汽车发动机点火控制系统及其他控制系统培训课件.ppt

1、,发动机点火控制系统及其他控制系统,第三章,第三章 发动机点火控制系统及其他控制系统,本章主要内容： 发动机点火电控系统 怠速控制装置 汽油机排放控制系统 汽油机进气控制系统,第一节 发动机点火控制系统,第一节.发动机点火控制系统,本章主要内容: 电控点火系统的类型 基本组成与工作原理 有分电器电控点火系统 无分电器电控点火控制系统 爆燃控制系统,汽油机点火系统的类型 传统点火系统：又分为： 磁电机点火系统； 蓄电池点火系统。 缺点：高速易断火，不适合高速发动机；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。 微机控制的点火系统： 即电控点火系统。采用计算机根据各传感器信号对 点

2、火提前角进行控制。 有分电器式、 无分电器式,电控点火系统的类型,组成： 电源、 传感器、 ECU、 点火器、 点火线圈、 分电器和 火花塞等。,电控点火系统的基本组成与工作原理,电控点火系统的基本组成与工作原理,工作原理 发动机工作时，ECU根据传感器信 号（G、Ne等信号），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 （IGt、IGd信号）。 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。 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。 IGt：点火正时信号 IGd：判缸信号,主要特点：只有1个

3、点火线圈。 组成：凸轮轴/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、空调开关、车速传感 器。,一.电子控制有分电器点火系统,恒压电路,微处理器,火花塞,带点火线圈的点火器,驱动 电路,IGF电路,1.基本点火电路,ECU通过传感器 得到发动机的转速和负荷信号, 查阅内部存储器中的最佳控制参数 ,从而获得这一工况下的最佳点火提前角和点火线圈初级电路通电时间, 将其转换成点火正时指令(IGT) 送至电火控制器(模块)。,恒压电路,微处理器,火花塞,带点火线圈的点火器,驱动 电路,IGF电路,1.基本点火电路,当点火正时指令 变为低电平时, 点火线圈初级电 流被切断

4、, 次级线圈中感应 出高压, 再由分电器送至 相应缸的火花塞 产生电火花。,恒压电路,微处理器,火花塞,带点火线圈的点火器,驱动 电路,IGF电路,1.基本点火电路,点火线圈初级电流被切断时, 触发ICF信号发生电路输出一个点火确认 信号IGF并反馈给ECU。 如果点火控制器中的 三极管不能导通和截止, 则ECU中的微处理器 接受不到反馈信号IGF, 表明点火系统发生故障, ECU立即中止燃油喷射。,电控点火系统的分电器与传统的区别: 1)取消了断电器等装置, 不再承担初级点火线圈通断控制任务, 仅起到对高压电的分配作用。 2)分电器内装凸轮轴位置传感器, 为ECU提供凸轮轴位置和上止点信号,

5、 3)有的车型将点火线圈和点火控制器全集成 在一个分电器内。,2.基本控制方法,(点火正时信号IGT和点火反馈信号IGF),六缸发动机 在某工况下, 发动机的转速 为2000r/min, ECU计算出 最佳点火提 前角为上止 点前30曲 轴转角, 初级线圈所需 通电时间为5ms (相当于 曲轴转角60) 。,点火正时信号IGT,点火反馈信号IGF,六缸发动机在某工况下,发动机的转速为2000r/min, ECU计算出最佳点火提前角为上止点前30曲轴转角, 初级线圈所需通电时间为5ms(相当于曲轴转角60) 。 Ne信号1(1信号)转换成方波的上止点G信号(即120 信号) 上升沿在压缩上止点前

6、70,方波信号的宽度为4 曲轴转角。,点火正时信号IGT,点火反馈信号IGF,ECU接收到上止点信号后,在方波的下降沿处,即上止点前66 处开始用Ne信号进行计数。 当ECU计数到第36个1信号时,即压缩上止点前30曲轴转角时, ECU控制点火正时指令(IGT)刚好处于下降沿, 于是功率三极管截止,切断初级电路,感应出高压电实现点火。,点火正时信号IGT,点火反馈信号IGF,由于六缸发动机的点火间隔为120 , 该工况的通电闭合角为60 。 ECU从功率管截止后又重新计数第60个1信号时, ECU控制点火正时指令(IGT)刚处于上升沿, 使功率三极管又开始导通, 初级线圈开始通电,准备下一个缸

7、的点火。,思考提问 1.电子控制有分电器点火系统的工作原理? 2.电子控制有分电器点火系统的基本组成?,二.电子控制无分电器点火系统,特点： 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：分火性能较好，但其结构和控制电路复杂。 分类：根据点火线圈的数量和高压电分配方式的不同， 分为： 双缸同时点火方式； 独立点火方式； 二极管配电点火方式。,特点：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，其中一缸接近压缩行程上止点，为有效点火；另一缸接近排气行程上止点，为无效

8、点火。,同时点火方式FLASH动画,同时点火方式影片,1.无分电器双缸同时点火方式,(1)工作原理: 双缸同时点火系统是指两个汽缸共用一个点火线圈, 其次级绕组的两端分别与两个汽缸上的火花塞相连接, 一个点火线圈上有两个火花塞串联。,两个汽缸共用一个点 火线圈 次级绕组的两端分别 与两个汽缸上的火花 塞相连接, 一个点火线圈上有两 个火花塞串联。,当产生高压电时,对两个火花塞同时点火。 当一个汽缸处于压缩行程准备点火阶段时,另一个汽缸却处于排气行程, 对于压缩行程的汽缸,由于汽缸压力较高,放电困难,所需击穿电压较高. 对于排气行程的汽缸,压力接近大气压,放电容易,所需的击穿电压低,很容易击穿

9、当两汽缸的火花塞同时跳火时,其阻抗几乎都在压缩行程的火花塞上,承受绝大部分电压降,而在排气行程的火花塞上的电能损失也很小,对正常点火影响不大.,(2)无分电器双缸同时点火系统的控制 ECU输出的指令除控制通电时刻和 通电时间的点火正时指令(IGT)外, 还需输出辨别汽缸指令(IGD) 。,该系统的曲轴位置传感器采用磁感应传感器, 该传感器向ECU提供曲轴转角信号Ne、 活塞上止点信号G1、G2。 ECU根据G1、G2信号判出下次进行点火的汽缸组, 并发出辨缸指令 (IGDA) 和 (IGDB) 。,输出的辨缸指令 与点火气缸的约定关系,发动机工作时,ECU不停地输出具有点火正时功能和通电时间

10、功能的点火正时指令(IGT)。 此信号用于哪一组点火线圈, 由ECU辨缸指令IGDA和IGDB来决定。,功能：根据ECU的指令，控制点火线圈初级电路的通电或 断电，并在完成点火后向ECU输送点火确认信号。 检测：用万用表或示波器检查发动机ECU相应端子间电压。,(3).点火控制器,(3)点火控制器: 辨别点火汽缸、实现点火线圈初级电路的接通和切断, 向ECU反馈点火控制器工作状态; 反馈功能主要向ECU提供火花塞是否正常点火信号。 ECU在每次发出点火正时指令后,通过IGF信号进行检测。 当连续三次没有反馈信号时, ECU认为点火系统有故障并自动停止喷油。 P103图3.5,(4).点火线圈,

11、检测：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故障。,(4)点火线圈: 采用小型闭磁路点火线圈, 次级线圈的两端分别与两 个火花塞相连接。 汽缸组合的原则: 一个处于压缩行程的结束 时,另一个处于排气行程的 结束时刻,即同步。,当初级电流突然切断时, 在次级线圈上会感应出 上万伏的高压电动势, 加至火花塞电极之间, 喷出高压火花, 点燃汽缸内的混合气。 然后, 当晶体管导通瞬间, 初级电流发生突变, 在次级线圈中产生约 1000V的电压.,为防止进气行程的汽缸引起回火,使发动机无法正常运转,在点火线圈的次级绕组中串联一个高压二级管。 当功率管导通时,产

12、生的感应电动势反向加在高压二极管上,由于二极管的反向截止功能, 1000V的高压电就无法使火花塞跳火。 当功率控制三极管截止时,次级绕组产生的高压电与前相反, 二级管导通,使火花塞顺利跳火。,特点：每缸一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸数相等。 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。,独立点火方式影片,2.无分电器独立点火方式,3.无分电器二极管配电点火方式,特点：四个气缸共用一个点火线圈。 发动机气缸数必须是4的整数倍。,三.点火提前角和闭合角的控制,发动机点火控制系统功能,主要内容： 点火提前角的控制 通电时间的控制 爆燃的控制,点

13、火提前角对发动机性能的影响 最佳点火提前角确定依据 控制点火提前角的基本方法 起动时点火提前角的控制 起动后基本点火提前角的确定 点火提前角的修正,1.点火提前角的确定与控制,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） 点火提前角过大，易爆燃； 点火提前角过小，排气温度升高，功率降低。,1.点火提前角的确定与控制,最佳点火提前角的确定依据,最佳点火提前角

14、与下述因素有关: 发动机转速： 转速升高，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。 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。,思考提问 点火提前角的定义?最佳点火提前角与哪些因素有关？,起动： 按ECU内存储的初始点火 提前角对点火提前角进行 控制。起动时的点火提前 角一般是固定的为10左右。 正常运转： ECU根据发动机的转速和

15、 负荷信号，确定基本点火 提前角，并根据其他信号 修正，以确定实际的点火提前 角，并向电子点火控制器输出 点火信号。,电控点火数据图,控制点火提前角的基本方法,点火提前角常用的计算方法： 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角 实际点火提前角基本点火提前角点火提前角修正系数,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。 控制信号：发动机转速信号（Ne信号）和起动开关信号（STA信号）。,起动时点火提前角的控制,怠速运转 ECU根据节气门位置传感器 信号（IDL信号）、发动机转

16、 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。 怠速以外工况 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。,电控点火数据图,起动后点火提前角的控制,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： 水温修正； 怠速稳定修正； 空燃比反馈修正。,点火提前角的修正,水温修正又可分为暖机修正和过热修正。 暖机修正： 暖机过程中，随冷却水温的提高，点火提前角应适当减小。 暖机修正控制信号： 冷却液温度传感器信号、进气管绝对压力传感器信号或空气流量计

17、信号、节气门位置传感器信号（IDL信号） 过热修正： 冷却液温度过高时，点火提前角应适当增大。 过热修正控制信号： 冷却液温度传感器信号、节气门位置传感器信号（IDL信号）,暖机修正,过热修正,(1)水温对点火提前角的修正,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。 怠速稳定修正控制信号：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)怠速稳定对点火提前角的修正,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

18、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。,(3)空燃比反馈对点火提前角的修正,通电时间对发动机工作的影响 在发动机工作时，必须保证点火线圈的初级电路有 足够的通电时间。 但如果通电时间过长，点火线圈又会发热并增大电能消耗。 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。 另外还需根据蓄电池电压对通电时间进行修正。,2.闭合角的控制(通电时间的控制),现代点火线圈初级电路的通电时间 由ECU控制， 根据发动机的转速信号和电源电压信号 确定最佳的闭合角（通电时间）， 并控制点火器输出指令信号（IGt信

19、号）， 以控制点火器中晶体管的导通时间。,通电时间的控制方法,点火线圈的恒流控制 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。 恒流的基本方法： 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， 从而实现恒流控制。,思考提问 汽车电脑ECU是如何完成爆震的控制?,组成：在电控点火系统基础上增加爆燃传感器。 爆燃识别：由缸体上的爆燃传感器检测发动机不同频率范围内的机械振动，发生爆燃时传感器电压信号有较大的振幅。 爆燃强度的确定：ECU根据

20、爆燃信号超过基准值的次数来判定爆燃强度，次数越多，爆燃强度越大，反之越小。,1、爆燃传感器 2、ECU 3、其他传感器 4、点火器和点火线圈 5、分电器 6、火花塞,四.爆燃控制系统,爆燃的危害 是一种不正常燃烧。 轻微的爆燃，可使发动机功率上升，油耗下降。 爆燃严重时，会导致冷却液过热，功率下降、油耗上升。 控制方法：推迟点火提前角。 在电控点火系统中，通过增加爆燃传感器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。,爆燃的控制,思考提问 汽车电脑ECU是如何完成爆震的控制?,五.电子控制点火系统故障检测与诊断,丰田皇冠3.0轿车点火控制电路。 维修时用万用表检测“B”

21、端子和点火线圈的“”端子与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。怠速时检查点火器“IGT”端子与搭铁之间应有脉冲信号，检查ECU的“IGF”端子与搭铁之间应有脉冲信号。,五.电子控制点火系统故障检测与诊断,（1）输出极的测试：,拔下点火线圈4针插头，用发光二极管测试灯连接蓄电池正极和插头上端子4（如图），发光二极管测试灯应亮。如果测试灯不亮，检查端子4和接地点的线路是否有断路。,五.电子控制点火系统故障检测与诊断,（2）电压供应的测试：,拔下点火线圈的4针插头，用发光二极管测试灯连接在发动机接地点和插头上端子2之间，打开点火开关，发光二极管测试灯应亮。 如果测试灯不亮，检查中央电器D插头23端子与4

22、针插座端子2之间线路是否断路。,闪亮,点火开关on,五.电子控制点火系统故障检测与诊断,（3）点火线圈的测试：,拔下4个喷油器的插头和点火线圈的4针插头，打开点火开关，用发光二极管测试灯连接发动机接地点和插头上端子1，接通起动机数秒，测试灯应闪亮，然后用测试灯连接发动机接地点和端子3，接通起动电动机数秒，测试灯应闪亮。如果测试灯不闪，检查点火线圈插头上端子和发动机控制单元线束的插头间导线是否开路或短路。,启动数妙,闪亮,五.电子控制点火系统故障检测与诊断,AFE点火线圈的结构与检修 点火线圈发生故障，发动机立即熄火，或不能启动。 ECU不能检测到该故障信息。 图2-45所示为ECU对点火线圈的控制电路。,图2-45 点火线圈电路,打开点火开关， 用万用表检测 点火线圈2号正极对地电压， 应为12V。 关闭点火开关， 拔下4个喷油器的接线和 点火线圈的接线， 用一发光二极管测试灯， 分别连接发动机搭铁点和 点火线圈上的1号插头， 这时接通启动机数秒， 测试灯应同时闪烁。,常见故障: 点火能量不足,点火时间不对, 没有高压火花等. 故障的主要原因: 线路连接不良,信号发生器不良, 点火线圈不良,点火控制器