3 3-3 5 点火电路、点火提前角与闭合角的控制、爆燃传感器与爆燃控制

3.3点火电路分析与检测,由计算机控制的电子点火系统根据高压电分配方式的不同可以分为两大类：有分电器的点火控制系统（如丰田佳美2.0L3S-FE、皇冠3.02JZ-GE、凌志LS4001UZ-FE和桑塔纳2000GLiAFE等）；无分电器的点火控制系统（如桑塔纳2000GSiAJR、捷达王EA113、帕萨特B51.8LANQ、奥迪A61.8TAWL、宝来1.8TAUM等）。,3.3.1有分电器的点火控制系统,有分电器电子控制点火系统的组成,控制原理框图,点火控制器,典型电路分析皇冠3.02JZ-GE发动机点火电路,皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机点火器电路图,有分电器的点火控制系统的电路检修,点火线圈的检测：拔下点火线圈线束连接器，用万用表欧姆挡检测点火线圈各线圈的电阻值，其值应符合规定；如不符合，必须更换点火线圈。,点火控制器的检测起动发动机，检查点火控制器端子间的电压，其电压值应符合规定；如不符合，则更换点火器或ECU。搭铁线电阻应为零；将二极管试灯接于点火控制器与点火线圈（或搭铁）直间，起动发动机试灯应闪亮。,点火系统其他部件的检测,高压线。通过测量高压线的电阻值来判断高压线是否良好，其最大电阻值为25K。如电阻值不符合规定，应更换高压线。火花塞。用万用表欧姆挡测量火花塞绝缘电阻的方法来判断火花塞能否继续使用，其绝缘电阻值应大于10M。另外，也可连续5次将发动机转速迅速提高到4000r/min，然后熄火，拆下火花塞，检查其电极状况。若电极干燥，火花塞可用；若电极潮湿，则需要更换火花塞。,3.3.2无分电器点火控制系统,1-火花塞2-点火线圈3-点火模块4-传感器5-ECU,主要特点,取消了传统的分电器总成（包括分火头和分电器盖等），由ECU中附加的点火控制电路和分电电路控制点火控制模块，实现对点火的控制。点火线圈次级绕组与火花塞直接相连，即点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火。由于没有机械传动，减少了分火头与旁电极这一中间跳火间隙的能量损耗和干扰。由于无分电器，也使发动机各部件的布置更容易、更合理。,分类,同时点火方式（两个活塞位置同步缸共用一个点火线圈）独立点火方式（每缸一个点火线圈）,同时点火方式,点火线圈的个数等于气缸数的一半。两同步缸同时到达上止点时，火花塞跳火，其中一缸接近压缩行程上止点，为有效点火；另一缸接近排气行程上止点，为无效点火。,双缸同时点火1-ECU2-点火控制器3-点火线圈4-高压线5-火花塞6-电容器7-电源8-熔丝9-接地,无分电器双缸同时点火系统,四缸机的同步缸1、4缸或2、3缸；六缸机的同步缸1、6缸或2、5缸或3、4缸；,同时点火,双缸同时点火,丰田7M-GTE发动机同时点火系统,二极管分配高压双缸同时点火,点火线圈分配高压双缸同时点火桑塔纳2000GSiAJR,无分电器独立点火系统,独立点火方式,无分电器独立点火方式（四缸发动机）1-ECU2-点火线圈与点火控制器3-高压线4-火花塞5-导线6-接地,独立点火的特点,每一个气缸都配有一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸数相等，且直接安装在火花塞上方（一般是将点火线圈压装在火花塞上、体积小巧）。由于每缸都有独立的点火线圈，线圈有较长的通电时间（大的闭合角），可以提供足够高的点火能量。省去了高压线，点火能量损耗进一步减少；在相同的转速和相同点火能量下，单位时间内点火线圈的电流要小的多，线圈不宜发热。所有高压部件都可安装在气缸盖上的金属屏蔽罩内，点火系对无线电的干扰可大幅度降低。,丰田1MZ-FE电控独立点火系统,无分电器的点火控制系统的电路检修（以桑塔纳2000GSiAJR发动机为例）,结构组成,主要包括点火线圈、火花塞和控制单元。两个点火线圈（N和N128，N为2、3缸点火线圈，N128为1、4缸点火线圈）和点火控制器组成点火线圈总成。A、B、C、D标记，分别对应1、2、3、4缸的高压分线。,1-3缸点火线2-连接插头,N、N128-点火线圈；N122-点火控制器；P-火花塞连接插头；Q-火花塞,端子1：1、4缸点火控制端；端子3：2、3缸点火控制端。,检查点火线圈,拔下点火线圈的插头，并从火花塞上拔下点火线。用万用表测量点火线圈的次级电阻，A、D端子电阻表示1、4缸线圈次级电阻，B、C端子电阻表示2、3缸线圈次级电阻，1、4缸和2、3缸电阻规定值均为46k。如电阻值不符合规定，应更换点火线圈总成。,点火线圈与点火控制器供电与搭铁情况的检查,将点火线圈的点火控制器的4针插头拔下，用万用表测量线束端插头端子2（电源端）和4（搭铁端）之间的电压。打开点火开关，其电压值应为蓄电池电压，大于或等于11.5V。,点火控制器动作的检查,拔下所有喷油器的插头，拔下点火线圈插头，用辅助导线V.A.G1554连接二极管检测灯V.A.G1527于点火控制器插头端子1（点火输出）和端子4（搭铁端）、端子3（点火输出）和端子4（搭铁端），以检查控制单元1、4缸和2、3缸点火线圈的控制信号。短时起动发动机，二极管必须闪烁。,3.4点火提前角与闭合角的控制,点火提前角：火花塞电极间开始跳火时距上止点间的曲轴转角。最佳点火提前角:发动机发出功率最大和油耗最少的点火提前角。点火提前角对发动机性能的影响：点火过早，则导致功率下降，易爆燃。点火过迟，则导致功率、热效率降低。最佳点火提前角应随发动机转速升高而增大；随负荷增大而减小。同时还受到燃料性质、温度、空燃比、大气压力等因素的影响。,3.4.1点火提前角的控制,G信号和Ne信号,转速和负荷,有关传感器的信号,最佳点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角（或点火延迟角）,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型式，并由曲轴位置传感器的初始位置决定，一般为上止点前6-12。在发动机启动或发动机转速低于400r/min时，实际点火提前角等于初始点火提前角。,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，是设计微机控制点火系统时确定的点火提前角。,台架实验数据（脉谱图）存储在ECU的ROM中以备用。,怠速时，ECU根据节气门位置信号（怠速触点闭合）、发动机转速信号及空调开关信号确定基本点火提前角。非怠速时，ECU根据发动机转速和节气门位置（进气量）信号，从预置在储存器中的点火特性三维脉谱图中查出相应的基本点火提前角。,修正点火提前角,暖机修正：冷起动后，水温较低时，应增大点火提前角。随水温的升高，点火提前角应逐渐减小。过热修正：怠速时，若水温过高，应将点火提前角增大。正常运行时，若水温过高，应将点火提前角推迟。空燃比反馈修正：在反馈修正油量减少时，点火提前角相应地增加。怠速稳定性修正：低于规定的怠速转速时，ECU增大点火提前角；反之，则减小点火提前角。爆燃修正：把点火提前角控制在接近临界爆燃点，同时又不能使发动机发生爆燃。,闭合角控制,闭合角是点火线圈初级电路的功率三极管导通期间发动机曲轴转过的角度，闭合角控制也称通电时间控制。初级线圈被断开瞬间所能达到的断开电流值与初级线圈接通时间长短有关。次级线圈高压的最大值与初级断开电流成正比，为了获得足够的点火能量，必须使初级电流达到饱和。通电时间初级断开电流次级电压点火能量点火系工作的可靠性。,ECU首先根据电源电压高低，在存储器存储的导通时间脉谱图中查询选择导通时间，然后根据发动机转速确定闭合角的大小。当发动机转速高时，适当增大闭合角；蓄电池电压下降时，也应适当增大闭合角，,3.5爆燃传感器与爆燃控制,爆燃及其危害,理论与实践证明：剧烈的爆燃会使发动机的动力性和经济性严重恶化，气缸内有明显的金属敲击声，引起发动机的功率，冲击载荷，摩擦，热负荷，使用寿命，排气冒烟,经济性。,3.5.1爆燃控制方法,当发动机工作在爆燃的临界点或有轻微爆燃时，发动机热效率最高，动力性和经济性最好。消除爆燃最有效的方法就是推迟点火提前角，利用点火提前角闭环控制系统能够有效地控制点火提前角，从而使发动机工作在爆燃的临界状态。,爆燃控制系统组成,爆燃反馈控制过程,爆燃的判别与实际点火提前角的闭环控制,3.5.2爆燃传感器,检测发动机燃烧室压力；检测燃烧噪声；检测发动机缸体振动-磁致伸缩式、压电式。,发动机振动时，铁心振动偏移，线圈内产生感应电动势，输出电压信号，其大小与振动频率有关，爆燃时发生谐振，输出最大信号。,磁致伸缩式爆燃传感器,外形与结构1-绕组2-铁心3-外壳4-永久磁铁,组成1-软磁套2-端子3-弹簧4-外壳5-永久磁铁6-绕组7-磁致伸缩杆8-电绝缘体,压电效应是指某些晶体的薄片受到压力或机械震动之后产生电荷的现象。传感器的外壳内装有压电元件、配重块及导线等。,压电式爆燃传感器,1-引线2-配重块3-压电元件,输出特性,1-套简底座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-接线插座8-电极,桑塔纳2000GLi、2000GSi压电式爆燃传感器,爆燃传感器连接电路,2000GLiAFE2000GSiAJR,传感器端子,端子1为信号线正极端子2为信号线负极端子3为屏蔽线。,桑塔纳2000GLi、2000GSi压电式爆燃传感器的检测,检测传感器电阻。断开点火开关，拔下传感器线束插头，检测结果应与标准值相符。检测线束电阻。断开点火开关，拔下传感器线束插头和ECU线束插头