汽油机电控点火系统.ppt

第3章汽油机电控点火系统 3 1电控点火系统的功能3 2点火系统的组成与工作原理3 3电控点火系统主要元件的构造与维修 第3章汽油机电控点火系统 3 1电控点火系统的功能 3 1 1点火提前角的控制3 1 2通电时间的控制 3 1 1点火提前角的控制 1 点火提前角对发动机性能的影响2 点火提前角的计算3 点火提前角的控制 1 点火提前角对发动机性能的影响 点火提前角是从火花塞发出电火花 到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度 当汽油机保持节气门开度 转速以及混合气浓度一定时 汽油机功率和耗油率随点火提前角的改变而变化 对应于发动机每一工况都存在一个 最佳 点火提前角适当点火提前角 可使发动机每循环所做的机械功最多 曲线阴影部分 发动机转速随着转速的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 燃料性质汽油辛烷值越高 抗爆性越好 点火提前角可增大 反之应减小 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 发动机起动时 按ECU内存储的初始点火提前角 设定值 对点火提前角进行控制 起动时点火提前角的设定值随发动机而异 对一定的发动机而言 起动时的点火提前角是固定的 一般为10 左右 发动机正常运转时 起动后 主ECU根据发动机的转速和负荷信号 确定基本点火提前角 并根据其他有关信号进行修正 最后确定实际的点火提前角 并向电子点火控制器输出点火执今信号 以控制点火系的工作 2 点火提前角的计算 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前角 一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角 此时的控制信号主要是发动机转速信号 Ne信号 和起动开关信号 STA信号 1 初始点火提前角 2 基本点火提前角 发动机起动后怠速运转时 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 发动机起动后在除怠速以外的工况下运转时 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 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法和修正点火提前角法两种 主要修正项目有 水温修正 怠速稳定修正 空燃比反馈修正 3 修正点火提前角 水温修正 水温修正又可分为暖机修正和过热修正 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 如右图所示 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 怠速稳定修正 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 空燃比反馈修正 3 1 2通电时间控制 1 通电时间对发动机工作的影响2 通电时间的控制方法3 点火线圈的恒流控制 1 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 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由ECU控制 根据发动机的转度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 2 通电时间的控制方法 3 点火线圈的恒流控制 由于现代车采用了高能点火线圈 改善点火性能 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 恒流的基本方法是 在点火器功率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 3 2 1电控点火系统的类型3 2 2电控点火系统的基本组成与工作原理3 2 3有分电器电控点火系统3 2 4无分电器电控点火控制系统3 2 5爆燃控制系统 3 2点火系统的组成与工作原理 1 传统点火系统触点式点火系统触点式点火系统也被称之为传统点火系统 晶体管辅助点火系统被无触点式电子点火系统 Y1 取代 无触点电子点系统无触点电子点火系统按点火触发信号产生的方式不同又可分为 1 磁感应式 2 光电式 3 霍尔效应式此种点火系统以信号电压稳定 抗污能力强的优点而应用日渐增多 德国大众汽车采用此种型式的点火系统 2 电控点火系统的类型 有分电器和无分电器式 3 2 1电控点火系统的类型 如右图 一般由电源 传感器 ECU 点火器 点火线圈 分电器和火花塞组成 3 2 2电控点火系统的基本组成与工作原理1 基本组成 下一页 发动机工作时 ECU根据接受到的传感器信号 按存储器中的相关程序和数据 确定出最佳点火提前角和通电时间 并以此向点火器发出指令 点火器根据指令 控制点火线圈初级电路的导通和截止 当电路导通时 有电流从点火线圈中的初级电路通过 点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来 当初级电路被切断时 次级线圈中产生很高的感应电动势 经分电器或直接送至工作气缸的火花塞 2 工作原理 3 2 3有分电器电控点火系统 主要特点 只有1个点火线圈 组成 由凸轮轴 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 如图 下一页 有分电器电控点火系统的组成1 2 凸轮轴 曲轴位置传感器3 空气流量计或过气管绝对压力传感器4 冷却液温度传感器5 节气门位置传感器6 起动开关7 空调开关8 车速传感器9 10 输入回路11 A D转换器12 输出回路13 存储器14 恒定电压电源15 点火器16 点火线圈17 分电器 分电器式 ECU根据传感器输入来的各个信号 确定点火时间 点火提前角 同时将点火正时信号送至点火控制器 当点火正时信号变为低电平时 点火线圈初级电流被切断 次级线圈中感应出高压电 由分电器送至相应要工作的汽缸火花塞产生电火花 皇冠3 0L2JZ GE发动机点火电路 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 分火性能较好 但其结构和控制电路复杂 根据点火线圈的数量和高压电分配方式的不同 该火系统又可分为 1 同时点火方式 2 单独点火方式 3 2 4无分电器电控点火系统 1 同时点火方式 同时点火是指点火线圈每产生一次高压电 都使两个气缸的火花塞同时跳火 即双缸同时点火 次级绕组产生的高压电将直接加在四缸发动机的1 4缸或2 3缸 六缸发动机的1 6缸 2 5缸或3 4缸 火花塞电极上跳火 双缸同时点火时 一个气缸处于压缩行程末期 是有效点火 另一个处于排气行程末期 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 对有效点火气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 曲轴旋转一转后 两缸所处行程恰好相反 双缸同时点火时 高压电的分配有二极管分配和点火线圈分配两种形式 二极管分配高压双缸同时点火电路原理图 二极管分配高压双缸同时点火的控制 点火线圈有两个初级绕组和一个次级绕组组成 次级绕组的两端通过4只高压二极管与火花塞构成回路 4只二极管有内装式 安装在点火线圈内部 和外装式两种 对于点火顺序为1 3 4 2的发动机 1 4缸为一组 2 3缸为一组 点火控制器中的两只功率三极管分别控制一个初级绕组 两只功率三极管由电控单元 ECU 按点火顺序交替控制其导通和截止 点火线圈分配高压双缸同时点火的控制 点火线圈分配高压双缸同时点火电路原理图 点火线圈分配高压双缸同时点火的控制原理 点火线圈组件由两个 4缸发动机 或三个 6缸发动机 独立的点火线圈组成 每个点火线圈供给成对的两个火花塞工作 4缸发动机的1 4缸和2 3缸分别共用一个点火线圈 6缸发动机1 6缸 2 5缸和3 4缸分别共用一个点火线圈 点火控制器中配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 ICM 根据电控单元 ECU 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 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电极间隙上跳火点燃可燃混合气 2 单独点火的控制 点火系统采用单独点火方式时 每一个气缸都配有一个点火线圈 且直接安装在火花塞上方 其基本组成和工作原理和同时点火方式相同 单独点火的优点是省去了高压线 点火能量损耗进一步减少 此外 所有高压部件都可安装在发动机气缸盖的金属屏蔽罩内 点火系对无线电的干扰可大幅降低 无分电器独立点火控制点火系统 3 2 5爆燃控制系统 1 爆燃控制系统组成 如左图识别根据安装在缸体上的爆燃传感器检测发动机不同频率范围内的机械振动 发生爆燃时传感器电压信号有叫大的振幅 爆燃控制系统组成 2 爆燃的判别 基准电压的确定方法 基准电压的确定方法 对传感器输出信号进行滤波和半波整流 利用平均电路求得信号电压的平均值 然后再乘以常数倍即可形成基准电压UB 平均值的倍数由设计制造时试验确定 因输出电压的幅值增大 所以基准电压不是一个固定值 其值将随发动机转速升高而增大 3 3 1汽车电子点火控制器的组成3 3 2点火线圈3 3 3爆燃传感器3 3 4点火控制电路 3 3电控点火系统主要元件的构造与维修 3 3 1汽车电子点火控制器的组成 功能 根据ECU的指令 控制点火线圈初级电路的通电或断电 并在完成点火后向ECU输送点火确认信号 结构 如左图检测 用万用表或示波器检查发动机ECU相应端子间电压 点火控制器内部电路组成 1 点火线圈的类型 开磁路点火线圈 闭磁路点火线圈 3 3 2点火线圈 开磁路点火线圈 开磁路点火线圈结构及电路 2 闭磁路点火线圈 闭磁路点火线圈磁路图 2 点火线圈的检测方法 外观检查查看点火线圈外表面 如发现其胶木盖裂损 接柱松动 滑丝 外壳变形 工作时温度过高 填充物外溢和高压插座接触不良等现象时 说明其质量不良 应更换新件 点火线圈绝缘性能检查用万用表R 10k 挡检查 将两表笔分别接点火线圈初级绕组接柱和外壳 正常情况其绝缘电阻应为 否则应更换新件 点火线圈初级绕组的检查用万用表R 1 挡 测量点火线圈两低压接柱间的电阻 初级绕组在20 时阻值一般在1 5 4 范围内 如阻值很小 说明内部短路 如阻值很大 说明内部断路或接触不良 点火线圈次级绕组的检查用万用表R 1 挡 测量点火线圈正极和高压端之间的电阻 其阻值一般在5 15k 之间 如小于上述值则为内部短路 如表针不动则为断路 3 3 3爆燃传感器 功能 是用来检测发动机有无爆燃发生及爆燃强度 1 电感式2 压电式 1 压电式共振型爆燃传感器 2 压电式非共振型爆燃传感器 3 压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器3 爆燃传感器的检测 主要由铁心 永久磁铁 线圈及外壳等组成 a 结构b 输出信号利用电磁感应原理检测发动机爆燃 1 电感式 1 线圈2 铁心3 壳体4 永久磁铁 2 压电式 1 压电式共振型爆燃传感器 由压电元件 振子 基座 外壳等组成 如右图 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 1 压电元件2 振子3 基座4 O型密封圈5 连接器6 接头7 密封剂8 壳体9 引线 2 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 压电式非共振型爆燃传感器的结构1 套筒底座2 绝缘垫圈3 压电元件4 惯性配重5 塑料壳体6 固定螺栓7 界限插座8 电极 3 压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器 安装在火花塞的垫圈处 每缸一个 根据各缸的燃烧压力直接检测各缸的爆燃信息 并转换成电信号输送给ECU 1 火花塞2 爆燃传感器 桑塔纳2000GLi型轿车爆燃传感器的检测桑塔纳2000GLi型轿车采用了一只爆燃传感器 安装在缸体右侧 车前视 2 3缸之间 当爆燃传感器发生故障时 发动机ECU能检测到有关信息 并使发动机进入故障应急状态下运行 利用专用的V A G1551或V A G1552故障阅读仪 通过诊断插座可以读取此故障的有关信息 检修爆燃传感器时 可用万用表电阻OHM 100K 或R 10K 档检测传感器电阻 检测时 断开点火开关 拔下传感器线束插头 当用万用表电阻R 1 档检测线束电阻时 断开