汽油機(jī)電控點(diǎn)火系統(tǒng)一、汽油機(jī)電控點(diǎn)火系統(tǒng)概述二、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)控制原理三、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)控制功能課題一汽油機(jī)電控點(diǎn)火系統(tǒng)概述一、汽油機(jī)對點(diǎn)火系統(tǒng)的要求1.點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)能迅速及時(shí)的產(chǎn)生足以擊穿火花塞電極間隙的高電壓2．電火花應(yīng)具有足夠的點(diǎn)火能量3.點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)按發(fā)動機(jī)各缸的工作順序并以最佳時(shí)刻（點(diǎn)火提前角）進(jìn)行點(diǎn)火二、電控點(diǎn)火系統(tǒng)的類型電控點(diǎn)火系統(tǒng)的種類很多，可分為普通電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)和微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)兩種類型。（一）普通電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)1．按儲存能量的方式不同分(l)電感蓄能式點(diǎn)火系統(tǒng)(2)電容蓄能式點(diǎn)火系統(tǒng)2．按點(diǎn)火信號產(chǎn)生的方式不同分(1)磁脈沖式電子點(diǎn)火系統(tǒng)(2)霍爾效應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)(3)光電式電子點(diǎn)火系統(tǒng)以上3種類型的點(diǎn)火系統(tǒng)均屬電感蓄能式。其中光電式電子點(diǎn)火系統(tǒng)由于受環(huán)境影響點(diǎn)火信號電壓不穩(wěn)定，所以現(xiàn)在很少采用。（二）微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)微機(jī)根據(jù)各種傳感器輸入的信號，經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯分析，控制初級電路通斷的點(diǎn)火系統(tǒng)。由于微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)控制響應(yīng)速度快、運(yùn)算和控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)等突出的優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用越來越廣泛。微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)按照有無分電器，可分為有分電器點(diǎn)火系統(tǒng)和無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)兩種類型。三、電控點(diǎn)火系統(tǒng)的組成1．普通電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)普通電子點(diǎn)火系的組成如圖3-1所示，這種點(diǎn)火裝置由于本身存在諸多缺陷，性能不理想，已經(jīng)逐漸被淘汰。圖3-1普通電子點(diǎn)火系統(tǒng)的組成2．微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要由傳感器、ECU和點(diǎn)火執(zhí)行器3大部分組成，如圖3-2所示。點(diǎn)火線圈圖3-2微機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)組成圖課題二微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)控制原理一、有分電器點(diǎn)火系統(tǒng)有分電器點(diǎn)火控制系統(tǒng)的電路如圖3-2所示。這種系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)的分電器對各缸火花塞進(jìn)行的機(jī)械配電，由分火頭將點(diǎn)火高壓分配給分電器蓋上的側(cè)電極，然后通過高壓線送至各缸火花塞。這種配電方式存在以下缺點(diǎn)：1.分火頭與分電器蓋側(cè)電極之間必須保留一定間隙才能進(jìn)行高壓電分配，因此，必然損失一部分火花能量，同時(shí)也是一個(gè)主要的無線電干擾源；2．為了抑制無線電的干擾信號，高壓線采用了高阻抗電纜，也要消耗一部分能量；3．分火頭、分電器蓋或高壓導(dǎo)線漏電時(shí)，會導(dǎo)致高壓電火花減弱、缺火或斷火；4．曲軸位置傳感器轉(zhuǎn)子由分電器軸驅(qū)動，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)械磨損會影響點(diǎn)火時(shí)刻的控制精度；5．分電器安裝的位置和占據(jù)的空間，會給發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)布置和汽車的外形設(shè)計(jì)造成一定的困難。二、無分電器點(diǎn)火控制系統(tǒng)無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)實(shí)際上就是微機(jī)(ECU)控制點(diǎn)火，這種配電方式取消了傳統(tǒng)的分電器式的機(jī)械配電裝置，而采用電子配電方式，無分電器點(diǎn)火控制系統(tǒng)可分為雙缸同時(shí)點(diǎn)火方式和各缸單獨(dú)點(diǎn)火方式兩種類型。1.雙缸同時(shí)點(diǎn)火方式雙缸同時(shí)點(diǎn)火方式可分為二管分配式和點(diǎn)火線圈分配式兩種。1）二極管分配式利用二極管分配高壓電的雙缸同時(shí)點(diǎn)火電路原理如圖3-3所示。圖3-3二極管分配高壓同時(shí)點(diǎn)火電路原理圖1-電子點(diǎn)火器；2-點(diǎn)火線圈；3-氣缸蓋；4-次級繞組；5-初級繞組A；6-初級繞組B2)點(diǎn)火線圈分配式利用點(diǎn)火線圈直接分配高壓的同時(shí)點(diǎn)火電路原理如圖3-4所示。桑塔納2000GSi、捷達(dá)AT、GTX和奧迪Audi200型轎車點(diǎn)火系統(tǒng)采用了這種配電方式。3-4點(diǎn)火線圈分配高壓同時(shí)點(diǎn)火電路原理圖1-輸入電路；2-穩(wěn)壓電源；3-微處理器；4-輸入電路；5-閉合角控制電路；6-IGf發(fā)生電路；7-氣缸判別電路；8、9、10-驅(qū)動電路；11-點(diǎn)火線圈；12-火花塞2．各缸單獨(dú)點(diǎn)火方式各缸單獨(dú)點(diǎn)火方式電路原理如圖3-5所示。各缸單獨(dú)點(diǎn)火方式也稱為獨(dú)立點(diǎn)火方式，它是指每缸一個(gè)點(diǎn)火線圈，點(diǎn)火線圈的數(shù)量與汽缸數(shù)相等，無需分電器就能將高壓電適時(shí)地分配給各個(gè)火花塞。圖3-5單獨(dú)點(diǎn)火方式課題三微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)控制功能一、點(diǎn)火提前角控制1．點(diǎn)火提前角的確定實(shí)際點(diǎn)火提前角等于初始點(diǎn)火提前角、基本點(diǎn)火提前角和修正點(diǎn)火提前角之角。點(diǎn)火提前角的計(jì)算如圖3-6所示。1）初始點(diǎn)火提前角它是在發(fā)動機(jī)生產(chǎn)出來之后便固定了的點(diǎn)火提前角，在任何工況下該角度都保持恒定不變。圖3-6點(diǎn)火提前角的計(jì)算圖3-7初始點(diǎn)火提前角2)基本點(diǎn)火提前角基本點(diǎn)火提前角是發(fā)動機(jī)最主要的點(diǎn)火提前角，它是在設(shè)計(jì)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)確定的。國內(nèi)外普遍采用臺架試驗(yàn)的方法，利用發(fā)動機(jī)最佳運(yùn)行狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定基本點(diǎn)火提前角。試驗(yàn)所得的以轉(zhuǎn)速和負(fù)荷（進(jìn)氣管真空度）為變量的三維點(diǎn)火特性脈譜圖以數(shù)據(jù)形式存儲在ECU的只讀存儲器ROM中，如圖3-8所示。圖3-8三維點(diǎn)火特性脈譜圖3)修正點(diǎn)火提前角為了使實(shí)際點(diǎn)火提前角適應(yīng)發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，以便得到良好的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能，必須根據(jù)相關(guān)因素（如冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、爆燃信號、開關(guān)信號等）適當(dāng)?shù)卦龃蠡驕p小點(diǎn)火提前角，即對點(diǎn)火提前角進(jìn)行必要的修正。點(diǎn)火提前角的控制包括兩種基本情況：起動時(shí)點(diǎn)火提前角的控制和起動后點(diǎn)火提前角的控制。2．起動時(shí)點(diǎn)火提前角的控制在發(fā)動機(jī)起動過程中，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化大，并且由于轉(zhuǎn)速較低（一般低于500r/min）：進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器或空氣流量傳感器的信號不穩(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)的控制信號主要是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號(Ne)和起動開關(guān)信號(STA)。3．起動后點(diǎn)火提前角的控制1)基本點(diǎn)火提前角在非怠速工況時(shí)，節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點(diǎn)(IDL)斷開，ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號，按存儲器的數(shù)據(jù)確定基本點(diǎn)火提前角，數(shù)據(jù)表格存儲形式如圖3-9所示。在怠速工況下運(yùn)行時(shí)，節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點(diǎn)閉合，此時(shí)，ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和空調(diào)開關(guān)是否接通等確定基本點(diǎn)火提前角．如圖3-10所示。

圖3-9點(diǎn)火提前角的數(shù)據(jù)表格存儲形式圖3-10怠速工況基本點(diǎn)火提前角2)點(diǎn)火提前角的修正點(diǎn)火提前角的修正項(xiàng)目隨車型的不同而有多有少，在豐田車系TCCS系統(tǒng)的控制中主要有暖機(jī)修正和怠速修正。(1)暖機(jī)修正：暖機(jī)修正是指節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點(diǎn)IDL閉合，發(fā)動機(jī)冷卻液溫度較低時(shí)對點(diǎn)火提前角進(jìn)行的修正。(2)怠速修正：怠速修正是為了保證怠速運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定而對點(diǎn)火提前角進(jìn)行的修正。二、閉合角的控制閉合角是指點(diǎn)火線圈初級電路通電期間曲軸轉(zhuǎn)過的角度。當(dāng)蓄電池的電壓變化時(shí)，也將影響初級電流，必須根據(jù)蓄電池電壓對通電時(shí)間進(jìn)行修正。蓄電池電壓修正曲線如圖3-11所示。隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化對閉合角進(jìn)行控制，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，閉合角應(yīng)增大，如圖3-12所示。ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號(Ne信號)和電源電壓信號確定最佳的閉合角，其控制模型如圖3-13所示。圖3-11通電時(shí)間與電源電壓的關(guān)系圖3-12閉合角與轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖3-13閉合角控制模型三、爆燃傳感器與爆燃反饋控制1．爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理通常把傳感器安裝在發(fā)動機(jī)缸體上，檢測爆燃引起的振動。常見的爆燃傳感器有磁致伸縮式和壓電式兩種。1）磁致伸縮式爆燃傳感器磁致伸縮式爆燃傳感器的外形與結(jié)構(gòu)如圖3-14所示，它由外殼、永久磁鐵、鐵心以及鐵心周圍的線圈等組成，當(dāng)振動頻率達(dá)到一定程度時(shí)，傳感器與發(fā)動機(jī)產(chǎn)生共振，此時(shí)傳感器輸出最大電壓信號，如圖3-15所示，ECU判定發(fā)生爆燃。圖3-14磁致伸縮式爆燃傳感器的外形與結(jié)構(gòu)1-線圈；2-鐵心；3-外殼；4-永久磁鐵圖3-15磁致伸縮式爆燃傳感器的輸出特性2）壓電式爆燃傳感器壓電式爆燃傳感器利用壓電效應(yīng)來檢測爆燃，有非共振型、共振型和火花塞座墊型3種。（1）非共振型非共振型爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3-16所示。這種傳感器利用結(jié)晶或陶瓷多晶體的壓電效應(yīng)而工作的。（2）共振型共振型爆燃傳感器主要由壓電元件、振子、基座、外殼等組成，如圖3-17所示。壓電元件檢測振子的振動壓力，并轉(zhuǎn)換成電信號輸入ECU，當(dāng)發(fā)動機(jī)爆燃的頻率與振子頻率一致時(shí)，傳感器輸出最高電壓。圖3-16壓電式非共振型爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)1-導(dǎo)線；2-配重塊；3-壓電元件圖3-17壓電式共振型爆燃傳感器1-壓電元件；2-振子；3-基座；4-O型密封圈；5-插接器；6-接頭；7-密封劑；8-殼體；9-導(dǎo)線2．爆燃反饋控制點(diǎn)火提前角是影響爆燃的主要因素之一，減小點(diǎn)火提前角是消除爆燃的最有效措施。如圖3-18所示，爆燃反饋控制的結(jié)構(gòu)簡圖如圖3-19所示發(fā)動機(jī)工作時(shí)，爆燃傳感器的信號輸入ECU，由ECU判斷爆燃是否發(fā)生，然后根據(jù)曲軸和凸輪軸位置傳感器的信號，進(jìn)行計(jì)算、處理后，輸出指令控制點(diǎn)火器中功率管的