第三章电控点火系统

1、第三章第三章 汽油机电控点火系汽油机电控点火系统统主讲 任广文v电控点火系统的功能电控点火系统的功能 v点火系统的组成与工作原理点火系统的组成与工作原理v电控点火系统主要元件的构造电控点火系统主要元件的构造与维修与维修本章主要内容：本章主要内容：第一节第一节 电控点火系统的功能电控点火系统的功能 本节主要内容：本节主要内容：点火提前角的控制点火提前角的控制通电时间的控制通电时间的控制爆燃的控制爆燃的控制一、点火提前角的控制一、点火提前角的控制点火提前角对发动机性能的影响点火提前角对发动机性能的影响最佳点火提前角确定依据最佳点火提前角确定依据控制点火提前角的基本方法控制点火提前角的基本方法起动时

2、点火提前角的控制起动时点火提前角的控制起动后基本点火提前角的确定起动后基本点火提前角的确定点火提前角的修正点火提前角的修正v 点火提前角点火提前角是从火花塞发出电火花，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到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度。轴转过的角度。 v 对应于发动机每一工况都存在一个对应于发动机每一工况都存在一个最佳点火提前角最佳点火提前角。v 适当点火提前角，可使发动机每循适当点火提前角，可使发动机每循环所做的机械功最多（环所做的机械功最多（ 曲线阴影部曲线阴影部分）分）v 点火提前角过大，易爆燃；点火提前角过大，易爆燃；v 点火提前角过小，排气温度升高，点火提

3、前角过小，排气温度升高，功率降低。功率降低。1、点火提前角对发动机性能的影响、点火提前角对发动机性能的影响A：不点火：不点火 B：点火过早：点火过早C：点火适当：点火适当 D：点火过迟：点火过迟 最佳点火提前角与下述因素有关：最佳点火提前角与下述因素有关：v发动机转速：发动机转速：转速升高，点火提前角增大。转速升高，点火提前角增大。采用电采用电控点火系统，更接近理想的点火提前角。控点火系统，更接近理想的点火提前角。v发动机负荷：发动机负荷：歧管压力高（真空度小、负荷大），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。点火提前角小，反之点火提前角大。采用电控点火采用电控点火（E

4、SA）系统时，可以使发动机的实际点火提前角）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。接近于理想的点火提前角。 v燃料性质：燃料性质：汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火提汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大。前角可增大。v其他因素：其他因素：燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度。大气压力、冷却水温度。2、最佳点火提前角确定依据、最佳点火提前角确定依据 v 起动：按起动：按ECU内存储的内存储的初始初始点火提前角点火提前角对点火提前角进对点火提前角进行控制。起动时的点火提前行控制。起动时的点火提前角一般是固定的，为角一般

5、是固定的，为10左左右。右。v 正常运转：正常运转：ECU根据根据发动机发动机的转速和负荷信号的转速和负荷信号，确定基确定基本点火提前角本点火提前角，并根据其他，并根据其他信号信号修正修正，以确定，以确定实际的点实际的点火提前角火提前角，并向电子点火控，并向电子点火控制器输出点火信号。制器输出点火信号。3、控制点火提前角的基本方法 基本点火提前角基本点火提前角发动机转速发动机转速进气量（歧管压力进气量（歧管压力）高高电控点火数据图电控点火数据图v 点火提前角常用的计算点火提前角常用的计算方法：方法：v 实际点火提前角初始实际点火提前角初始点火提前角基本点火点火提前角基本点火提前角修正点火提前提

6、前角修正点火提前角角v 实际点火提前角基本实际点火提前角基本点火提前角点火提前角点火提前点火提前角修正系数角修正系数起动时起动时起动后起动后基本点火提前角基本点火提前角初始点火提前角初始点火提前角修正点火提前角修正点火提前角实际点火提前角实际点火提前角点火正时控制点火正时控制起动点火控制起动点火控制起动后点火控制起动后点火控制初始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修正点火提前角预热修正预热修正过热修正过热修正怠速稳定修正怠速稳定修正爆燃修正爆燃修正其他修正等其他修正等初始点火提前角初始点火提前角v发动机起动过程中，进气管绝对压力传感发动机起动过程中，进气管绝对压力传感器信号或

7、空气流量计信号不稳定，器信号或空气流量计信号不稳定，ECU无无法正确计算点火提前角，一般将点火时刻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固定在设定的初始点火提前角。v控制信号控制信号：发动机转速信号（：发动机转速信号（Ne信号信号）和）和起动开关信号（起动开关信号（STA信号信号）。）。4、起动时点火提前角的控制、起动时点火提前角的控制 5、起动后基本点火提前角的确定、起动后基本点火提前角的确定 怠速运转怠速运转 ECU根据节气门位置传根据节气门位置传感器信号（感器信号（IDL信号信号）、）、发动机转速传感器信号发动机转速传感器信号（Ne信号信号）和空调开关）和空调开关

8、信号（信号（A/C信号信号）确定基）确定基本点火提前角。本点火提前角。 怠速时基本点火提前的确定怠速时基本点火提前的确定 怠速以外工况怠速以外工况 ECU根据发动机的根据发动机的转速和负荷转速和负荷（单位转数的（单位转数的进气量或基本喷油量）确定基本点火提前角。进气量或基本喷油量）确定基本点火提前角。其它工况基本点火提前角的确定其它工况基本点火提前角的确定v不同的发动机控制系统中，对点火提前角的修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。修正方法有正项目和修正方法也不同。修正方法有修正系修正系数法数法和和修正点火提前角法修正点火提前角法两种两种 。v主要修正项目：主要修正

9、项目： 水温修正；水温修正； 怠速稳定修正；怠速稳定修正； 空燃比反馈修正。空燃比反馈修正。6、点火提前角的修正、点火提前角的修正（1）水温修正）水温修正 水温修正水温修正又可分为又可分为暖机修正暖机修正和和过过热修正热修正。v 暖机修正暖机修正：暖机过程中，暖机过程中，随冷却水随冷却水温的提高，点火提前角应适当减小温的提高，点火提前角应适当减小。v 暖机修正控制信号：暖机修正控制信号：冷却液温度传冷却液温度传感器信号、进气管绝对压力传感器感器信号、进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号、节气门位信号或空气流量计信号、节气门位置传感器信号（置传感器信号（IDL信号）信号）v 过热修正过热修正

10、：冷却液温度过高时，点：冷却液温度过高时，点火提前角应适当增大。火提前角应适当增大。过热修正控制信号：过热修正控制信号：冷却液温度传冷却液温度传感器信号、节气门位置传感器信号感器信号、节气门位置传感器信号（IDL信号）信号）-40 -20 0 20 40 60 80冷却液温度冷却液温度/提前角提前角暖机修正暖机修正过热修正过热修正 20 40 60 80 100 120 冷却液温度冷却液温度/推迟推迟 提前提前IDL通IDL断vECU根据实际转速与目标转速的差来修正点火提前角，低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。于目标转速，应增大

11、点火提前角，反之，推迟点火提前角。v怠速稳定修正控制信号怠速稳定修正控制信号：发动机转速信号（：发动机转速信号（Ne信号）、信号）、节气门位置传感器信号（节气门位置传感器信号（IDL信号）、车速传感器信号信号）、车速传感器信号（SPD信号）、空调开关信号（信号）、空调开关信号（A/C信号）信号）（2）怠速稳定修正）怠速稳定修正空调断开空调断开空调接通空调接通与怠速目标转速的差值与怠速目标转速的差值修正值修正值v由于空燃比反馈控制系统，是根据氧传感器的反馈信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，所以号调整喷油量的多少来达到最佳空燃比控制的，所以这

12、种喷油量的变化必然带来发动机转速的变化。为了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。行修正。（3）空燃比反馈修正）空燃比反馈修正点火提前角喷油量二、通电时间控制二、通电时间控制 1、通电时间对发动机工作的影响、通电时间对发动机工作的影响v在发动机工作时，必须保证点火线圈的初级电路有在发动机工作时，必须保证点火线圈的初级电路有足够足够的通电时间的通电时间。v但如果通电时间过长，点火线圈又会发热并增大电能消但如果通电时间过长，点火线圈又会发热并增大电能消耗。耗。v要兼顾上述两方面的要求，就必须

13、对点火线圈初级电路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。的通电时间进行控制。另外还需根据蓄电池电压对通电时间进行修正。另外还需根据蓄电池电压对通电时间进行修正。v现代点火线圈初级电路的通电时间由现代点火线圈初级电路的通电时间由ECU控制，根控制，根据发动机的转速信号和电源电压信号确定最佳的闭据发动机的转速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。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、通电时间的控制方法v为了防止初级电流过

14、大烧坏点火线圈，在部分电控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。点火系统的点火控制电路中增加了恒流控制电路。恒流的基本方法恒流的基本方法：在点火器功率晶体管的输出回路：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。而实现恒流控制。 3 3、点火线圈的恒流控制、点火线圈的恒流控制1、爆燃的

15、危害、爆燃的危害v 是一种不正常燃烧。是一种不正常燃烧。v 轻微的爆燃，可使发动机功率上升，油耗下降。轻微的爆燃，可使发动机功率上升，油耗下降。v 爆燃严重时，会导致冷却液过热，功率下降油耗上升。爆燃严重时，会导致冷却液过热，功率下降油耗上升。2、爆燃的控制方法：、爆燃的控制方法：推迟点火提前角。推迟点火提前角。在电控点火系统中，通过增加在电控点火系统中，通过增加爆燃传感器爆燃传感器检测是否发生爆燃检测是否发生爆燃及爆燃程度，并根据判定结果对点火提前角进行反馈控制。及爆燃程度，并根据判定结果对点火提前角进行反馈控制。三、爆燃的控制三、爆燃的控制增大点火提前角增大点火提前角有爆燃有爆燃无爆燃无爆

16、燃减小点火提前角减小点火提前角v爆燃控制爆燃控制 爆燃控制过程中点火提前角的变化爆燃控制过程中点火提前角的变化 本节主要内容：本节主要内容：电控点火系统的类型电控点火系统的类型基本组成与工作原理基本组成与工作原理有分电器电控点火系统有分电器电控点火系统无分电器电控点火控制系统无分电器电控点火控制系统爆燃控制系统爆燃控制系统第二节第二节 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1、汽油机点火系统的类型：、汽油机点火系统的类型：v传统点火系统传统点火系统：又分为：又分为： 磁电机点火系统磁电机点火系统； 蓄电池点火系统蓄电池点火系统。缺点：高速易断火，不适合高。缺点：高速易断火，不

17、适合高速发动机；断电器触点易烧蚀，工作可靠性差；速发动机；断电器触点易烧蚀，工作可靠性差；点火能量低，点火可靠性差。点火能量低，点火可靠性差。v微机控制的点火系统微机控制的点火系统：即电控点火系统。采用计算：即电控点火系统。采用计算机根据各传感器信号对点火提前角进行控制。机根据各传感器信号对点火提前角进行控制。有分电器式有分电器式无分电器式无分电器式一、电控点火系统的类型一、电控点火系统的类型二、基本组成与工作原理二、基本组成与工作原理1、组成：、组成： 电源、传感器、电源、传感器、ECU、点火器、点火器、点火线圈、分点火线圈、分电器和火花塞电器和火花塞等。等。2、工作原理、工作原理v发动机工

18、作时，发动机工作时，ECU根据传感器信号（根据传感器信号（G、Ne等等信号），确定出最佳点火提前角和通电时间，并信号），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（以此向点火器发出指令（IGt、IGd信号）。信号）。v点火器根据指令，控制点火线圈初级电路的导通点火器根据指令，控制点火线圈初级电路的导通和截止。当电路导通时，点火线圈初级电路导通。和截止。当电路导通时，点火线圈初级电路导通。当初级电路被切断时，次级线圈中感应出高压，当初级电路被切断时，次级线圈中感应出高压，经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。 IGt：点火正时信号：点火正时信号IGd

19、：判缸信号：判缸信号 传感器信号传感器信号Ne信号：发动机曲轴转角信号信号：发动机曲轴转角信号 。G信号：活塞运行到压缩上止点位置的判别信信号：活塞运行到压缩上止点位置的判别信号号 。 控制信号控制信号IGt信号：信号：ECU向点火器中功率晶体管发出的通向点火器中功率晶体管发出的通断控制信号。断控制信号。IGd信号：在无分电器的电控点火系统中，信号：在无分电器的电控点火系统中，ECU向点火器输送的判别气缸的信号。向点火器输送的判别气缸的信号。IGf信号：完成点火后，点火器向信号：完成点火后，点火器向ECU输送的点输送的点火确认信号。火确认信号。 基本点火电路基本点火电路恒压电路微处理器ECU火

20、花塞带点火线圈的点火器驱动电路IGF电路ECU点火提前角控制原理点火提前角控制原理vECU输出的点火控制信号输出的点火控制信号点火正时信号点火正时信号IGT和点火反馈信号和点火反馈信号IGF点火正时信号点火正时信号IGT点火反馈信号点火反馈信号IGF主要特点：主要特点：只有只有1个点火线圈。个点火线圈。组成：组成：凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器、空气流量计、冷曲轴位置传感器、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、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。空调开关、车速传感器。三、有分电器电控点火系统三、有分电器电控点火系统点火线圈点火器分电器火花塞四、

21、无分电器电控点火系统四、无分电器电控点火系统 特点：特点：用电子控制装置取代了分电器，利用电子分火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。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：优缺点：分火性能较好，但其结构和控制电路复杂。分火性能较好，但其结构和控制电路复杂。 分类：分类：根据点火线圈的数量和高压电分配方式的不同，根据点火线圈的数量和高压电分配方式的不同，分为：分为：独立点火方式；独立点火方式；同时点火方式；同时点火方式；二极管配电点火

22、方式。二极管配电点火方式。1、独立点火方式、独立点火方式v特点：特点：每缸一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸每缸一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸数相等。数相等。v由于每缸都有点火线圈，即使发动机转速很高，点火由于每缸都有点火线圈，即使发动机转速很高，点火线圈也有较长的通电时间，可提供足够高的点火能量。线圈也有较长的通电时间，可提供足够高的点火能量。点火线圈火花塞点火器ECU各种传感器1缸2缸3缸4缸5缸6缸2、同时点火方式、同时点火方式 特点：特点：点火线圈的个数等于气缸数的一半。点火线圈的个数等于气缸数的一半。 当两同步缸同时到达上止点时，火花塞跳火，其中当两同步缸同时到达上止点时，火

23、花塞跳火，其中一缸接近压缩行程上止点，为一缸接近压缩行程上止点，为有效点火有效点火；另一缸接；另一缸接近排气行程上止点，为近排气行程上止点，为无效点火无效点火。传感器ECU点火器点火器点火线圈火花塞3、二极管配电点火方式、二极管配电点火方式 特点：特点：四个气缸共用一个点火线圈。四个气缸共用一个点火线圈。 发动机气缸数必须是发动机气缸数必须是4的整数倍。的整数倍。 组成：组成：在电控点火系统基础上在电控点火系统基础上增加爆燃传感器。增加爆燃传感器。 爆燃识别：爆燃识别：由缸体上的爆燃传由缸体上的爆燃传感器检测发动机不同频率范围感器检测发动机不同频率范围内的机械振动，内的机械振动，发生爆燃时传发

24、生爆燃时传感器电压信号有较大的振幅感器电压信号有较大的振幅。 爆燃强度的确定：爆燃强度的确定：ECU根据根据爆燃信号超过基准值的次数来爆燃信号超过基准值的次数来判定爆燃强度，次数越多，爆判定爆燃强度，次数越多，爆燃强度越大，反之越小。燃强度越大，反之越小。 1、爆燃传感器、爆燃传感器 2、ECU3、其他传感器、其他传感器4、点火器和点火线圈、点火器和点火线圈5、分电器、分电器 6、火花塞、火花塞五、爆燃控制系统五、爆燃控制系统第三节第三节 电控点火系统主要元件的构造与维修电控点火系统主要元件的构造与维修 本节主要内容：本节主要内容：点火器点火器点火线圈和分电器点火线圈和分电器爆燃传感器爆燃传感

25、器点火控制电路点火控制电路一、点火器一、点火器功能：功能：根据根据ECU的指令，控制点火线的指令，控制点火线圈初级电路的通电或断电，并在完成圈初级电路的通电或断电，并在完成点火后向点火后向ECU输送点火确认信号。输送点火确认信号。检测：检测：用万用表或示波器检查发动机用万用表或示波器检查发动机ECU相应端子间电压。相应端子间电压。 v有分电器式电控点火系统中，点火器和点火线有分电器式电控点火系统中，点火器和点火线圈一般都与分电器组装在一起，称之为整体式圈一般都与分电器组装在一起，称之为整体式点火组件。点火组件。1垫片垫片 2电容器电容器 3导线夹导线夹 4分电器盖分电器盖 5点火器点火器 6分

26、电器壳体分电器壳体 7点火线圈防尘罩点火线圈防尘罩 8分电器电缆分电器电缆 9分火头分火头 10点火线圈点火线圈1点火器 2点火线圈v无分电器电控点火系统中，点火器一般无分电器电控点火系统中，点火器一般单独安装在点火线圈附近。单独安装在点火线圈附近。点火器的检查点火器的检查v在使用中，接好点火线圈与点火器的线束连接器，在使用中，接好点火线圈与点火器的线束连接器，用万用表或示波器检测用万用表或示波器检测ECU相应端子间的电压，相应端子间的电压，应符合规定标准，否则说明点火器或应符合规定标准，否则说明点火器或ECU有故障。有故障。点火器检查标准点火器检查标准检测端子检测端子检查条件检查条件检查标准

27、检查标准+B与搭铁与搭铁点火开关点火开关“ON”蓄电池电压蓄电池电压IGT与搭铁与搭铁发动机工作发动机工作有脉冲有脉冲IGF与搭铁与搭铁发动机工作发动机工作有脉冲有脉冲检测：检测：拆开点火线圈上的线束，用万用表检查点拆开点火线圈上的线束，用万用表检查点火线圈电阻，应符合规定，否则说明点火线圈有火线圈电阻，应符合规定，否则说明点火线圈有故障。故障。电控点火系统所用的分电器，其功用、结构、工电控点火系统所用的分电器，其功用、结构、工作原理、检修方法与传统点火系基本相同。作原理、检修方法与传统点火系基本相同。二、点火线圈二、点火线圈 三、分电器三、分电器v分电器的结构、功能、原理及检查同传统分电器的

28、结构、功能、原理及检查同传统点火系。点火系。 【功能】【功能】检测发动机燃烧时有无爆燃，并把爆检测发动机燃烧时有无爆燃，并把爆燃信号送给发动机控制电脑作为修正点火提前燃信号送给发动机控制电脑作为修正点火提前角的重要参考信号。角的重要参考信号。 【安装位置】【安装位置】缸体侧面或火花塞座孔上缸体侧面或火花塞座孔上 【分类】【分类】电感式爆燃传感器电感式爆燃传感器压电式爆燃传感器。这又分为：压电式爆燃传感器。这又分为： 压电式共振型爆燃传感器压电式共振型爆燃传感器 压电式非共振型爆燃传感器压电式非共振型爆燃传感器 压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器四、爆燃传感器四、爆

29、燃传感器 Knock Sensor ( (KS)【组成】【组成】铁心、永久磁铁、线圈及外壳。铁心、永久磁铁、线圈及外壳。 【原理】【原理】利用电磁感应原理检测发动机爆燃。利用电磁感应原理检测发动机爆燃。当传感器的固有振动频率与发动机爆燃时的振动当传感器的固有振动频率与发动机爆燃时的振动频率相同时，传感器输出的信号电压最大。频率相同时，传感器输出的信号电压最大。1、电感式爆燃传感器、电感式爆燃传感器线圈铁心壳体永久磁铁谐振点频率f输出电压u0电感式爆燃传感器电感式爆燃传感器2、压电式共振型爆燃传感器、压电式共振型爆燃传感器【组成】【组成】压电元件、振压电元件、振子、基座、外壳等组子、基座、外壳等组成。成。【原理】【原理】压电效应原理压电效应原理当发生爆燃时，振子当发生爆燃时，振子与发动机共振，压电与发动机共振，压电元件