第三節(jié) 點火閉環(huán)控制子系統(tǒng).ppt

第三章點火系統(tǒng)閉環(huán)控制子系統(tǒng) 一概述二電子點火系統(tǒng)的組成三電子點火系統(tǒng)分類四點火系統(tǒng)的使用與故障診斷 曲軸位置傳感器是發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中最主要的傳感器之一 它提供點火時刻 點火提前角 確認曲軸位置的信號 用于檢測活塞上止點 曲軸轉角及發(fā)動機轉速 曲軸位置傳感器所采用的結構隨車型不同而不同 可分為磁脈沖式 光電式和霍爾式三大類 它通常安裝在曲軸前端 凸輪軸前端 飛輪上或分電器內 曲軸位置及凸輪軸傳感器 曲柄連桿機構簡介 機體組 活塞連桿組 曲軸飛輪組 1 曲軸飛輪組功用 1 將做功沖程從連桿傳來的力轉變?yōu)檗D矩經(jīng)飛輪傳到傳動機構 2 靠慣性通過連桿反過來推動各缸活塞的進氣 壓縮 排氣沖程 3 驅動配氣機構和其他附屬裝置 2 曲軸飛輪組主要組成 結構 由前端軸 若干個曲拐和后端軸三部分組成 3 曲軸的結構 1 曲拐的數(shù)量與取決于發(fā)動機的氣缸數(shù)和排列方式 2 曲柄是用來連接主軸頸和連桿軸頸 3 平衡重的作用是平衡各機件產(chǎn)生的離心力及其力矩 四缸發(fā)動機的曲拐布置 四缸發(fā)動機的發(fā)火順序1 3 4 2 4 曲軸形狀和曲拐的布置形式 四缸發(fā)動機的發(fā)火順序1 3 4 2 四缸發(fā)動機曲軸運動示意圖 六缸發(fā)動機的曲拐布置 1 6 2 5 3 4 120 直列六缸發(fā)動機發(fā)火順序 1 5 3 6 2 4 六缸發(fā)動機曲軸運動示意圖 一 磁脈沖式傳感器的結構和工作原理 磁脈沖式傳感器 1 磁電式傳感器 當轉子旋轉時 線圈中磁通量發(fā)生變化 線圈產(chǎn)生感應電動勢 磁電式轉速傳感器的轉子信號盤通常安裝在曲軸或凸輪軸上 也可安裝在分電器內 2 霍爾效應式傳感器 當觸發(fā)葉輪上的葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間時 磁場被葉片旁路 不產(chǎn)生霍爾電壓 當缺口部分進入磁鐵與霍爾元件之間時 磁力線進入霍爾元件 傳感器輸出電壓信號 信號發(fā)生器固裝在分電器殼體上 主要由兩只發(fā)光二極管 兩只光敏二極管和電子電路組成 兩只發(fā)光二極管分別正對著光敏二極管 信號盤位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間 當信號盤隨發(fā)動機曲軸運轉時 因信號盤上有光孔 產(chǎn)生透光和遮光的交替變化 造成信號發(fā)生器輸出表征曲軸位置和轉角的脈沖信號 光電式傳感器 信號盤隨分電器軸轉動 產(chǎn)生透光和遮光交替變化 當發(fā)光二極管的光束照到光敏二極管時 光敏二極管產(chǎn)生電壓 當發(fā)光二極管光束被擋住時 光敏二極管電壓為0 3 光電式傳感器 一對點火系統(tǒng)的要求 無論是哪一類的點火裝置 均有共同的技術性能要求 即應在發(fā)動機各種工況和使用條件下保證可靠而準確地點火 為此應滿足以下三個方面的要求 1 能產(chǎn)生足夠高的次級電壓2 要有足夠的點火能量3 點火時間要適當 四缸點火演示簡圖 1 高壓電的產(chǎn)生 由點火線圈和分電器中的斷電器完成 2 高壓電的分配由分電器中的配電器完成 點火線圈 配電器 斷電器 1 能產(chǎn)生足夠高的次級電壓火花塞電極擊穿而產(chǎn)生火花時所需要的電壓稱為擊穿電壓 點火系產(chǎn)生的次級電壓必須高于擊穿電壓 才能使火花塞跳火 擊穿電壓的大小受很多因素影響 其中主要有 1 發(fā)動機的工況 2 火花塞電極的溫度 3 火花塞電極間隙和形狀 4 氣缸內混合氣體的壓力和溫度 2 應具有足夠的能量發(fā)動機正常工作時 由于混合氣壓縮終了的溫度接近其自燃溫度 僅需要1 5mJ的火花能量 但在混合氣過濃或是過稀時 發(fā)動機起動 怠速或節(jié)氣門急劇打開時 則需要較高的火花能量 經(jīng)濟性和排氣凈化要求提高提高火花能量 電子點火系一般應具有80 100mJ的火花能量 起動時應產(chǎn)生高于100mJ的能量 3 點火時間要適當影響最佳點火提前角的因素很多 主要有 1 發(fā)動機轉速 2 發(fā)動機負荷 3 汽油辛烷值 4 混合氣的濃度 5 進氣壓力 6 發(fā)動機的溫度 7 壓縮比 8 火花塞的數(shù)量 二點火系統(tǒng)的發(fā)展概況 一 傳統(tǒng)觸點式點火系統(tǒng)的工作原理 1 基本工作原理 動畫 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成 4 1 2電子控制點火系統(tǒng)的組成 1 傳感器2 電子控制單元ECU3 執(zhí)行器 4 1 3電子控制點火系統(tǒng)的工作原理 4 1電控點火系統(tǒng)的組成與工作原理 4 1 1電子控制點火系統(tǒng)的類型有分電器式的電子控制點火系統(tǒng)特點 由于仍然有機械裝置 因此發(fā)動機在一些工況下仍存在缺陷 無法保證在各種工況下點火提前角均處于最佳 此外 由于分電器在工作運轉過程中有磨損的情況 所以也無法保證點火提前角的穩(wěn)定與準確性 無分電器式的電子控制點火系統(tǒng)特點 不存在機械磨損 因此不存在各間隙間跳火的能量損失及由于機械的不確定性對點火的干擾 無分電器也使得發(fā)動機上的構件在布置上更方便與合理 方便檢測與維修 外界的人為因素不能改變點火時刻 取消了在維修作業(yè)中的失誤情況 比如在安裝的時候 由于裝配不到位而使點火時刻不正確的現(xiàn)象等 4 3無分電器式點火系統(tǒng) 組成 4 2 2爆燃與爆燃傳感器爆燃爆燃是汽油機運行過程中產(chǎn)生的一種最有害的故障現(xiàn)象 是在火花塞點燃汽缸內的可燃混合氣之前的自燃 產(chǎn)生的原因積碳聚集過多 發(fā)動機過熱 燃油使用不當 爆震定義 汽缸內未燃部分混合氣的在火焰前峰到來之前自行燃燒 在汽缸內形成無方向的爆炸燃燒 簡稱爆燃 又因為爆燃時會引起強烈的振動 并伴有強烈的金屬敲擊聲 又稱為爆震 爆震的危害 一是爆震破壞發(fā)動機的正常燃燒 從而使發(fā)動機動力性 經(jīng)濟性變差 排污加重 二是爆震燃燒是在局部產(chǎn)生強烈的沖擊波 將破壞發(fā)動機汽缸壁上的潤滑油膜 使發(fā)動機工作條件惡化 三是爆震燃燒容易造成發(fā)動機過熱 使各部機件熱負荷增加 冷卻水溫度失去控制 時間長后 將會造成冷卻水沸騰而使發(fā)動機無法工作 控制從最佳點火提前角控制原理中可知 為了最大限度地發(fā)揮汽油機的功率 應把點火提前角控制在接近臨界爆燃點 同時又不能使發(fā)動機發(fā)生爆燃的邊緣 影響因素 點火時刻 點火時刻提前角預防措施 減小點火提前角 可防止爆震 發(fā)動機轉矩降低 爆燃控制系統(tǒng) 1 爆燃傳感器2 ECU3 其它傳感器4 點火控制器5 分電器6 火花塞 爆震控制 使點火時刻到爆震邊緣只有一個較小余量 即可控制爆震發(fā)生又可有效得到發(fā)動機的輸出功率 控制方法 利用爆震傳感器感知發(fā)動機有無爆震現(xiàn)象 并將信號送至ECU ECU利用此信號調整點火提前角 有 推遲點火 無 提前點火 以保證點火提前角都處于接近發(fā)生爆震的最佳角度 爆震檢測 氣缸壓力檢測 發(fā)動機機體振動檢測 燃燒噪聲檢測 爆震傳感器的作用 檢測發(fā)動機的燃燒過程中是否發(fā)生爆震 并把爆震信號輸送給發(fā)動機ECU作為修正點火提前角的重要參考信號 1 爆震傳感器 EGS 爆震傳感器的分類 1 磁致伸縮式爆震傳感器2 壓電式 非共振型壓電式爆震傳感器共振型壓電式爆震傳感器 爆震傳感器的安裝位置 發(fā)動機缸體上 1 磁致伸縮式爆震傳感器 信號輸出特點 2 非共振型壓電式爆震傳感器 傳感器的信號輸出特點 該爆震傳感器的突出優(yōu)點是檢測頻率范圍寬 可設計成由零至數(shù)十千赫茲 能檢測很寬頻帶的發(fā)動機振動頻率 當用于不同的發(fā)動機上時 只需將濾波器的過濾頻率調整即可使用 而不需更換傳感器 3 共振型壓電式爆震傳感器 共振型壓電式爆震傳感器的結構如圖所示 主要由壓電元件和振蕩片組成 壓電元件緊壓在振蕩片上 振蕩片又固定在傳感器的基座上 振蕩片隨發(fā)動機的振動而振蕩 波及壓電元件 使其變形而產(chǎn)生電壓信號 當發(fā)動機爆震時的振動頻率與振蕩片的固有頻率相等時振動片將產(chǎn)生共振 此時 壓電元件將產(chǎn)生最大的電壓信號 傳感器的信號輸出特點 4 爆震傳感器的輸出信號波形 爆燃傳感器壓電式爆燃傳感器磁致伸縮式爆燃傳感器 一 點火線圈 1 點火線圈的結構 1 開磁路點火線圈 2 閉磁路點火線圈 1 點火線圈的結構 2 閉磁路點火線圈 通常的點火線圈里面有兩組線圈 初級線圈和次級線圈 初級線圈用較粗的漆包線 通常用0 5 1毫米左右的漆包線繞200 500匝左右 次級線圈用較細的漆包線 通常用0 1毫米左右的漆包線繞15000 25000匝左右 初級線圈一端與車上低壓電源 聯(lián)接 另一端與開關裝置 斷電器 聯(lián)接 次級線圈一端與初級線圈聯(lián)接 另一端與高壓線輸出端聯(lián)接輸出高壓電 點火線圈之所以能將車上低壓電變成高電壓 是由于有與普通變壓器相同的形式 初級線圈比次級線圈的匝數(shù)比大 但點火線圈工作方式卻與普通變壓器不一樣 普通變壓器的工作頻率是固定50Hz 又稱工頻變壓器 而點火線圈則是以脈沖形式工作的 可以看成是脈沖變壓器 它根據(jù)發(fā)動機不同的轉速以不同的頻率反復進行儲能及放能 點火線圈分配式無分電器點火系統(tǒng)是將來自點火線圈的高壓電直接分配給火