电控发动机点火控制系统及其他控制系统讲解课件

1、第四章电控发动机点火控制系统及其他控制系统 发动机工作时，发动机转速、节气门开度、进气流量等基本参数通过相应的传感器检测出来，并输入ECU，由ECU从其只读存储器ROM中查找相应的基本点火提前角（或由经验式计算得出），再根据冷却液温度、进气温度等参数，对查找出的（或计算出的）基本点火提前角进行修正，得到适应当前工况的最佳点火提前角，并存入随机存储器RAM中，然后利用发动机转速（或转角）信号和曲轴位置信号，将最佳点火提前角转换成点火时刻，即一次侧电流的切断时刻，第四章电控发动机点火控制系统及其他控制系统第四章电控发动机点火控制系统及其他控制系统 ECU还要根据电源电压、发动机转速等信号，从其只读

2、存储器ROM中选取并换算成适应当前工况的一次线圈电流导通时间。由ECU以方波的形式发出指令，指挥点火控制器或功率晶体管，在所确定的时刻导通和切断点火线圈中的一次侧电流，使点火系统正常工作。第一节 电控发动机点火控制系统一、电控点火系统的组成与功能 1.电控点火系统的组成 ECU 控制的点火系统主要由ECU、传感器和点火执行器三大部分组成，即由传感器、发动机ECU、点火模块、点火线圈、高压线和火花塞等组成。ECU控制点火系统的组成简图如图4-1所示。 图4-1 ECU控制点火系统的组成简图1-传感器，2-ECU，3-点火控制装置，4-点火线圈第一节 电控发动机点火控制系统一、电控点火系统的组成与

3、功能 2.电控点火系统的功能 （1）ECU。接受各种传感器送来的信号经过数据处理后，输出信号（缸序信号和点火信号）并通过电能输出级传到点火执行器。 （2）传感器。在点火系统中应用的传感器主要有空气流量计、发动机转速传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器及爆震传感器等。 （3）点火控制装置。具有缸序判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路，其主要功能是接受ECU发出的缸别信号（IGDA、IGDB）和点火信号（IGt），驱动点火线圈工作，并向ECU输入安全信号（IGf）。第一节 电控发动机点火控制系统一、电控点火系统的组成与功能第一节 电控发动机点火控制系统二、电控点火系统分类 电控点火系统

4、分为有分电器式点火控制系统和无分电器的点火控制系统。 1.有分电器式点火控制系统 有分电器式点火控制系统由信号发生器、ECU、点火控制器、点火线圈和点火开关组成，如图4-2所示。 2.无分电器的点火控制系统 无分电器的点火控制系统有二极管分配式和点火线圈分配式。无分电器点火系统由于取消了分电器，所以可以消除配电部分的磨损和能量损失。同时由于配电部分不再有火花放电现象，所以极大地减少了电磁干扰。 图4-2 有分电器式点火系统电路1-信号发生器，2-ECU，3-点火控制器，4-点火线圈，5-点火开关第一节 电控发动机点火控制系统二、电控点火系统分类第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控

5、制系统分配式工作原理 1.无分电器的点火控制系统二极管分配式工作原理 二极管分配式无分电器点火系统采用同时点火方式，工作原理如图4-3所示。 图4-3 二极管分配式同时点火的无分电器点火系统工作原理图 1-1、4 缸触发信号，2-电子点火控制器，3-控制部分，4-稳压器，5、8-一次线圈，6-高压二极管，7-二次线圈，9-2、3缸触发信号第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 点火顺序为1-3-4-2 的四缸发动机，当ECU接收到曲轴位置传感器相应信号时，向点火控制器发出点火信号，点火控制器的控制回路使VT1截止，一次线圈5中的电流被切断，在二次线圈中感应出下“

6、+”上“-”的高压电，经4 缸和1缸火花塞构成回路，两个火花塞均跳火，此时1缸接近压缩终了，混合气被点燃，而4缸正在排气，火花塞点空火。 曲轴转过180后，ECU接收到传感器信号后再次向点火控制器发出触发信号，VT2截止，一次线圈8中电流被切断，二次线圈感应出上“+”下“-”的高压电，并经2 缸和3缸火花塞构成回路，同时跳火，此时3缸点火做功，2缸火花塞点空火。依次类推，发动机曲轴转2圈，各缸做功一次。二极管分配式无分电器点火系统是将来自点火线圈的高压电直接分配给火花塞，二极管分配式无分电器点火系统有同时点火和单独点火两种型式。第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作

7、原理第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 2.无分电器的点火控制系统同时点火工作原理 （1）同时点火：同时点火即用一个点火线圈对到达压缩和排气上止点的两个汽缸同时实施点火，处于压缩的一缸，混合气被点燃而做功，正在排气的另一缸火花塞点空火，如图4-4所示。图4-4 丰田皇冠点火线圈分配式同时点火的无分电器点火系统第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 ECU根据凸轮轴位置传感器信号，选择相应点火的汽缸，并将点火信号送给点火组件，使相应的晶体管VT截止或导通，点火线圈直接向火花塞输出高压电。 （2）点火线圈分配式同时点火系统工作原理

8、：点火线圈分配式同时点火系统的构成电控无分电器点火系统最主要的特点是完全取消了传统的分电器，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。电控无分电器点火系统按点火方式可以分为点火线圈分配式同时点火系统和点火线圈分配式独立点火系统两种类型。第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 点火线圈分配式同时点火系统的组成与工作原理：点火线圈分配式同时点火系统由曲轴位置和凸轮轴位置传感器、电控单元（ECU）、点火控制模块、点火线圈和火花塞等组成（图4-4）。这种点火系统的主要特点是，每两个工作顺序相差360的汽缸共用一个点火线圈，对于图4-4所示

9、的六缸机来说，共有3个点火线圈，1个用于1、6缸，1个用于2、5 缸，1个用于3、4缸。ECU根据来自凸轮轴位置传感器的G1、G2和Ne信号，首先向点火器发出点火控制信号IGt ，由于来自ECU 的IGt信号必须分配至3个点火线圈，ECU就要输出2个汽缸判别信号（IGdA和IGdB）。 点火器根据IGdA和IGdB的电平组合判断，实现点火汽缸的判别，通过点火器内部电路，完成一次电流的导通角控制、恒电流控制、过电压保护、停车断电保护等，发出点火线圈组件中某个点火线圈工作指令，点火器还根据各点火线圈中一次感应电动势，产生点火确认信号IGf ，并以方波的形式反馈给ECU，以便ECU对点火系统的工作状

10、况进行监测，同时，点火确认信号IGf还向转速表提供转速信号。点火线圈组件中，每个点火线圈分别向两个汽缸的火花塞同时提供高压电，使1、6缸（或2、5缸，或3、4缸）同时点火，保证发动机各缸按1-5-3-6-2-4的顺序轮流做功（表4-1）。第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理表4-1 IGdA和IGdB的电平组合判断点火汽缸表 点火系统采用了磁感应式曲轴位置传感器，用来产生曲轴位置、曲轴转角及曲轴转速信号，使ECU 实现对点火系统、汽油喷射系统等的集中控制。由G1和G2信号线圈、G1和G2信号

11、转子、Ne信号线圈、Ne信号转子及永久磁铁等组成，其中G1、G2信号转子和Ne信号转子共同由发动机的凸轮轴通过专用的转子轴驱动，其转速为发动机曲轴转速的1/2。G1、G2信号转子位于Ne信号转子上部，G1和G2信号转子上仅有一个凸齿，与该信号转子对应的G1、G2信号线圈分别设置于信号转子的两边，即两者互相间隔180（相当于360曲轴转角），Ne信号转子上共有24个凸齿，与Ne信号转子对应的Ne信号线圈只有一个。第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 G1利用Ne信号为基准准确判6缸信号，G2利

12、用Ne信号为基准准确判1缸信号。G1信号产生在6缸上止点附近，G2信号产生在1缸上止点附近，G1、G2 信号相差180，Ne信号每转一圈产生24个脉冲，IGt为6个缸的驱动信号，IGdA、IGdB根据G1、G2和Ne信号向点火器输出判缸信号。 曲轴位置传感器。由G1信号线圈、G1和G2信号转子、G2信号线圈、Ne信号转子、Ne信号线圈、永久磁铁和转子轴组成，曲轴位置传感器结构如图4-5所，G1、G2、Ne信号的产生原理如图4-6所示。 图4-5 曲轴位置传感器结构1-G1信号线圈，2-G1、G2信号转子，3-G2信号线圈，4-Ne信号转子，5-Ne信号线圈，6-永久磁铁，7-转子轴图4-6 G

13、1、G2、Ne信号的产生原理1-空气隙，2-铁芯，3-信号线圈，4-永久磁铁，5-转子轴，6-磁场回路，7-Ne信号线圈，8-G1、G2信号转子第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理感应电动势信号。 感应电动势信号如图4-7所示。第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理图4-7 感应电动势信号波形第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 （3）点火器控制原理调整：点火器控制原理调整参考汽缸判定信号，如图4-8 所示。图4-8 汽缸判定信号第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作

14、原理 （4）点火线圈组件：由铁芯、高压二极管、 高压接线柱（插孔）、盖、点火线圈、托架、填充材料、低压接线端子、外壳、二次线圈和一次线圈组成。点火线圈组件如图4-9所示。 图4-9 点火线圈组件1-铁芯，2-高压二极管，3-高压接线柱（插孔），4-盖，5-点火线圈，6-托架，7-填充材料，8-低压接线端子，9-外壳，10二次线圈，11-一次线圈第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 （5）单独点火：单独点火既为每一个汽缸的火花塞配备一个点火线圈，单独直接地对每个汽缸点火，如图4-10所示。这种单独点火系统由于取消了高压线，能量损失小，效率高，电磁干扰少。图4-1

15、0 单独点火式无分电器点火系统第一节结束第一节 电控发动机点火控制系统第二节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制 点火提前角的控制方法：ECU根据汽油机的各种工况信号对点火时刻进行控制。首先根据发动机的转速和进气压力信号从存储器存的数据中找到相应的基本点火提前角，然后根据有关传感器信号值加以修正，得出实际的点火提前角。实际点火提前角由三部分组成：初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角。第二节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制 1.起动工况的点火时刻控制 在起动期间，发动机转速较低（通常在500r/min以下），由于进气歧管压力信号或进气量信号不稳定，一般点火时刻固

16、定在初始点火提前角（数值大小随发动机而异）。 初始点火角由ECU中的备用模块进行设定。 在某些发动机中，ECU还需输入起动信号（STA）。起动期间点火时刻控制如图4-11a）所示。此时的控制信号主要是发动机转速（Ne）信号和起动开关（STA）信号。图4-11 点火时刻控制第二节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制第二节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制 2.起动后点火时刻控制 在正常工况下运转时，节气门位置传感器的怠速触点（IDL）断开，ECU根据存储器的数据确定基本点火提前角，如图4-11b）所示。数据表格存储形式如图4-12a）所示。在正常运行工况运行时，控制信号主要

17、有：进气歧管压力信号（或进气量信号）、发动机转速信号、节气门位置信号、汽油品种选择开关或插头（RP）、爆震信号（KNK）等。第二节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制图4-12 点火提前角数据表格存储形式 在某些发动机中,按汽油辛烷值不同，在存储器中存放着两张基本点火提前角的数据表格，驾驶员可根据使用汽油的辛烷值，通过汽油选择开关或插头进行选择。具有爆震控制功能的点火提前角系统（ESA），其ECU中还存有专用于爆震控制点火时刻的数据。在怠速工况下运行时，节气门位置传感器怠速触点闭合，此时，ECU根据发动机转速和空调开关是否接通等确定基本点火提前角。 在怠速工况运行时，控制信号主要有：

18、节气门位置信号（IDL）、发动机转速信号（Ne）、空调开关信号（A/C）。第二节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制第二节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制 （1）基本点火提前角。在正常工况下运转时，节气门位置传感器的怠速触点（IDL）断开，ECU根据存储器的数据确定基本点火提前角，数据表格存储形式如图4-12b）所示。 （2）点火提前角的修正：暖机修正、过热修正、空燃比反馈修正、怠速稳定性的修正、爆震修正、最大和最小提前角控制。 暖机修正。发动机冷车起动后，当发动机冷却液温度较低时，应增大点火提前角，暖机过程中，随冷却液温度升高，点火提前角的变化如图4-13所示。修正曲

19、线的形状与提前角的大小随车型不同而异。图4-13 暖机修正曲线第二节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制第二节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制 暖机过程中，控制信号主要有：冷却液温度信号（THW）、进气歧管压力（或进气量）信号、节气门位置信号等。 过热修正。 发动机处于正常运行工况（怠速触点断开），当冷却液温度过高时，为了避免产生爆震，应将点火提前角推迟。发动机处于正常运行工况（怠速触点闭合），冷却液温度过高时，为了避免长时间过热，应将点火提前角增大。过热修正曲线的变化趋势如图4-14所示。过热修正控制信号主要有：冷却液温度信号（THW）、节气门位置信号（IDL）。第二

20、节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制图4-14 过热修正曲线第二节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制 怠速稳定性的修正。发动机在怠速运行期间，由于发动机负荷变化使发动机转速改变，ECU要调整点火提前角，使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。怠速运转时，ECU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，ECU根据与怠速目标转速差值的大小相应地增大点火提前角，反之，则推迟点火提前角，如图4-15所示。怠速稳定修正信号主要有：发动机转速信号（Ne）、节气门位置（IDL）、车速（SPD）、空调信号（A/C）等。图4-15 怠速稳定修正第二节 点火提前角与闭合角

21、的控制一、点火提前角的控制第二节 点火提前角与闭合角的控制一、点火提前角的控制 最大和最小提前角控制。如果发动机实际点火提前角（初始点火提前角 基本点火提前角修正点火提前或延迟角）不合理，发动机很难正常运转。在初始点火提前角已设定时，受ECU控制的实际点火提前角则为基本点火提前角与修正点火提前角之和，该值应保证在某一范围内。 最大提前角为35 45，最小提前角为-10 0。第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制 闭合角控制电路的作用是：根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角，以保证足够的点火能量。在发动机转速上升和蓄电池电压下降时，闭合角控制电路使闭合角加大，即延长一次侧电路的通电时间

22、，防止一次侧储能下降，确保点火能量。在发动机转速下降和蓄电池电压较高时，闭合角控制电路使闭合角减小，即缩减一次侧电路的通电时间，确保一次线圈的安全。 1.ECU对闭合角的控制 通常ECU根据电源电压查得导通时间，再根据发动机转速换算成曲轴的转角，以确定闭合角的大小。例如，某六缸发动机，电源电压为12V，若大功率晶体管导通时间为5ms，若发动机转速为2000r/min，则导通5ms相当于曲轴转角为：在这种状况下，大功率晶体管从导通到截止，必须保持60的曲轴转角，即闭合角为60。第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制 又因六缸发动机的做功间隔为120，即大功率晶体管截止到下一次截止为12

23、0。大功率晶体管截止时，曲轴的转角为120-60 60，那么ECU从大功率晶体管截止开始时计数60个1信号，第61个1信号起大功率晶体管开始导通，即一次侧电流开始导通，如图4-16所示。第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制图4-16 大功率晶体管导通时间的控制第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制 2.电子点火器中闭合角的控制 电子点火器末级大功率晶体管的导通时间与发动机转速、集成块工作电压以及点火线圈的工作特性有关。例如：桑塔纳2000点火电子组件（图4-17）中闭合角的控制可分成两部分：第一部分由L497集成块与其脚10

24、上的电容器CT，脚12上的偏流电阻R7 组成一闭合时间基准定时器。当霍尔输入信号为“ ”（脉冲的上升沿）时，CT以一恒定电流I10充电，其充电电流值一般为： -119.8（UT =5.316V，U10=0.5V，t=1033ms），调节偏流电阻R7，可调整I10的数值。 第二部分由L497集成块与其脚11 上的电容器CW、脚12上的偏流电阻R7组成闭合时间控制及调整电路。必须指出的是，电容器CW上的电压取决于发动机转速和集成块的工作电压值的大小，若输入信号为“ ”，CW上的电压亦为“ ”，若输入的霍尔信号下跳为“ ”，CW以恒定的电流I11放电，其放电电流值为0.5I111。第二节 点火提前角

25、与闭合角的控制二、闭合角的控制第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制 当U10= U11时，便是点火线圈导通的起始点。由于在低速时流过线圈电流时间较长，为减少大功率管上产生的功率损耗，必须减少导通时的过饱和时间td。如图4-17所示。第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制 图4-17 霍尔电子点火系（点火器内装专用点火集成块）原理电路 UT-输入电压，IP-一次电流波形，t1-一次电流由零上升到限流值的时间，t2-限流保持时间 第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制 3.1信号的产生 1信号由曲轴位置传感器产生。下面

26、介绍磁脉冲式和光电式曲轴位置传感器的1信号产生原理。图4-18所示为安装于曲轴前端（带轮之后）的盘式磁脉冲传感器的结构，主要由信号盘和信号发生器组成。信号盘随发动机曲轴一同转动，其边缘有均匀加工的细齿，齿与齿的间隔为4，共有90个齿。另外，信号盘上每隔120（六缸发动机）设计一个凸缘，共3个。信号发生器安装在信号盘的圆周外侧，其外形为长形盒，四孔插座作为信号线的连接插孔。 信号发生器内有三个永久磁铁制成的磁头，磁头上分别绕有三组相互独立的线圈。 磁头、安装得与信号盘上的细齿对正，感受信号盘圆周上细齿的变化。磁头与信号盘上的凸缘安装在同一平面，感受凸缘的变化。 如图4-18所示。第二节 点火提前

27、角与闭合角的控制二、闭合角的控制第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制图4-18 磁脉冲式曲轴位置传感器结构第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制 发动机转动时，信号盘上的细齿和凸缘使磁头与信号盘之间的磁通发生变化，在磁头上的线圈中便产生与发动机转速和曲轴位置相关的周期信号。将这些信号进行放大、滤波和整形后，便可得到标准的矩形波。在磁头上产生的信号每120一个脉冲。 每一个凸缘位置正好对应着六缸发动机的两个汽缸活塞上止点前70的位置，所以又称此信号为上止点前70信号。 磁头、的安装位置相隔3，用于测量曲轴转角，两磁头所感应出的信号为同周期的矩形波（相位相差90）。将这两路信

28、号进行处理，那么，两信号合成的结果为一列周期为1的脉冲。通过这样的测量与处理，最终可以获得测量精度为1的发动机曲轴转角信号。并且可以得到每一时刻曲轴位置相对汽缸上止点的角度。第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制 光电式曲轴位置传感器一般安装在分电器内。它由光电信号发生器和固定在分电器轴上随轴转动的带孔的遮光盘组成。遮光盘上刻有光孔，在其圆周外圈，均匀地刻有360条缝隙，在内圈的圆周上均匀地刻有6个较宽的缝隙。信号发生器固定在分电器壳上，并分作两部分分别位于遮光盘的上下两侧。上部装有两只发光二极管，分别对在遮光盘的两圈缝隙上，下部分装有

29、两只光敏二极管分别与遮光盘上边的两只发光管对正。 发动机转动时，遮光盘随之而转，当遮光盘上的缝隙与光电传感器对准时，光线通过缝隙照在其下边的光敏二极管上，使光敏二极管导通。当光线被遮光盘挡住时，光敏二极管截止。 这样，在光敏二极管上就会产生一定的电压信号，将此信号进行放大、处理，即可得到控制点火用的脉冲信号。第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制 由外圈一组产生的信号，其周期对应于分电器轴转动角度的1，将此信号进行2倍频，即可获得对应于曲轴转角为1的信号。 内圈的一组光电传感器的信号周期为60（分电器轴转角），对应于曲轴转角为120。

30、光电式曲轴位置传感器的输出信号波形，使用中，将内圈信号产生的缝隙固定在发动机做功缸的上止点前70的位置，则此信号即可作为发动机各对应缸的压缩上止点参考信号。 如图4-19所示。图4-19 磁脉冲式曲轴位置传感器1信号的产生第二节 点火提前角与闭合角的控制二、闭合角的控制第二节结束第二节 点火提前角和闭合角的控制第三节 发动机爆震的控制 闭环控制所用的反馈信息可以是发动机的爆震信号、转速信号或汽缸的压力信号等。最常见的是利用发动机的爆震信号作为反馈信息，用来控制大负荷等工况下的点火提前角，在怠速等工况，则常用发动机的转速信号作为反馈信息，从而尽可能维护怠速时稳定运转，中等负荷等工况，则一般采用开

31、环控制方式，但在此工况下一旦发生爆震，又会自动转入利用爆震信号作为反馈信息的闭环控制方式。第三节 发动机爆震的控制 利用发动机爆震信号作为反馈信息的闭环控制方式中，爆震传感器将发动机的爆震状况反馈给ECU，一旦爆震程度超过规定的标准，ECU立即发出点火系统推迟点火，当爆震程度低于规定的标准时，ECU又会将点火时刻提前，循环调节点火时刻的结果，使发动机始终处于临界爆震的工作状态，此工作状态与发动机的技术状况无关。在此工作状态下，可使发动机获得最大的动力性能，经济性能也可以得到一定程度的改善。第三节 发动机爆震的控制 用于检测爆震信号的传感器有三类：第一类利用装于每个汽缸内的压力传感器检测爆震引起

32、的压力波动，第二类把一个或两个加速度传感器装在发动机缸体或进气管上，检测爆震引起的振动，第三类对燃烧噪声进行频谱分析。若用发生爆震的循环次数与实际工作循环的次数之比值（爆震率）来衡量爆震强度，可以定量地把爆震分为四个等级：爆震率在5以下时为微爆震，5 10为轻爆震，10 25为中爆震，25以上为重爆震。第三节 发动机爆震的控制 当发动机出现15的轻微爆震时，其动力性、经济性接近最佳值。闭环控制方式即按轻微爆震来确定最佳点火提前角。闭环控制时，ECU测出的爆震率对点火提前角进行调节。一定时间内无爆震时，就逐步增大点火提前角，直至发生轻微爆震，爆震率大于5时，又将点火提前角减小，直至爆震消除。闭环

33、控制原理如图4-20所示。第三节 发动机爆震的控制图4-20 爆震反馈控制原理图第三节 发动机爆震的控制第三节结束第三节 发动机爆震的控制第四节 怠速控制装置一、怠速控制装置的作用 怠速控制装置就是在发动机内部阻力矩不断变化的情况下，由ECU自动维持发动机以稳定怠速运转，并实现快怠速暖机过程。第四节 怠速控制装置二、怠速控制装置的分类 1.节气门直动控制装置 节气门直动控制装置的结构由节气门操纵臂、怠速执行器、节气门、喷油器、调压器、防转孔、弹簧、电动机、齿轮、传动轴和丝杠组成。 如图4-21所示。 图4-21 节气门直动控制装置的结构与工作原理图1-节气门操纵臂，2-怠速执行器，3、6-节气

34、门，4-喷油器，5-调压器，7-防转孔，8-弹簧，9-电动机，10、11、13-齿轮，12-传动轴，14-丝杠第四节 怠速控制装置二、怠速控制装置的分类 2.旁通空气控制装置 旁通空气控制装置是通过改变旁通流通面积来控制怠速进气量，以达到怠速控制的目的。 1）怠速空气阀（AAC） 石蜡式怠速空气阀由节气门体、怠速调整螺钉、节气门、空气盒、恒温石蜡、提动阀、外弹簧和内弹簧组成。如图4-22所示。 图4-22 石蜡式怠速空气阀1-节气门体，2-怠速调整螺钉，3-节气门，4-来自空气过滤器，5-通往空气盒，6-恒温石蜡，7-提动阀，8-外弹簧，9-内弹簧第四节 怠速控制装置二、怠速控制装置的分类第四

35、节 怠速控制装置二、怠速控制装置的分类 2）怠速控制阀（ISCV） （1）旋转滑阀式怠速控制阀。旋转滑阀式怠速控制阀由电接头、外壳、永久磁铁、电枢、空气旁通道和旋转滑阀组成，如图4-23所示。旋转滑阀式怠速控制阀的电路连接图如图4-24所示。第四节 怠速控制装置二、怠速控制装置的分类 图4-23 旋转滑阀式怠速控制阀的结构1-电接头，2-外壳，3-永久磁铁，4-电枢，5-空气旁通道，6-旋转滑阀图4-24 旋转滑阀式怠速控制阀的电路连接图第四节 怠速控制装置二、怠速控制装置的分类 （2）步进电动机式怠速控制阀。步进电动机式怠速控制阀由永久磁铁构成的转子、励磁绕组构成的定子和把旋转运动转变成直线

36、运动的进给丝杠及阀门等部分组成，如图4-25所示。步进电动机结构由线圈A、线圈B、爪极、定子B、转子、定子A 组成，如图4-26所示。定子爪极的布置如图4-27所示。相线控制电路如图4-28所示。步进原理图如图4-29所示。第四节 怠速控制装置二、怠速控制装置的分类 图4-25 步进电动机怠速控制阀结构1-阀座，2-阀轴，3-定子，4-轴承，5-进给丝杠，6-转子，7-阀芯 图4-26 步进电动机结构1-线圈A，2-线圈B，3-爪极，4-定子B，5-转子，6-定子A第四节 怠速控制装置二、怠速控制装置的分类图4-27 定子爪极的布置第四节 怠速控制装置二、怠速控制装置的分类图4-28 相线控制

37、电路第四节 怠速控制装置二、怠速控制装置的分类图4-29 步进原理图第四节 怠速控制装置二、怠速控制装置的分类 （3）电磁怠速控制阀。怠速控制阀是一种脉冲线性电磁阀，它由电磁线圈、波纹管、阀轴及阀等主要部件构成，如图4-30所示。 图4-30 电磁式怠速控制阀的结构1-弹簧，2-电磁线圈，3-阀轴，4-阀，5-壳体，6-波纹管第四节 怠速控制装置三、怠速控制的条件、原理及过程 1.怠速控制的条件 怠速控制的功用：一是实现发动机起动后的快速暖机过程，二是自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。怠速是指发动机在无负荷（对外无功率输出）情况下的稳定运转状态。怠速控制的主要内容有：起动后控制、暖机过程

38、控制、负荷变化的控制以及减速时的控制等。第四节 怠速控制装置三、怠速控制的条件、原理及过程 2.怠速控制的原理 怠速控制的实质是对怠速时充气量的控制。 ECU通过检测从各传感器的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较，根据比较得出的差值，确定相当于目标转速的控制量，去驱动控制怠速充气量的执行机构，从而实现对怠速充气量的控制。第四节 怠速控制装置三、怠速控制的条件、原理及过程 怠速控制采用的是反馈控制，因此为避免非怠速状态下实施怠速控制，还必须通过节气门全关信号及车速信号等来判断发动机是否正处于怠速状态，从而起动怠速控制。控制的项目有：怠速、快怠速、空调怠速和电器负载高怠速等。 3.

39、 怠速控制的过程 步进电动机怠速控制原理图如图4-31所示，步进电动机怠速控制阀控制电路如图4-32 所示，步进电动机怠速控制程序如图4-33所示。第四节 怠速控制装置三、怠速控制的条件、原理及过程图4-31 步进电动机怠速控制原理图第四节 怠速控制装置三、怠速控制的条件、原理及过程图4-32 步进电动机怠速控制阀控制电路第四节 怠速控制装置三、怠速控制的条件、原理及过程图4-33 步进电动机怠速控制程序第四节 怠速控制装置四、怠速控制系统及怠速控制阀的检测皇冠3.0轿车怠速控制阀的电路如图4-34所示。图4-34 皇冠3.0轿车怠速控制阀的电路第四节 怠速控制装置四、怠速控制系统及怠速控制阀

40、的检测 1.怠速控制系统的就车检测 怠速控制系统的就车检测方法有三种，可酌情选用。 （1）发动机怠速运转状况检测。 （2）怠速控制阀的工作状况检查。 （3）ECU控制电压的检测。 对于脉冲线性电磁阀式怠速控制阀，应拔下怠速线束插接器，用万用表电压挡测量其端子电压。第四节 怠速控制装置四、怠速控制系统及怠速控制阀的检测 2.怠速控制阀的检测 （1）电阻值检测。拆下怠速控制阀，用万用表电阻挡测量怠速控制阀线圈的电阻值。 脉冲线性电磁阀式怠速控制阀只有一组线圈，其电阻值为1015。步进电动机式怠速控制阀通常有24组线圈，各组线圈的电阻值为1030。如线圈电阻值不在上述范围内，应更换怠速控制阀。第四节

41、 怠速控制装置四、怠速控制系统及怠速控制阀的检测 （2）步进电动机的动作检查。 将蓄电池电源以一定顺序输送给步进电动机各线圈，就可使步进电动机转动。 各种步进电动机的线圈形式和接线端的布置形式都不同。这里以皇冠3.0轿车2JL-GE发动机怠速控制阀步进电动机为例说明其检查方法。首先，将步进电动机插接器端子B1和B2与蓄电池正极相连，然后将端子S1、S2、S3、S4依次（S1-S2-S3-S4）与蓄电池负极相接，此时步进电动机应转动，阀芯向外伸去。若将端子S1、S2、S3、S4按相反的顺序（S4-S3-S2-S1）与蓄电池负极相接，步进电动机应朝相反向转动，阀芯向内缩入。第四节结束第四节 怠速控

42、制装置第五节 汽油机排放控制系统一、三元催化转化器、氧传感器与闭环控制 1.概述 三元催化转化器安装在排气管上，能把发动机排出的废气中的有害气体转化成无害气体。 2.三元催化转化器的结构、原理及检修 （1）结构、原理。控制系统原理如图4-35所示，网格型三元催化转化器如图4-36所示。图4-35 控制系统原理第五节 汽油机排放控制系统一、三元催化转化器、氧传感器与闭环控制图4-36 网格型三元催化转化器第五节 汽油机排放控制系统一、三元催化转化器、氧传感器与闭环控制第五节 汽油机排放控制系统一、三元催化转化器、氧传感器与闭环控制 （2）三元催化转化器检修。 三元催化转化器常见的故障是：堵塞引起

43、排气不畅、催化剂过热老化、失效等。测试三元催化转化器性能好坏的最精确方法是用四气分析仪测量排气管废气。 三元催化转化器有故障时，会导致废气中的HC、CO和NO 成分的含量升高。当然，其他系统，如燃油系统、点火系统和排放系统，也会影响排气管废气成分。 可用数字高温计测试催化转化器的温度。 将仪表探针放在催化转化器的进气口与出气口，以测量其温度。 如果工作正常，出气口温度应比进气口温度至少高出38。如果出气口温度与进气口温度差值低于38，则表明催化转化器工作不良，应将其更换或进行修理。第五节 汽油机排放控制系统一、三元催化转化器、氧传感器与闭环控制第五节 汽油机排放控制系统一、三元催化转化器、氧传

44、感器与闭环控制 用示波器或发动机分析仪测试上下游两个传感器的信号波形，也可以检测催化转化器。利用上下游氧传感器监测催化转化器工作如图4-37所示。 图4-37 利用上下游氧传感器监测催化转化器工作注：实线-催化转化器上游氧传感器，虚线-催化转化器下游氧传感器。第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统 废气再循环是指发动机废气的一部分再送回到进气管，并与新鲜的混合气混合后一起进入汽缸参加燃烧，以减少NOx生成量。 1.普通微机控制废气再循环系统 普通微机控制废气再循环系统由节气门位置传感器、空气流量传感器、冷却液温度传感器、发动机转速传感器、废气再循环控制电磁阀、废气调整阀、废气再循

45、环阀和ECU组成。如图4-38所示。第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统 图4-38 普通微机控制废气再循环系统1-节气门位置传感器，2-空气流量传感器，3-冷却液温度传感器，4-发动机转速传感器，5-废气再循环控制电磁阀，6-废气调整阀，7-废气再循环阀第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统 废气再循环控制电磁阀的结构如图4-39所示，废气再循环系统在日产车VG30型发动机上的布置如图4-40所示。 图4-39 废气再循环控制电磁阀的结构1-真空通道，2-弹簧，3-阀芯，4-阀体，5-通大气阀口，6-电磁线圈第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统

46、图4-40 废气再循环系统在日产车VG30型发动机上的布置1-冷却液温度传感器，2-废气再循环阀，3-节气门位置传感器，4-废气再循环控制电磁阀，5-曲轴转速和转角传感器第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统 2.变EGR 率废气再循环系统 发动机工作时，微机根据各种传感器送来的信号确定发动机的工况，经过查表、计算和修正，然后，输出适当的指令控制电磁阀的开闭时间，以调节废气再循环的EGR率，如图4-41所示。 图4-41 开环控制废气再循环系统1-废气再循环阀，2-定压阀，3-真空室，4-VCM阀，5-废气再循环控制电磁阀，6-怠速调节电磁阀，7-节气门位置传感器，8-废气再循环

47、管路 3.闭环控制式废气再循环系统 在闭环控制式废气再循环系统中，微机根据EGR率传感器的反馈信号实现闭环控制。闭环控制式废气再循环系统的控制框图如图4-42所示，设有废气再循环阀位置传感器的废气再循环阀如图4-43所示。第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统图4-42闭环控制式废气再循环系统的控制框图 图4-43设有废气再循环阀位置传感器的废气再循环阀1-废气再循环阀，2-废气再循环阀位置传感器，A、B、C插接器端子第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统4.微机控制废气再循环系统的检测（1）废气再循环控制系统的初

48、步检查。对于废气再循环控制系统，应首先检查其真空软管有无破损，连接处有无松动、漏气等，若无，再做进一步检查。（2）废气再循环控制系统的就车检查。（3）废气再循环控制电磁阀的检查。第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统废气再循环控制电磁阀的检查如图4-44所示。图4-44 废气再循环控制电磁阀的检查 （4）废气再循环阀的检查。 起动发动机，使发动机怠速运转。 拔下连接废气再循环阀与废气调整阀的真空软管。 用手动真空泵对废气再循环阀真空室施加19.95Kpa的真空度。若此时发动机怠速运转情况变坏甚至熄火，说明废气再循环阀工作正常，若

49、发动机运转情况无变化，则表示废气再循环阀损坏，应予以更换。第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统 对设有位置传感器的废气再循环阀，可在发动机停机情况下拔下废气再循环阀位置传感器的导线插接器，用万用表电阻挡测量插接器端子B与C间的电阻，其电阻值应符合规定。 拔下连接废气再循环阀与废气调整阀的真空软管，并在用手动真空泵对废气再循环阀真空室施加真空的同时，用万用表电阻挡测量废气再循环阀位置传感器插接器端子A 与C之间的电阻值。如图4-45所示。第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统图4-45 废气再循环阀的检查第五节 汽

50、油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统 （5）废气调整阀的检查。 起动发动机，并将其预热至正常工作温度。 拔下连接废气调整阀与废气再循环阀的真空软管，用手指按住真空管接口，然后检查管接口内是否有真空吸力。 拆下废气调整阀，在连接废气再循环控制电磁阀的按口处接上手动真空泵，再用手指堵住连接废气再循环阀真空管的接口。第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统 向连接排气管的管接口内泵入空气，与此同时，用手动真空泵将废气再循环控制电磁阀的接口内抽成真空。 此时，在连接废气再循环阀真空管的管接口处应能感到有真空吸力，在停止抽真空后，真空吸力应能保持住，无明显下降，释放连接排气管的管接口内

51、的压力后，真空吸力也应随之消失。如图4-46所示。第五节 汽油机排放控制系统二、微机控制废气再循环系统图4-46 废气调整阀的检查第五节 汽油机排放控制系统三、减速废气净化装置 1.混合比加浓式减速废气净化装置的结构和工作原理 混合比加浓式减速废气净化装置的结构：真空室、真空室、进气总管、旁通空气控制阀、膜片、限制开关、蓄电池、混合比加浓电磁阀、真空控制阀等组成。混合比加浓式减速废气净化装置如图4-47所示。第五节 汽油机排放控制系统三、减速废气净化装置 图4-47 混合比加浓式减速废气净化装置1-真空室，2-真空室，3-进气总管，4-旁通空气控制阀，5-膜片，6-限制开关，7-蓄电池，8-混

52、合比加浓电磁阀，9-真空控制阀，10-膜片 2.混合比加浓式减速废气净化装置的检查 （1）混合比加式减速废气净化装置的就车检查。 （2）混合比加浓式电磁阀控制电路的检查。将点火开关置于“ON”位置，用万用表电压挡测量混合比加浓式电磁阀线束插接器端子的电压。正常情况为：变速器处于N 或P 挡位时，电压值为12V（蓄电池电压），变速器在其他挡位时，电压值为0V。第五节 汽油机排放控制系统三、减速废气净化装置 （3）混合比加浓式电磁阀的检查。 检查混合比加浓式电磁阀线圈的电阻。拔下混合比加浓式电磁阀线束插接器，用万用表电阻挡测量电磁阀线圈的电阻，其电阻值应符合规定，否则，应更换电磁阀。 检查混合比加

53、浓式电磁阀的动作。第五节 汽油机排放控制系统三、减速废气净化装置第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统 1.微机控制燃油蒸发控制系统的结构 燃油蒸发控制系统（EVAP）由汽油箱、蒸气分离阀、双向阀、蒸气回收罐、控制电磁阀和ECU组成，如图4-48所示。 图4-48 燃油蒸发控制系统（EVAP）的结构1-汽油箱，2-蒸气分离阀，3-双向阀，4-蒸气回收罐，5-控制电磁阀，6-ECU 2.微机控制燃油蒸发控制系统的结构与工作原理 燃油蒸发控制系统的作用是防止汽车油箱内蒸发的汽油蒸气排入大气。它由蒸气回收罐（又称活性炭罐）、控制电磁阀、蒸气分离阀及相应的蒸气管道和真空软管等组成。蒸气分离阀安

54、装在油箱的顶部，油箱内的汽油蒸气从该阀出口经管道进入蒸气回收罐。该阀的作用是防止汽车翻倾时油箱内的燃油从蒸气管道中漏出。第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统 蒸气回收罐内充满了活性炭颗粒，故又称为活性炭罐。活性炭可以吸附汽油蒸气中的汽油分子。当油箱内的汽油蒸气经蒸气管道进入蒸气回收罐时，蒸气中的汽油分子被活性炭吸附。蒸气回收罐上方的另一个出口经真空软管与发动机进气歧管相通。软管中部有一个电磁阀控制管路的通断。第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统 当发动机运转时，如果电磁阀开启，则在进气歧管真空吸力的作用下，新鲜空气将从蒸气回收罐下方进入，经过活性炭后再从蒸气回收罐的出口进入

55、软管的发动机进气歧管，把吸附在活性炭上的汽油分子（重新蒸发的）送入发动机燃烧，使之得到充分利用，蒸气回收罐内的活性炭则随之恢复吸附能力，不会因使用太久而失效。 进入进气歧管的回收燃油蒸气量必须加以控制，以防破坏正常的混合气成分。这一控制过程由微机根据发动机的冷却液温度、转速、节气门开度等运行参数，通过操纵控制电磁阀的开、闭来实现。第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统 在发动机停机或怠速运转时，微机使电磁阀关闭，从油箱中逸出的燃油蒸气被蒸气回收罐中的活性炭吸收。当发动机以中、高速运转时，微机使电磁阀开启，储存在蒸气回收罐内的汽油蒸气经过真空软管后被吸入发动机。此时，因为发动机的进气量较

56、大，少量的燃油蒸气不会影响混合气的成分。第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统 3.燃油蒸发控制系统的检测 对燃油蒸发控制系统的故障，微机一般不能自行诊断，只能采用就车检测和单件检测方法来查找。 1）就车检测 （1）将发动机预热至正常工作温度，使之怠速运转。 （2）拔下蒸气回收罐上的真空软管，检查软管内有无真空吸力。若燃油蒸发控制系统工作正常，在发动机怠速运转过程中电磁阀应关闭，真空软管内无真空吸力。如果此时真空软管内有真空吸力，则用万用表电压挡检查电磁阀线束插接器端子上是否有电压。 若电磁阀线束插接器端子上有电压，说明微机有故障，若无电压

57、，则说明电磁阀有故障。第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统 （3）踩下加速踏板，当发动机转速大于2000r/min时，检查上述真空软管内有无真空吸力。若真空软管内有真空吸力，则说明该系统正常工作，若真空软管内无真空吸力，则用万用表电压挡检查电磁阀线束插接器端子上是否有电压。若电压正常，说明电磁阀有故障，若电压异常，则说明微机或控制线路有故障。 2）电磁阀的单件检测 （1）检查电磁阀线圈的电阻值。拔下电磁阀线束插接器，用万用表电阻挡测量电磁阀线圈的电阻值。电阻值应符合规定，否则，应更换电磁阀。第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统

58、（2）检查电磁阀的工作。拆下电磁阀，首先向电磁阀内吹气，电磁阀应不通气，然后将蓄电池电压加到电磁阀插接器的两端子上，并同时向电磁阀内吹气，此时电磁阀应通气。如电磁阀的状态与上述情况不符，则电磁阀有故障，应更换。如图4-49所示。图4-49 燃油蒸发控制系统的检测第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统 4.二次空气喷射系统 二次空气喷射系统（AI）的主要功用是，在冷起动时由ECU根据发动机温度，控制新鲜空气喷入排气歧管或三元催化转化装置中，以控制废气中HC和CO的成分，同时加快三元催化转化装置的升温过程。如图4-50所示。 图4-50 二次空气喷射系统1-歧管，2-空气泵，3-空气阀，4

59、-真空信号，5-空气旁通阀，6-检测阀第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统 5.汽油机进气控制系统 （1）谐波进气增压控制系统的结构和原理：谐波进气增压控制系统（ACIS）利用进气流的惯性产生的压力波来提高充气效率，因此又称为进气惯性增压控制系统。 （2）ACIS的检修：ACIS的检修主要检查其真空部件（包括IACV、真空泵、真空罐及真空导管）和电控部件（包括VSV、ECU及控制电路）的工作情况。 ACIS的工作原理如图4-51所示，ACIS的控制原理如图4-52所示。第五节 汽油机排放控制系统四、燃油蒸发控制系统图4-51 ACIS的工作原理图4-52 ACIS的控制原理第五节结束

60、第五节 汽油机排放控制系统第六节 正变气门正时和气门升程电子控制系统一、概述 VTEC全称是可变气门正时和升程电子控制系统，是本田的专有技术，它能随发动机转速、负荷、冷却液温度等运行参数的变化，而适当地调整配气正时和气门升程，使发动机在高、低速下均能达到最高效率。在VTEC中，其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面，分别顶动摇臂轴上的三个摇臂，当发动机处于低转速或者低负荷时，三个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气作用效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上作无效的运动。第六节 正变气门正时和气门升程电子控制系统一、概述 当转速在不断