010左右。左右。发动机正常运转时（起动后）采用发动机正常运转时（起动后）采用最佳点火提前角最佳点火提前角最佳点火提前角最佳点火提前角控制，控制，控制，控制，主主ECUECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点火提前角，并根据其他有关信号进行修正，最后确定实火提前角，并根据其他有关信号进行修正，最后确定实际的点火提前角，并向电子点火控制器输出点火执今信际的点火提前角，并向电子点火控制器输出点火执今信号，以控制点火系的工作（如下图）。号，以控制点火系的工作（如下图）。 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初始点火提前角基本点火提前角点火提前角修正系数注：修正系数与传感器及发动机工况信号有关注：修正系数与传感器及发动机工况信号有关4. 4. 起动时点火提前角的控制起动时点火提前角的控制 条件：条件： 转速较低：500r/min 空气计量不稳定起动时点火提前角：起动时点火提前角： 按预定值进行控制控制信号：控制信号： 转速信号Ne与起动开关信号STA5. 5. 起动后基本点火提前角的确定起动后基本点火提前角的确定 怠速运转怠速运转 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。 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。 怠速以外工况怠速以外工况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。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： (1) 水温修正 (2) 怠速稳定修正 (3) 空燃比反馈修正6. 6. 点火提前角的修正点火提前角的修正（1 1）水温修正）水温修正水温修正又可分为暖机修正和过热水温修正又可分为暖机修正和过热修正。修正。暖机修正：暖机过程中，随冷却水暖机修正：暖机过程中，随冷却水温的提高，点火提前角应适当减小。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、节气门位信号或空气流量计信号、节气门位置传感器信号（置传感器信号（IDL信号）。信号）。过热修正：冷却液温度过高时，非过热修正：冷却液温度过高时，非怠速时，为防止发生爆震，推迟点怠速时，为防止发生爆震，推迟点火。怠速时，为防止进一步过热，火。怠速时，为防止进一步过热，点火提前。点火提前。过热修正控制信号：冷却液温度传过热修正控制信号：冷却液温度传感器信号、节气门位置传感器信号感器信号、节气门位置传感器信号（IDL信号）。信号）。暖机修正暖机修正过热修正过热修正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（2 2）怠速稳定修正）怠速稳定修正与怠速目标转速的差值与怠速目标转速的差值信号）。当空调工作时，怠速稳定的点火提前角要小一些。空调工作时，转速提高，所以应推迟点火。在ECU控制的点火系统，当车速超过2Km/h时，就不再进行稳定怠速修正。（3 3）空燃比反馈修正）空燃比反馈修正点火提前角喷油量ECU根据氧传感器反馈的信号对空燃比进行修正。随喷油量的增加或减少，发动机转速在一定范围内波动，为了提高转速的稳定性，在反馈修正的喷油量减少时，点火提前角应相应增大，确保在上止点混合气能迅速燃烧。（燃烧速度）空燃比反馈修正的主要控制信号有：氧传感器信号、节气门位置信号、冷却液温度信号等。 二、通电时间（二、通电时间（闭合角闭合角）控制）控制1 1通电时间对发动机工作的影响通电时间对发动机工作的影响2 2通电时间的控制方法通电时间的控制方法3 3点火线圈的恒流控制点火线圈的恒流控制 初级电路导通时间，主要影响点火线圈初级断开电流值初级电路导通时间，主要影响点火线圈初级断开电流值及点火线圈储存的能量，即影响次级点火电压的高低。而点及点火线圈储存的能量，即影响次级点火电压的高低。而点火线圈初级电流的大小及所存储能量取决于发动机的转速及火线圈初级电流的大小及所存储能量取决于发动机的转速及电源电压。为保证在不同转速和供电电压下，都具有相同的电源电压。为保证在不同转速和供电电压下，都具有相同的断开电流，并防止点火线圈因长时间通过大电流过热烧毁，断开电流，并防止点火线圈因长时间通过大电流过热烧毁，必须对初级电路导通时间加以控制。必须对初级电路导通时间加以控制。 1 1通电时间对发动机工作的影响通电时间对发动机工作的影响 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（点火模块）中三极管的导通时间。2 2通电时间的控制方法通电时间的控制方法3 3点火线圈的恒流控制点火线圈的恒流控制 由于现代车采用了高能点火线圈，改善点火性能。为了防由于现代车采用了高能点火线圈，改善点火性能。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。火控制电路中增加了恒流控制电路。恒流的基本方法是：在点火器功率晶体管的输出回路中增恒流的基本方法是：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。使晶体管的集电极电流稳定，从而实现恒流控制。三、爆燃的控制三、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小点火提前角减小点火提前角 安装在发动机缸体（或气缸盖上）的爆震传感器，用于安装在发动机缸体（或气缸盖上）的爆震传感器，用于检测发动机是否发生爆震及程度。并把爆震产生的机械振动检测发动机是否发生爆震及程度。并把爆震产生的机械振动转变为电信号输入转变为电信号输入ECUECU。ECUECU把爆震传感器输入的信号滤波处把爆震传感器输入的信号滤波处理后，并判定其爆震的程度，以推迟点火角。爆震强推迟点理后，并判定其爆震的程度，以推迟点火角。爆震强推迟点火角度大，爆震弱推迟点火度小。火角度大，爆震弱推迟点火度小。每次调整都以一个固定的每次调整都以一个固定的角度递减，直到爆震消失为止。而后又以一个固定的角度使角度递减，直到爆震消失为止。而后又以一个固定的角度使点火提前，当发动机再次发生爆震时，点火提前，当发动机再次发生爆震时，ECUECU又使点火提前角又使点火提前角再次推迟，调整控制过程如此反复地进行再次推迟，调整控制过程如此反复地进行（如图）。（如图）。 一、电控点火系统的类型 二、基本组成与工作原理 三、有分电器电控点火系统 四、无分电器电控点火控制系统 五、爆燃控制系统第二节第二节 点火系统的组成与工作原理点火系统的组成与工作原理 一、电控点火系统的类型一、电控点火系统的类型1. 按技术类:传统式；晶体管式（或电子式）；电脑控制。2. 按有无分电器来分：有分电器；无分电器两种类型。二、基本组成与工作原理二、基本组成与工作原理 1. 1. 基本组成基本组成 一般由电源、传感器、ECU、点火器、点火线圈和火花塞组成。2. 2. 工作原理工作原理 发动机工作时，发动机工作时，ECU根据接受到的传感器信号，根据接受到的传感器信号，按存储器中的相关程序和数据，确定出最佳点火提前按存储器中的相关程序和数据，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。点火器根角和通电时间，并以此向点火器发出指令。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，有电流从点火线圈中的初级电路通过，点路导通时，有电流从点火线圈中的初级电路通过，点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。当初级电火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。当初级电路被切断时，次级线圈中产生很高的感应电动势，经路被切断时，次级线圈中产生很高的感应电动势，经分电器或直接送至工作气缸的火花塞（控制电路如下分电器或直接送至工作气缸的火花塞（控制电路如下图）。图）。 控制电路控制电路1. 主要特点主要特点 只有1个点火线圈。2. 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。三、有分电器电控点火系统三、有分电器电控点火系统点火线圈点火器分电器火花塞ECUECU四、无分电器电控点火系统四、无分电器电控点火系统1. 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。2.2.优缺点优缺点 分火性能较好，但其结构和控制电路复杂。3.3.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： （1 1）同时点火方式同时点火方式 （2 2）独立点火方式独立点火方式 （3 3）二极管配电点火方式二极管配电点火方式 （1 1）同时点火方式）同时点火方式 点火线圈的个数等于气缸数的一半。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（2 2）独立点火方式）独立点火方式 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。（3 3）二极管配电点火方式）二极管配电点火方式 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。 五、爆燃控制系统五、爆燃控制系统 1. 爆燃控制系统的结构组成爆燃控制系统的结构组成爆燃传感器； ECU； 其它传感器；点火器与点火线圈；火花塞；分电器。2.2.爆燃识别爆燃识别 3.3.爆燃强度的确定爆燃强度的确定 ECUECU根据爆燃信号超过基准值的次数来判定爆燃强度，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。次数越多，爆燃强度越大，反之越小。 通过爆振传感器测量的不同的频率波，输入电脑的滤波电路，滤波电路只允许特定的频率范围的振动频率通过，并将滤波后的波形幅值进行与标准比较，从而获得爆振的区域与爆振程度。第三节 电控点火系统的构造与维修 一、点火器二、点火线圈和分电器三、爆燃传感器四、点火控制电路一、点火器一、点火器组成：组成：一般由气缸判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路组成。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。点火开关在ON，IGF有45V的电压；起动发动机，IGT的电压为0.51.0V。二、点火线圈和分电器二、点火线圈和分电器检测：检测：拆开点火线圈上的线束，用万用表检查点火线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。圈电阻，应符合规定，否则说明点火线圈有故障。电电控控点点火火系系统统所所用用的的分分电电器器，其其功功用用、结结构构、工工作作原原理、检修方法与传统点火系基本相同。理、检修方法与传统点火系基本相同。 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。可分为： 1.1.电感式爆燃传感器电感式爆燃传感器 2.2.压电式爆燃传感器压电式爆燃传感器 （1 1）压电式共振型爆燃传感器压电式共振型爆燃传感器 （2 2）压电式非共振型爆燃传感器压电式非共振型爆燃传感器 （3 3）压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器 3.3.爆燃传感器的检修爆燃传感器的检修三、三、爆燃传感器爆燃传感器(KS)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。1. 电感式爆燃传感器电感式爆燃传感器线圈铁心壳体永久磁铁电感式爆燃传感器电感式爆燃传感器2. 2. 压电式爆燃传感器压电式爆燃传感器 （1 1）压电式共振型爆燃传感器）压电式共振型爆燃传感器 由压电元件、振子、基由压电元件、振子、基座、外壳等组成。当发生爆座、外壳等组成。当发生爆燃时，振子与发动机共振，燃时，振子与发动机共振，压电元件输出的信号电压也压电元件输出的信号电压也有明显增大，易于测量。有明显增大，易于测量。频率（2）压电式非共振型爆燃传感器）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（3 3）压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器）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。3. 3. 爆燃传感器检修爆燃传感器检修四、点火控制电路四、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。怠速时检查点火器“IGT”端子与搭铁之间应有脉冲信号，检查ECU的“IGF”端子与搭铁之间应有脉冲信号。