第三章电控点火系统

第三章电控点火系统 • 概述： • 普通电子点火系仍然使用真空和离心机械式点火提前机构对点火提前角进行控制。其主要缺点是：点火提前角的控制精度不高，不能充分地考虑各影响因素；为了避免出现大负荷时的爆震现象，其采用妥协的方式减小点火提前角；仍然离不开机械控制范围。 • 而电子控制的点火系统则能很好地根据转速、负荷等因素进行综合考虑，以电子的手段控制发动机各工况下的点火提前角，并进行通电时间控制和爆震控制，使发动机的功率、经济性和排放各方面达到最佳。 • 电控点火系统控制内容主要是点火提前角控制、通电时间控制和爆震控制。

第一节电控点火系统的组成及工作过程 • 第二节电控点火系统的控制

第一节电控点火系统的组成及工作过程 • 1、电控点火系统的组成 • 2、电控点火系统的工作过程

1、电控点火系统的组成 与电控燃油喷射系统相同，电控点火系统也是由信号输入装置、ECU和执行器三部分组成。在所有用的传感器中，除爆燃传感器为电控点火系统所专用之外，其他传感器基本上都与电控燃油喷射系统所共用，而且都由一个ECU集中控制。有的车型甚至将点火器也集成在ECU中，这样电路更简单，结构紧凑，又有助于提高系统的控制精度和工作可靠性。

返回点火提前控制系统的组成 1—转速传感器；2—基准位置传感器；3—空气流量计；4—水温传感器；5—节气门位置传感器；6—启动信号；7—空调开关A/C；8—车速传感器；9—输入接口回路；10—输入接口回路；11—A/D转换器；12—输出接口回路；13—存储器；14—恒定电压电源；15—点火器；16—IG线圈；17—分电器

2、电控点火系统的工作过程 现代的点火控制系统都是由计算机控制的电子控制系统。有分电器电控点火系二极管分配式无分电器双缸同时点火点火线圈分配式各缸独立点火方式

分电器式电控点火系统 ECU根据各输入信号，确定点火时间，并将点火正时信号IGt送至点火控制器(简称点火器)。 • 当IGt信号变为低电平时，点火线圈初级电路由于功率晶体管的截止而被切断，次级感应出高电压，再由分电器按发火顺序送至相应气缸的火花塞上产生电火花。有分电器式电控点火系统 1—主继电器；2—压力传感器；3—温度传感器；4—基准位置传感器；5—转速传感器；6—ECU；7—EFI 控制；8—ESA控制；9—点火信号；10—通电开始；11—点火；12—电子点火器；13—点火监视回路；14—闭合角控制；15—点火线圈；16—点火开关；17—蓄电池；18—至分电器；19—至发动机转速表

二极管分配式 • 曲轴转过180°后，ECU接到传感器信号后再次向点火控制器发出触发信号，Tr2截止，初级绕组B中电流被切断，次级绕组感应出上“+”下“－”的高压电，并经二缸和三缸火花塞构成回路，同时跳火，此时三缸点火做功，二缸火花塞点空火。依次类推，发动机曲轴转两圈，各缸做功一次。二极管分配式同时点火的无分电器点火系工作原理图 1—一、四缸触发信号；2—电子点火控制器；3—控制部分；4—稳压器；5一初级绕组A；6—高压二极管；7—次级绕组； 8—初级绕组B；9—二、三缸触发信号

双缸同时点火 点火线圈分配式同时点火的无分电器点火系统

当一缸处于压缩上止点前时，另一缸则处于排气上止点前。曲轴旋转360°后，两缸所处的冲程正好相反。当一缸处于压缩上止点前时，另一缸则处于排气上止点前。曲轴旋转360°后，两缸所处的冲程正好相反。 • 一个点火线圈的次级绕组分别与两个火花塞串联同时跳火。由于处于压缩行程一缸的气缸压力高，火花塞击穿电压高，而处于排气行程一缸的气缸压力低，接近大气压力，火花塞击穿电压低。 • 因此两个火花塞串联同时跳火时，其阻抗几乎绝大部分都在压缩行程一缸的火花塞上，它承受了大部分电压降，点火能量也主要通过该火花塞释放，而排气行程一缸火花塞跳火只损失很少的点火能量。

单独点火方式 这种点火方式实际上相当于每一气缸单独采用一套独立的点火装置，分别独立对每一缸进行点火。其电路结构如图所示。在每一个气缸的火花塞上各配有一个点火线圈。这种点火方式特别适合在四气门发动机上装用，火花塞可安装在双凸轮轴中间，在每一缸火花塞上直接压装一个点火线圈，充分利用了安装空间，这对V型多缸发动机舱的合理紧凑布置具有重要的实用意义。

(b) 日产六缸机点次电路 (c)奥迪五缸机点火电路无分电器单独点火

无分电器电控点火系统电路特点 • 在无分电器电控点火系统中，由于有多个点火线圈，因此其点火控制器在分电器式点火系统点火控制器电路的基础上，增加了以下两部分电路： a．控制点火线圈初级绕组通断的功率晶体管及其驱动电路增多，其数目与点火线圈的个数相同，并各自独立控制相应的点火线圈。 • b．增添了判缸信号(IGdA和IGdB)和气缸判别电路。返回

第二节电控点火系统的控制 • 1、点火提前角控制 • 2、通电时间控制 • 3、爆震控制

1. 点火提前角控制 • 在电控点火系统中，根据汽油机运行工况，ECU对点火提前角的控制分为起动时点火提前角的控制和起动后点火提前角的控制。起动时点火提前角的控制点火提前角的控制起动后点火提前角的控制

起动时点火提前角的控制 • 在起动期间，转速变化剧烈，无法实行最佳点火提前角控制，此时ECU主要是根据发动机转速（Ne）信号和起动开关（STA）信号，以预先设定的点火提前角点火，当转速超过一定值时（一般大于500r/min),转入最佳点火提前角控制。

起动后点火提前角的控制 • 汽油机起动后，电控点火系统实行最佳点火提前角控制。 • 实际点火提前角=初始点火提前角十基本点火提前角十修正点火提前角

初始点火提前角 • 初始点火提前角也称固定点火提前角。对丰田汽车的IG-GEL发动机而言，其值为上止点前10，在下列情况下，其的实际点火提前角为固定点火提前角。 1）、当发动机起动时，发动机的转速变化大，无法正确计算点火提前角； 2）、当发动机的转速低于400r/min； 3）、当车速在2Km/h时，或节气门位置传感器怠速触点（IDL）闭合时； 4）、当ECU由后备系统控制工作时。

基本点火提前角 • ECU根据发动机转速信号和进气歧管压力信号（或进气量信号）等，从存储器（ROM）中获得。它分为怠速时的基本点火提前角和正常行驶时的基本点火提前角。怠速工况的基本点火提前角正常行驶时的基本点火提前角

修正点火提前角 • 除了转速、负荷两个主要因素外，其他对点火提前角有影响的因素均归入到点火提前角修正值中，在汽油机运转时，ECU根据有关传感器信号，分别求出对应值，他们的代数和就是修正点火提前角。修正内容有： • 1、暖机工况修正 2、发动机过热修正 3、空燃比反馈修正 4、怠速稳定修正 5、爆震反馈修正

暖机工况修正 • 发动机冷车起动后的暖机过程中，随冷却水温的提高，混合气的燃烧速度加快，燃烧过程所占的曲轴转角减小，点火提前角也应适当减小。

发动机过热修正

空燃比反馈修正 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，如右图所示。

怠速稳定修正 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。　控制信号有：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） • 见爆震控制内容。

爆震反馈修正 返回

2、闭合角与恒流控制 • 闭合角是沿用了传统点火系的概念。在电子控制的点火系统中是指初级电路接通的时间。点火线圈的次级电压是和初级电路断开时的初级电流成正比。通电时间短时，初级电流小，会使感应的次级电压偏低，容易造成失火。初级电流大，对点火有利；但通电时间过长，会使点火线圈发热，甚至烧坏，还会使能耗增大。因此要控制一个最佳通电时间。

恒流控制 • 在有些点火装置中，为了提高点火能量，采用了初级线圈电阻很小的高能点火线圈，其饱和电流可达30A以上。但在发动机低速工作时，则会由于闭合时间过长而使点火线圈的电流过大，会使点火线圈和点火电子组件过热而损坏，因此在点火控制电路中增加了恒流控制电路。返回

3、爆震控制 • 爆震传感器安装在气缸体上，ECU通过爆震传感器输入信号和比较电路判别发动机有无爆震，并依据爆震强度，由ECU推迟点火时间。爆震越强，推迟点火角度越大，直到爆震消失为止。而后又以—固定的角度逐渐增加点火提前角，当发动机再次出现爆震时ECU又使点火提前角再次推迟，调整过程反复进行。这样一来，一方面可以有效地抑制爆震，另一方面，又可以更好地提高发动机的功率。

爆震传感器 • 爆震传感器大多安装在气缸体上，在发动机振荡时，产生不同的电压信号，当发动机发生爆震时，爆震传感器的感应性能最好，产生最大的电压信号。 • 爆震传感器分共振型、非共振型和火花塞座金属垫型三种：

爆震传感器的种类 (a) 非共振型 (b) 共振型 (c) 火花塞座金属垫型

1、爆燃传感器 2、ECU 3、其他传感器 4、点火器和点火线圈 5、分电器 6、火花塞爆燃反馈控制原理

第三章 电控点火系统