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1、模块二 微机控制点火系统的结构原理你现在浏览的是第一页，共60页学习目标学习目标解释微机控制点火系统的组成及各组成元件的功用。解释微机控制点火系统的组成及各组成元件的功用。介绍爆燃传感器的类型及工作原理。介绍爆燃传感器的类型及工作原理。描述点火控制组件的组成及工作原理。描述点火控制组件的组成及工作原理。介绍点火提前角的确定方法。介绍点火提前角的确定方法。描述微机控制点火系统的基本控制原理。描述微机控制点火系统的基本控制原理。描述发动机爆燃的控制过程。描述发动机爆燃的控制过程。结合实例说明爆燃传感器的安装位置和功用。结合实例说明爆燃传感器的安装位置和功用。正确比较微机控制点火系统的各种配电方式。
2、正确比较微机控制点火系统的各种配电方式。返回你现在浏览的是第二页，共60页课题课题2.1 微机控制点火系统的组成微机控制点火系统的组成微机控制点火系统微机控制点火系统(Microcomputer Control Ignition，MCI)能能实现最佳点火提前角的控制，从而提高发动机的动力性，降低燃实现最佳点火提前角的控制，从而提高发动机的动力性，降低燃油消耗量和有害气体的排放量。油消耗量和有害气体的排放量。微机控制点火系统主要由空气流量传感器、节气门位置传感器、曲微机控制点火系统主要由空气流量传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度轴位置传感器、凸
3、轮轴位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、车速传感器、爆燃传感器、各种控制开关、传感器、车速传感器、爆燃传感器、各种控制开关、ECU、点火控、点火控制器、点火线圈以及火花塞等组成，见图制器、点火线圈以及火花塞等组成，见图2-1。下一页返回你现在浏览的是第三页，共60页课题课题2.1 微机控制点火系统的组成微机控制点火系统的组成1.信号输入装置信号输入装置信号输入装置包括各种传感器和开关。传感器用来检测与点信号输入装置包括各种传感器和开关。传感器用来检测与点火有关的发动机工作和状况信息，并将检测结果输入火有关的发动机工作和状况信息，并将检测结果输入ECU，作为计算和控制点火时刻的依据。各
4、型汽车采用的传感器的类型、数量、作为计算和控制点火时刻的依据。各型汽车采用的传感器的类型、数量、结构及安装位置不尽相同，但其作用大同小异。除爆燃传感器之外，这结构及安装位置不尽相同，但其作用大同小异。除爆燃传感器之外，这些传感器大多与电控燃油喷射系统、怠速控制系统等共用。些传感器大多与电控燃油喷射系统、怠速控制系统等共用。各种开关信号用于修正点火提前角。启动开关信号用于启动各种开关信号用于修正点火提前角。启动开关信号用于启动时修正点火提前角；空调开关信号用于怠速工况下使用空调时修正点火提前角；空调开关信号用于怠速工况下使用空调时修正点火提前角；空挡启动开关只对于自动变速器汽车，时修正点火提前角
5、；空挡启动开关只对于自动变速器汽车，ECU利用该信号判断发动机是处于空挡停车状态还是行驶状态，然利用该信号判断发动机是处于空挡停车状态还是行驶状态，然后对点火提前角进行必要的修正。后对点火提前角进行必要的修正。上一页下一页返回你现在浏览的是第四页，共60页课题课题2.1 微机控制点火系统的组成微机控制点火系统的组成2.ECU微机控制点火系统是发动机集中控制系统的一个子系统，微机控制点火系统是发动机集中控制系统的一个子系统，ECU是发动是发动机集中控制系统的核心。机集中控制系统的核心。ECU只读存储器中存储有监控和自检等只读存储器中存储有监控和自检等程序以及该型发动机在各种工况下的最佳点火提前角
6、。程序以及该型发动机在各种工况下的最佳点火提前角。ECU不不断接收各种传感器和开关发送的信号，并按预先编制的程序进行断接收各种传感器和开关发送的信号，并按预先编制的程序进行计算和判断后，向点火控制器发出控制信号，实现点火提前角和计算和判断后，向点火控制器发出控制信号，实现点火提前角和点火时刻的最佳控制。点火时刻的最佳控制。上一页下一页返回你现在浏览的是第五页，共60页课题课题2.1 微机控制点火系统的组成微机控制点火系统的组成3.执行器执行器微机控制点火系统的执行器为点火控制器。点火控制器又称点火控制微机控制点火系统的执行器为点火控制器。点火控制器又称点火控制组件、点火器或功率放大器，是微机控
7、制点火系统的功率输出级，接组件、点火器或功率放大器，是微机控制点火系统的功率输出级，接收收ECU输出的点火控制信号并进行功率放大，马伙动点火线圈工作。输出的点火控制信号并进行功率放大，马伙动点火线圈工作。点火控制器的电路、功能与结构，不同车型有所不同，有的与点火控制器的电路、功能与结构，不同车型有所不同，有的与ECU制作在同一块电路板上，如北京切诺基制作在同一块电路板上，如北京切诺基4.0 L发动机集中控制系统；发动机集中控制系统；有的为独立总成，用线束与有的为独立总成，用线束与ECU相连接，如丰田轿车相连接，如丰田轿车TCCS系统；大系统；大面积的散热器散热，如桑塔纳面积的散热器散热，如桑塔
8、纳2000 GSi有的点火控制器与点火线圈安有的点火控制器与点火线圈安装在一起，并配有较型轿车的点火控制器。装在一起，并配有较型轿车的点火控制器。上一页返回你现在浏览的是第六页，共60页课题课题2.2 微机控制点火系统主要微机控制点火系统主要部件的结构原理部件的结构原理相关知识相关知识1 燃传感器燃传感器在微机控制点火系统中，在微机控制点火系统中，ECU根据爆燃传感器根据爆燃传感器(DS)的信号判断发动机的信号判断发动机是否发生爆燃，对点火提前角进行修正，实现点火提前角闭环控制是否发生爆燃，对点火提前角进行修正，实现点火提前角闭环控制(防防爆燃控制爆燃控制)。发动机发生爆燃时，汽缸内的可燃混合
9、气异常燃烧导致压力急剧发动机发生爆燃时，汽缸内的可燃混合气异常燃烧导致压力急剧上升而引起缸体振动，使发动机输出功率降低，甚至导致发动机上升而引起缸体振动，使发动机输出功率降低，甚至导致发动机损坏。损坏。目前，汽车广泛采用检测发动机缸体振动频率来检测爆燃。发动目前，汽车广泛采用检测发动机缸体振动频率来检测爆燃。发动机爆燃产生的压力冲击波频率一般为机爆燃产生的压力冲击波频率一般为69 kHz。在检测缸体振动。在检测缸体振动频率时，一般都将爆燃传感器安装在发动机缸体侧面。频率时，一般都将爆燃传感器安装在发动机缸体侧面。下一页返回你现在浏览的是第七页，共60页课题课题2.2 微机控制点火系统主要微机控
10、制点火系统主要部件的结构原理部件的结构原理爆燃传感器按检测方式不同，可分为共振型与非共振型；按结构不同，爆燃传感器按检测方式不同，可分为共振型与非共振型；按结构不同，可分为压电式和磁致伸缩式。可分为压电式和磁致伸缩式。共振型爆燃传感器的共振频率与发动机爆燃的固有频率相匹配，因此，共振型爆燃传感器的共振频率与发动机爆燃的固有频率相匹配，因此，其内部设有共振体，并且要使共振体的共振频率与爆燃频率协调一致。其内部设有共振体，并且要使共振体的共振频率与爆燃频率协调一致。其输出电压高，不需要滤波器，信号处理比较方便。由于机械共振体的其输出电压高，不需要滤波器，信号处理比较方便。由于机械共振体的频率特性尖
11、且频带窄，只适用于特定的发动机，不能与其他发动机互换频率特性尖且频带窄，只适用于特定的发动机，不能与其他发动机互换使用，美国通用汽车采用了共振型爆燃传感器。使用，美国通用汽车采用了共振型爆燃传感器。非共振型爆燃传感器适用于所有的发动机，但其输出电压较低，频非共振型爆燃传感器适用于所有的发动机，但其输出电压较低，频率特性平坦且频带较宽，需要配用带通滤波器，信号处理比较复杂。率特性平坦且频带较宽，需要配用带通滤波器，信号处理比较复杂。欧洲、日本和中国汽车大都采用非共振型爆燃传感器。欧洲、日本和中国汽车大都采用非共振型爆燃传感器。上一页下一页返回你现在浏览的是第八页，共60页课题课题2.2 微机控制
12、点火系统主要微机控制点火系统主要部件的结构原理部件的结构原理1.压电式爆燃传感器压电式爆燃传感器压电式爆燃传感器主要由套筒、压电元件、惯性配重、塑料壳体压电式爆燃传感器主要由套筒、压电元件、惯性配重、塑料壳体和接线插座等组成，见图和接线插座等组成，见图2-2。桑塔纳。桑塔纳GLi，2000 GLi型轿车采用型轿车采用了一个爆燃传感器，安装在缸体右侧了一个爆燃传感器，安装在缸体右侧(车前视车前视)第第2、第、第3缸之间；桑缸之间；桑塔纳塔纳2000 GSi、捷达、捷达AT、GTX型轿车采用了两个爆燃传感器，型轿车采用了两个爆燃传感器，安装在发动机进气道一侧缸体上第安装在发动机进气道一侧缸体上第1
13、、第、第2缸之间和第缸之间和第3、第、第4缸之缸之间，分别检测第间，分别检测第1、第、第2缸和第缸和第3、第、第4缸爆燃信号。缸爆燃信号。上一页下一页返回你现在浏览的是第九页，共60页课题课题2.2 微机控制点火系统主要微机控制点火系统主要部件的结构原理部件的结构原理压电元件制作成垫圈形状，在其两个侧面上安放有金属垫圈作为压电元件制作成垫圈形状，在其两个侧面上安放有金属垫圈作为电极，并用导线引到接线插座上。惯性配重与压电元件以及压电电极，并用导线引到接线插座上。惯性配重与压电元件以及压电元件与传感器套筒之间安放有绝缘垫圈，套筒中心制作有螺孔，元件与传感器套筒之间安放有绝缘垫圈，套筒中心制作有螺
14、孔，传感器用螺栓固定在发动机缸体上，调整螺栓的拧紧力矩便可调传感器用螺栓固定在发动机缸体上，调整螺栓的拧紧力矩便可调整传感器输出的信号电压。传感器的输出特性出厂时已经调好，整传感器输出的信号电压。传感器的输出特性出厂时已经调好，使用中不得随意调整。使用中不得随意调整。惯性配重用来传递发动机振动产生的惯性力，惯性配重与塑料壳惯性配重用来传递发动机振动产生的惯性力，惯性配重与塑料壳体之间安装有盘形弹簧，借弹簧张力将惯性配重、压电元件和垫体之间安装有盘形弹簧，借弹簧张力将惯性配重、压电元件和垫圈等部件压紧在一起。传感器插座上有三根引线，其中两根为信圈等部件压紧在一起。传感器插座上有三根引线，其中两根
15、为信号线，一根为屏蔽线。号线，一根为屏蔽线。上一页下一页返回你现在浏览的是第十页，共60页课题课题2.2 微机控制点火系统主要微机控制点火系统主要部件的结构原理部件的结构原理当发动机缸体产生振动时，传感器套筒底座及惯性配重随之产生振动，当发动机缸体产生振动时，传感器套筒底座及惯性配重随之产生振动，套筒底座和配重的振动作用在压电元件上，由压电效应可知，压电元件套筒底座和配重的振动作用在压电元件上，由压电效应可知，压电元件的信号输出端就会输出与振动频率和振动强度有关的交变电压信号，见的信号输出端就会输出与振动频率和振动强度有关的交变电压信号，见图图2-3。发动机爆燃频率在。发动机爆燃频率在6 9
16、kHz之间时振动强度较大，其信号电之间时振动强度较大，其信号电压较高。发动机转速越高，信号电压幅值越大。因为发动机爆燃是在压较高。发动机转速越高，信号电压幅值越大。因为发动机爆燃是在活塞运行到压缩上止点前后产生，此时缸体振动强度最大，所以，爆活塞运行到压缩上止点前后产生，此时缸体振动强度最大，所以，爆燃传感器在活塞运行到压缩上止点前后产生的输出电压较高，爆燃传燃传感器在活塞运行到压缩上止点前后产生的输出电压较高，爆燃传感器输出信号与曲轴转角的对应关系见图感器输出信号与曲轴转角的对应关系见图2-4。上一页下一页返回你现在浏览的是第十一页，共60页课题课题2.2 微机控制点火系统主要微机控制点火系
17、统主要部件的结构原理部件的结构原理2.磁致伸缩式爆燃传感器磁致伸缩式爆燃传感器磁致伸缩式爆燃传感器主要由感应线圈、伸缩杆、永久磁铁和外壳组成，磁致伸缩式爆燃传感器主要由感应线圈、伸缩杆、永久磁铁和外壳组成，见图见图2-5。伸缩杆一端设置有永久磁铁，另一端安放在弹性元件上。伸缩杆一端设置有永久磁铁，另一端安放在弹性元件上。传感线圈绕制在伸缩杆的周围，线圈两端引出电极与控制线路连接。传感线圈绕制在伸缩杆的周围，线圈两端引出电极与控制线路连接。当发动机缸体产生振动时，传感器的伸缩杆随之振动，感应线圈当发动机缸体产生振动时，传感器的伸缩杆随之振动，感应线圈中的磁通量发生变化根据电磁感应原理，线圈中感应
18、出交变电动中的磁通量发生变化根据电磁感应原理，线圈中感应出交变电动势，即传感器有电压输出，输出电压高低取决于发动机的振动强势，即传感器有电压输出，输出电压高低取决于发动机的振动强度和振动频率。当发动机缸体振动频率达到度和振动频率。当发动机缸体振动频率达到69 kHz时，传感器时，传感器产生共振，振动强度最大，线圈中产生的电压最高，见图产生共振，振动强度最大，线圈中产生的电压最高，见图2-6。上一页下一页返回你现在浏览的是第十二页，共60页课题课题2.2 微机控制点火系统主要微机控制点火系统主要部件的结构原理部件的结构原理3.燃烧压力检测式爆燃传感器燃烧压力检测式爆燃传感器直接检测燃烧压力法，测
19、量精度最高。但传感器安装困难且直接检测燃烧压力法，测量精度最高。但传感器安装困难且耐久性较差，通常采用间接检测燃烧压力法其传感器又称为耐久性较差，通常采用间接检测燃烧压力法其传感器又称为垫圈式爆燃传感器或压力检测式爆燃传感器，是一种非共振垫圈式爆燃传感器或压力检测式爆燃传感器，是一种非共振型压电效应式传感器，结构原理与前述压电式爆燃传感器相型压电效应式传感器，结构原理与前述压电式爆燃传感器相同。安装在火花塞垫圈下面与发动机汽缸盖之间，见图同。安装在火花塞垫圈下面与发动机汽缸盖之间，见图2-7。燃烧压力作用到火花塞上，经过火花塞垫圈再传递给传感器。作燃烧压力作用到火花塞上，经过火花塞垫圈再传递给
20、传感器。作用力变化时，传感器信号电压随之变化，从而即可间接地测量燃用力变化时，传感器信号电压随之变化，从而即可间接地测量燃烧压力。垫圈式爆燃传感器的额定工作温度为烧压力。垫圈式爆燃传感器的额定工作温度为180，允许短时，允许短时高温为高温为200；拧紧力矩为；拧紧力矩为2030 Nm，最大拧紧力矩为，最大拧紧力矩为40 Nm。奥迪轿车采用了这种传感器。奥迪轿车采用了这种传感器。上一页下一页返回你现在浏览的是第十三页，共60页课题课题2.2 微机控制点火系统主要微机控制点火系统主要部件的结构原理部件的结构原理相关知识相关知识2 点火控制组件点火控制组件现代汽车采用的点火线圈分开磁路式和闭磁路式两
21、种。微机控制点火系现代汽车采用的点火线圈分开磁路式和闭磁路式两种。微机控制点火系统普遍采用闭磁路式点火线圈，例如，丰田轿车、桑塔纳统普遍采用闭磁路式点火线圈，例如，丰田轿车、桑塔纳GLi、2000GLi、2000GSi型轿车以及捷达、红旗等轿车微机控制点火型轿车以及捷达、红旗等轿车微机控制点火系统均采用闭磁路式点火线圈。以桑塔纳系统均采用闭磁路式点火线圈。以桑塔纳2000 GSi型轿车点火控制型轿车点火控制组件组件(N152)为例。为例。1.结构特点结构特点桑塔纳桑塔纳2000 GSi型轿车采用直接点火系统，每两个汽缸共用一个闭磁路型轿车采用直接点火系统，每两个汽缸共用一个闭磁路式点火线圈，四
22、个汽缸共用两个点火线圈。两个点火线圈与点火控制器式点火线圈，四个汽缸共用两个点火线圈。两个点火线圈与点火控制器组装成一体，称为点火控制组件或点火动力组件，固定在发动机缸体上，组装成一体，称为点火控制组件或点火动力组件，固定在发动机缸体上，结构见图结构见图2-8。上一页下一页返回你现在浏览的是第十四页，共60页课题课题2.2 微机控制点火系统主要微机控制点火系统主要部件的结构原理部件的结构原理在点火控制组件在点火控制组件N152壳体上标注有各缸高压插孔标记壳体上标注有各缸高压插孔标记A、B、C、D，分别对应于第，分别对应于第1、第、第2、第、第3、第、第4缸高压插孔。点火控制组件缸高压插孔。点火
23、控制组件N152的内部电路见图的内部电路见图2-9，两个线圈初级电路的接通与切断由点火控制器，两个线圈初级电路的接通与切断由点火控制器N122根据根据ECU发出的指令进行控制。发出的指令进行控制。第第1、第、第4缸共用一个点火线圈缸共用一个点火线圈N128，初级电流由，初级电流由ECU的端子的端子78发出发出的信号进行控制；第的信号进行控制；第2、第、第3缸共用一个点火线圈缸共用一个点火线圈N，初级电流由，初级电流由ECU的端子的端子71发出的信号进行控制当每个点火线圈次级绕组的电发出的信号进行控制当每个点火线圈次级绕组的电流切断时，初级绕组中产生的高压电同时分配到两个汽缸的火花流切断时，初级
24、绕组中产生的高压电同时分配到两个汽缸的火花塞跳火。塞跳火。上一页下一页返回你现在浏览的是第十五页，共60页课题课题2.2 微机控制点火系统主要微机控制点火系统主要部件的结构原理部件的结构原理2.工作原理工作原理接通点火开关，接通点火开关，15号电源线以及点火控制组件端子号电源线以及点火控制组件端子2电源接通。当电源接通。当ECU根据曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器以根据曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器以及温度传感器等信号确定第及温度传感器等信号确定第1、第、第4缸需要点火时，立即从控制端缸需要点火时，立即从控制端子子78发出控制脉冲，使点火控制器发出控制脉冲
25、，使点火控制器N122中控制点火线圈中控制点火线圈N128的功的功率三极管截止，点火线圈率三极管截止，点火线圈N128的初级电流切断，其次级绕组则的初级电流切断，其次级绕组则产生高压电并加到第产生高压电并加到第1、第、第4缸火花塞上同时跳火。缸火花塞上同时跳火。当第当第2、第、第3缸需要点火时，缸需要点火时，ECU从控制端子从控制端子71发出控制脉冲，使发出控制脉冲，使点火控制器点火控制器N122中控制点火线圈中控制点火线圈N的三极管截止，线圈的三极管截止，线圈N的初级的初级电流切断，次级绕组产生高压电并加到第电流切断，次级绕组产生高压电并加到第2、第、第3缸火花塞上同时缸火花塞上同时跳火。跳
26、火。上一页下一页返回你现在浏览的是第十六页，共60页课题课题2.2 微机控制点火系统主要微机控制点火系统主要部件的结构原理部件的结构原理相关知识相关知识3 闭磁路式点火线圈闭磁路式点火线圈1.结构特点结构特点车用闭磁路式点火线圈的结构基本相同，主要由铁芯、初级绕组和车用闭磁路式点火线圈的结构基本相同，主要由铁芯、初级绕组和次级绕组构成，见图次级绕组构成，见图2-10。铁芯由浸有绝缘漆的片状铁芯由浸有绝缘漆的片状“山山”字形硅钢片叠合成字形硅钢片叠合成旧旧”字形。铁字形。铁芯内绕次级绕组，初级绕组绕在次级绕组的外面，以利于散热。为芯内绕次级绕组，初级绕组绕在次级绕组的外面，以利于散热。为了减小磁
27、滞现象，铁芯设有一个微小的气隙。由于铁芯构成的磁路了减小磁滞现象，铁芯设有一个微小的气隙。由于铁芯构成的磁路几乎是闭合回路，因此，称为闭磁路式点火线圈。其优点是漏磁少、几乎是闭合回路，因此，称为闭磁路式点火线圈。其优点是漏磁少、磁阻小、能量损失小，因此在产生的感应电动势相同的情况下，所磁阻小、能量损失小，因此在产生的感应电动势相同的情况下，所需匝数少、体积小。需匝数少、体积小。上一页下一页返回你现在浏览的是第十七页，共60页2.工作原理工作原理电路连接见图电路连接见图2-10(c)。当点火开关接通时，低压电源经点火开。当点火开关接通时，低压电源经点火开关关15端子和端子和15号电源线加到点火线
28、圈号电源线加到点火线圈15端子端子(点火线圈正极点火线圈正极)上。点上。点火线圈火线圈1端子端子(点火线圈负极点火线圈负极)与与ECU内部的大功率三极管连接，其内部的大功率三极管连接，其初级电流的接通与切断由发动机初级电流的接通与切断由发动机ECU内部电路进行控制内部电路进行控制ECU通过通过计算导通角大小来控制点火线圈初级绕组的通电时刻，通过计算计算导通角大小来控制点火线圈初级绕组的通电时刻，通过计算点火提前角大小来控制初级电流的切断时刻。点火提前角大小来控制初级电流的切断时刻。上一页返回课题课题2.2 微机控制点火系统主要微机控制点火系统主要部件的结构原理部件的结构原理你现在浏览的是第十八
29、页，共60页相关知识相关知识1 基本控制原理基本控制原理一、基本控制原理一、基本控制原理微机控制点火系统控制原理见图微机控制点火系统控制原理见图2-11，空气流量传感器，空气流量传感器(AFS)和节气门位置传感器和节气门位置传感器(TPS)向向ECU提供发动机负荷信号，用于计算提供发动机负荷信号，用于计算确定点火提前角；曲轴位置传感器确定点火提前角；曲轴位置传感器(CPS)向向ECU提供发动机转速、提供发动机转速、曲轴转角信号，转速信号用于计算确定点火提前角，转角信号用曲轴转角信号，转速信号用于计算确定点火提前角，转角信号用于控制点火时刻于控制点火时刻(点火提前角点火提前角)；凸轮轴位置传感器
30、；凸轮轴位置传感器(CIS)用于检用于检测活塞上止点位置，识别缸序；冷却液温度信号测活塞上止点位置，识别缸序；冷却液温度信号(CTS)、进气、进气温度信号温度信号(IATS)、车速信号、车速信号(VSS)、空调开关信号、空调开关信号(A/C)以及爆燃以及爆燃传感器传感器(DS)信号等，用于修正点火提前角。信号等，用于修正点火提前角。下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第十九页，共60页发动机工作时，发动机工作时，ECU根据凸轮轴位置传感器信号判定哪一缸即将根据凸轮轴位置传感器信号判定哪一缸即将到达压缩上止点，根据反映发动机工况的转速信号、
31、负荷信号以到达压缩上止点，根据反映发动机工况的转速信号、负荷信号以及与点火提前角有关的传感器信号确定相应工况下的最佳点火提及与点火提前角有关的传感器信号确定相应工况下的最佳点火提前角，向点火控制器发出控制指令，使功率三极管截止，点火线前角，向点火控制器发出控制指令，使功率三极管截止，点火线圈初级电流切断，次级绕组产生高压电，并按发动机点火顺序分圈初级电流切断，次级绕组产生高压电，并按发动机点火顺序分配到各缸火花塞跳火点燃混合气。配到各缸火花塞跳火点燃混合气。上述控制过程是指发动机在正常状态下点火时刻的控制过程。当上述控制过程是指发动机在正常状态下点火时刻的控制过程。当发动机启动、怠速或汽车滑行
32、时，设有专门的控制程序和控制方发动机启动、怠速或汽车滑行时，设有专门的控制程序和控制方式进行控制。式进行控制。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第二十页，共60页相关知识相关知识2 点火提前角的确定点火提前角的确定发动机发出最大功率和最小油耗的点火提前角为最佳点火提前角，发动机发出最大功率和最小油耗的点火提前角为最佳点火提前角，该点不在压缩行程上止点处，应适当提前。点火提前角由初始点该点不在压缩行程上止点处，应适当提前。点火提前角由初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角三部分组成。火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角三
33、部分组成。1.初始点火提前角初始点火提前角初始点火提前角又称为固定点火提前角，其值大小取决于发动机初始点火提前角又称为固定点火提前角，其值大小取决于发动机的类型，并由曲轴位置传感器的初始位置决定，一般为上止点前的类型，并由曲轴位置传感器的初始位置决定，一般为上止点前为为612。在下列情况时，实际点火提前角等于初始点火提前角：。在下列情况时，实际点火提前角等于初始点火提前角：上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第二十一页，共60页(1)发动机启动时；发动机启动时；(2)发动机转速低于发动机转速低于400 r/min时；时；(3)检查初
34、始点火提前角时。此时诊断插座测试端子短路，怠速触点检查初始点火提前角时。此时诊断插座测试端子短路，怠速触点IDL闭合，车速低于闭合，车速低于2 km/h。2.基本点火提前角基本点火提前角基本点火提前角是发动机最主要的点火提前角，是设计微机基本点火提前角是发动机最主要的点火提前角，是设计微机控制点火系统时确定的点火提前角。由于发动机本身的结构控制点火系统时确定的点火提前角。由于发动机本身的结构复杂，影响点火的因素较多，理论推导基本点火提前角的数复杂，影响点火的因素较多，理论推导基本点火提前角的数学模型比较困难，而且很难适应发动机的运行状态。因此，学模型比较困难，而且很难适应发动机的运行状态。因此
35、，国内外普遍采用台架试验方法，利用发动机最佳运行状态下国内外普遍采用台架试验方法，利用发动机最佳运行状态下的试验数据来确定基本点火提前角。的试验数据来确定基本点火提前角。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第二十二页，共60页3.修正点火提前角修正点火提前角为使实际点火提前角适应发动机的运转状况，以便得到良好为使实际点火提前角适应发动机的运转状况，以便得到良好的动力性、经济性和排放性能，必须根据相关因素的动力性、经济性和排放性能，必须根据相关因素(如冷却液温如冷却液温度、进气温度、开关信号等度、进气温度、开关信号等)适当增大或减小点
36、火提前角，即对点适当增大或减小点火提前角，即对点火提前角进行必要的修正。修正点火提前角的项目有多有少，火提前角进行必要的修正。修正点火提前角的项目有多有少，主要有暖机修正和怠速修正。主要有暖机修正和怠速修正。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第二十三页，共60页发动机的实际点火提前角是上述三个点火提前角之和。发动机曲发动机的实际点火提前角是上述三个点火提前角之和。发动机曲轴每转一圈，轴每转一圈，ECU计算处理后就输出一个点火提前角信号。因此，计算处理后就输出一个点火提前角信号。因此，当传感器检测到发动机转速、负荷、冷却液温度发生变
37、化时，当传感器检测到发动机转速、负荷、冷却液温度发生变化时，ECU自动调整点火提前角。当自动调整点火提前角。当ECU确定的点火提前角超过允许的最大点确定的点火提前角超过允许的最大点火提前角或小于允许的最小点火提前角时，发动机很难正常运转，火提前角或小于允许的最小点火提前角时，发动机很难正常运转，此时此时ECU将以最大或最小点火提前角允许值进行控制。将以最大或最小点火提前角允许值进行控制。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第二十四页，共60页相关知识相关知识3 配电方式配电方式微机控制点火系统高压配电方式分为机械配电和电子配电。微机
38、控制点火系统高压配电方式分为机械配电和电子配电。1.机械配电机械配电机械配电是由分火头将高压电分配至分电器盖旁电极，再通机械配电是由分火头将高压电分配至分电器盖旁电极，再通过高压线输送到各缸火花塞上的传统配电方式。桑塔纳过高压线输送到各缸火花塞上的传统配电方式。桑塔纳2000 GLi、红旗、红旗CA7220 E型轿车采用了该配电方式。机械配电存在以下型轿车采用了该配电方式。机械配电存在以下缺点。缺点。(1)分火头与分电器盖旁电极之间必须保留一定间隙，以实现高压电分火头与分电器盖旁电极之间必须保留一定间隙，以实现高压电分配。因此，必然损失一部分火花能量，还会产生无线电干扰源。分配。因此，必然损失
39、一部分火花能量，还会产生无线电干扰源。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第二十五页，共60页(2)曲轴位置传感器转子由分电器轴驭动，旋转机构的机械磨曲轴位置传感器转子由分电器轴驭动，旋转机构的机械磨损会影响点火时刻的控制精度。损会影响点火时刻的控制精度。(3)为了抑制无线电的干扰信号，高压线采用了高阻抗电缆，为了抑制无线电的干扰信号，高压线采用了高阻抗电缆，也要消耗能量。也要消耗能量。(4)分火头、分电器盖或高压导线漏电时，会导致高压电火花减弱、分火头、分电器盖或高压导线漏电时，会导致高压电火花减弱、缺火或断火。缺火或断火。(5)
40、分电器的布置影响发动机的结构布置和汽车的外形设计。分电器的布置影响发动机的结构布置和汽车的外形设计。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第二十六页，共60页2.电子配电电子配电电子配电由点火控制器控制，点火线圈的高压电按照一定的点火顺序，电子配电由点火控制器控制，点火线圈的高压电按照一定的点火顺序，直接加到火花塞上，实现直接点火，也称为无分电器点火系统直接加到火花塞上，实现直接点火，也称为无分电器点火系统(DIS)。目前，无分电器点火系统在汽车上应用广泛。常用电子配电方式分目前，无分电器点火系统在汽车上应用广泛。常用电子配电方式分为
41、双缸同时点火和各缸单独点火两种配电方式，见图为双缸同时点火和各缸单独点火两种配电方式，见图2-12。1)双缸同时点火控制双缸同时点火控制双缸同时点火是指点火线圈每产生一次高压电，使两个汽缸双缸同时点火是指点火线圈每产生一次高压电，使两个汽缸的火花塞同时跳火。次级绕组产生的高压电将直接加在两个的火花塞同时跳火。次级绕组产生的高压电将直接加在两个汽缸汽缸(四缸发动机的第四缸发动机的第1、第、第4缸或第缸或第2、第、第3缸；六缸发动机的第缸；六缸发动机的第1、第第6缸或第缸或第2、第、第5缸或第缸或第3、第、第4缸缸)的火花塞电极上跳火。的火花塞电极上跳火。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点
42、火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第二十七页，共60页双缸同时点火时，一个汽缸处于压缩行程末期，是有效点火；另一双缸同时点火时，一个汽缸处于压缩行程末期，是有效点火；另一个汽缸处于排气行程末期，缸内温度较高而压力很低，火花塞电极个汽缸处于排气行程末期，缸内温度较高而压力很低，火花塞电极间隙的击穿电压很低，对有效点火汽缸火花塞的击穿电压和火花放间隙的击穿电压很低，对有效点火汽缸火花塞的击穿电压和火花放电能量影响很小，是无效点火。曲轴旋转一圈后，两缸所处行程恰电能量影响很小，是无效点火。曲轴旋转一圈后，两缸所处行程恰好相反。双缸同时点火时，高压电的分配方式有二极管分配和点火好
43、相反。双缸同时点火时，高压电的分配方式有二极管分配和点火线圈分配两种形式。线圈分配两种形式。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第二十八页，共60页(1)二极管分配式双缸同时点火。利用二极管分配高压电的双缸同时点火二极管分配式双缸同时点火。利用二极管分配高压电的双缸同时点火电路，见图电路，见图2-13。点火线圈由两个初级绕组和一个次级绕组构成，。点火线圈由两个初级绕组和一个次级绕组构成，次级绕组的两端通过四只高压二极管与火花塞构成回路。四只二极次级绕组的两端通过四只高压二极管与火花塞构成回路。四只二极管有内装式管有内装式(安装在点火
44、线圈内部安装在点火线圈内部)和外装式两种。对于点火顺序为和外装式两种。对于点火顺序为1-3-4-2的发动机，第的发动机，第1、第、第4缸为一组，第缸为一组，第2、第、第3缸为另一组。点缸为另一组。点火控制器中的两只功率三极管分别控制一个初级绕组，两只功率火控制器中的两只功率三极管分别控制一个初级绕组，两只功率三极管由三极管由ECU按点火顺序交替控制其导通与截止。按点火顺序交替控制其导通与截止。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第二十九页，共60页当当ECU将第将第1、第、第4缸的点火触发信号输入点火控制器时，功率缸的点火触发信号输
45、入点火控制器时，功率三极管三极管VT，截止，初级绕组，截止，初级绕组A中的电流切断，次级绕组中产生高电中的电流切断，次级绕组中产生高电压，方向见图压，方向见图2-13中实线箭头。在该电压的作用下，二极管中实线箭头。在该电压的作用下，二极管VD1，VD4正向导通，第正向导通，第1、第、第4缸火花塞电极上的电压迅速升高直至跳缸火花塞电极上的电压迅速升高直至跳火，高压放电电流经图中实线箭头所指方向构成回路；火，高压放电电流经图中实线箭头所指方向构成回路；VD2，VD3反向截止，不能构成放电回路，因此，第反向截止，不能构成放电回路，因此，第2、第、第3缸火花塞电缸火花塞电极上无高压火花放电电流而不能跳
46、火。极上无高压火花放电电流而不能跳火。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第三十页，共60页当当ECU将第将第2、第、第3缸点火触发信号输入点火控制器时，三极管缸点火触发信号输入点火控制器时，三极管VT2截截止，初级绕组止，初级绕组B中的电流切断，次级绕组产生高压电动势，方向见图中的电流切断，次级绕组产生高压电动势，方向见图2-13中虚线箭头。此时二极管中虚线箭头。此时二极管VD2，VD4反向截止，反向截止，VD2，VD3正正向导通，因此，第向导通，因此，第2、第、第3缸火花塞电极上的电压迅速升高直至跳火，缸火花塞电极上的电压迅速升
47、高直至跳火，高压放电电流经图中虚线箭头方向构成回路。高压放电电流经图中虚线箭头方向构成回路。(2)点火线圈分配式双缸同时点火。点火线圈直接分配高压的点火线圈分配式双缸同时点火。点火线圈直接分配高压的同时点火电路见图同时点火电路见图2-14。桑塔纳。桑塔纳2000 GSi、捷达、捷达AT和奥迪和奥迪200轿轿车点火系统采用了这种配电方式。车点火系统采用了这种配电方式。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第三十一页，共60页点火线圈组件由两个点火线圈组件由两个(四缸发动机四缸发动机)或三个或三个(六缸发动机六缸发动机)独立的点独立的点火
48、线圈组成，每个点火线圈供给两个火花塞工作火线圈组成，每个点火线圈供给两个火花塞工作(四缸发动机的第四缸发动机的第1、第、第4缸和第缸和第2、第、第3缸分别共用一个点火线圈；六缸发动机第缸分别共用一个点火线圈；六缸发动机第1、第第6缸，第缸，第2、第、第5缸和第缸和第3、第、第4缸分别共用一个点火线圈缸分别共用一个点火线圈)。点火控。点火控制组件中设置有与点火线圈数量相等的功率三极管，分别控制一制组件中设置有与点火线圈数量相等的功率三极管，分别控制一个点火线圈工作。点火控制器根据个点火线圈工作。点火控制器根据ECU输出的点火控制信号，按输出的点火控制信号，按点火顺序轮流触发功率三极管导通与截止，
49、从而控制每个点火线点火顺序轮流触发功率三极管导通与截止，从而控制每个点火线圈轮流产生高压电，再通过高压线直接输送到成对的两缸火花塞圈轮流产生高压电，再通过高压线直接输送到成对的两缸火花塞电极间隙上跳火点燃混合气。电极间隙上跳火点燃混合气。上一页下一页返回课题课题2.3 微机控制点火系统的微机控制点火系统的控制原理控制原理你现在浏览的是第三十二页，共60页(3)高压二极管的作用。在部分点火线圈分配高压的同时点火系高压二极管的作用。在部分点火线圈分配高压的同时点火系统中，点火线圈次级回路中连接有一只高压二极管，用于防止次统中，点火线圈次级回路中连接有一只高压二极管，用于防止次级绕组在初级电流接通时
50、产生的电压级绕组在初级电流接通时产生的电压(约为约为1 000 V)加到火花塞电加到火花塞电极上而导致误跳火。极上而导致误跳火。2)各缸单独点火控制各缸单独点火控制点火系统采用单独点火方式时，每一个汽缸都配有一个点火线圈，点火系统采用单独点火方式时，每一个汽缸都配有一个点火线圈，并安装在火花塞上方。在点火控制器中，设置有与点火线圈数目相并安装在火花塞上方。在点火控制器中，设置有与点火线圈数目相同的大功率三极管，分别控制每个线圈次级绕组电流的接通与切断，同的大功率三极管，分别控制每个线圈次级绕组电流的接通与切断，其工作原理与同时点火方式相同。单独点火省去了高压线，点火能其工作原理与同时点火方式相