电控发动机单元五--课件.ppt

1、 任务一任务一 认知电控点火系的认知电控点火系的组成及电路组成及电路【任务目标】1掌握电控点火系的组成、作用和元件的检测方法 2了解电控点火系的类型 3掌握电控点火系工作原理及故障排除流程 微机控制汽油机点火系统组成：主要由ECU、执行器（电子点火器）、点火线圈、火花塞和各种传感器，可分为有分电器和无分电器点火系统。无分电器点火系统又有同时点火方式和单独点火方式之分。如图5-1、5-2所示。ECU的作用：接收与发动机工作状况相关的各种传感器及其他装置的信号，并进行运算、分析、判断后发出指令，控制电子点火器，实现点火控制。如图5-3所示。电子点火器的作用：按照点火的电压脉冲信号（ECU提供），定

2、时接通和切断点火线圈的一次回路，从而在点火线圈二次绕组中产生出高电压（约2万伏）。如图5-4所示 电子点火器的基本组成：主要由信号放大电路、整形电路、直流放大电路、开关电路和一些特殊功能电路等组成。电子点火器中的大功率晶体管与点火线圈的一次绕组串联。在发动机工作过程中，ECU控制大功率晶体管导通与截止。当ECU发出点火指令后，立即切断大功率晶体管的基极电路，大功率晶体管由导通变为截止，切断点火线圈的一次侧电路，由于电磁感应原理，在二次绕组中感应高电压。组成：铁心（硅钢片叠加而成）、一次绕组（200-300匝，导线直径为0.6-0.8mm）、二次绕组（11000-23000匝，导线直径为0.06

3、-0.10mm）和壳体等。传统点火系统中通常采用开磁路点火线圈。（图5-7）电控点火系统中一般多采用闭磁路点火线圈。（图5-8）无分电器点火（DLI）系统中采用的是小型闭磁路点火线圈，每个点火线圈供两个气缸的火花塞同时点火，故又称其为双缸点火。有些无分电器点火系统的闭磁路点火线圈与上述闭磁路点火线圈相比，在结构上有区别：同时点火的DLI闭磁路点火线圈的一次绕组与二次绕组中间没有连接，分别各自独立。为了避免当电子点火器中的大功率晶体管导通时，点火线圈中产生的高压电（1500V左右）造成火花塞误跳火的现象发生，有些点火线圈在二次绕组中串联一只高压二极管。火花塞作用：火花塞作用：将点火线圈产生的高电

4、压引入发动机的燃烧室内，并在其两电极间产生电火花，点燃可燃混合气。火花塞的检测 用万用表档测量火花塞绝缘电阻的方法来判断火花塞能否继电器使用，其绝缘电阻值应10M。另外，也可连续5次将发动机转速迅速提高到4000r/min，然后熄火，拆下火花塞，检查其电极状况。若电极干燥，火花塞可用；若电极潮湿，则需要更换火花塞 1电控点火系的组成、作用？2电控点火系的类型？3掌握电控点火系工作原理？【任务目标任务目标】1掌握点火提前角控制的控制方法 2掌握点火提前角控制的控制过程 3了解点火提前角控制的修正内容下面以丰田汽车计算机控制系统（TCCS）为例，讨论点火提前角的控制。1、点火提前角的计算、点火提前

5、角的计算 丰田汽车计算机控制系统（TCCS），其实际点火提前=初始点火提前+基本点火提前+修正点火提前（或延迟角）。ECT根据进气歧管压力或进气量和发动机转速，从存储器存储的数据中找到相应的基本点火提前角，再根据有关传感器信号值加以修正，得出实际点火提前角。（1）初始点火提前角：初始点火提前角也称固定点火提前角。如：丰田汽车的IC-GEL发动机，其值为上止点前10，在下列情况下，IGGEL发动机的实际点火提前角为固定点火提前角。当发动机起动时，以动机的转速变化大，无法正确计算点火提前角；当发动机的转速低于400r/min；当车速在2km/h时，或节气门位置传感器怠速（IDL）触点闭合时；当EC

6、U由后备系统控制工作时。（2）基本点火提前角：ECU根据发动机转速信号和进气歧压力信号(或进气量信号)等，从存储器中获得。（3）修正点火提前角：初始点火提前角和基本点火相加得到的点火提前必须根据相关因素加以修正。修正项目因发动机而异,且应根据发动机各自的特性曲线进行修正点火提前角的控制包括起动期间的点火时间控制和起动后以动机正常运行期间的点火时间控制。如图5-10所示。（1）起动期间的点火时间控制 在起动期间，其实际点火提前角等于初始点火提前（因发动机而异）。此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne）和起动开关信号(STA).（2）起动后点火时间控制基本点火提前角的控制：怠速时的基本点火提前角

7、是指节气门位置传感器怠速触点闭合时，ECU根据发动机转速和空调开关是否接通而确定的基本点火提前角。在空调工作时,其基本点火提前角要大一些,以防因空调负荷使发动机工作不稳。在怠速工况下运转时，节气门位置传感器的怠速(IDL)触点断开,ECU根据存储器的数据确定基本点火提前角。在正常运行工况下运转时，节气门位置传感器的怠速（IDL）触点断开，ECU根据存储器的数据确定基本点火提前角。在正常运行工况运行时，控制信号主要有：进气歧管压力或进气量信号、发动机转速信号（Ne）、节气门位置信号（IDL）、燃油选择开关或插头（RP）、爆震信号（KNK）等。在某些发动机中，按燃油辛烷值不同，在存储器中存放着两张

8、基本点火提前角的数据表格。驾驶员可根据使用燃油的辛烷值，通过燃油选择开关或插头进行选择点火提前角的修正点火提前角的修正暖机修正：暖机点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点闭合时，ECU根据水温传感器进行修正的点火提前角。当发动机冷却水温度较低时，应增大点火提前角，以促使发动机尽快暖机，当水温较高时，超过90，为避免发动机过热，其点火提前角必须减小。暖机过程中，控制信号主要有，冷却水温度信号（THW）进气歧管压力或进气量信号。节气门位置信号（IDL）等。怠速稳定性的修正：稳定怠速点火提前控制是指为了使怠速稳定运转而对点火提前角进行修正。由于发动机负荷变化等原因引起发动机转速变化时，ECU根据转速

9、信号和规定的怠速转速进行比较，相应地增加或减小点火提前角，以保证发动机怠速时稳定运转，防止发动机怠速熄火。1通电时间对发动机性能的影响 闭合角是指点火线圈一次侧电路导通对应的凸轮转角。初级电路被断开的瞬间，初始电流能达到的值与初级电路接通的时间长短有关，只有通电时间一定值时，初级电流才可能达到饱和。由于断开电流影响次级电压的最大值，次级电压的高低又直接影响点火系工作的可靠性。所以，发动机工作时，必须保证点火线圈的初级电路有足够的通电时间。2闭合角的控制方法 现代电控点火系统和传统的分电器不同，传统的点火线圈初级电路的通电时间取决于断电器触点的闭合角和发动机转速；而现代点火线圈初级电路的通电时间

10、由ECU控制，根据发动机的转速信号和电源电压信号确定最佳的闭合角（通电时间），并控制点火器输出指令信号（IGt信号），以控制点火器中晶体管的导通时间。1点火提前角控制的控制方法？2点火提前角控制的控制原理？3点火提前角控制的修正内容？【任务目标任务目标】1掌握爆震控制的方法 2熟悉爆震控制的过程 火花塞跳火点燃混合气后，如果火焰在传播途中压力异常升高，一些部位的混合气不等火焰传到，自己就会着火燃烧，造成瞬时爆发燃烧，这种现象称为爆震。发动机爆震的主要危害：一是噪声大，爆震燃烧时，气缸内伴随有压力波产生，当压力波与缸壁相撞时，便发出类似发动机敲缸的声音；二是发动机工作过程中如果持续产生爆震，火花

11、塞电极或活塞就可能产生过热、熔损等现象，造成严重的机械损伤。爆震燃烧还会带来发动机动力性和经济性的下降，因此，必须防止发动机爆燃的产生。试验证明发动机发出最大功率的点火时刻在开始产生爆燃时刻的附近。无论是传统点火系统、电子点火系统还是电子控制点火系统，为了使发动机在最恶劣的条件下，也不产生爆燃，其点火时刻均应设定在爆燃边缘并留有一定的余量。无爆燃控制的点火系所留余量必须大些，但过大的余量会因点火过晚使发动机的功率降低，燃油消耗量增加。爆燃控制系统则能实现使发动机发出最大功率而又避免爆燃的发生。避免发动机爆燃的方法有：（1）采用抗爆性能好的汽油；（2）改进燃烧室的结构；（3）加强冷却液循环；（4

12、）减小点火提前角等。电子控制点火系统中，即是利用减小点火提前角的方法防止爆燃的发生。爆燃与点火之间的关系如图5-11所示。在发动机工作过程中，振动频率不同，传感器产生的电压信号不同，当发动机发生爆燃时，产生的电压信号最大，如图5-12所示。因来自爆震传感器的信号中含有各种不同的频率，因此，首先须经滤波电路，再将此信号的最大值与爆震强度基准值进行比较，如大于或等于基准值，则将爆震信号电压输入到ECU，表示已发生的爆燃，由ECU进行处理后发出控制指令。ECU对爆燃的判断原理如图5-13所示 爆震强度的判断：爆震强度以超过基准值的次数来衡量，超过次数越多，则爆燃强度越大；反之，则爆燃强度越小，电控单

13、元（ECU）对爆燃强度的判断如图5-15所示。电控单元（ECU）将根据爆燃强度的大小确定点火提前角减小的幅度。当爆燃消失后，恢复正常的点火提前角，爆燃控制过程为：【任务目标任务目标】1掌握无分电器点火系的组成 2熟悉无分电器点火系的电路 3掌握无分电器点火系的点火方式 汽油发动机电控点火系统有无分电器点火和有分电器点火之分。无分电器点火（DLI）系统较有分电器点火系统性能优越，但有分电器点火系统较无分电器点火系统结构和工作原理简单。下面就无分电器点火系统的组成、元件的结构和工作原理分别进行讨论。无分电器点火系统又称为直接点火系统，它取消了传统点火系统或普通电子点火系统中的分电器总成（包括分火头

14、和分电器盖等），直接将点火线圈二次绕组的两端与火花塞相连接，即把点火线圈产生的高压电直接送至火花塞进行点火。无分电器点火系统有如下优点：点火电压高，火花能量大。点火电压上升速度快，受火花塞积碳影响较小。改善了传统点火系统的点火特点，在发动机低速启动和高速运转时，均能供给足够高的点火电压。维修频率低，寿命长。由于废除了分电器，所以节省了安装空间。由于废除了配电器，不存在分火头与分电器旁电极间的电火花，因此，可有效地降低点火系统对无线电的干扰。同时因点火系统高压电路中的阻抗减小，点火更加可靠。无分电器点火系统目前通常采用以下两种方式：一是同时点火方式:指一个点火线圈的两个高压输出端，分别与火花塞相

15、连，负责对两个缸进行点火，即两个缸共用一个点火线圈。二是单独点火方式:指每个气缸配用一个点火线圈单独进行点火。下面以皇冠3.0轿车为例进行分析无分电器同时点火方式电子点火系统的组成和工作原理。其控制电路如图5-16所示，主要由传感器、ECU、电子点火器、点火线圈和火花塞等组成。1、曲轴位置传感器的输出信号、曲轴位置传感器的输出信号 曲轴位置传感器由G1、G2及Ne等三个线圈组成，其功能是提供气缸判别、曲轴转角基准位置的信号（G1、G2）以及曲轴的转角和转速信号（Ne）（具体工作原理见第三章）。2、ECU的输出信号的输出信号 ECU接收来自曲轴位置传感器的G1、G2、Ne信号，而向点火器输出IG

16、T、IGdA、IGdB信号。IGT信号是点火正时信号，如图5-17所示。当ECU接收到G1或G2信号时，ECU便以它们为基准，根据Ne信号控制其后的3次点火信号，即每4个Ne信号产生一次点火信号（4个Ne信号为60，相当于曲轴转角120），而每产生3次点火信号后，再经G1或G2信号重新设定其后的3次点火信号。点火提前角由ECU根据各传感器提供的发动机转速、进气管真空度、节气门位置和水温等信号进行控制。闭合角由点火器中的闭合角控制电路进行控制。IGdA、IGdB信号是ECU输送给点火器的气缸判别信号，它存于ECU的存储器中，如图5-18所示。ECU根据G1、G2及N e信号查表选择IGdA、IG

17、dB的信号状态，以确定各缸的点火顺序 点火器内有气缸判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路，其主要功能是接收ECU发出的IGT、IGdA、IGdB信号，并依次驱动各个点火线圈工作。另外，它还向ECU输出安全信号IGF。其具体工作过程如下：点火器中的气缸判别电路根据判缸信号IGdA、IGdB的信号状态，确定应该接通的驱动电路，并将IGT点火正时信号送往与此驱动电路相连接的点火线圈，完成对相应气缸的点火。例如，如果IGdA、IGdB的信号状态分别为“0”和“1”时气缸判别电路使VT1导通，将点火正时信号送给第1缸和第6缸的点火线圈，使其工作，完成对第1缸和第6缸的点火。安全信号IGF是将点火器

18、切断点火线圈一次侧（初级）电流的信息反馈给ECU的信号，使点火器具有安全功能。当IGF信号连续中断35次后，ECU就判定点火系统有故障，立即停止喷油器的工作。通常，传统点火线圈二次侧（次级）线圈的一端通过配电器接火花塞，另一端接一次侧（初级）线圈。无分电器电子点火（DLI）采用小型闭磁路点火线圈，其二次侧线圈的两端分别与两个气缸上的火花塞相连接。结构如图5-19所示，小型闭磁路点火线圈由一次侧线圈、二次侧线圈、铁心、高压二极管、外壳等组成。其工作原理如图5-20所示，点火线圈一次侧的一端与电源正极连接，但不与二次侧线圈连接，而另一端与点火器内功率晶体管的集电极连接。当功率晶体管导通时，一次侧线

19、圈通电，在其周围的环形铁心中建立了磁场；当功率晶体管截止时，一次侧线圈电流被迅速切断，磁场立即消失，在二次侧线圈内感应出的高压电使火花塞跳火。另一个特点是电路中串联了一只高压二极管，其作用是防止点火线圈在功率晶体管导通时使火花塞误跳火，因为此时点火线圈二次侧产生约1000V的电压，如处于进气行程末期或压缩行程初期，该电压很可能引起火花塞跳火。无分电器单独点火方式在德国1983年开发并采用。这种点火方式特别适合在四气门发动机上应用，如图5-21所示。从图中可以看出，火花塞安装在两根凸轮轴的中间，每缸火花塞上直接压装一个点火线圈，在布局上很容易实现。图5-22所示为奥迪汽车四气门五缸发动机采用的无

20、分电器点火系统的电路控制原理图。该点火系统中的五个点火线圈分别由两个电子点火器N122和N127控制。其中N122控制1、2、3缸的点火，N127控制4、5缸的点火。两个电子点火器由ECU控制。控制原理与上述基本相同，不再重复。1）点火线圈次级输出不使用高压二极管，而采用点火线圈次级输出端与火花塞接柱之间留有3mm4mm的间隙，来防止初级电路接通时次级绕组产生的感应电动势在缸内误点火；2）点火线圈次级输出端即火花塞中心电极均为负极性，因而击穿电压低，且火花塞放电频率小，故电极寿命长；3）取消了高压线而由点火线圈直接向火花塞供电，因而能量损失小，效率高，电磁干扰少。4）由于点火线圈能安装在双凸轮轴的中间，因而节省了发动机周围的安装空间。1无分电器点火系的优点？