电控发动机电子点火系统PPT课件

1 知识储备考查 2 分电器由哪些组成 3 分电器断电器起什么作用 1 传统点火系由哪些组成 4 点火线圈起什么作用 5 次级电压的大小与哪些因素有关 6 影响传统点火系工作性能的因素有哪些 2 汽油机对点火系统的要求 火花塞电极间产生火花时的电压 称为击穿电压 在低速大负荷时 所需的击穿电压约为8KV 20KV 起动时 所需的击穿电压最高可达7KV 电火花的能量 火花塞电极间的电压 火花塞电极间渡过的电流 点火花持续的时间 发动机正常工作时 所需的火花能量较小 发动机起动 怠速及节气门急剧打开时 所需较高的火花能量 点火系统除了应按各缸的工作次序依次点火外 还必须把点火时刻控制在最佳时刻 1 提供足够高的击穿电压 2 提供足够高的点火能量 3 点火时刻 点火提前角 应与汽油机的运行工况相匹配 3 演示传统点火系工作情况 传统点火系统 分析传统点火系的缺陷 1 初级电流和次级电压的大小随着发动机的转速的升高和气缸数的增多而下降 使多缸发动机高速时工作不可靠 2 断电器触点是最薄弱的环节 当断电器触点分开时 在触点之间产生火花 使触点氧化 烧蚀 因而断电器触点的使用寿命短 需要经常维护 3 触点火花的大小与初级电流的大小有关 使点火系统初级电流和次级电压的提高受到限制 4 当火花塞积炭时 因漏电次级电压低不能可靠地点火 4 普通电子控制点火系统 信号发生器替代凸轮 大功率晶体管代替触点 起开关作用 1 普通电子点火系统组成 与传统点火系的区别 电子点火系统 有分电器电子点火系统 普通电子点火 无分电器电子点火系统 带信号发生器的分电器 点火器 点火线圈 高压线和火花塞 5 2 工作原理 1 发动机工作时 分电器轴带动霍尔信号发生器的触发叶轮旋转 当磁场被旁路 信号发生器输出高电压信号11 12V 使点火控制器大功率三极管导通VT 点火系初级电路接通 2 当磁场被接通 信号发生器输出0 3 0 4V的低电压信号 使点火器大功率三极管截止 初级电路切断 次级产生高压 6 1 过电压保护功能 电源电压过高时 点火器停止工作 使发动机停止运转 保护汽车用电设备的安全 2 闭合角控制功能 转速高 闭合角增大 确保初级电流足够大 转速低 闭合角减小 确保点火线圈不过热 3 锁止保护功能 发动机熄火而点火开关仍接通时 点火器电路中的功率三极管缓慢截止 从而缓慢切断初级电流 防止线圈发热烧坏 避免电能消耗 4 恒流控制功能 在正常转速范围 使初级电流达到并不超过规定值 6 7A 以减小转速对次级电压的影响 还可防止初级电流过大烧坏点火线圈 3 点火器的辅助控制功能 7 1 分电器电子点火系统其点火提前角仍采用真空和离心机械式点火提前机构进行控制 点火提前角的控制不精确 考虑影响点火提前角的因素不全面 2 为了避免大负荷时的爆震 必然采用降低点火提前角方式妥协 3 仍然离不开机械控制范围 4 普通电子点火系统的缺陷 8 1 普通电子点火系由哪些组成 2 电子点火系统与传统点火系统在根本上有哪些区别 3 简述普通电子点火系工作原理 4 闭合角控制回路起什么作用 5 简述普通电子点火系有什么缺陷 9 电子点火系统 分类 有分电器的高压火由分火头轮流分配到每个汽缸 那么 无分电器点火的高压火是如何分配 动动脑 10 一 二极管分配式 1 ECU接收到曲轴位置传感器信号 2 ECU向点火控制器发出触发点火信号 VT1截止 初级绕组A断路 在次级绕组中感应出上 下 的高压电 经1缸和4缸构成回路 3 1 4缸火花塞均跳火 此时1缸压缩终了 混合气被点燃 4缸排气终了 火花塞点空火 无分电器高压配电方式 A B电流方向相反 次级绕组高压电流也相反 4 曲轴转过180度后 ECU使VT2截止 B断路 次级绕组中感应出上 下 的高压电 2 3缸跳火 3缸有效火 2缸无效火 11 二 点火线圈分配式 同时点火是指两个气缸合用一个点火线圈 即一个点火线圈有两个高压输出端 分别与一个火花塞相连 负责对两个气缸点火 单独点火是指每个气缸的火花塞上配用一个点火线圈 单独对本缸进行点火 12 无分电器同时点火系统 传感器 电子控制单元和执行器组成 1 特点 除了控制初级线圈通电时间外 还取消了真空式和离心式点火提前装置 2 组成 13 3 气缸的组合原则 六缸发动机是1缸和6缸 2缸和5缸 3缸和4缸 四缸发动机是1缸和4缸 2缸和3缸 4 结构特点 两个气缸共用一个点火线圈 即3个点火线圈供6个气缸点火 14 5 同时点火电路识读 1 1 G1信号 判别6缸处于压缩上止点前10 位置 2 G2信号 判别1缸压缩上止点的位置 两信号相隔360 曲轴转角 3 Ne信号 Ne转子上有24齿 每齿表示15 转角 30 曲轴转角 通过脉冲发生器将24脉冲转变成1440个脉冲 即每个脉冲表示0 5 曲轴转角 15 6 同时点火电路识读 2 4 点火器控制电路判缸电路闭合角控制电路恒流控制电路点火确认电路IGf 16 6 同时点火电路识读 3 5 ECU向点火器输出三个信号 IGt点火正时信号 是点火器中功率晶体管的通断控制信号 也是点火组件计算闭合角的基准信号 点火提前角的大小取决于ECU所发出的点火控制信号 IGt 的迟早 当该信号为高电平 初级电路导通 当该信号为低电平 初级电路切断 点火线圈产生高压电 17 IgdA和IgdB 判缸信号 用于点火顺序的判断 6 同时点火电路识读 4 ECU根据G1 G2 Ne信号查表选择IgdA和IgdB的信号状态 点火器需要ECU告知其具体需要点某缸的火 根据信号状态 决定哪条驱动电路接通 并将TGt信号送往与该驱动电路相连接的点火线圈 该信号存于电控单元的存储器中 18 6 同时点火电路识读 2 三个信号之间的关系 19 IGf点火确认信号 IGf信号的产生 ECU向点火器发送一个5V的参考电压 每点火成功一次 点火器就将该电压接搭铁一次 IGf参考电压变为0V一次 6 同时点火电路识读 2 20 7 同时点火工作原理 2 G2信号产生之后的第一个Ne信号开始 第一缸点火 根据Ne信号确定其后的三次点火信号 即每隔4个Ne信号就给出一次点火信号 4各Ne信号为60 相当于曲轴转角120 而每产生三次点火信号后 再经G1信号重新设定其后的三次点火信号 1 起动时 ECU必须等到G信号才能执行点火控制 点火提前角和闭合角仍须根据Ne信号决定 21 初级电路接通瞬间 次级绕组内产生约1000 2000V的高电压 此时缸内正处在进气末期 缸内压力低 若跳火 则发动机不能正常运转 并产生回火现象 为避免这种现象 在高压回路中串联有高压二极管 8 高压二极管的作用 22 单独点火方式由德国Bosch公司于1983年开发并采用 无分电器单独点火系统 1 结构特点 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 在布置上很容易实现 这种点火方式特别适合四气门发动机上配用 23 2 单独点火控制电路 1 五个点火线圈分别由点火器N122和N127控制 其中N122控制1 2 3缸的点火线圈 N127控制4 5缸的点火线圈 24 电控单元起到判别点火缸位 计算点火提前角及将点火信号分配到指定的气缸的作用 2 单独点火装置控制电路 2 25 3 单独点火系特点 1 各缸都有各自独立的点火线圈 即使发动机转速很高 点火线圈也有较长的通电时间 大的闭合角 可提供足够高的点火能量 2 去除了高压分电器中的电火花 要求的点火电压会降低一些 单位时间内通过点火线圈初级电路的电流要小得多 点火线圈不易发热 而体积又可以非常小巧 点火线圈可直接装在火花塞上面 火花塞可安装在双凸轮轴的中间 特别适合于多气门发动机 尤其对V型多缸轿车发动机燃烧室合理紧凑地布置具有特别重要的实用意义 3 该点火系统省去了高压线 点火能量损耗减小 所有高压部件都安装在气缸盖上的金属屏蔽罩内 对无线电的干扰大幅度降低 4 发动机电控单元可一缸接一缸地调整点火正时 对爆震信号能及时做出响应 26 电控单元能实时调整和控制点火提前角 使爆震控制在临界状态 使动力性 经济性 排放性达到最优 无分电器点火系统的优点 27 作业 1 什么是同时点火 什么是单独点火 2 丰田皇冠无分电器点火系中G1 G2 Ne信号起什么作用 3 点火确认信号电路起什么作用 4 为什么在高压回路中串有高压二极管 5 为什么在无分电器点火电路中设有IgdA IgdB信号 28 知识储备考查 2 点火提前角过大 过小对发动机有何影响 3 影响点火提前角的因素有哪些 1 什么是点火正时 4 为什么对闭合角进行控制 5 发动机最高燃烧压力出现在什么位置 动动脑 29 点火能量控制 点火定时控制 爆震控制 发动机的功率输出最大 油耗最低 爆震最小和排放最低 2 控制目的 电子控制点火系的控制内容 1 控制内容 30 发动机转速升高 燃烧所占的曲轴转角增大 点火正时应随之提前 反之 转速降低 点火正时应随之推后 一 转速对点火提前角的影响 影响最佳点火正时的因素 31 当发动机负荷增大时 在发动机转速不变的情况下 由于气缸内温度增高 混合气燃烧速率加快 二 发动机负荷对点火提前角的影响 发动机负荷大时 点火提前角要小 发动机负荷小时 要求点火提前角大 三 爆震对点火提前角的影响 发动机爆震时 应逐步减小点火提前角 爆震消除后 再逐步恢复原有点火提前角 最佳点火提前角 发动机处于爆震与不爆震的临界状态 动力性最佳 32 1 汽油辛烷值的影响 3 其它因素 四 影响点火提前角的其它因素 汽油辛烷值越高 抗爆性越好 点火提前角可增大 反之 点火提前角应减小 最佳点火提前角除了与发动机的转速 负荷和汽油的辛烷值有关之外 还与发动机燃烧室形状 燃烧室内温度 空燃比 大气压力 等因素有关 2 发动机水温影响 水温低 混合气燃烧慢 要求点火提前角适当增大 33 1 起动时点火提前角的控制 最佳点火提前角的确定与控制 起动时 直接由发动机转速信号Ne和起动开关信号STA以一个固定的值进行点火 通常将此值定为初始点火提前角 一般不超过10 ECU对点火正时控制分两个阶段 起动和起动后点火控制 当发动机转速超过一定值时 通常为500r min左右 自动转换为由电控单元控制的最佳点火提前角计算及控制程序 AJR发动机初始点火提前角 AJR发动机ECU通常把G信号后第一个Ne信号过零点定为压缩行程上止点前10 并以这个角度作为点火正时计算的基准点 称之为初始点火提前角 34 2 起动后点火提前角的控制 最佳点火提前角 初始点火提前角十基本点火提前角十修正点火提前角 1 基本点火提前角 电子控制单元按怠速工况和非怠速工况两种情况 确定基本点火提前角 35 怠速工况 ECU根据怠速信号 发动机转速 A C开关和动力转向开关信号确定基本点火提前角 怠速时 基本点火正时仅与转速有关 如 空调接通 发动机负荷增加 转速升高 点火提前角应增大 36 小知识 三维图中的数据是从发动机台架试验中获得的 一般由16个数值的转速和16个数值的负荷的典型工况得到16 16个点火提前角数值 非怠速工况 ECU根据转速信号和节气门位置信号 从存储器中的数据表只调出相应的点火提前角 37 1 暖机修正 2 修正点火提前角 修正点火提前角所包含的修正值有 暖机修正 过热修正 空燃比反馈修正 怠速稳定性修正及爆燃修正 发动机冷起动后 冷却液温度较低时 应增大点火提前角 在暖机过程中 随冷却液温度升高 点火提前角修正值逐渐减小 暖机修正的主要控制信号包括冷却液温度信号 空气流量信号和节气门位置信号 38 2 过热修正 冷却液温度过高 怠速触点IDL断开 为了避免产生爆燃 应将点火提前角推迟 过热修正的主要控制信号包括冷却液温度信号和节气门位置信号等 39 3 空燃比反馈修正 对于闭环控制的电控燃油喷射系统 电子控制单元根据氧传感器的反馈信号对空燃比进行修正 随着修正喷油量的增加或减小 发动机转速会在一定范围内波动 为了提高发动机转速的稳定性 在反馈修正油量减少时 点火提前角相应增加 空燃比反馈修正的控制信号 氧传感器信号 节气门位置信号 冷却水温度信号 40 4 怠速稳定性修正 当发动机转速低于规定的怠速转速 ECU根据实际转速与目标转速差值的大小相应地增大点火提前角 当发动机转速高于目标转速 则减小点火提前角 怠速稳定性修正的控制信号 转速信号 节气门位置信号 车速信号 空调信号 41 爆震修正 祥见爆震控制 42 当实际点火提前角超过最大或最小点火提前角的允许值时 则ECU以最大或最小点火提前角的允许值进行调整 一般范围 最大提前角35 45 最小提前角 10 0 最大和最小提前角修正 43 在微机控制的点火系统中是沿用了传统点火系统闭合角的概念 其实是指初级电流接通的时间 闭合角的控制 闭合角概念 传统点火系统的闭合角是指断电器触点闭合的时间 即初级电流接通时 分电器轴转过的角度 44 1 发动机转速对点火线圈初级电流影响 2 蓄电池电压对点火线圈初级电流影响 当蓄电池电压下降时 适当增大闭合角 闭合角的控制