发动机电子控制技术课程课件

第七章发动机电子控制技术

第二节微机控制点火系统一、电子控制点火技术发展概况与特点二、电子控制点火系统分类三、电子控制点火系统控制原理四、电子控制点火系统结构原理传统的点火系统，其点火时刻的调整是依靠机械离心式调节装置和真空式调节装置完成的，由于机械的滞后、磨损及装置本身的局限性，故不能保证点火时刻在最佳值。而用ECU控制的点火系统，则可方便地解决以上问题。因为用微机可考虑更多的对点火提前角影响的因素，使发动机在各种工况下均能达到最佳点火时刻，从而提高发动机的动力性、经济性、改善排放指标。

一、电子控制点火技术发展概况与特点1、电子控制点火技术发展概况2、机械式点火提前调节的不足（1）点火提前角调节达不到实际需要温度、压力、混合气浓度等因素均会对燃烧速度产生影响，机械式点火不能调节。（2）对温度等其它影响燃烧的因素不能起到调节作用转速和负荷的变化是非线性的，机械式点火不可能调节到最佳微机控制电子点火系统具有以下优点：可实现最佳点火时间控制可针对各种影响因素修正点火时间可与其他电子控制系统实现协调控制如采用无分电器点火控制系统还有以下优点：点火能量损失小点火系统的故障率低点火能量与次级电压更加稳定3、微机控制电子点火系统的优点电控点火系可分为有分电器式和无分电器式两种型式。

1）分电器式点火系（机械高压配电式）ECU根据各输入信号，确定点火时刻，并将点火正时信号IGt送至点火器，当IGt信号变为低电平时，点火线圈一次侧被切断，二次线圈中感应出高压电，再由分电器送至相应缸火花塞点火。二、电控点火系统的分类

点火线圈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，有同时点火和单独点火两种形式。

无分电器点火系统（电子高压配电式）

1）开环控制的基本点火提前角是靠预先在台架上用实验方法测得的数据来确定的。这些数据存入ECU的只读存储器ROM中，工作时，ECU根据发动机的工况来选择调取。2）闭环控制方式是根据发动机实际运行结果的反馈信息来控制点火提前角的，所以闭环控制又称为反馈控制。通常，闭环控制方式是利用爆震传感器反馈爆震信号来控制点火提前角的。目前广泛应用的电控点火系统，是在开环控制方式的基础上再配以闭环控制方式的混合控制方式。

按有无反馈控制可分为开环控制和闭环控制两种（1）点火提前角对发动机性能的影响点火提前角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轴转过的角度。当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和耗油率随点火提前角的改变而变化。对应于发动机每一工况都存在一个“最佳”点火提前角适当点火提前角，可使发动机每循环所做的机械功最多（曲线阴影部分）三、微机控制点火系统的控制原理1、点火提前角的控制方式发动机转速随着转速的升高点火提前角增大。采用电控点火系统，更接近理想的点火提前角。发动机负荷歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前角小，反之点火提前角大。采用电控点火（ESA）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。燃料性质汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大，反之应减小。其他因素燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度。（2）最佳点火提前角确定依据

发动机起动时，按ECU内存储的初始点火提前角（设定值）对点火提前角进行控制。起动时点火提前角的设定值随发动机而异，对一定的发动机而言，起动时的点火提前角是固定的，一般为10°左右。发动机正常运转时（起动后），主ECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点火提前角，并根据其他有关信号进行修正，最后确定实际的点火提前角，并向电子点火控制器输出点火执今信号，以控制点火系的工作。（3）控制点火提前角的基本方法

（4）点火提前角的控制内容实际点火提前角＝初始提前角+基本提前角+修正提前角

发动机起动过程中，进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号不稳定，ECU无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。此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne信号）和起动开关信号（STA信号）。2、起动时点火提前角的控制3．起动后基本点火提前角的确定

1）发动机起动后怠速运转时，ECU根据节气门位置传感器信号（IDL信号）、发动机转速传感器信号（Ne信号）和空调开关信号（A／C信号）确定基本点火提前角。2）发动机起动后在除怠速以外的工况下运转时，ECU根据发动机的转速和负荷（单位转数的进气量或基本喷油量）确定基本点火提前角。（1）基本点火提前角的确定转速和负荷确定基本点火提前角MAP图

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。修正方法有修正系数法和修正点火提前角法两种。主要修正项目有：

1）水温修正；2）怠速稳定修正；3）空燃比反馈修正；4）过热点火提前角控制；5）发动机爆燃点火提前角控制；6）最大提前和推迟控制。（2）修正点火提前角控制1）水温修正

水温修正又可分为暖机修正和过热修正。发动机冷车起动后的暖机过程中，随冷却水温的提高，混合气的燃烧速度加快，燃烧过程所占的曲轴转角减小，点火提前角也应适当减小，如右图所示。（2）修正点火提前角控制ECU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。控制信号有：发动机转速信号（Ne信号）、节气门位置传感器信号（IDL信号）、车速传感器信号（SPD信号）、空调开关信号（A／C信号）2）怠速稳定修正（2）修正点火提前角控制

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行修正，如右图所示。3）空燃比反馈修正（2）修正点火提前角控制4）过热点火提前角控制过热产生爆震，减小点火提前角5）发动机爆燃点火提前角控制产生爆震，减小点火提前角6）最大提前和推迟控制极限值（2）修正点火提前角控制4、点火线圈通电时间控制（1）通电时间对发动机工作的影响（2）通电时间的控制方法（3）点火线圈的恒流控制（1）通电慈时间对泪发动机寇工作的颠影响在发爆动机雕工作封时，超必须寨保证粘点火敢线圈例的初艘级电旧路有搞足够咽的通始电时板间。梦但如园果通输电时宜间过找长，覆点火册线圈您又会柜发热群并增监大电侧能消钢耗。段要兼光顾上壳述两丙方面始的要裂求，脂就必伍须对烟点火金线圈山初级鸡电路屈的通晨电时睁间进次行控放制。闭合角炒控制的蒙作用闭合冶角控次制电得路的避作用箱是：添根据愤发动角机转坚速和膛蓄电隐池电瞒压调陕节闭氧合角贵，以篮保证迎足够嗽的点盐火能利量。吴在发烛动机锁转速决上升陈和蓄哗电池衣电压涝下降沸时，虾闭合袜角控稻制电浴路使还闭合列角加讯大，嘱即延奋长一迟次侧烘电路部的通盗电时悲间，肤防止滑一次批侧储罗能下晒降，扯确保浙点火墓能量孤。点火乎线圈惜的次鲜级电歇压是和和初描级电召路断蛛开时脆的初递级电霞流成此正比纹。通斗电时忙间短屈时，逮初级桨电流劫小，岗会使着感应维的次劫级电叼压偏店低，马容易森造成均失火腰。初尊级电牲流大贸，对融点火容有利膀；但做通电悼时间熟过长申，会愤使点衔火线鹊圈发第热，健甚至油烧坏蜜，还务会使本能耗煤增大武。因怎此要滩控制龙一个盖最佳之通电驳时间洪。现代电秩控点火蔽系统和端传统的恒分电器摆不同，器传统的法点火线姨圈初级赴电路的竟通电时犯间取决礼于断电恰器触点沾的闭合剖角和发雕动机转弊速。而辟现代点纲火线圈沾初级电酬路的通巧电时间制由EC繁U控制涛，根租据发去动机什的转拘度信血号和娃电源衡电压惧信号爽确定妈最佳誓的闭倘合角脱（通贷电时场间）链，并塌控制验点火给器输喜出指砖令信黑号（IGt信号剖），陡以控幸制点睁火器瞒中晶泳体管闭的导绑通时怜间。（2）通足电时马间的骆控制贼方法（3）点稳火线奖圈的铜恒流笛控制由于怎采用锅了高罗能点滴火线灿圈，题改善犯点火跃性能瓜。为今了防触止初诞级电占流过渗大烧皂坏点皆火线允圈，购在部秤分电欧控点破火系城统的亚点火基控制慢电路叔中增师加了想恒流拿控制链电路森。恒流的印基本方过法是：束在点火碧器功率拴晶体管矩的输出味回路中敌增设一丢个电流橡检测电黑阻，用涌电流在歇该电阻查上形成惰的电压翻降反馈听控制晶惊体管的淹基极电常流，只垦要这种侵反馈为琴负反馈肌，就可校使晶体打管的集冻电极电尚流稳定悦，从而画实现恒叉流控制犁。爆燃的独危害否会导裙致冷却扬液过热寒，功率羡下降油灾耗上升曲。控制方司法市推迟点触火提前秘角，利碍用爆震掠传感器便中的压兆电晶体归的压力探效应。5、爆乔燃的枝控制闭环轰控制磨所用献的反剃馈信再息可龟以是党发动武机的歼爆震惨信号央、转衰速信查号或雨气缸余的压碧力信嗽号等尚。最嗓常见挠的是辫利用被发动可机的速爆震浸信号打作为箱反馈旋信息挖，用亡来控味制大说负荷流等工抽况下晃的点惭火提段前角粘；爆震传发感器将有发动机邪的爆震冠状况反路馈给EC冈U，一旦雄爆震鼠程度家超过唇规定赔的标茧准，ECU立即封发出且点火煮系统辉推迟物点火姥；当旱爆震枣程度呜低于键规定泛的标士准时欠，EC际U又会盏将点显火时寻刻提毛前，荐循环授调节释点火打时刻岗的结勾果，牵使发班动机哨始终补处于反临界惭爆震昼的工打作状窗态。5、爆燃帮的控制若用爆发生抓爆震扇的循魂环次咱数与盗实际明工作占循环翅的次塌数之处比值商（爆教震率焰）来欢衡量野爆震锋强度征，可经以定疫量地翼把爆路震分寇为四报个等惧级：爆震胸率在5％以下才时为微贵爆震5％～10％为轻拣爆震10％～25％为背中爆无震25％以躲上为挤重爆浅震。当发动单机出现1％～5％的轻崖微爆震研时，其腥动力性刊、经济暗性接近骂最佳值抽。闭环哗控制方杀式即按活轻微爆债震来确悠定最佳斧点火提琴前角。5、爆橡燃的衫控制一定爆时间棕内无扫爆震瞒时，判就逐市步增齐大点测火提划前角阶，直请至发皱生轻蹲微爆布震；版爆震针率大吉于5％时，呈又将点馆火提前抗角减小览，直至炊爆震消铅除。5、爆荐燃的造控制5、爆燃恭的控制5、爆燃僵的控制5、爆燃队的控制根据祸点火剥线圈踩的数裹量和料高压鼠电分夫配方漂式的劝不同富，该丑火系多统又馒可分妈为：1)二极管谱配电点萄火方式奶；2)点火啊线圈践同时区点火