1、第七章 發(fā)動機電子控制技術(shù) 第二節(jié) 微機控制點火系統(tǒng)一、電子控制點火技術(shù)發(fā)展概況與特點二、電子控制點火系統(tǒng)分類三、電子控制點火系統(tǒng)控制原理四、電子控制點火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 傳統(tǒng)的點火系統(tǒng)，其點火時刻的調(diào)整是依靠機械離心式調(diào)節(jié)裝置和真空式調(diào)節(jié)裝置完成的，由于機械的滯后、磨損及裝置本身的局限性，故不能保證點火時刻在最佳值。而用ECU控制的點火系統(tǒng)，則可方便地解決以上問題。因為用微機可考慮更多的對點火提前角影響的因素，使發(fā)動機在各種工況下均能達(dá)到最佳點火時刻，從而提高發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、改善排放指標(biāo)。 一、電子控制點火技術(shù)發(fā)展概況與特點1、電子控制點火技術(shù)發(fā)展概況2、機械式點火提前調(diào)節(jié)的不足（1）點

2、火提前角調(diào)節(jié)達(dá)不到實際需要溫度、壓力、混合氣濃度等因素均會對燃燒速度產(chǎn)生影響，機械式點火不能調(diào)節(jié)。（2）對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，機械式點火不可能調(diào)節(jié)到最佳微機控制電子點火系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：可實現(xiàn)最佳點火時間控制可針對各種影響因素修正點火時間可與其他電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制如采用無分電器點火控制系統(tǒng)還有以下優(yōu)點：點火能量損失小點火系統(tǒng)的故障率低點火能量與次級電壓更加穩(wěn)定3、微機控制電子點火系統(tǒng)的優(yōu)點電控點火系可分為有分電器式和無分電器式兩種型式。 1）分電器式點火系（機械高壓配電式）ECU根據(jù)各輸入信號，確定點火時刻，并將點火正時信號IGt送至點火器

3、，當(dāng)IGt 信號變?yōu)榈碗娖綍r，點火線圈一次側(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)缸火花塞點火。二、電控點火系統(tǒng)的分類 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花塞，有同時點火和單獨點火兩種形式。 無分電器點火系統(tǒng)（電子高壓配電式） 1）開環(huán)控制的基本點火提前角是靠預(yù)先在臺架上用實驗方法測得的數(shù)據(jù)來確定的。這些數(shù)據(jù)存入ECU的只讀存儲器ROM中，工作時，ECU根據(jù)發(fā)動機的工況來選擇調(diào)取。 2）閉環(huán)控制方式是根據(jù)發(fā)動機實際運行結(jié)果的反饋信息來控制點火提前角的，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來控制點火提前角的。 目前

4、廣泛應(yīng)用的電控點火系統(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）點火提前角對發(fā)動機性能的影響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(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 適當(dāng)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） 三、微機控制點火系統(tǒng)的控制原理 1、點火提前角的控制方式發(fā)動機轉(zhuǎn)速 隨著轉(zhuǎn)速的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(fù)荷

5、 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。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，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）最佳點火提前角確定依據(jù) 發(fā)動機起動時，按ECU內(nèi)存儲的初始點火提前角（設(shè)定值）對點火提前角進(jìn)行控制。起動時點火提前角的設(shè)定值隨發(fā)動機而異，對一定的發(fā)動機而言，起動時的點火提前角是固定的，一般為10左右。發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時（起動后），主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)其他有關(guān)信號進(jìn)行修

6、正，最后確定實際的點火提前角，并向電子點火控制器輸出點火執(zhí)今信號，以控制點火系的工作。 （3）控制點火提前角的基本方法 （4）點火提前角的控制內(nèi)容實際點火提前角初始提前角+基本提前角+修正提前角發(fā)動機起動過程中，進(jìn)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。此時的控制信號主要是發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號（Ne信號）和起動開關(guān)信號（STA信號）。2、起動時點火提前角的控制 3起動后基本點火提前角的確定 1）發(fā)動機起動后怠速運轉(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（AC信號）確

7、定基本點火提前角。 2）發(fā)動機起動后在除怠速以外的工況下運轉(zhuǎn)時， ECU根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷（單位轉(zhuǎn)數(shù)的進(jìn)氣量或基本噴油量）確定基本點火提前角。 （1）基本點火提前角的確定轉(zhuǎn)速和負(fù)荷確定基本點火提前角MAP圖不同的發(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）過熱點火提前角控制； 5）發(fā)動機爆燃點火提前角控制； 6）最大提前和推遲控制。（2）修正點火提前角控制1）水溫修正水溫修正又可分為暖機修正和過熱修正。發(fā)動機冷車起動后的暖機過程中，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，點火提前角也應(yīng)適當(dāng)減小，如右圖所示。 （2）修正點火提前角控制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?？刂菩盘栍校喊l(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（AC信號） 2）怠速穩(wěn)定修正（2）修正點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(jìn)行修正，如右圖所示。 3）空燃比反饋

9、修正（2）修正點火提前角控制4）過熱點火提前角控制 過熱產(chǎn)生爆震，減小點火提前角5）發(fā)動機爆燃點火提前角控制 產(chǎn)生爆震，減小點火提前角6）最大提前和推遲控制 極限值（2）修正點火提前角控制4、點火線圈通電時間控制（1）通電時間對發(fā)動機工作的影響（2）通電時間的控制方法（3）點火線圈的恒流控制（1）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(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)動機轉(zhuǎn)速和蓄電池電壓調(diào)節(jié)閉合角，以保證足夠的點火

10、能量。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升和蓄電池電壓下降時，閉合角控制電路使閉合角加大，即延長一次側(cè)電路的通電時間，防止一次側(cè)儲能下降，確保點火能量。 點火線圈的次級電壓是和初級電路斷開時的初級電流成正比。通電時間短時，初級電流小，會使感應(yīng)的次級電壓偏低，容易造成失火。初級電流大，對點火有利；但通電時間過長，會使點火線圈發(fā)熱，甚至燒壞，還會使能耗增大。因此要控制一個最佳通電時間。 現(xiàn)代電控點火系統(tǒng)和傳統(tǒng)的分電器不同，傳統(tǒng)的點火線圈初級電路的通電時間取決于斷電器觸點的閉合角和發(fā)動機轉(zhuǎn)速。而現(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)度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

11、令信號（IGt信號），以控制點火器中晶體管的導(dǎo)通時間。 （2）通電時間的控制方法（3）點火線圈的恒流控制 由于采用了高能點火線圈，改善點火性能。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。恒流的基本方法是：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。爆燃的危害 會導(dǎo)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，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)動機的爆震信號

12、、轉(zhuǎn)速信號或氣缸的壓力信號等。最常見的是利用發(fā)動機的爆震信號作為反饋信息，用來控制大負(fù)荷等工況下的點火提前角； 爆震傳感器將發(fā)動機的爆震狀況反饋給ECU，一旦爆震程度超過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，ECU立即發(fā)出點火系統(tǒng)推遲點火；當(dāng)爆震程度低于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時，ECU又會將點火時刻提前，循環(huán)調(diào)節(jié)點火時刻的結(jié)果，使發(fā)動機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)與實際工作循環(huán)的次數(shù)之比值（爆震率）來衡量爆震強度，可以定量地把爆震分為四個等級：爆震率在5以下時為微爆震510為輕爆震1025為中爆震25以上為重爆震。 當(dāng)發(fā)動機出現(xiàn)15的輕微爆震時，其動力性、經(jīng)濟性接近最佳值。閉環(huán)控制方式即按輕微爆震來確定最佳點火提前角。 5、爆燃的控制一定時間內(nèi)無爆震時，就逐步增大點火提前角，直至發(fā)生輕微爆震；爆震率大于5時，又將點火提前角減小，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)二極管配電點火方式； 2)點火線圈同時點火方式；3)獨立點火方式。6、高壓配電原理(1)、高壓配電電路原理6、高壓配電原理1）二極管配電點火方式特點：四個氣缸共用一個點火線圈。 2)點火線圈分配同時點火方式1、點火線圈 2、火花塞 3、點火器 4、ECU 5、各種傳感器