推迟点火提前角在电控点火系统中.pptx

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1、1一、电控点火系统的功能 本节主要内容：点火提前角的控制 通电时间的控制 爆燃的控制 第1页/共63页2基本组成与工作原理 组成：电源、传感器、ECU、点火器、点火线圈、分电器和火花塞等。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：判缸信号第2页/共63页第3页/共63页4基本点火电路恒压电路微处理器ECU

2、火花塞带点火线圈的点火器驱动电路IGF电路ECU第4页/共63页5点火正时信号IGT第5页/共63页点火反馈信号IGF第6页/共63页7 主要特点：只有1个点火线圈。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。有分电器电控点火系统点火线圈点火器分电器火花塞ECUECU第7页/共63页8无分电器电控点火系统 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

3、的不同，分为：独立点火方式；同时点火方式；二极管配电点火方式。第8页/共63页第9页/共63页10独立点火方式 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。第10页/共63页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缸第11页/共63页12同时点火方式特点：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，为无效点火。第12页/共63页传感器ECU点火器点火线圈火花塞第13页/共63页14

4、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。第14页/共63页151、点火提前角的控制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 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 第15页/共63页A：不点火B：点火过早C：点火适当D：点火过迟16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

5、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。点火提前角对发动机性能的影响第16页/共63页17最佳点火提前角与下述因素有关：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。最佳点火提前角确定依据第17页/共63页基本点火提前角发动机转速进气量（歧

6、管压力）高高18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。控制点火提前角的基本方法电控点火数据图第18页/共63页19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起动时起动后基本点火提前角初始点火提前角修正点火提前角实际点火提前角第19页/共63页点火正时控制起动点火控制起动后点火控制初始点火提前角基本点火提前角

7、修正点火提前角预热修正过热修正怠速稳定修正爆燃修正其他修正等初始点火提前角第20页/共63页21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第21页/共63页基本点火提前角发动机转速进气量（歧管压力）高高22起动后基本点火提前角的确定 怠速运转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。怠速以外工况ECU根据发动机的转速和负荷（单位转

8、数的进气量或基本喷油量）确定基本点火提前角。电控点火数据图第22页/共63页23 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。点火提前角的修正第23页/共63页24水温修正 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信号、节气门位置传感器信号（IDL信号）-40-20020406080冷却液温度/提前角暖机修正第24页/共63页过热修正：冷却液温度

9、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）20406080100120冷却液温度/推迟提前IDL通IDL断第25页/共63页26ECU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）怠速稳定修正空调断开空调接通与怠速目标转速的差值修正值第26页/共63页27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

10、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）空燃比反馈修正点火提前角喷油量第27页/共63页282、通电时间控制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。第28页/共63页29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信号

11、），以控制点火器中晶体管的导通时间。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。通电时间的控制方法第29页/共63页30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

12、对点火提前角进行反馈控制。爆燃的控制增大点火提前角有爆燃无爆燃减小点火提前角第30页/共63页31本节主要内容：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 点火系统的组成与工作原理31第31页/共63页32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第32页/共63页33组成：在电控点火系

13、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。爆燃控制系统第33页/共63页1、爆燃传感器2、ECU3、其他传感器4、点火器和点火线圈5、分电器6、火花塞第34页/共63页35电控点火系统的构造与维修本节主要内容：点火器 点火线圈和分电器 爆燃传感器 点火控制电路 第35页/共63页36点火器 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

14、查发动机ECU相应端子间电压。第36页/共63页37 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。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。点火线圈和分电器第37页/共63页38冷却液温度传感器ECTSECTSEngine Coolant Temperature Sensor【功用】给ECU提供发动机冷却液温度信号，作为燃油喷射和点火正时控制修正信号。【安装位置】汽缸体水道上或冷却液出口处。【工作原理】与进气温度传感器相同。【信号类型】电压信号THW 发动机温度传感器电阻值信号电压THW 发动机温度传感器电阻值

15、信号电压THW 第38页/共63页冷却液温度传感器 测量不同温度条件下发动机冷却液温度传感器的输出电压，观察电压是否满足其特性曲线。第39页/共63页冷却液温度传感器构造、电路及其检测传感器热敏电阻ECU传感器电阻特性曲线电阻（k）水温（）第40页/共63页41【功能】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角的重要参考信号。【安装位置】缸体侧面或火花塞座孔上【分类】电感式爆燃传感器 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 爆燃传感器KnockSensor(KS)第41页/共63页【组成】铁

16、心、永久磁铁、线圈及外壳。【原理】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频率相同时，传感器输出的信号电压最大。电感式爆燃传感器谐振点频率f输出电压u0第42页/共63页线圈铁心壳体永久磁铁电感式爆燃传感器第43页/共63页44压电式共振型爆燃传感器【组成】压电元件、振子、基座、外壳等组成。【原理】压电效应原理。当发生爆燃时，振子与发动机共振，压电元件输出的信号电压也有明显增大，易于测量。第44页/共63页爆燃传感器至ECU压电元件膜片频率电压ECUKNK信号波形带开路/断路检测电阻的传感器第45页/共63页46压电式非共振型爆燃传感器 与共振式相比，非共振式

17、内部无震荡片，但设一个配重块，以一定的预紧压力压紧在压电元件上。当发动机发生爆燃时，配重块以正比于振动加速度的交变力施加在压电元件上，压力元件则将此压力信号转变成电信号输送给ECU。配重块压电元件引线频率（kHz）输出电压（mV）压电式非共振型爆燃传感器第46页/共63页47压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器 安装在火花塞的垫圈处，每缸一个，根据各缸的燃烧压力直接检测各缸的爆燃信息，并转换成电信号输送给ECU。火花塞爆燃传感器第47页/共63页48 用万用表在传感器侧检查传感器端子与传感器壳体之间电阻，应不导通（电阻为无穷大），否则说明内部短路，应更换传感器。用敲击传感器的方法来模拟传感器的工作

18、过程，测试传感器的输出信号。在发动机急加速的时候，测试传感器的输出信号。爆燃传感器电路及其检修第48页/共63页1号爆燃传感器2号爆燃传感器ECU第49页/共63页504、点火控制电路 丰田皇冠3.0轿车点火控制电路。维修时用万用表检测“B”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。第50页/共63页凸轮轴/曲轴位置传感器CPS【功用】凸轮轴位置传感器CMPS（=Camshaft Position Sensor）：又称为上止点传感器、霍尔传感器等。用于给ECU提供曲轴转角基准

19、位置（第一缸压缩上止点）信号，作为燃油喷射控制和点火控制的主控信号。曲轴位置传感器CKPS（=Crankshaft Position Sensor）：又称转速传感器，检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号，作为燃油喷射和点火控制的主控信号。【安装位置】曲轴、凸轮轴、飞轮或分电器处。两传感器有安装在一起的，也有分开安装的【分类】电磁式、霍尔式和光电式。第51页/共63页电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器【信号类型】频率信号 发动机转速信号频率信号振幅第52页/共63页感应线圈正时转子磁铁(永久磁铁)NSNSNS磁铁信号转子ABC通过线圈的磁通量点火信号产生电压秃顶交流波形第53页/

20、共63页电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器：丰田车Ne信号：检测曲轴转角位置及发动机转速的信。G信号：用于辨别气缸及检测活塞上止点位置。第54页/共63页电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器电路及其检测检测：检查感应线圈的电阻，冷态下的G1和G2感应线圈电阻应为125200，Ne感应线圈电阻应为155250。电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器电路 传感器ECU第55页/共63页G1,G2转子 Ne转子磁铁 电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器：大众车第56页/共63页720 360基准信号 HZ/转 角度信号 24HZ/转 第四缸 BTDC7 第一缸 BTDC7 30 30 第57页/共63页58电磁式凸轮轴/曲轴位置传

21、感器：本田车信号轮第58页/共63页59霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器第59页/共63页60霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器电路及其检测【信号类型】频率信号 发动机转速信号频率信号振幅不变 检测 点火开关转至ON位。检测A、C之间的电压应为8V。B、C间输出的信号电压应为5V到0V交替变化。霍尔式传感器电路 同步信号电源搭铁传感传感器器ECUECU第60页/共63页光电式凸轮轴/曲轴位置传感器【信号类型】频率信号 发动机转速信号频率信号振幅不变第61页/共63页62光电式凸轮轴/曲轴位置传感器电路及其检测 检测：点火开关转至ON位，检测电脑侧1和2端子间电压为12V，给传感器施加12V电压，正在信号输出端子3和4与1之间接上电流表，转动转子一圈，两个电流表应分别摆动1次和4次，电流应约为1mA。光电式曲轴和凸轮轴位置传感器电路 曲轴曲轴位置位置传感传感器器ECUECU第62页/共63页感谢您的观看。第63页/共63页