典型電控點火系工作原理與檢修

4.2典型電控點火系工作原理與檢修

教學(xué)內(nèi)容：1、微機控制點火系的組成與工作原理2、微機控制點火系的控制4.2.1微機控制點火系的組成與工作原理

一、微機控制點火系的優(yōu)點1、電子點火系統(tǒng)的缺點——仍采用機械式點火提前角調(diào)節(jié)裝置。（1）只能對點火提前角作范圍有限的、粗略的線性調(diào)節(jié)。（2）對點火提前角的調(diào)節(jié)僅考慮了發(fā)動機轉(zhuǎn)速和進氣管真空度兩個影響因素。（3）存在機械滯后、機械磨損等缺陷。2、微機控制點火系的優(yōu)點（1）最佳的點火時刻控制——點火提前角控制。（2）最適宜的點火時間控制——通電時間控制。（3）最理想的防爆震控制——爆燃控制。使發(fā)動機在任何工況下都處于最佳的點火狀態(tài)，提高了發(fā)動機的動力性，改善了發(fā)動機的經(jīng)濟性，降低了發(fā)動機的排放污染。二、微機控制點火系的組成及分類（一）微機控制點火系的基本組成1、傳感器——用來檢測與點火有關(guān)的發(fā)動機工作信息和狀態(tài)信息，將檢測結(jié)果輸入ECU，作為計算和控制點火時刻的依據(jù)。包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸相位傳感器、空氣流量傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、進氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、爆震傳感器、車速傳感器、起動開關(guān)、空檔起動開關(guān)、空調(diào)開關(guān)等。上述傳感器與電控燃油噴射系統(tǒng)共用。2、ECU——接收傳感器輸入信號，按預(yù)先編制的程序進行計算、分析、判斷，向點火控制器發(fā)出接通與切斷點火線圈初級電路的控制信號。在發(fā)動機集中控制系統(tǒng)中，即發(fā)動機ECU。3、點火執(zhí)行器——根據(jù)ECU輸出的點火控制信號，控制點火線圈的初級電路的接通與切斷，產(chǎn)生次級高壓，使火花塞點火；同時把點火確認(rèn)信號反饋給ECU。包括點火器、點火線圈、（分電器）、火花塞等。（二）微機控制點火系的分類1、按配電方式分2、按微機控制的方式分閉環(huán)控制三、微機控制點火系的工作原理發(fā)動機工作時，ECU不斷采集發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、負(fù)荷信號，與微機內(nèi)存中預(yù)先儲存的最佳控制參數(shù)進行比較，確定出該工況下最佳點火提前角和初級電路的最佳導(dǎo)通時間，向點火控制模塊發(fā)出指令。點火控制模塊根據(jù)ECU的點火指令，控制初級回路的導(dǎo)通與截止。（當(dāng)初級回路導(dǎo)通時，點火線圈將點火能量以磁場的形式儲存起來。當(dāng)初級線圈中的電流被切斷時，次級線圈中產(chǎn)生15-30kV的高壓電，送給火花塞，點燃可燃混合氣。）ECU根據(jù)爆震、冷卻液溫度、進氣溫度、車速等信號來判斷發(fā)動機的爆震程度，將點火提前角控制在爆震界限的范圍內(nèi)，使發(fā)動機始終處于最佳的燃燒狀態(tài)。無分電器的電子控制點火系統(tǒng)

（一）機械配電方式（有分電器）——由分電器分火頭將高壓電分配至分電器蓋旁電極，經(jīng)高壓分缸線輸送到各缸火花塞。缺點：（1）分火頭與分電器旁電極間的間隙損失一部分能量，易產(chǎn)生無線電干擾。（2）采用高阻抗高壓線，消耗一部分能量。（3）分火頭、分電器蓋、高壓線漏電，易導(dǎo)致高壓火花弱、缺火或斷火。（4）分電器的機械磨損會影響點火的控制精度。（5）分電器的安裝影響發(fā)動機的結(jié)構(gòu)布置。豐田IS-E發(fā)動機用微機控制的點火系（二）電子配電方式（無分電器）——在點火器的控制下，點火線圈的高壓電按照發(fā)動機的作功順序，直接加到各缸的火花塞上。又稱為微機控制直接點火系統(tǒng)（DIS）。優(yōu)點：（1）節(jié)省安裝空間。（2）能量損失減少。（3）高速時點火可靠。（4）電磁輻射減少。1、分組點火方式（1）結(jié)構(gòu)特點——每兩缸共用一個獨立的點火線圈（雙缸同時點火）。（2）控制原理——ECU按點火順序交替控制點火控制器中功率三極管的導(dǎo)通與截止，控制每個點火線圈產(chǎn)生高壓電，交替對1、4缸和2、3缸進行點火控制。四缸發(fā)動機分組點火

六缸發(fā)動機分組點火

2、二極管配電點火方式（1）結(jié)構(gòu)特點——四缸共用一只雙初級繞組、雙輸出次級繞組。（2）控制原理——ECU按點火順序交替控制點火控制器中兩只功率三極管，每個功率三極管分別控制一個初級繞組，利用四個二極管，交替對1、4缸和2、3缸進行點火控制。

3、獨立點火方式每個氣缸都配有一個點火線圈，直接安裝在火花塞的上方；在點火控制器中，配置與點火線圈數(shù)目相同的功率三極管，分別控制每個線圈初級繞組的接通與斷開。獨立點火方式獨立點火的微機控制點火系

4.2.2微機控制點火系的控制

一、點火提前角的控制1、點火提前角——從火花塞開始點火到該缸活塞運行至壓縮上止點時曲軸轉(zhuǎn)過的角度。2、點火提前角對發(fā)動機性能的影響當(dāng)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(yīng)于發(fā)動機每一工況都存在一個最佳點火提前角。點火提前角過大→易爆燃，起動困難，怠速不穩(wěn)，發(fā)動機動力不足。點火提前角過小→起動困難，怠速不穩(wěn)，易出現(xiàn)進氣回火或排氣管放炮現(xiàn)象，排氣溫度升高，功率降低。3、最佳點火提前角使發(fā)動機發(fā)出的功率最大，油耗最低，應(yīng)在最佳點火提前角點火。

選擇適當(dāng)?shù)狞c火提前角，可使發(fā)動機每循環(huán)所做的機械功最多。A：不點火

B：點火過早C：點火適當(dāng)D：點火過遲4、點火提前角的控制（1）怠速時：使怠速運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、減低有害氣體排放、減少燃油消耗量。（2）部分負(fù)荷時：減少燃油消耗量和有害氣體排放，提高經(jīng)濟性和排放性能。（3）大負(fù)荷時：增大輸出轉(zhuǎn)矩，提高動力性。5、最佳點火提前角確定依據(jù)

影響最佳點火提前角的因素：（1）發(fā)動機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速升高，點火提前角增大。（2）發(fā)動機負(fù)荷歧管壓力高（真空度小、負(fù)荷大），點火提前角小，反之點火提前角大。（3）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。（4）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。6、控制點火提前角的基本原理

發(fā)動機工作時，ECU不斷采集發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、負(fù)荷信號，與微機內(nèi)存中預(yù)先儲存的最佳控制參數(shù)進行比較，確定出該工況下最佳點火提前角和初級電路的最佳導(dǎo)通時間，向點火控制模塊發(fā)出指令。點火控制模塊根據(jù)ECU的點火指令，控制初級回路的導(dǎo)通與截止。ECU根據(jù)爆震、冷卻液溫度、進氣溫度、車速等信號來判斷發(fā)動機的爆震程度，將點火提前角控制在爆震界限的范圍內(nèi)，使發(fā)動機始終處于最佳的燃燒狀態(tài)。7、點火提前角常用的計算方法（1）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（2）實際點火提前角＝基本點火提前角×點火提前角修正系數(shù)8、微機控制的點火提前角的確定

——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（1）初始點火提前角初始點火提前角又稱為固定點火提前角，大小取決于發(fā)動機的結(jié)構(gòu)型式，由曲軸位置傳感器的初始位置確定，一般為壓縮上止點前8°-12°。在發(fā)動機起動時、轉(zhuǎn)速低于400r/min時、檢查初始點火提前角時，點火提前角不能精確控制，采用固定的初始點火提前角，其實際點火提前角等于初始點火提前角。（2）基本點火提前角基本點火提前角是發(fā)動機最主要的點火提前角，是設(shè)計微機控制點火系統(tǒng)時確定的點火提前角，是點火提前角實現(xiàn)最佳控制的依據(jù)?；军c火提前角的確定一般采用發(fā)動機臺架試驗，綜合考慮發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、排放性、穩(wěn)定性，使發(fā)動機達到最佳運行狀態(tài)時所確定的點火提前角。點火提前角控制脈譜圖（3）修正點火提前角為使實際點火提前角能適應(yīng)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀況，使發(fā)動機具有良好的動力性、經(jīng)濟性、排放性，根據(jù)相關(guān)因素，對點火提前角進行相關(guān)的修正。根據(jù)進氣溫度、冷卻液溫度、節(jié)氣門位置、空燃比、起動開關(guān)、空調(diào)開關(guān)等傳感器信號進行修正。9、不同工況下點火提前角的確定（1）起動時——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，一般為10°左右。（2）正常運轉(zhuǎn)時——ECU根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號，確定基本點火提前角，并根據(jù)其他信號進行調(diào)節(jié)和修正，以確定實際點火提前角，并向電子點火控制器輸出點火信號。點火提前角控制脈譜圖

基本點火提前角發(fā)動機轉(zhuǎn)速進氣量（歧管壓力）高高不同工況下點火提前角的控制過程

起動時起動后基本點火提前角初始點火提前角修正點火提前角實際點火提前角點火正時控制起動點火控制起動后點火控制初始點火提前角基本點火提前角修正點火提前角預(yù)熱修正過熱修正怠速穩(wěn)定修正爆燃修正其他修正等初始點火提前角起動時點火提前角的控制：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(shè)定的初始點火提前角?？刂菩盘枴l(fā)動機轉(zhuǎn)速信號（Ne信號）和起動開關(guān)信號（STA信號）。起動后基本點火提前角的確定：怠速運轉(zhuǎn)時——ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器信號（IDL信號）、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器信號（Ne信號）和空調(diào)開關(guān)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(fù)荷確定基本點火提前角。

10、點火提前角的修正主要修正方法：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。主要修正方法有：主要修正項目：

（1）水溫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(yīng)適當(dāng)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（或空氣流量計信號）、節(jié)氣門位置傳感器信號（IDL信號）-40-20020406080冷卻液溫度/℃提前角

過熱修正——冷卻液溫度過高時，點火提前角應(yīng)適當(dāng)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）。20406080100120冷卻液溫度/℃←推遲提前→IDL通IDL斷（2）怠速穩(wěn)定修正怠速穩(wěn)定修正——ECU根據(jù)實際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的差來修正點火提前角，低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，應(yīng)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(guān)信號（A/C信號）。空調(diào)斷開空調(diào)接通與怠速目標(biāo)轉(zhuǎn)速的差值修正值（3）空燃比反饋修正空燃比反饋修正——ECU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制。空燃比反饋修正控制信號——氧傳感器信號。點火提前角噴油量日產(chǎn)汽車點火提前角確定方法1、平常行駛時點火提前角的控制實際點火提前角=基本點火提前角*水溫修正系數(shù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷確定基本點火角

水溫對點火提前角的修正

2、怠速及減速時點火提前角控制

3、起動時點火提前角控制

二、通電時間控制1、通電時間對發(fā)動機工作的影響（1）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。（2）如果通電時間過長，點火線圈又會發(fā)熱并增大電能消耗。（3）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。（4）需根據(jù)蓄電池電壓對通電時間進行修正。2、點火導(dǎo)通角（通電時間）點火導(dǎo)通角——在點火線圈初級電路的功率三極管導(dǎo)通期間，發(fā)動機曲軸所轉(zhuǎn)過的角度。對點火導(dǎo)通角進行控制，可保證點火線圈既能產(chǎn)生足夠高的次級電壓，又能防止通電時間過長，導(dǎo)致點火線圈過熱而燒壞?？刂品椒ǎ篍CU根據(jù)電源電壓、發(fā)動機轉(zhuǎn)速，從預(yù)先試驗并儲存在存儲器中的點火導(dǎo)通時間脈譜圖中查詢并確定導(dǎo)通時間。3、通電時間的控制方法點火線圈初級電路的通電時間由ECU控制，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和電源電壓信號，從儲存在存儲器中的點火導(dǎo)通時間脈譜圖中查詢并確定導(dǎo)通時間確定最佳的閉合角（通電時間），并控制點火器輸出指令信號（IGt信號），以控制點火器中晶體管的導(dǎo)通時間。4、點火線圈的恒流控制控制原理——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(shè)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(fù)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。閉合角控制

三、爆燃控制1、爆燃的危害（1）是一種不正常燃燒。（2）輕微的爆燃，可使發(fā)動機功率上升，油耗下降。（3）爆燃嚴(yán)重時，會導(dǎo)致冷卻液過熱，功率下降油耗上升。2、爆燃的控制方法——推遲點火提前角在發(fā)動機工作過程中，ECU根據(jù)爆燃傳感器送來的信號，分析判斷有無爆燃及爆燃的程度，輸出相應(yīng)的點火指令控制，對點火提前角進行適當(dāng)?shù)男拚?，使發(fā)動機無限接近爆燃區(qū)而不進入爆燃區(qū)，保證發(fā)動機熱效率最高。增大點火提前角有爆燃無爆燃減小點火提前角4.7電控點火系統(tǒng)的構(gòu)造與維修

本節(jié)主要內(nèi)容：點火器點火線圈和分電器爆燃傳感器點火控制電路1、點火器功能：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(rèn)信號。檢測：用萬用表或示波器檢查發(fā)動機ECU相應(yīng)端子間電壓。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(yīng)符合規(guī)定，否則說明點火線圈有故障。電控點火系統(tǒng)所用的分電器，其功用、結(jié)構(gòu)、工作原理、檢修方法與傳統(tǒng)點火系基本相同。2、點火線圈和分電器

【功能】檢測發(fā)動機燃燒時有無爆燃，并把爆燃信號送給發(fā)動機控制電腦作為修正點火提前角的重要參考信號?！景惭b位置】缸體側(cè)面或火花塞座孔上【分類】電感式爆燃傳感器壓電式爆燃傳感器。這又分為：壓電式共振型爆燃傳感器壓電式非共振型爆燃傳感器壓電式火花塞座金屬墊型爆燃傳感器3、爆燃傳感器

KnockSensor

(KS)【組成】鐵心、永久磁鐵、線圈及外殼?！驹怼坷秒姶鸥袘?yīng)原理檢測發(fā)動機爆燃。當(dāng)傳感器的固有振動頻率與發(fā)動機爆燃時的振動頻率相同時，傳感器輸出的信號電壓最大。電感式爆燃傳感器線圈鐵心殼體永久磁鐵諧振點頻率f輸出電壓u0電感式