1、电控点火系统电控点火系统第1页，共46页。目目 录录 4 一、电控点火系统分类一、电控点火系统分类二、电控点火系统控制二、电控点火系统控制第2页，共46页。优点优点 1、取消了真空式和机械离心式点火提前角调整装置。2、采用爆震传感器对爆震进行检测，ECU根据检测结 果对点火提前角实施反馈控制。第3页，共46页。一、电控点火系统的分类一、电控点火系统的分类 微机控制点火系统，按照是否保留传统的分电器（实质上指配微机控制点火系统，按照是否保留传统的分电器（实质上指配电器），可分为两大类：电器），可分为两大类：1.1.有分电器点火系统有分电器点火系统;2.2.无分电器点火系统无分电器点火系统 同时点
2、火方式同时点火方式 单独点火方式。单独点火方式。第4页，共46页。1.1.有分电器点火系统（非直接点火系统）有分电器点火系统（非直接点火系统）保留分电器的微机控制点火系称为非直接点火系统。该系统中，点火线圈的高压电是经配电器进行分配的，即由分火头和分电器盖组成的配电器，依照点火顺序适时地将高压电分配至各气缸，使各缸火花塞依次点火。第5页，共46页。主要特点：主要特点：只有1个点火线圈。组成：组成：凸轮轴/曲轴位置传感器、空气流量计、冷却液温度传感器、节气门位置传感器、起动开关、空调开关、车速传感器。有分电器电控点火系统点火线圈点火器分电器火花塞第6页，共46页。2.2.无分电器点火系统无分电器
3、点火系统(直接点火系统直接点火系统)特点：特点：用电子控制装置取代了分电器，利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火，点 火线圈的数量比有分电器电控点火系统多。优缺点：优缺点：分火性能较好，但其结构和控制电路复杂。分类：分类：根据点火方式方式的不同，分为：独立点火方式独立点火方式；同时点火方式同时点火方式；二极管配电点火方式二极管配电点火方式。第7页，共46页。独立电点火方式 特点：特点：每缸一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸数相等。由于每缸都有点火线圈，即使发动机转速很高，点火线圈也有较长的通电时间，可提供足够高的点火能量。点火线圈火花塞点火器ECU各种传感器1缸2
4、缸3缸4缸5缸6缸第8页，共46页。同时点火 主要特点：主要特点：点火过程同时发生在两个工作顺序相差360的气缸中。电火花产生时，其中一个气缸的活塞位于压缩上止点附近，对这个气缸是一次有效的正式点火。对于另一个气缸，由于其活塞正好位于排气上止点附近，因此是一次无效的空点火。第9页，共46页。最常见的点火控制模块为无分电器点火系统，它是两个气缸共用一个点火线圈，高压线圈的两端分别接在同一曲拐方向两缸火花塞的中央电极上，高压电通过地形成回路。点火时，一个气缸活塞处在压缩行程的上止点前，火花将压缩混合气点燃；另一个气缸则处于排气行程上止点前，气缸内是废气，点火无效。虽然此种点火线圈消除了分电器，但由
5、于废火的出现导致了火花塞加速腐蚀的趋势，为此现已开始采用每个火花塞装有自己的“塞顶”线圈，每个气缸有一个点火线圈。这种办法虽然成本较高，但它能得到较好的发动机性能，如下图所示。电控点火系统第10页，共46页。电控点火系统第11页，共46页。同时点火控制方式二极二极管的管的 作用？作用？防止高速时初级绕组导通防止高速时初级绕组导通而产生的次级电压形成误而产生的次级电压形成误点火。点火。第12页，共46页。二极管配电点火方式 特点：特点：四个气缸共用一个点火线圈，点火线圈为内装双初级绕组、双输出次级绕组的特制点火线圈。发动机气缸数必须是4的整数倍。第13页，共46页。目目 录录 4 一、电控点火系
6、统分类一、电控点火系统分类二、电控点火系统控制二、电控点火系统控制第14页，共46页。二、电控点火系统的控制二、电控点火系统的控制 点火控制包括点火提前角控制、通电时间控制和爆震控制。点火提前角与汽油机的经济性、动力性及排放性能紧密相关，较好的点火提前角可以使发动机的三个基本性能同时达到较佳。通电时间是影响击穿电压和点火能量的重要因素。通电时间是影响击穿电压和点火能量的重要因素。第15页，共46页。定义：定义：从火花塞电极间跳火开始，到活塞运行至上止点时，在此段时间内曲轴所转过的角度。（1）点火提前角）点火提前角1.点火提前角控制第16页，共46页。点火过迟点火过迟：如果活塞在到达压缩上止点时
7、点火，那么混合气在活如果活塞在到达压缩上止点时点火，那么混合气在活 塞下行时才燃烧，使气缸内压力下降。同时由于燃烧塞下行时才燃烧，使气缸内压力下降。同时由于燃烧 的炽热气体与缸壁接触面加大，热损失增加，发动机的炽热气体与缸壁接触面加大，热损失增加，发动机 过热，从而使发动机功率下降，油耗增加。过热，从而使发动机功率下降，油耗增加。点火过早点火过早：如果点火过早，混合气在活塞压缩行程中完全燃如果点火过早，混合气在活塞压缩行程中完全燃 烧，烧，活塞在到达上止点前缸内达到最大压力，使活塞上活塞在到达上止点前缸内达到最大压力，使活塞上 行行 的阻力增加，也会使功率下降，还会产生爆震。的阻力增加，也会使
8、功率下降，还会产生爆震。点火提前角过大过小对发动机有何影响？点火提前角过大过小对发动机有何影响？第17页，共46页。A：不点火：不点火 B：点火过早：点火过早C：点火适当：点火适当 D：点火过迟：点火过迟点火提前角过大，易爆燃；点火提前角过大，易爆燃；点火提前角过小，排气温度升高，点火提前角过小，排气温度升高，功率降低。功率降低。适当点火提前角，可使发动机每循环所做的机械功最多（曲线阴影部分）第18页，共46页。发动机转速：发动机转速：转速升高，点火提前角增大。采用电控点火系统，更接近理想的点火提前角。发动机负荷：发动机负荷：歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前角小，反之点火提前角大。采用
9、电控点火（ESA）系统时，可以使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。燃料性质：燃料性质：汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大。其他因素：其他因素：燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度。影响最佳点火提前角的因素 第19页，共46页。（2 2）点火提前角的控制）点火提前角的控制第20页，共46页。起动：按ECU内存储的初始点火提前角对点火提前角进行控制。起动时的点火提前角一般是固定的，为10左右。正常运转：ECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点火提前角，并根据其他信号修正，以确定实际的点火提前角，并向电子点火控制器输出点火信号。（3）最佳点火提前角的确定和
10、控制基本点火提前角发动机转速进气量（歧管压力）高高电控点火数据图电控点火数据图第21页，共46页。点火提前角常用的计算方法：实际点火提前角实际点火提前角初始点火提前角基本点火提前角修正点火提前角 实际点火提前角实际点火提前角基本点火提前角点火提前角修正系数起动时起动后基本点火提前角初始点火提前角修正点火提前角实际点火提前角实际点火提前角点火正时控制点火正时控制起动点火控制起动后点火控制初始点火提前角基本点火提前角修正点火提前角预热修正过热修正怠速稳定修正爆燃修正其他修正等初始点火提前角第22页，共46页。发动机起动过程中，进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号不稳定，ECU无法正确计算点火提
11、前角，一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角。控制信号控制信号：发动机转速信号（Ne信号）和起动开关信号（STA信号）。起动时点火提前角的控制 第23页，共46页。起动后基本点火提前角的确定 怠速运转 ECU根据节气门位置传感器信号（IDL信号）、发动机转速传感器信号（Ne信号）和空调开关信号（A/C信号）确定基本点火提前角。怠速以外工况 ECU根据发动机的转速和负荷（单位转数的进气量或基本喷油量）确定基本点火提前角。基本点火提前角发动机转速进气量（歧管压力）高高电控点火数据图电控点火数据图第24页，共46页。不同的发动机控制系统中，对点火提前角的修正项目和修正方法也不同。修正方法有修正系数
12、法修正系数法和修正点火提前角法修正点火提前角法两种。主要修正项目：暖机工况修正暖机工况修正；发动机过热修正发动机过热修正；空燃比反馈修正空燃比反馈修正怠速稳定性修正；怠速稳定性修正；爆震传感器反馈修正；爆震传感器反馈修正；点火提前角的修正第25页，共46页。暖机工况修正暖机工况修正 暖机修正：暖机修正：暖机过程中，随冷却水温的提高，点火提前角应适当减小。暖机修正控制信号：暖机修正控制信号：冷却液温度传感器信号、进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号、节气门位置传感器信号（IDL信号）-40 -20 0 20 40 60 80冷却液温度/提前角第26页，共46页。发动机过热修正发动机过热修正
13、过热修正：过热修正：冷却液温度过高时，点火提前角应适当增大。过热修正控制信号：过热修正控制信号：冷却液温度传感器信号、节气门位置传感器信号（IDL信号）20 40 60 80 100 120 冷却液温度/推迟 提前IDL通IDL断第27页，共46页。空燃比修正空燃比修正由于空燃比反馈控制系统，是根据氧传感器的反馈信号调整喷油量的多少来达到最佳空燃比控制的，所以这种喷油量的变化必然带来发动机转速的变化。为了稳定发动机转速，点火提前角需根据喷油量的变化进行修正。第28页，共46页。ECU根据实际转速与目标转速的差来修正点火提前角，低于目标转速，应增大点火提前角，反之，推迟点火提前角。怠速稳定修正控
14、制信号怠速稳定修正控制信号：发动机转速信号（Ne信号）、节气门位置传感器信号（IDL信号）、车速传感器信号（SPD信号）、空调开关信号（A/C信号）怠速稳定性修正怠速稳定性修正空调断开空调接通与怠速目标转速的差值修正值第29页，共46页。最大和最小提前角控制最大和最小提前角控制 如果发动机的实际点火提前角(初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前或延迟角)超出一定范围时，发动机将不能正常运转。为了防止出现这种情况，在微机控制点火系中预设限值，ECU把计算得到的实际最佳点火提前角与预设限制值进行比较，如超出则以预设限值作为实际的最佳点火提前角。最大和最小点火提前角的一般限值范围为 最大提前角
15、：最大提前角：35-45 35-45；最小提前角：最小提前角：10-0 10-0。第30页，共46页。（4）点火系统对发动机性能的影响 火花质量决定点燃混合气的能力。火花质量决定点燃混合气的能力。当点燃稀薄混合气时，火花的持续时间对有害排放物的影响非常大。火花越弱，出现失火现象越多，从而造成大量的生成。点火提前角（点火正时）是一个综合考虑的结果。点火提前角（点火正时）是一个综合考虑的结果。点火提前角推迟时，可降低燃烧气体的最高温度和缸内最高燃烧压力，因而可使排放物降低。同时还会延长混合气燃烧时间，在做功行程后期，燃气温度升高，未燃的会继续燃烧，使排放量降低。第31页，共46页。2.通电时间控制
16、通电时间对发动机工作的影响在发动机工作时，必须保证点火线圈的初级电路有足够的通电时间。但如果通电时间过长，点火线圈又会发热并增大电能消耗。要兼顾上述两方面的要求，就必须对点火线圈初级电路的通电时间进行控制。另外还需根据蓄电池电压对通电时间进行修正。第32页，共46页。现代点火线圈初级电路的通电时间由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。点火线圈的恒流控制点火线圈的恒流控制为了防止初级电流过大烧坏点火线圈，在部分电控点火系统的点火控制电路中增加了恒流控制电路。恒流的基本方法：在点火器功率
17、晶体管的输出回路中增设一个电流检测电阻，用电流在该电阻上形成的电压降反馈控制晶体管的基极电流，只要这种反馈为负反馈，就可使晶体管的集电极电流稳定，从而实现恒流控制。通电时间的控制方法第33页，共46页。电控点火系统第34页，共46页。3.爆震控制 概念概念 电火花将混合气点燃后，并以火焰传播方式使混合气燃烧。如果在传播过程中，火焰还未到达时，局部地区混合气就自行着火燃烧，使气流运动速度加快，缸内压力、温度迅速增加，造成瞬时爆燃，这种现象称为爆震。第35页，共46页。爆震传感器爆震传感器 【功能】【功能】检测发动机燃烧时有无爆燃，并把爆燃信号送给发动机控制电脑作为修正点火提前角的重要参考信号。【
18、安装位置】【安装位置】缸体侧面或火花塞座孔上【分类】【分类】电感式爆燃传感器（磁致伸缩式）压电式爆燃传感器。这又分为：压电式共振型爆燃传感器 压电式非共振型爆燃传感器 第36页，共46页。【组成】【组成】铁心、永久磁铁、线圈及外壳。【原理】【原理】利用电磁感应原理检测发动机爆燃。当传感器的固有振动频率与发动机爆燃时的振动频率相同时，传感器输出的信号电压最大。电感式爆燃传感器线圈铁心壳体永久磁铁谐振点频率f输出电压u0电感式爆燃传感器电感式爆燃传感器爆震传感器爆震传感器第37页，共46页。爆震传感器爆震传感器压电式共振型爆燃传感器【组成】【组成】压电元件、振子、基座、外壳等组成。【原理】【原理】
19、压电效应原理。当发生爆燃时，振子与发动机共振，压电元件输出的信号电压也有明显增大，易于测量。爆燃传感器至ECU压电元件膜片频率电压ECUKNK信号波形带开路/断路检测电阻的传感器第38页，共46页。爆震传感器爆震传感器压电式非共振型爆燃传感器 与共振式相比，非共振式内部无震荡片，但设一个配重块，以一定的预紧压力压紧在压电元件上。当发动机发生爆燃时，配重块以正比于振动加速度的交变力施加在压电元件上，压力元件则将此压力信号转变成电信号输送给ECU。配重块压电元件引线频率（kHz）输出电压（mV）压电式非共振型爆燃传感器压电式非共振型爆燃传感器第39页，共46页。爆燃的危害爆燃的危害是一种不正常燃烧
20、。轻微的爆燃，会导致冷却液过热，功率下降油耗上升爆燃严重时，发动机损坏。控制方法：控制方法：推迟点火提前角。在电控点火系统中，通过增加爆燃传感器检测是否发生爆燃及爆燃程度，并根据判定结果对点火提前角进行反馈控制。增大点火提前角增大点火提前角有爆燃有爆燃无爆燃无爆燃减小点火提前角减小点火提前角第40页，共46页。爆震界限和点火提前角的设定爆震界限和点火提前角的设定 发动机发出最大制动转矩（MBT）时的点火时刻是在开始产生爆震点火时刻（爆震界限）的附近点。第41页，共46页。在无爆震控制发动机中，为了使其在最恶劣的条件下也不产生爆震，点火时刻均设在离开爆震界限，并留有较大余地。所以，点火时刻将滞后于MBT的点火提前角，以此因而使发动机效率下降，输出功率降低，油耗增加，性能恶化。在装有爆震传感器的发动机上能检测到爆震界限，将点火时刻调到接近爆震极限的位置，从而改善了发动机性能，如下图所示。电控点火系统第42页，共46页。电控点火系统第43页，共46页。采用双火花点火线圈时将点火输出极集成在控制单元内。采用单火花点火线圈时将点火线圈和输出极作为一个紧凑单元安装在一起。一次绕组突然出现电压降时会在二次绕组中感生出一个在点火火花上放电的高压。第44页，共46页。第45页，共46页。第46页，共46页。
