1、,發(fā)動機點火控制系統(tǒng)及其他控制系統(tǒng),第三章,第三章 發(fā)動機點火控制系統(tǒng)及其他控制系統(tǒng),本章主要內(nèi)容： 發(fā)動機點火電控系統(tǒng) 怠速控制裝置 汽油機排放控制系統(tǒng) 汽油機進氣控制系統(tǒng),第一節(jié) 發(fā)動機點火控制系統(tǒng),第一節(jié).發(fā)動機點火控制系統(tǒng),本章主要內(nèi)容: 電控點火系統(tǒng)的類型 基本組成與工作原理 有分電器電控點火系統(tǒng) 無分電器電控點火控制系統(tǒng) 爆燃控制系統(tǒng),汽油機點火系統(tǒng)的類型 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)：又分為： 磁電機點火系統(tǒng)； 蓄電池點火系統(tǒng)。 缺點：高速易斷火，不適合高速發(fā)動機；斷電器觸點 易燒蝕，工作可靠性差；點火能量低，點火可靠性差。 微機控制的點火系統(tǒng)： 即電控點火系統(tǒng)。采用計算機根據(jù)各傳感器信號對 點

2、火提前角進行控制。 有分電器式、 無分電器式,電控點火系統(tǒng)的類型,組成： 電源、 傳感器、 ECU、 點火器、 點火線圈、 分電器和 火花塞等。,電控點火系統(tǒng)的基本組成與工作原理,電控點火系統(tǒng)的基本組成與工作原理,工作原理 發(fā)動機工作時，ECU根據(jù)傳感器信 號（G、Ne等信號），確定出最佳 點火提前角和通電時間， 并以此向點火器發(fā)出指令 （IGt、IGd信號）。 點火器根據(jù)指令，控制點火線圈初級電 路的導通和截止。 當電路導通時，點火線圈初級電路導通。 當初級電路被切斷時，次級線圈中感應出 高壓，經(jīng)分電器或直接送至工作氣缸的火 花塞。 IGt：點火正時信號 IGd：判缸信號,主要特點：只有1個

3、點火線圈。 組成：凸輪軸/曲軸位置傳感器、空氣流量計、冷卻液溫度傳 感器、節(jié)氣門位置傳感器、起動開關、空調(diào)開關、車速傳感 器。,一.電子控制有分電器點火系統(tǒng),恒壓電路,微處理器,火花塞,帶點火線圈的點火器,驅(qū)動 電路,IGF電路,1.基本點火電路,ECU通過傳感器 得到發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷信號, 查閱內(nèi)部存儲器中的最佳控制參數(shù) ,從而獲得這一工況下的最佳點火提前角和點火線圈初級電路通電時間, 將其轉(zhuǎn)換成點火正時指令(IGT) 送至電火控制器(模塊)。,恒壓電路,微處理器,火花塞,帶點火線圈的點火器,驅(qū)動 電路,IGF電路,1.基本點火電路,當點火正時指令 變?yōu)榈碗娖綍r, 點火線圈初級電 流被切斷

4、, 次級線圈中感應 出高壓, 再由分電器送至 相應缸的火花塞 產(chǎn)生電火花。,恒壓電路,微處理器,火花塞,帶點火線圈的點火器,驅(qū)動 電路,IGF電路,1.基本點火電路,點火線圈初級電流被切斷時, 觸發(fā)ICF信號發(fā)生電路輸出一個點火確認 信號IGF并反饋給ECU。 如果點火控制器中的 三極管不能導通和截止, 則ECU中的微處理器 接受不到反饋信號IGF, 表明點火系統(tǒng)發(fā)生故障, ECU立即中止燃油噴射。,電控點火系統(tǒng)的分電器與傳統(tǒng)的區(qū)別: 1)取消了斷電器等裝置, 不再承擔初級點火線圈通斷控制任務, 僅起到對高壓電的分配作用。 2)分電器內(nèi)裝凸輪軸位置傳感器, 為ECU提供凸輪軸位置和上止點信號,

5、 3)有的車型將點火線圈和點火控制器全集成 在一個分電器內(nèi)。,2.基本控制方法,(點火正時信號IGT和點火反饋信號IGF),六缸發(fā)動機 在某工況下, 發(fā)動機的轉(zhuǎn)速 為2000r/min, ECU計算出 最佳點火提 前角為上止 點前30曲 軸轉(zhuǎn)角, 初級線圈所需 通電時間為5ms (相當于 曲軸轉(zhuǎn)角60) 。,點火正時信號IGT,點火反饋信號IGF,六缸發(fā)動機在某工況下,發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為2000r/min, ECU計算出最佳點火提前角為上止點前30曲軸轉(zhuǎn)角, 初級線圈所需通電時間為5ms(相當于曲軸轉(zhuǎn)角60) 。 Ne信號1(1信號)轉(zhuǎn)換成方波的上止點G信號(即120 信號) 上升沿在壓縮上止點前

6、70,方波信號的寬度為4 曲軸轉(zhuǎn)角。,點火正時信號IGT,點火反饋信號IGF,ECU接收到上止點信號后,在方波的下降沿處,即上止點前66 處開始用Ne信號進行計數(shù)。 當ECU計數(shù)到第36個1信號時,即壓縮上止點前30曲軸轉(zhuǎn)角時, ECU控制點火正時指令(IGT)剛好處于下降沿, 于是功率三極管截止,切斷初級電路,感應出高壓電實現(xiàn)點火。,點火正時信號IGT,點火反饋信號IGF,由于六缸發(fā)動機的點火間隔為120 , 該工況的通電閉合角為60 。 ECU從功率管截止后又重新計數(shù)第60個1信號時, ECU控制點火正時指令(IGT)剛處于上升沿, 使功率三極管又開始導通, 初級線圈開始通電,準備下一個缸

7、的點火。,思考提問 1.電子控制有分電器點火系統(tǒng)的工作原理? 2.電子控制有分電器點火系統(tǒng)的基本組成?,二.電子控制無分電器點火系統(tǒng),特點： 用電子控制裝置取代了分電器， 利用電子分火控制技術(shù)將點火線圈產(chǎn)生的高壓電 直接送給火花塞進行點火， 點火線圈的數(shù)量比有分電器電控點火系統(tǒng)多。 優(yōu)缺點：分火性能較好，但其結(jié)構(gòu)和控制電路復雜。 分類：根據(jù)點火線圈的數(shù)量和高壓電分配方式的不同， 分為： 雙缸同時點火方式； 獨立點火方式； 二極管配電點火方式。,特點：點火線圈的個數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。 當兩同步缸同時到達上止點時，火花塞跳火，其中一缸接近壓縮行程上止點，為有效點火；另一缸接近排氣行程上止點，為無效

8、點火。,同時點火方式FLASH動畫,同時點火方式影片,1.無分電器雙缸同時點火方式,(1)工作原理: 雙缸同時點火系統(tǒng)是指兩個汽缸共用一個點火線圈, 其次級繞組的兩端分別與兩個汽缸上的火花塞相連接, 一個點火線圈上有兩個火花塞串聯(lián)。,兩個汽缸共用一個點 火線圈 次級繞組的兩端分別 與兩個汽缸上的火花 塞相連接, 一個點火線圈上有兩 個火花塞串聯(lián)。,當產(chǎn)生高壓電時,對兩個火花塞同時點火。 當一個汽缸處于壓縮行程準備點火階段時,另一個汽缸卻處于排氣行程, 對于壓縮行程的汽缸,由于汽缸壓力較高,放電困難,所需擊穿電壓較高. 對于排氣行程的汽缸,壓力接近大氣壓,放電容易,所需的擊穿電壓低,很容易擊穿

9、當兩汽缸的火花塞同時跳火時,其阻抗幾乎都在壓縮行程的火花塞上,承受絕大部分電壓降,而在排氣行程的火花塞上的電能損失也很小,對正常點火影響不大.,(2)無分電器雙缸同時點火系統(tǒng)的控制 ECU輸出的指令除控制通電時刻和 通電時間的點火正時指令(IGT)外, 還需輸出辨別汽缸指令(IGD) 。,該系統(tǒng)的曲軸位置傳感器采用磁感應傳感器, 該傳感器向ECU提供曲軸轉(zhuǎn)角信號Ne、 活塞上止點信號G1、G2。 ECU根據(jù)G1、G2信號判出下次進行點火的汽缸組, 并發(fā)出辨缸指令 (IGDA) 和 (IGDB) 。,輸出的辨缸指令 與點火氣缸的約定關系,發(fā)動機工作時,ECU不停地輸出具有點火正時功能和通電時間

10、功能的點火正時指令(IGT)。 此信號用于哪一組點火線圈, 由ECU辨缸指令IGDA和IGDB來決定。,功能：根據(jù)ECU的指令，控制點火線圈初級電路的通電或 斷電，并在完成點火后向ECU輸送點火確認信號。 檢測：用萬用表或示波器檢查發(fā)動機ECU相應端子間電壓。,(3).點火控制器,(3)點火控制器: 辨別點火汽缸、實現(xiàn)點火線圈初級電路的接通和切斷, 向ECU反饋點火控制器工作狀態(tài); 反饋功能主要向ECU提供火花塞是否正常點火信號。 ECU在每次發(fā)出點火正時指令后,通過IGF信號進行檢測。 當連續(xù)三次沒有反饋信號時, ECU認為點火系統(tǒng)有故障并自動停止噴油。 P103圖3.5,(4).點火線圈,

11、檢測：拆開點火線圈上的線束， 用萬用表檢查點火線圈電阻，應符合規(guī)定， 否則說明點火線圈有故障。,(4)點火線圈: 采用小型閉磁路點火線圈, 次級線圈的兩端分別與兩 個火花塞相連接。 汽缸組合的原則: 一個處于壓縮行程的結(jié)束 時,另一個處于排氣行程的 結(jié)束時刻,即同步。,當初級電流突然切斷時, 在次級線圈上會感應出 上萬伏的高壓電動勢, 加至火花塞電極之間, 噴出高壓火花, 點燃汽缸內(nèi)的混合氣。 然后, 當晶體管導通瞬間, 初級電流發(fā)生突變, 在次級線圈中產(chǎn)生約 1000V的電壓.,為防止進氣行程的汽缸引起回火,使發(fā)動機無法正常運轉(zhuǎn),在點火線圈的次級繞組中串聯(lián)一個高壓二級管。 當功率管導通時,產(chǎn)

12、生的感應電動勢反向加在高壓二極管上,由于二極管的反向截止功能, 1000V的高壓電就無法使火花塞跳火。 當功率控制三極管截止時,次級繞組產(chǎn)生的高壓電與前相反, 二級管導通,使火花塞順利跳火。,特點：每缸一個點火線圈，即點火線圈的數(shù)量與氣缸數(shù)相等。 由于每缸都有點火線圈，即使發(fā)動機轉(zhuǎn)速很高，點火線圈也有較長的通電時間，可提供足夠高的點火能量。,獨立點火方式影片,2.無分電器獨立點火方式,3.無分電器二極管配電點火方式,特點：四個氣缸共用一個點火線圈。 發(fā)動機氣缸數(shù)必須是4的整數(shù)倍。,三.點火提前角和閉合角的控制,發(fā)動機點火控制系統(tǒng)功能,主要內(nèi)容： 點火提前角的控制 通電時間的控制 爆燃的控制,點

13、火提前角對發(fā)動機性能的影響 最佳點火提前角確定依據(jù) 控制點火提前角的基本方法 起動時點火提前角的控制 起動后基本點火提前角的確定 點火提前角的修正,1.點火提前角的確定與控制,點火提前角是從火花塞發(fā)出電火花，到該缸活塞運行至壓縮上止點時曲軸轉(zhuǎn)過的角度。 當汽油機保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定時，汽油機功率和耗油率隨點火提前角的改變而變化。對應于發(fā)動機每一工況都存在一個最佳點火提前角。 適當點火提前角，可使發(fā)動機每循環(huán)所做的機械功最多（ 曲線陰影部分） 點火提前角過大，易爆燃； 點火提前角過小，排氣溫度升高，功率降低。,1.點火提前角的確定與控制,最佳點火提前角的確定依據(jù),最佳點火提前角

14、與下述因素有關: 發(fā)動機轉(zhuǎn)速： 轉(zhuǎn)速升高，點火提前角增大。采用電控點火系統(tǒng)，更接近理想的點火提前角。 發(fā)動機負荷： 歧管壓力高（真空度小、負荷大），點火提前角小，反之點火提 前角大。采用電控點火（ESA）系統(tǒng)時，可以使發(fā)動機的實際 點火提前角接近于理想的點火提前角。 燃料性質(zhì)：汽油辛烷值越高，抗爆性越好，點火提前角可增大。 其他因素：燃燒室形狀、燃燒室內(nèi)溫度、空燃比、大氣壓力、冷卻水溫度。,思考提問 點火提前角的定義?最佳點火提前角與哪些因素有關？,起動： 按ECU內(nèi)存儲的初始點火 提前角對點火提前角進行 控制。起動時的點火提前 角一般是固定的為10左右。 正常運轉(zhuǎn)： ECU根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和

15、 負荷信號，確定基本點火 提前角，并根據(jù)其他信號 修正，以確定實際的點火提前 角，并向電子點火控制器輸出 點火信號。,電控點火數(shù)據(jù)圖,控制點火提前角的基本方法,點火提前角常用的計算方法： 實際點火提前角初始點火提前角基本點火提前角修正點火提前角 實際點火提前角基本點火提前角點火提前角修正系數(shù),發(fā)動機起動過程中， 進氣管絕對壓力傳感器信號或空氣流量計信號 不穩(wěn)定， ECU無法正確計算點火提前角， 一般將點火時刻固定在設定的初始點火提前角。 控制信號：發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號（Ne信號）和起動開關信號（STA信號）。,起動時點火提前角的控制,怠速運轉(zhuǎn) ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器 信號（IDL信號）、發(fā)動機轉(zhuǎn)

16、 速傳感器信號（Ne信號）和 空調(diào)開關信號（A/C信號）確 定基本點火提前角。 怠速以外工況 ECU根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負 荷（單位轉(zhuǎn)數(shù)的進氣量或基 本噴油量）確定基本點火提 前角。,電控點火數(shù)據(jù)圖,起動后點火提前角的控制,不同的發(fā)動機控制系統(tǒng)中， 對點火提前角的修正項目和修正方法也不同。 修正方法有修正系數(shù)法和修正點火提前角法兩種 。 主要修正項目： 水溫修正； 怠速穩(wěn)定修正； 空燃比反饋修正。,點火提前角的修正,水溫修正又可分為暖機修正和過熱修正。 暖機修正： 暖機過程中，隨冷卻水溫的提高，點火提前角應適當減小。 暖機修正控制信號： 冷卻液溫度傳感器信號、進氣管絕對壓力傳感器信號或空氣流量計

17、信號、節(jié)氣門位置傳感器信號（IDL信號） 過熱修正： 冷卻液溫度過高時，點火提前角應適當增大。 過熱修正控制信號： 冷卻液溫度傳感器信號、節(jié)氣門位置傳感器信號（IDL信號）,暖機修正,過熱修正,(1)水溫對點火提前角的修正,ECU根據(jù)實際轉(zhuǎn)速與目標轉(zhuǎn)速的差來修正點火提前角， 低于目標轉(zhuǎn)速，應增大點火提前角，反之，推遲點火提前角。 怠速穩(wěn)定修正控制信號：發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號（Ne信號）、 節(jié)氣門位置傳感器信號（IDL信號）、車速傳感器信號 （SPD信號）、空調(diào)開關信號（A/C信號）,(2)怠速穩(wěn)定對點火提前角的修正,由于空燃比反饋控制系統(tǒng)， 是根據(jù)氧傳感器的反饋信號調(diào)整噴油量的多少來達到 最佳空燃比控

18、制的，所以這種噴油量的變化必然帶來發(fā)動 機轉(zhuǎn)速的變化。為了穩(wěn)定發(fā)動機轉(zhuǎn)速， 點火提前角需根據(jù)噴油量的變化進行修正。,(3)空燃比反饋對點火提前角的修正,通電時間對發(fā)動機工作的影響 在發(fā)動機工作時，必須保證點火線圈的初級電路有 足夠的通電時間。 但如果通電時間過長，點火線圈又會發(fā)熱并增大電能消耗。 要兼顧上述兩方面的要求， 就必須對點火線圈初級電路的通電時間進行控制。 另外還需根據(jù)蓄電池電壓對通電時間進行修正。,2.閉合角的控制(通電時間的控制),現(xiàn)代點火線圈初級電路的通電時間 由ECU控制， 根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和電源電壓信號 確定最佳的閉合角（通電時間）， 并控制點火器輸出指令信號（IGt信

19、號）， 以控制點火器中晶體管的導通時間。,通電時間的控制方法,點火線圈的恒流控制 為了防止初級電流過大燒壞點火線圈， 在部分電控點火系統(tǒng)的點火控制電路中增加了恒流控制電路。 恒流的基本方法： 在點火器功率晶體管的輸出回路中增設一個電流檢測電阻， 用電流在該電阻上形成的電壓降反饋控制晶體管的基極電流， 只要這種反饋為負反饋，就可使晶體管的集電極電流穩(wěn)定， 從而實現(xiàn)恒流控制。,思考提問 汽車電腦ECU是如何完成爆震的控制?,組成：在電控點火系統(tǒng)基礎上增加爆燃傳感器。 爆燃識別：由缸體上的爆燃傳感器檢測發(fā)動機不同頻率范圍內(nèi)的機械振動，發(fā)生爆燃時傳感器電壓信號有較大的振幅。 爆燃強度的確定：ECU根據(jù)

20、爆燃信號超過基準值的次數(shù)來判定爆燃強度，次數(shù)越多，爆燃強度越大，反之越小。,1、爆燃傳感器 2、ECU 3、其他傳感器 4、點火器和點火線圈 5、分電器 6、火花塞,四.爆燃控制系統(tǒng),爆燃的危害 是一種不正常燃燒。 輕微的爆燃，可使發(fā)動機功率上升，油耗下降。 爆燃嚴重時，會導致冷卻液過熱，功率下降、油耗上升。 控制方法：推遲點火提前角。 在電控點火系統(tǒng)中，通過增加爆燃傳感器檢測是否發(fā)生爆燃及爆燃程度，并根據(jù)判定結(jié)果對點火提前角進行反饋控制。,爆燃的控制,思考提問 汽車電腦ECU是如何完成爆震的控制?,五.電子控制點火系統(tǒng)故障檢測與診斷,豐田皇冠3.0轎車點火控制電路。 維修時用萬用表檢測“B”

21、端子和點火線圈的“”端子與搭鐵之間的電壓，應為蓄電池電壓。怠速時檢查點火器“IGT”端子與搭鐵之間應有脈沖信號，檢查ECU的“IGF”端子與搭鐵之間應有脈沖信號。,五.電子控制點火系統(tǒng)故障檢測與診斷,（1）輸出極的測試：,拔下點火線圈4針插頭，用發(fā)光二極管測試燈連接蓄電池正極和插頭上端子4（如圖），發(fā)光二極管測試燈應亮。如果測試燈不亮，檢查端子4和接地點的線路是否有斷路。,五.電子控制點火系統(tǒng)故障檢測與診斷,（2）電壓供應的測試：,拔下點火線圈的4針插頭，用發(fā)光二極管測試燈連接在發(fā)動機接地點和插頭上端子2之間，打開點火開關，發(fā)光二極管測試燈應亮。 如果測試燈不亮，檢查中央電器D插頭23端子與4

22、針插座端子2之間線路是否斷路。,閃亮,點火開關on,五.電子控制點火系統(tǒng)故障檢測與診斷,（3）點火線圈的測試：,拔下4個噴油器的插頭和點火線圈的4針插頭，打開點火開關，用發(fā)光二極管測試燈連接發(fā)動機接地點和插頭上端子1，接通起動機數(shù)秒，測試燈應閃亮，然后用測試燈連接發(fā)動機接地點和端子3，接通起動電動機數(shù)秒，測試燈應閃亮。如果測試燈不閃，檢查點火線圈插頭上端子和發(fā)動機控制單元線束的插頭間導線是否開路或短路。,啟動數(shù)妙,閃亮,五.電子控制點火系統(tǒng)故障檢測與診斷,AFE點火線圈的結(jié)構(gòu)與檢修 點火線圈發(fā)生故障，發(fā)動機立即熄火，或不能啟動。 ECU不能檢測到該故障信息。 圖2-45所示為ECU對點火線圈的控制電路。,圖2-45 點火線圈電路,打開點火開關， 用萬用表檢測 點火線圈2號正極對地電壓， 應為12V。 關閉點火開關， 拔下4個噴油器的接線和 點火線圈的接線， 用一發(fā)光二極管測試燈， 分別連接發(fā)動機搭鐵點和 點火線圈上的1號插頭， 這時接通啟動機數(shù)秒， 測試燈應同時閃爍。,常見故障: 點火能量不足,點火時間不對, 沒有高壓火花等. 故障的主要原因: 線路連接不良,信號發(fā)生器不良, 點火線圈不良,點火控制器