《汽车发动机电控技术》第四章汽油机电子控制点火系统

1、2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 第第 4 4 章章 汽油机电子控制点火系统汽油机电子控制点火系统 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 第第4 4章章 汽油机电子控制点火系统汽油机电子控制点火系统 了解汽车电子控制点火系统的组成与工作原理；了解汽车电子控制点火系统的组成与工作原理； 掌握点火控制系统中的曲轴位置传感器、凸轮轴位置传掌握点火控制系统中的曲轴位置传感器、凸轮轴位置传 感器、爆燃传感器的类型、工作原理及其检测；感器、爆燃传感器的类型、工作原理及其检测； 掌握无分电器式点火系统的组成

2、；掌握无分电器式点火系统的组成； 掌握点火提前角和点火线圈初级线圈通电时间的控制原掌握点火提前角和点火线圈初级线圈通电时间的控制原 理；理； 掌握典型点火电路的分析。掌握典型点火电路的分析。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 系统的组成与工作原理；重要传感器的工作原理及控制；分电器式系统的组成与工作原理；重要传感器的工作原理及控制；分电器式 点火系统的组成及控制；点火提前角和点火线圈初级线圈通电时间控制点火系统的组成及控制；点火提前角和点火线圈初级线圈通电时间控制 原理。原理。 电控点火系统的组成与工作原理；电控点火系统的组成与工作原理； 点火系统中的重要传感

3、器；点火系统中的重要传感器； 点火系统的火花；点火系统的火花； 典型点火电路分析；典型点火电路分析； 点火提前角的控制；点火提前角的控制； 点火线圈初级通电时间控制；点火线圈初级通电时间控制； 电控点火系统的故障案例。电控点火系统的故障案例。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、爆燃传感器的检测方法；曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、爆燃传感器的检测方法； 相关电路分析。相关电路分析。 讲授、课件讲授、课件 1414学时学时 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 4.1 4.1 电控点火系统的组成与

4、工作原理电控点火系统的组成与工作原理 4.1.1 4.1.1 电子控制点火系统的类型电子控制点火系统的类型 特点：特点：由于仍然有机械装置，因此发动机在一些工况 下仍存在缺陷，无法保证在各种工况下点火提前角均处于 最佳。此外，由于分电器在工作运转过程中有磨损的情况， 所以也无法保证点火提前角的稳定与准确性。 特点：特点：不存在机械磨损，因此不存在各间隙间跳火的 能量损失及由于机械的不确定性对点火的干扰；无分电器 也使得发动机上的构件在布置上更方便与合理，方便检测 与维修；外界的人为因素不能改变点火时刻，取消了在维 修作业中的失误情况，比如在安装的时候，由于装配不到 位而使点火时刻不正确的现象等

5、。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 4.1.2 4.1.2 电子控制点火系统的组成电子控制点火系统的组成 1-传感器 2-电子控制 单元ECU 3-执行器 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 4.1.3 4.1.3 电子控制点火系统的工作原理电子控制点火系统的工作原理 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 4.2 4.2 点火系统中的重要传感器点火系统中的重要传感器 4.2.1 4.2.1 曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器 u 磁感应式曲轴位置传感器结构 a)安装在

6、飞轮附近的曲轮位 置传感器 b)安装在曲轴前端的曲轴 位置传感器 1-曲轴信号轮 2-曲轴位置传感器 3-信号轮上的检测孔 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u磁感应式曲轴位置传感器工作原理 1-转速轮 2-传感器线圈 3-永久磁铁 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u霍尔式曲轴位置传感器霍尔式曲轴位置传感器 通有电流导体垂直于磁感 线放入磁场中时，在导体横 向侧面上就会产生一个垂直 于电流方向和磁场的电压 UH， UH与通过导体的电流 和磁感应强度B成正比，当 取消磁场时电压UH立即消 失。这种现象被称为霍尔效 应，UH被称

7、为霍尔电压。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u霍尔式传感器的基本结构与工作原理 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u采用触发叶片的霍尔式曲轴位置传感器 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u霍尔曲轴位置传感器的检测 电源电压检测 输出信号检测 其它检测 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 霍尔曲轴位置传感器的检测霍尔曲轴位置传感器的检测 拔下传感器插头，打开点火开关，检查插头上电源端 子与接地之间的电压，应为8V或12V(视车型而异)。若无 电压，则应检查传感

8、器与 ECU之间的线路及ECU上相应端 子的电压；若ECU相应端子有电压，则为传感器到ECU之 间线路断路，否则为ECU故障。如北京切诺基就采用过这 种类型的曲轴位置传感器,其电源输入传感器的电压在1996 年前车型为8V，1996年以后的车型变为5V。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 将传感器插头插回，起动发动机，测量传感器输出端 子信号的输出电压值，其值应在36V之间。如果不符， 则为传感器故障。如北京切诺基输出信号是矩形脉冲信号， 高电位为5V，低电位为0.3V。 A、B两端子间传感器电阻应为，传感器空气隙应符合要求。 2021-7-12汽车发动机电控

9、技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u光电式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器光电式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器 日产公司光电式曲轴位置传感器 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u电式信号发生器的作用原理 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 现代索娜塔汽车用光电式曲轴位置传感器 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 索娜塔光电式曲轴位置传感器的检测 线束检查 输出信号检测 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 检查时，脱开曲轴位置传感器的导线连接器，把点火开 关置于“

10、ON”，用万用表的电压档测量线束侧4号端子与 接地间的电压应为12V，线束侧2号端子和3号端子与接地 间电压应为4.85.2V，用万用表的电阻档测量线束侧1号 端子与接地间应为导通0。 用万用表电压档接在传感器侧3号端子和l号端子上，在起 动发动机时，电压应为0.21.2V。在起动发动机后的怠速 运转期间，用万用表电压档检测2号端子和l号端子电压应 为1.82.5V。否则应更换曲轴位置传感器。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 4.2.2 爆燃与爆燃传感器 爆燃是汽油机运行过程中产生的一种最有害的故障现 象，是在火花塞点燃汽缸内的可燃混合气之前的自燃。 积碳聚

11、集过多； 发动机过热； 燃油使用不当。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 从最佳点火提前角控制原理中可知，为了最大限度地 发挥汽油机的功率，应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的边缘。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 1爆燃传感器 2ECU 3其它传感器 4点火控制器 5分电器 6火花塞 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u爆燃传感器爆燃传感器 压电式爆燃传感器 磁致伸缩式爆燃传感器 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u爆燃传感器

12、的检测爆燃传感器的检测 电阻检测 电压检测 示波器检测 桑塔纳2000GLi AFE与2000GSi AJR发动机爆燃传感器 端子及其与ECU的连接电路。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 （1）检测传感器电阻 断开点火开关，拔下传感器线束插头， 传感器端子1与2、1与3、2与3之间电阻均应大于1M。 （2）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，两插头各端子间导线电阻均应小于0.5。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 当人为敲击传感器表面时，在端子1和2之间将有信号 产生，直接反映在万用表上是有电压

13、出现，时高时低，可 使用万用表的2V档进行单体的检测。 当振动或敲缸发生时，有图中的波形产生。敲缸或振 动越大，波形峰值就越大。当高过一定值时，表明发动机 出现了爆燃。爆燃传感器通常设计成测量515kHz范围的 频率。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 4.3 4.3 无分电器式点火系统无分电器式点火系统 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u无分电器式点火系统的同时点火无分电器式点火系统的同时点火 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u无分电器式点火系统的独立点火无分电器式点火系统的独立点火 1

14、-ECU 2-点火控制器 3-点火线圈 4-火花塞 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u双火花塞点火方式双火花塞点火方式 1曲轴位置传感器 2左侧火花塞 3右点火线圈 4点火模块 5左 点火线圈 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 双火花塞点火系统电流方向 同一汽缸内两火花塞的极性 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 功率晶体管导通时的电动势与高压二极管的作用 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 4.4 4.4 典型点火电路分析典型点火电路分析 u分电器式分电器式

15、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。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 皇冠3.0L 2JZGE发动机点火电路 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u无分电器式无分电器式 IGdA与IGdB信号关系 IGdA与IGdB信号关系确定的 各缸点火情况 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 2021-7-12汽

16、车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 u电路元件的检测电路元件的检测 点火线圈的检测 点火器的检测 高压线检测 火花塞检测 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 拔下点火线圈线束连接器，用万用表欧姆档检测点火线圈各线圈 的电阻值，其冷热态的数值应符合维修手册中的规定，如不符合，必 须更换点火线圈。 (皇冠3.0L 2JZGE发动机点火电路 )起动发动机，用万用表电压 档或示波器检查点火器端子间的电压，其电压值应符合：在+B与接 地间为914V，IGt、IGf与接地之间有电压脉冲。如不符合，则必 须检查相关线路或更换点火控制器直至检查ECU。 通过测量高压

17、线的电阻值来判断高压线是否良好，其最大电阻值 一般为25k，注意，有些发动机上，不同缸的高压线电阻值是不相等 的，具体数值要查阅相关的维修手册。不符合规定时，应更换高压线。 用万用表欧姆档测量火花塞绝缘体电阻，其绝缘体电阻值应大于 10M，否则不能继续使用，同时也要监测汽车的行驶里程。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 4.5 4.5 点火提前角的控制点火提前角的控制 u影响点火提前角的主要因素影响点火提前角的主要因素 发动机转速 发动机负荷 辛烷值 u点火提前角的控制点火提前角的控制 初始点火提前角 基本点火提前角 修正点火提前角 2021-7-12汽车发动

18、机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 影响点火提前角的主要因素影响点火提前角的主要因素 发动机转速提高后，在给定的时间内曲轴转过的角度会更大，而 燃烧速度在相对低的转速下是不会跟随变化的，如果想使燃烧在上止 点后(ATDC)1015左右完成，那么必须使点火时刻提前。如发动 机在850rmin的怠速时，点火提前角为612，而转速增加到 4000rmin时，点火提前角增大到28。但当转速继续增加时，由于 混合气压力与温度的提高及进气扰流的增强，会使燃烧速度加快，为 避免发生爆燃，最佳点火提前角的增加速度就要适当减慢。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 在轻载和

19、节气门部分开度时，进气管内的真空度较高， 吸进进气管和汽缸内的空燃混合气的数量少。这些稀薄的 混合气在压缩终了的压力较低，燃烧速度较慢，为了在上 止点后(ATDC)1015左右完成燃烧，点火时刻必须提 前。 在大负荷时，节气门全开，大量的空燃混合气被吸入 汽缸，并且进气管的真空度低，这就会导致燃烧压力增高， 燃烧速度加快。在这样的情况下，必须推迟点火提前角， 以防止气体在上止点后(ATDC)1015以前全部燃烧完 毕。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可适当 增大；辛烷值越低，抗爆性越差，点火提前角则应相应减 小，否则

20、容易产生爆燃。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 点火提前角的控制点火提前角的控制 点火提前角的确定是很复杂的，需要通过大量的反复 实验，不同的发动机，初始点火提前角大小是不同的。一 般来讲，为了控制点火正时，电子控制单元（ECU）根据 上止点位置来确定点火提前角。在一些电子控制点火系统 中，有些发动机电控单元把G1或G2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。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 发动机处于怠速工况时，电控单元根据节气门位置 信号(怠速

21、触点闭合信号)、发动机转速信号Ne及空调开关 信号共同来确定基本点火提前角。 发动机处于非怠速工况时，电控单元根据发动机转速和节 气门位置及空气流量传感器信号，从ECU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，见图4 52所示,去控制点火的时刻。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 暖机修正 怠速稳定性修正 空燃比反馈修正 过热修正 爆燃修正 注意发动机的修正点火提前角不是没有限制的，最大和 最小点火提前角的一般范围是：最大点火提前角3545， 最小点火提前角-100。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 修正点火

22、提前角修正点火提前角 发动机冷机起动后，冷却液温度较低且汽油雾化不良， 此时应增大点火提前角。在暖机过程中，随冷却液温度的 升高，点火提前角修正值逐渐减小。修正值的变化规律及 大小随发动机暖机修正的主要控制信号如：冷却液温度信 号、空气流量信号、节气门位置信号等有关。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 发动机在怠速工况运行时，由于负荷变化使发动机转 速发生变化，电控单元要调整点火提前角，使发动机在规 定的怠速转速内稳定运转。发动机处于怠速工况时，电控 单元不断地计算发动机的平均转速，当发动机的转速低于 规定的怠速转速时，电控单元根据实际转速与目标转速差 值的大

23、小相应地增大点火提前角；当发动机转速高于目标 转速时，则减小点火提前角。调节范围一般在20r/min。 怠速稳定性修正的控制信号主要有：发动机转速信号、节 气门位置信号、车速信号和空调信号等。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 现在的发动机都装有氧传感器，ECU根据氧传感器的 反馈出来的电信号对空燃比进行修正。随着修正喷油量的 增加或减少，发动机转速在一定范围内波动。为了提高怠 速的稳定性，在反馈修正油量减少时，点火提前角会适当 地增加。空燃比反馈修正的控制信号主要有：氧传感器信 号、节气门位置信号、冷却液温度信号、车速信号等。 2021-7-12汽车发动机电

24、控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 发动机处于正常运行工况时(怠速触点断开)，如果冷 却液温度过高，很可能造成发动机爆燃，此时应将点火提 前角适当推迟。而在发动机处于怠速工况时(怠速触点闭 合)，若冷却液温度过高，为了避免发动机长时间过热， 应将点火提前角增大（提高发动机的转速）。过热时修正 的主要控制信号有：冷却液温度信号、节气门位置信号等。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 4.6 4.6 点火线圈初级线圈通电时间控制点火线圈初级线圈通电时间控制 也就通常所说的闭合角控制或简称为通电时间控制。 在点火线圈的初级线圈通电时，对应曲轴所转过的角度。 一般在传统点火系统中将此处的控制称为闭合角控制，而 在微机控制点火系统中多以初级线圈通电时间的控制来称 谓。 2021-7-12汽车发动机电控技术第四章汽 油机电子控制点火系统 4.7 4.7 电控点火系统的故障案例电控点火系统的故障案例 4.7.1 4.7.1 高压无火不能起动的故障高压无火不能起动的故障 4