發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)課程課件

1、第七章 發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù) 第二節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)一、電子控制點(diǎn)火技術(shù)發(fā)展概況與特點(diǎn)二、電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)分類三、電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)控制原理四、電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 傳統(tǒng)的點(diǎn)火系統(tǒng)，其點(diǎn)火時(shí)刻的調(diào)整是依靠機(jī)械離心式調(diào)節(jié)裝置和真空式調(diào)節(jié)裝置完成的，由于機(jī)械的滯后、磨損及裝置本身的局限性，故不能保證點(diǎn)火時(shí)刻在最佳值。而用ECU控制的點(diǎn)火系統(tǒng)，則可方便地解決以上問題。因?yàn)橛梦C(jī)可考慮更多的對(duì)點(diǎn)火提前角影響的因素，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下均能達(dá)到最佳點(diǎn)火時(shí)刻，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、改善排放指標(biāo)。 一、電子控制點(diǎn)火技術(shù)發(fā)展概況與特點(diǎn)1、電子控制點(diǎn)火技術(shù)發(fā)展概況2、機(jī)械式點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)的不足（1）點(diǎn)

2、火提前角調(diào)節(jié)達(dá)不到實(shí)際需要溫度、壓力、混合氣濃度等因素均會(huì)對(duì)燃燒速度產(chǎn)生影響，機(jī)械式點(diǎn)火不能調(diào)節(jié)。（2）對(duì)溫度等其它影響燃燒的因素不能起到調(diào)節(jié)作用轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化是非線性的，機(jī)械式點(diǎn)火不可能調(diào)節(jié)到最佳微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火時(shí)間控制可針對(duì)各種影響因素修正點(diǎn)火時(shí)間可與其他電子控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制如采用無分電器點(diǎn)火控制系統(tǒng)還有以下優(yōu)點(diǎn)：點(diǎn)火能量損失小點(diǎn)火系統(tǒng)的故障率低點(diǎn)火能量與次級(jí)電壓更加穩(wěn)定3、微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)電控點(diǎn)火系可分為有分電器式和無分電器式兩種型式。 1）分電器式點(diǎn)火系（機(jī)械高壓配電式）ECU根據(jù)各輸入信號(hào)，確定點(diǎn)火時(shí)刻，并將點(diǎn)火正時(shí)信號(hào)IGt送至點(diǎn)火器

3、，當(dāng)IGt 信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，點(diǎn)火線圈一次側(cè)被切斷，二次線圈中感應(yīng)出高壓電，再由分電器送至相應(yīng)缸火花塞點(diǎn)火。二、電控點(diǎn)火系統(tǒng)的分類 點(diǎn)火線圈分配式無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)是將來自點(diǎn)火線圈的高壓電直接分配給火花塞，有同時(shí)點(diǎn)火和單獨(dú)點(diǎn)火兩種形式。 無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)（電子高壓配電式） 1）開環(huán)控制的基本點(diǎn)火提前角是靠預(yù)先在臺(tái)架上用實(shí)驗(yàn)方法測得的數(shù)據(jù)來確定的。這些數(shù)據(jù)存入ECU的只讀存儲(chǔ)器ROM中，工作時(shí)，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況來選擇調(diào)取。 2）閉環(huán)控制方式是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果的反饋信息來控制點(diǎn)火提前角的，所以閉環(huán)控制又稱為反饋控制。通常，閉環(huán)控制方式是利用爆震傳感器反饋爆震信號(hào)來控制點(diǎn)火提前角的。 目前

4、廣泛應(yīng)用的電控點(diǎn)火系統(tǒng)，是在開環(huán)控制方式的基礎(chǔ)上再配以閉環(huán)控制方式的混合控制方式。 按有無反饋控制可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種（1）點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響點(diǎn)火提前角是從火花塞發(fā)出電火花，到該缸活塞運(yùn)行至壓縮上止點(diǎn)時(shí)曲軸轉(zhuǎn)過的角度。 當(dāng)汽油機(jī)保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定時(shí)，汽油機(jī)功率和耗油率隨點(diǎn)火提前角的改變而變化。對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)每一工況都存在一個(gè)“最佳”點(diǎn)火提前角 適當(dāng)點(diǎn)火提前角，可使發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)所做的機(jī)械功最多（ 曲線陰影部分） 三、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制原理 1、點(diǎn)火提前角的控制方式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 隨著轉(zhuǎn)速的升高點(diǎn)火提前角增大。采用電控點(diǎn)火系統(tǒng)，更接近理想的點(diǎn)火提前角。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷

5、 歧管壓力高（真空度小、負(fù)荷大），點(diǎn)火提前角小，反之點(diǎn)火提前角大。采用電控點(diǎn)火（ESA）系統(tǒng)時(shí)，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際點(diǎn)火提前角接近于理想的點(diǎn)火提前角。 燃料性質(zhì) 汽油辛烷值越高，抗爆性越好，點(diǎn)火提前角可增大，反之應(yīng)減小。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。（2）最佳點(diǎn)火提前角確定依據(jù) 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，按ECU內(nèi)存儲(chǔ)的初始點(diǎn)火提前角（設(shè)定值）對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行控制。起動(dòng)時(shí)點(diǎn)火提前角的設(shè)定值隨發(fā)動(dòng)機(jī)而異，對(duì)一定的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，起動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火提前角是固定的，一般為10左右。發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（起動(dòng)后），主ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號(hào)，確定基本點(diǎn)火提前角，并根據(jù)其他有關(guān)信號(hào)進(jìn)行修

6、正，最后確定實(shí)際的點(diǎn)火提前角，并向電子點(diǎn)火控制器輸出點(diǎn)火執(zhí)今信號(hào)，以控制點(diǎn)火系的工作。 （3）控制點(diǎn)火提前角的基本方法 （4）點(diǎn)火提前角的控制內(nèi)容實(shí)際點(diǎn)火提前角初始提前角+基本提前角+修正提前角發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，進(jìn)氣管絕對(duì)壓力傳感器信號(hào)或空氣流量計(jì)信號(hào)不穩(wěn)定，ECU無法正確計(jì)算點(diǎn)火提前角，一般將點(diǎn)火時(shí)刻固定在設(shè)定的初始點(diǎn)火提前角。此時(shí)的控制信號(hào)主要是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)（Ne信號(hào)）和起動(dòng)開關(guān)信號(hào)（STA信號(hào)）。2、起動(dòng)時(shí)點(diǎn)火提前角的控制 3起動(dòng)后基本點(diǎn)火提前角的確定 1）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)（IDL信號(hào)）、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)（Ne信號(hào)）和空調(diào)開關(guān)信號(hào)（AC信號(hào)）確

7、定基本點(diǎn)火提前角。 2）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后在除怠速以外的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷（單位轉(zhuǎn)數(shù)的進(jìn)氣量或基本噴油量）確定基本點(diǎn)火提前角。 （1）基本點(diǎn)火提前角的確定轉(zhuǎn)速和負(fù)荷確定基本點(diǎn)火提前角MAP圖不同的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，對(duì)點(diǎn)火提前角的修正項(xiàng)目和修正方法也不同。修正方法有修正系數(shù)法和修正點(diǎn)火提前角法兩種 。主要修正項(xiàng)目有：1）水溫修正；2）怠速穩(wěn)定修正；3）空燃比反饋修正； 4）過熱點(diǎn)火提前角控制； 5）發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃點(diǎn)火提前角控制； 6）最大提前和推遲控制。（2）修正點(diǎn)火提前角控制1）水溫修正水溫修正又可分為暖機(jī)修正和過熱修正。發(fā)動(dòng)機(jī)冷車起動(dòng)后的暖機(jī)過程中，隨冷卻水溫的提高，混合氣的

8、燃燒速度加快，燃燒過程所占的曲軸轉(zhuǎn)角減小，點(diǎn)火提前角也應(yīng)適當(dāng)減小，如右圖所示。 （2）修正點(diǎn)火提前角控制ECU根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的差來修正點(diǎn)火提前角，低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，應(yīng)增大點(diǎn)火提前角，反之，推遲點(diǎn)火提前角?？刂菩盘?hào)有：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)（Ne信號(hào)）、節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)（IDL信號(hào)）、車速傳感器信號(hào)（SPD信號(hào)）、空調(diào)開關(guān)信號(hào)（AC信號(hào)） 2）怠速穩(wěn)定修正（2）修正點(diǎn)火提前角控制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(hào)調(diào)整噴油量的多少來達(dá)到最佳空燃比控制的，所以這種噴油量的變化必然帶來發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。為了穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，點(diǎn)火提前角需根據(jù)噴油量的變化進(jìn)行修正，如右圖所示。 3）空燃比反饋

9、修正（2）修正點(diǎn)火提前角控制4）過熱點(diǎn)火提前角控制 過熱產(chǎn)生爆震，減小點(diǎn)火提前角5）發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃點(diǎn)火提前角控制 產(chǎn)生爆震，減小點(diǎn)火提前角6）最大提前和推遲控制 極限值（2）修正點(diǎn)火提前角控制4、點(diǎn)火線圈通電時(shí)間控制（1）通電時(shí)間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的影響（2）通電時(shí)間的控制方法（3）點(diǎn)火線圈的恒流控制（1）通電時(shí)間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的影響在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，必須保證點(diǎn)火線圈的初級(jí)電路有足夠的通電時(shí)間。但如果通電時(shí)間過長，點(diǎn)火線圈又會(huì)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(duì)點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通電時(shí)間進(jìn)行控制。 閉合角控制的作用閉合角控制電路的作用是：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和蓄電池電壓調(diào)節(jié)閉合角，以保證足夠的點(diǎn)火

10、能量。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升和蓄電池電壓下降時(shí)，閉合角控制電路使閉合角加大，即延長一次側(cè)電路的通電時(shí)間，防止一次側(cè)儲(chǔ)能下降，確保點(diǎn)火能量。 點(diǎn)火線圈的次級(jí)電壓是和初級(jí)電路斷開時(shí)的初級(jí)電流成正比。通電時(shí)間短時(shí)，初級(jí)電流小，會(huì)使感應(yīng)的次級(jí)電壓偏低，容易造成失火。初級(jí)電流大，對(duì)點(diǎn)火有利；但通電時(shí)間過長，會(huì)使點(diǎn)火線圈發(fā)熱，甚至燒壞，還會(huì)使能耗增大。因此要控制一個(gè)最佳通電時(shí)間。 現(xiàn)代電控點(diǎn)火系統(tǒng)和傳統(tǒng)的分電器不同，傳統(tǒng)的點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通電時(shí)間取決于斷電器觸點(diǎn)的閉合角和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。而現(xiàn)代點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通電時(shí)間由ECU控制，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)度信號(hào)和電源電壓信號(hào)確定最佳的閉合角（通電時(shí)間），并控制點(diǎn)火器輸出指

11、令信號(hào)（IGt信號(hào)），以控制點(diǎn)火器中晶體管的導(dǎo)通時(shí)間。 （2）通電時(shí)間的控制方法（3）點(diǎn)火線圈的恒流控制 由于采用了高能點(diǎn)火線圈，改善點(diǎn)火性能。為了防止初級(jí)電流過大燒壞點(diǎn)火線圈，在部分電控點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火控制電路中增加了恒流控制電路。恒流的基本方法是：在點(diǎn)火器功率晶體管的輸出回路中增設(shè)一個(gè)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(fù)反饋，就可使晶體管的集電極電流穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)恒流控制。爆燃的危害 會(huì)導(dǎo)致冷卻液過熱，功率下降油耗上升?？刂品椒?推遲點(diǎn)火提前角，利用爆震傳感器中的壓電晶體的壓力效應(yīng)。 5、爆燃的控制 閉環(huán)控制所用的反饋信息可以是發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震信號(hào)

12、、轉(zhuǎn)速信號(hào)或氣缸的壓力信號(hào)等。最常見的是利用發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震信號(hào)作為反饋信息，用來控制大負(fù)荷等工況下的點(diǎn)火提前角； 爆震傳感器將發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震狀況反饋給ECU，一旦爆震程度超過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，ECU立即發(fā)出點(diǎn)火系統(tǒng)推遲點(diǎn)火；當(dāng)爆震程度低于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，ECU又會(huì)將點(diǎn)火時(shí)刻提前，循環(huán)調(diào)節(jié)點(diǎn)火時(shí)刻的結(jié)果，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于臨界爆震的工作狀態(tài)。 5、爆燃的控制若用發(fā)生爆震的循環(huán)次數(shù)與實(shí)際工作循環(huán)的次數(shù)之比值（爆震率）來衡量爆震強(qiáng)度，可以定量地把爆震分為四個(gè)等級(jí)：爆震率在5以下時(shí)為微爆震510為輕爆震1025為中爆震25以上為重爆震。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)15的輕微爆震時(shí)，其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性接近最佳值。閉環(huán)控制方式即按輕微爆震來確定最佳點(diǎn)火提前角。 5、爆燃的控制一定時(shí)間內(nèi)無爆震時(shí)，就逐步增大點(diǎn)火提前角，直至發(fā)生輕微爆震；爆震率大于5時(shí)，又將點(diǎn)火提前角減小，直至爆震消除。 5、爆燃的控制5、爆燃的控制5、爆燃的控制5、爆燃的控制根據(jù)點(diǎn)火線圈的數(shù)量和高壓電分配方式的不同，該火系統(tǒng)又可分為：1)二極管配電點(diǎn)火方式； 2)點(diǎn)火線圈同時(shí)點(diǎn)火方式；3)獨(dú)立點(diǎn)火方式。6、高壓配電原理(1)、高壓配電電路原理6、高壓配電原理1）二極管配電點(diǎn)火方式特點(diǎn)：四個(gè)氣缸共用一個(gè)點(diǎn)火線圈。 2)點(diǎn)火線圈分配同時(shí)點(diǎn)火方式1、點(diǎn)火線圈 2、火花塞 3、點(diǎn)火器 4、ECU 5、各種傳感器