汽车电控发动机原理与维修-课题四

任务一认识电控点火控制系统一、电控点火系统的组成与分类（一）组成电控点火系统主要由监测发动机运行状况的传感器、处理信号和发出点火指令的电控单元、对点火指令做出响应的点火器和点火线圈等组成，如图4-1-1所示。电控点火系统的功用：将汽车电源供给的低压电转变为高压电，并按照发动机做功顺序与点火时刻的要求，适时准确地将高压电送至各缸的火花塞，使火花塞跳火，从而点燃气缸内的混合气。（二）分类1.按传感器的原理分类下一页返回任务一认识电控点火控制系统按传感器的原理，可分为磁脉冲式（磁感应式）点火、霍尔式点火和光电式点火3种。2.按点火系的结构分类按点火系统的结构，可分为有分电器点火系统和无分电器点火(DCI)系统，其中无分电器点火系统又分为分组点火系统和独立点火系统。二、电控点火系统的控制功能（一）点火时间控制为了使发动机工作于最理想的状态，要求点火正时能够随工况的变化而变化，并要求发动机ECU总是按照最佳点火正时的要求控制点火正时。上一页下一页返回任务一认识电控点火控制系统为此，发动机ECU内都会有类似于图4-1-2所示的点火正时脉谱图。影响最佳点火正时的因素主要有以下4个方面。1.发动机转速发动机转速升高时，燃烧所占的曲轴转角增大，点火正时应随之提前；反之，转速降低时，点火正时应该随之推后。2.发动机负荷发动机负荷增大时，进气量增大，新鲜混合气密度增大，燃烧加快，点火正时应该随之推后；反之，负荷减小时，点火正时应随之提前。但为了避免怠速不稳，怠速时的点火提前角必须减小甚至为零。上一页下一页返回任务一认识电控点火控制系统3.爆燃爆燃是由燃烧过程中末端混合气的自燃造成的。轻微的爆燃可以改善燃油经济性和动力性，但过度爆燃会产生多方面的不利影响，如燃油消耗增大、动力下降、发动机过热等。点火提前角增大时，产生爆燃的倾向也增大，因此，当发动机产生持续爆燃时，应逐步减小点火提前角，爆燃消除后，再逐步恢复原有点火提前角。一般情况下，发动机处于爆燃与不爆燃的临界状态时，动力性能最佳。4.发动机水温（冷却液温度）上一页下一页返回任务一认识电控点火控制系统发动机水温较低时，燃烧较慢，要求点火正时适当提前。（二）通电时间控制1.通电时间控制方法通电时间控制也称为闭合角控制，转速升高时，闭合角增大，以确保初级电流足够大；转速降低时，闭合角减小，以确保点火线圈不致过热。所谓闭合角（也称导通角），是指点火线圈初级电路导通期间曲轴转过的角度。2.点火线圈恒流控制功能上一页下一页返回任务一认识电控点火控制系统在正常转速范围内，使点火线圈的初级电流能迅速达到并不超过规定值（一般为6～7A），以减小转速对次级电压的影响；同时，还可防止因初级电流过大而烧坏点火线圈。三、点火系统传感器（一）点火系统传感器的组成点火系统传感器由凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、爆震传感器等组成，如图4-1-3示。1.凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器（见图4-1-4）也称为上止点位置传感器或上死点位置传感器，用“CMPS”表示。其信号线称为G信号线。上一页下一页返回任务一认识电控点火控制系统作用：用于判别1缸或各缸的上止点，主要用于判缸。2.曲轴位置传感器曲轴位置传感器也称为同轴转角传感器和发动机转速传感器，用“CKPS”表示，其信号线称为Ne信号线。作用：用于精确地计算曲轴的转角和发动机的转速。3.爆震传感器爆震传感器能反映发动机有无爆燃发生，当发动机产生爆燃时，会向发动机控制单元发送信号。当发动机发生爆燃时，会推迟点火提前角。爆震传感器安装在发动机缸体上。上一页下一页返回任务一认识电控点火控制系统（1）磁致伸缩式爆震传感器。磁致伸缩式爆震传感器如图4-1-5所示，它由高镍合金的铁芯、永久磁铁、感应线圈、壳体等构成。（2）压电式爆震传感器。①共振型压电式爆震传感器，是利用产生爆燃时的发动机振动频率与传感器本身的固定频率“合拍”时产生共振现象来检测爆燃是否发生的，其结构如图4-1-6所示。②非共振型压电式爆震传感器，是以接收加速度信号的形式来判断是否产生爆燃的，其结构如图4-1-7所示。它由两个同极性相向对接的压电元件和配重构成。上一页下一页返回任务一认识电控点火控制系统（二）点火系统传感器的工作原理发动机工作时，ECU根据接收到的各传感器信号，按存储器中储存的有关程序和数据确定最佳点火提前角和通电时间，并以此向点火器发出指令，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，有电流从点火线圈中的初级电路通过，点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。当初级电路被切断时，次级线圈中产生较高的感应电动势（15～20kV），经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。上一页下一页返回任务一认识电控点火控制系统在电控点火系统中，用凸轮轴位置传感器产生G信号和曲轴位置传感器产生的Ne信号作为主控制信号，以G信号为基准，按1°曲轴转角分频，用既定的曲轴角度产生点火控制信号（IGT信号），如图4-1-8所示。传感器检测发动机运转状况，将检测的状况传给发动机ECU，发动机ECU将这些信号进行计算，发出点火指令给点火模块，由点火模块控制高压包产生高压火，最终使火花塞跳出高压火。上一页返回任务二检修电控点火控制电路一、丰田公司点火控制电路（一）丰田四缸发动机点火电路丰田四缸发动机点火电路如图4-2-1所示。1.结构特点凸轮轴位置传感器（CMPS）为磁脉冲式，信号齿为4个，转一周产生4个脉冲信号，信号之间相差90°，其主要作用是用于判断各缸的上止点，位于分电器内。其电阻值在冷态时为185～275Ω，热态时阻值时为240～325Ω。下一页返回任务二检修电控点火控制电路曲轴位置传感器（CKPS）位于分电器内，为磁脉冲式，转动一周产生24个信号，720°/24=30°，信号与信号之间为30°，然后再把30°平均分成30等份，即可求出1°信号，用于计算曲轴的转角。其冷态阻值为370～550Ω，热态阻值为475～650Ω。2.工作原理当KYE为ON时，从+B到KYE分别给喷油器和高压包供上电源，同时，EFI主继电器也吸合，给发动机ECU供上电源。当启动着车时，ECU收到任何一个CMPS（G+）信号齿时，发动机ECU都会从IGT发出一次点火指令给点火模块，使高压包产生高压火，当点火成功后，点火模块从IGF发给发动机ECU一个点火成功反馈信号。上一页下一页返回任务二检修电控点火控制电路发动机ECU收到点火成功信号后，就会控制喷油器继续工作，否则立刻将燃油喷射切断，避免燃油浪费，淹死火花塞和烧坏三元催化器。同时，发动机ECU根据CKPS的信号来精确控制点火时间。（二）丰田独立式点火电路丰田独立式点火电路如图4-2-2所示。1.结构特点每一个气缸上都有一个高压包，位于火花塞上方。CMPS位于前排缸后侧，CKPS位于曲轴带轮后侧。2.工作原理上一页下一页返回任务二检修电控点火控制电路当发动机起动时，ECU收到第一个G信号（1缸压缩上止点，4缸排气上止点），即可控制1缸开始点火，4缸开始喷油，然后根据CKPS计算，间隔120°按工作顺序1—2—3—4—5—6顺序点火和顺序喷射。3.优点（1）降低了电量流失，电磁干扰小。（2）提高了单缸高速时的能量。（3）节省了空间。（三）丰田卡罗拉点火电路丰田卡罗拉点火电路如图4-2-3所示。上一页下一页返回任务二检修电控点火控制电路1.结构特点（1）独立式点火。（2）两个传感器，CMPS和CKPS。2.工作原理电源经过保险丝IG2（A）及继电器IG2给所有的点火线圈供电，4号端子（GND端）为各缸共用搭铁线发动机。ECM通过IGT1～IGT4给点火线圈提供点火信号。各缸点火信号反馈线连接在一起，通过IGF1端为ECM提供点火反馈信号，如果点火信号反馈线存在断路、短路故障，则ECM不会向点火线圈提供点火信号电压，发动机无法起动。上一页下一页返回任务二检修电控点火控制电路二、大众公司点火控制电路（一）桑塔纳2000GSI点火控制电路桑塔纳2000GSI点火控制电路，如图4-2-4所示。1.结构特点（1）直接点火。（2）两个传感器：CMPS和CKPS。（3）两个爆震传感器，分别位于1、2缸缸体上和3、4缸缸体上。2.传感器上一页下一页返回任务二检修电控点火控制电路（1）CMPS为霍尔式传感器，位于凸轮轴正时轮后侧，在磁铁与霍尔元件之间有一个1/2断续环，转一圈可产生两个信号，即上升沿信号和下降沿信号，上升信号由0变为12V，下降信号由12V变为0。上升信号检测1缸压缩上止点，4缸排气上止点；下降信号检测1缸排气上止点，4缸压缩上止点。（2）CKPS为磁感应式传感器，位于缸体左下侧，信号齿为（60－2）齿，60齿信号计算曲轴转角和发动机转速，缺齿处信号为1、4缸上止点信号，ECU根据此信号发出第一个点火信号，使1、4缸先点火。线圈阻值为480～1000Ω。上一页下一页返回任务二检修电控点火控制电路发动机转速传感器发送发动机转速信号和上止点信号给控制单元，供ECU判别点火正时和计算基本喷油量。如果没有信号，发动机不能起动；当发动机运转时，如果转速传感器或其连接线路出现故障，则发动机立即熄火。（二）帕萨特点火控制电路帕萨特点火控制电路如图4-2-5所示。帕萨特采用ANQ型发动机，其点火系统是电子控制燃油喷射系统的一个子系统，由一个电控单元ECU控制，采用独立点火。上一页下一页返回任务二检修电控点火控制电路三、本田雅阁点火控制电路本田雅阁点火控制电路如图4-2-6所示。1.结构特点（1）使用了3个传感器，其中CYL位于分电器内，CTD和CKPS位于曲轴带轮后侧。（2）点火信号仍为负触发。2.传感器原理CYL位于分电器内（见图4-2-7所示），仍为一个信号齿，转一周产生一个信号，用来控制顺序喷射。上一页下一页返回任务二检修电控点火控制电路TDC位于曲轴带轮后侧，信号轮上有两个齿，且相对180°，用来检测1，4缸和2，3缸的上止点。CKPS也位于曲轴带轮后侧（见图4-2-8所示），信号轮上有8个齿，相当于在分电器内的16个齿，转一周产生16个信号，用来计算曲轴转角。四、日产车点火控制电路日产车点火控制电路如图4-2-9所示。1.点火系统组成点火系统由光电分电器、高压包、功率管、电阻和电容等组成。上一页下一页返回任务二检修电控点火控制电路2.分电器构造分电器轴中间有一个遮光盘，如图4-2-10所示。上下相对有两组管（发光管和光敏管），遮光盘外围有360个缺口（很细的缝），转一周产生360个信号，日产公司称之为“1°”信号，遮光盘内围与气缸相对的缺口（4缸发动机为4个；6缸发动机为6个；8缸发动机为8个），日产公司称之为CMP90°、60°或45°信号，其中一个缺口开度较大，产生一个较宽的脉冲，为1缸上止点信号，用来控制顺序喷射。3.工作原理上一页下一页返回任务二检修电控点火控制电路当发动机起动时，ECU收到任意一个90°信号后就发出第一个点火信号，然后根据1°信号计算出最精确的点火时间。同时，ECU根据长脉冲（大缺口）判别1缸上止点，从4缸开始顺序喷射。上一页返回图4-1-1电控点火系统的组成返回图4-1-2点火正时脉谱图返回图4-1-3点火系统的传感器返回图4-1-4凸轮轴位置传感器返回图4-1-5磁致伸缩式爆震传感器返回图4-1-6共振