第2章發(fā)動機電子控制系統(tǒng)-點火系

1、 汽汽 車車 電電 子子 控控 制制 技技 術(shù)術(shù)第二節(jié) 電子點火系統(tǒng) 一、電子點火裝置的優(yōu)點1、點火電壓高，點火性能好；2、高壓形成迅速，點火能量高；3、減小了火花塞積炭的影響；4、點火時間精確，發(fā)動機性能得到提高；5、對無線電干擾?。?、結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維修簡便。二、電子點火系統(tǒng)的種類 1、按點火能量的儲存方式分類（1）電感儲能式電子點火裝置，其儲能元件是點火線圈；（2）電容儲能電子點火裝置：其儲能元件是專用的電容器。2、按控制點火線圈一次電流的電子元件分類（1）晶體管電子點火裝置（2）集成電路電子點火裝置3 3、按、按信號發(fā)生器信號發(fā)生器型式分類型式分類（1 1）磁感應(yīng)式磁感應(yīng)式電子點

2、火裝置（2 2）霍爾式霍爾式電子點火裝置（3 3）光電式光電式電子點火裝置（4 4）電磁震蕩式電磁震蕩式電子點火裝置4、按點火裝置有無觸點分類（1）觸點式電子點火裝置（2）無觸點電子點火裝置5、按點火提前角的控制方式分類（1）普通電子點火系統(tǒng)（2）微機控制點火系統(tǒng)三、磁感應(yīng)式電子點火系統(tǒng)三、磁感應(yīng)式電子點火系統(tǒng) 1、磁感應(yīng)式電子點火系統(tǒng)的組成 磁感應(yīng)式電子點火系又稱為磁脈沖式或磁電式電子點火裝置，這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠。主要由磁感應(yīng)式點火信號發(fā)生器、分電器、點火器、專用點火線圈、火花塞等部件組成。 2、豐田汽車磁感應(yīng)式電子點火系統(tǒng) 日本豐田汽車日本豐田汽車20R20R型發(fā)動機裝用的無觸型發(fā)

3、動機裝用的無觸點式磁感應(yīng)電子點火系統(tǒng)的電路原理圖點式磁感應(yīng)電子點火系統(tǒng)的電路原理圖（1 1）磁感應(yīng)信號發(fā)生器）磁感應(yīng)信號發(fā)生器作用： 該信號發(fā)生器安裝在分電器內(nèi)的底板上，其功用是產(chǎn)生信號電壓，控制點火裝置的工作。組成： 由信號轉(zhuǎn)子、永久磁鐵、鐵心、傳感線圈組成。工作原理：工作原理： 利用電磁感應(yīng)原理工作利用電磁感應(yīng)原理工作，信號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，信號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，其凸齒與鐵心的空氣隙發(fā)生變化，使通過傳感其凸齒與鐵心的空氣隙發(fā)生變化，使通過傳感線圈的磁通發(fā)生變化，因此傳感線圈中便產(chǎn)生線圈的磁通發(fā)生變化，因此傳感線圈中便產(chǎn)生感應(yīng)的交變電動勢，該交變電動勢輸入到點火感應(yīng)的交變電動勢，該交變電動勢輸入到點火器

4、，以控制點火系統(tǒng)工作。其工作過程（假設(shè)器，以控制點火系統(tǒng)工作。其工作過程（假設(shè)信號轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動）見圖：信號轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動）見圖： 當信號轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)當信號轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動，其凸齒逐漸接近動，其凸齒逐漸接近鐵心，凸齒與鐵心間鐵心，凸齒與鐵心間的空氣隙越來越小，的空氣隙越來越小，通過傳感線圈的磁通通過傳感線圈的磁通逐漸增大，于是在傳逐漸增大，于是在傳感線圈中便產(chǎn)生感應(yīng)感線圈中便產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當信號轉(zhuǎn)子電動勢。當信號轉(zhuǎn)子凸齒的齒角與鐵心邊凸齒的齒角與鐵心邊緣相對時，磁通急劇緣相對時，磁通急劇增加，磁通變化率最增加，磁通變化率最大，所對應(yīng)的感應(yīng)電大，所對應(yīng)的感應(yīng)電動勢最大，即有正的動勢最大，即有正的

5、最大值。最大值。（2 2）點火器點火器 其基本電路原理圖見圖：由點火信號檢出電路（晶體管VT2)、開關(guān)放大電路（晶體管VT3 、VT4)和大功率晶體管VT5組成。點火器中各三極管作用：點火器中各三極管作用： VT1發(fā)射極與集電極相連，相當于一個二極管，起溫度補償作用，使VT2的導(dǎo)通和截止時間不受溫度影響； VT2觸發(fā)管，起信號檢測作用； VT3、VT4放大作用，將VT2的輸出放大以驅(qū)動VT5； VT5大功率管，控制一次電流的通斷。點火器的工作原理：點火器的工作原理：點火開關(guān)接通后，其點火開關(guān)接通后，其基本工作原理基本工作原理如下：如下：1）當發(fā)動機未工作，傳感器的信號轉(zhuǎn)子不動時，傳感器無輸出信

6、號，一次電路接通，點火線圈一次繞組有電流流過，在線圈中形成磁場，此時VT1 導(dǎo)通， VT2導(dǎo)通， VT3截止， VT4、 VT5導(dǎo)通。2）起動發(fā)動機，分電器開始轉(zhuǎn)動，信號發(fā)生器開始產(chǎn)生交變電動勢信號。當傳感線圈輸出“+”信號時， VT1截止，VT2導(dǎo)通，VT3截止，VT4、VT5導(dǎo)通，點火線圈一次繞組仍有電流流過。3）當傳感線圈輸出“-”信號時， VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，VT2截截止，止，VT3導(dǎo)通，導(dǎo)通，VT4、VT5截止截止，點火線圈一次電流被切斷，磁場迅速消失，二次繞組產(chǎn)生高壓電，此電壓由分電器分配至各缸火花塞，使之跳火，點燃可燃混合氣。點火開關(guān)接通后，其基本工作原理如下：點火開關(guān)接通后，其基

7、本工作原理如下：點火器的工作原理點火器的工作原理 信號發(fā)生器的輸出電壓與三極管VT2、VT5以及二次電壓U2的關(guān)系見圖。其它元件作用：其它元件作用： 1 1）VSVS1 1、VSVS2 2反向串聯(lián)后與點火信號發(fā)生器的傳反向串聯(lián)后與點火信號發(fā)生器的傳感線圈并聯(lián)，感線圈并聯(lián)，其作用是當傳感線圈產(chǎn)生的信號電壓其作用是當傳感線圈產(chǎn)生的信號電壓高于穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓時，穩(wěn)壓管立即導(dǎo)通，高于穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓時，穩(wěn)壓管立即導(dǎo)通，將傳感線圈輸出的正向和負向信號電壓波峰全部削將傳感線圈輸出的正向和負向信號電壓波峰全部削平，使其穩(wěn)定在某一數(shù)值，保護平，使其穩(wěn)定在某一數(shù)值，保護VTVT1 1和和VTVT2 2

8、不受損害不受損害。 2 2）VSVS3 3與與R R4 4組成穩(wěn)壓電路，組成穩(wěn)壓電路，其作用保證其作用保證VTVT1 1、VTVT2 2在在穩(wěn)定的電源電壓下工作；穩(wěn)定的電源電壓下工作； 其它元件作用：其它元件作用： 3 3）VDVD的作用是的作用是保護保護VTVT5 5管管，當，當VTVT5 5管截止時，管截止時， VDVD將將一次繞組的自感電動勢限制在某一值內(nèi)，保護一次繞組的自感電動勢限制在某一值內(nèi)，保護VTVT5 5管管不致被擊。不致被擊。 4 4）C C1 1的作用是的作用是消除點火信號發(fā)生器傳感線圈輸出消除點火信號發(fā)生器傳感線圈輸出電壓波形上的毛刺，使電壓平滑穩(wěn)定，防止誤點火，電壓波形

9、上的毛刺，使電壓平滑穩(wěn)定，防止誤點火，使點火時間準確無誤。使點火時間準確無誤。 5 5）C C2 2與與R R4 4組成阻容吸收電路，組成阻容吸收電路，其作用是吸收瞬時過其作用是吸收瞬時過電壓，防止誤點火。電壓，防止誤點火。 6 6）R R3 3為正反饋電阻，其作用是為正反饋電阻，其作用是加速加速VTVT2 2（亦即（亦即VTVT5 5）的翻轉(zhuǎn)。的翻轉(zhuǎn)。四、霍爾效應(yīng)式電子點火系統(tǒng)四、霍爾效應(yīng)式電子點火系統(tǒng) 霍爾效應(yīng)式霍爾效應(yīng)式電子點火系由內(nèi)裝霍爾信號發(fā)生器的電子點火系由內(nèi)裝霍爾信號發(fā)生器的分分電器、點火器、火花塞、點火線圈電器、點火器、火花塞、點火線圈等組成。是利用等組成。是利用霍爾效應(yīng)原理制

10、成的傳感器產(chǎn)生點火信號，觸發(fā)和霍爾效應(yīng)原理制成的傳感器產(chǎn)生點火信號，觸發(fā)和控制電子點火系統(tǒng)工作的。下圖為桑塔納轎車用霍控制電子點火系統(tǒng)工作的。下圖為桑塔納轎車用霍爾式點子點火系統(tǒng)圖。爾式點子點火系統(tǒng)圖。1、霍爾信號發(fā)生器、霍爾信號發(fā)生器（1 1）霍爾效應(yīng)）霍爾效應(yīng) 原理圖如圖所示：原理圖如圖所示： 當電流當電流I通過放在磁場中通過放在磁場中的半導(dǎo)體基片（即霍爾的半導(dǎo)體基片（即霍爾元件），且電流方向和元件），且電流方向和磁場方向垂直時，在垂磁場方向垂直時，在垂直于電流和磁場的半導(dǎo)直于電流和磁場的半導(dǎo)體基片的橫向側(cè)面上產(chǎn)體基片的橫向側(cè)面上產(chǎn)生一個與電流和磁通密生一個與電流和磁通密度成正比的電壓，這

11、個度成正比的電壓，這個電壓稱為霍爾電壓電壓稱為霍爾電壓UH。（2）霍爾信號發(fā)生器）霍爾信號發(fā)生器 1 1）組成）組成 霍爾信號發(fā)霍爾信號發(fā)生器位于分生器位于分電器內(nèi)，其電器內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖所結(jié)構(gòu)如圖所示。主要由示。主要由分電器軸帶分電器軸帶動的觸發(fā)葉動的觸發(fā)葉輪、永久磁輪、永久磁鐵、霍爾元鐵、霍爾元件等組成。件等組成?；魻栃盘柊l(fā)生器霍爾信號發(fā)生器v霍爾元件實際上霍爾元件實際上是一個霍爾集成是一個霍爾集成塊電路，內(nèi)部原塊電路，內(nèi)部原理圖如圖所示。理圖如圖所示。因為在霍爾元件因為在霍爾元件上得到的霍爾電上得到的霍爾電壓一般為壓一般為20mV20mV，信號很微弱，因信號很微弱，因此必須將其放大此必須將

12、其放大和脈沖整形后再和脈沖整形后再輸出給點火控制輸出給點火控制器，此任務(wù)就由器，此任務(wù)就由集成電路完成。集成電路完成?；魻栃盘柊l(fā)生器霍爾信號發(fā)生器v2 2）工作原理）工作原理v霍爾信號發(fā)生器工作原理霍爾信號發(fā)生器工作原理圖如圖所示。圖如圖所示。v分電器軸帶動觸發(fā)葉輪轉(zhuǎn)分電器軸帶動觸發(fā)葉輪轉(zhuǎn)動，當葉片進入永久磁鐵動，當葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙與霍爾元件之間的空氣隙時，磁場被觸發(fā)葉輪的葉時，磁場被觸發(fā)葉輪的葉片旁路，而不能作用于霍片旁路，而不能作用于霍爾元件上，霍爾元件不產(chǎn)爾元件上，霍爾元件不產(chǎn)生霍爾電壓，霍爾集成電生霍爾電壓，霍爾集成電路輸出級的三極管截止，路輸出級的三極管截止，信

13、號發(fā)生器輸出高電位；信號發(fā)生器輸出高電位；當觸發(fā)葉輪離開空氣隙，當觸發(fā)葉輪離開空氣隙，永久磁鐵的磁力線通過霍永久磁鐵的磁力線通過霍爾元件而產(chǎn)生霍爾電壓，爾元件而產(chǎn)生霍爾電壓，集成電路輸出級的三極管集成電路輸出級的三極管導(dǎo)通，信號發(fā)生器輸出低導(dǎo)通，信號發(fā)生器輸出低電位。電位。v葉片不停的轉(zhuǎn)動，葉片不停的轉(zhuǎn)動，信號發(fā)生器輸出信號發(fā)生器輸出一個矩形波信號，一個矩形波信號，作為控制信號給作為控制信號給點火器。由點火點火器。由點火器控制初級電路器控制初級電路的通斷。的通斷。v霍爾信號發(fā)生器霍爾信號發(fā)生器完成功能時波形完成功能時波形如圖所示。如圖所示。2、點火控制器、點火控制器 v桑塔納轎車桑塔納轎車點火

14、控制器點火控制器外形結(jié)構(gòu)見外形結(jié)構(gòu)見圖。圖。點火控制器點火控制器v點火控制器內(nèi)部采用意大利點火控制器內(nèi)部采用意大利SGS-THOMSONSGS-THOMSON公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的L497L497專用點火集成塊，見圖。該點火控制器具有初專用點火集成塊，見圖。該點火控制器具有初級電流上升率的控制、閉合角控制、停車斷電保護級電流上升率的控制、閉合角控制、停車斷電保護和過電壓保護等功能。和過電壓保護等功能。3 3、工作過程、工作過程 v霍爾電子點火系（點火器內(nèi)裝專用點火集成塊）原理圖霍爾電子點火系（點火器內(nèi)裝專用點火集成塊）原理圖v1 1）發(fā)動機工作時，分）發(fā)動機工作時，分電器軸帶動霍爾信號電器軸帶動

15、霍爾信號發(fā)生器的觸發(fā)葉輪旋發(fā)生器的觸發(fā)葉輪旋轉(zhuǎn)。當觸發(fā)葉輪的葉轉(zhuǎn)。當觸發(fā)葉輪的葉片進入空氣隙時，信片進入空氣隙時，信號發(fā)生器輸出高電壓號發(fā)生器輸出高電壓信號信號1112V，使點火，使點火控制器集成電路中輸控制器集成電路中輸出級大功率三極管出級大功率三極管VTVT導(dǎo)通，點火系一次電導(dǎo)通，點火系一次電路接通：電源路接通：電源“”點火線圈點火線圈W1W1點火控制器（三點火控制器（三極管極管VTVT）搭鐵。搭鐵。v2 2）當觸發(fā)葉輪的）當觸發(fā)葉輪的葉片離開空氣隙葉片離開空氣隙時，信號發(fā)生器時，信號發(fā)生器輸出輸出0.30.30.4V0.4V的的低電壓信號，使低電壓信號，使點火器大功率三點火器大功率三極管

16、極管VTVT截止，一截止，一次電路切斷，二次電路切斷，二次繞組產(chǎn)生高壓，次繞組產(chǎn)生高壓，完成點火工作。完成點火工作。第三節(jié) 微機控制電子點火系統(tǒng)（ESA系統(tǒng)） 在發(fā)動機電控系統(tǒng)中，點火控制包括點火提前角控制、通電時間控制和爆燃控制三個方面。 與傳統(tǒng)的觸點式點火系統(tǒng)相比，普通無觸點電子點火系統(tǒng)在提高點火能量、改善工作特性方面有很大提高。但對于點火提前角的控制，仍然由離心式和真空膜片式機械點火提前角調(diào)節(jié)裝置來完成，不能保證點火時刻處于最佳值。 此外最佳點火提前角除與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷有關(guān)之外，還與發(fā)動機燃燒室形狀、燃燒室內(nèi)溫度、空燃比、汽油辛烷值、大氣壓力、冷卻液溫度等因素有關(guān)，這些對于機械式點火

17、提前調(diào)節(jié)裝置是無能為力的。而微機控制點火系統(tǒng)，不僅能隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制一次繞組的通電時間和實現(xiàn)恒流控制，保證在發(fā)動機各種工況及工作條件下都能得到足夠高的二次電壓和跳火持續(xù)時間及最佳點火提前角，從而使發(fā)動機在動力性、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、經(jīng)濟性和尾氣排放方面達到最佳狀況。 微機控制點火系統(tǒng)按是否保留分電器而分為有分電器式和無分電器式兩種。 微機控制有分電器電子點火系統(tǒng)又稱為非直接點火系統(tǒng)，點火線圈產(chǎn)生的高壓是經(jīng)配電器按點火順序分配至各缸。 微機控制無分電器電子點火系統(tǒng)又稱為直接點火系統(tǒng)，點火線圈上的高壓線直接與火花塞相連，工作時點火線圈產(chǎn)生的高壓電直接送到火花塞，由發(fā)動機電控單元ECU按點火順序適時地控制各

18、缸火花塞點火。一、微機控制點火系統(tǒng)的組成 微機控制點火系統(tǒng)主要由信號輸入裝置、電子控制單元ECU、點火器、點火線圈、火花塞等組成，如圖所示。(1) 接收傳感器或其他裝置輸入的信息，給傳感器提供參考電壓；將輸入的信息轉(zhuǎn)變?yōu)槲C所能接受的信號。(2) 存儲、計算、分析處理信息；計算出輸出值所用的程序；存儲該車型的特點參數(shù)；存儲運算中的數(shù)據(jù)；存儲故障信息。(3) 運算分析；根據(jù)信息參數(shù)求出執(zhí)行命令值；將輸出的信息與標準值對比，查出故障。1、電子控制單元（ECU）1）功能 ECU主要由輸入回路、A/D轉(zhuǎn)換器、微型計算機和輸出回路4部分組成。如圖所示。 (4) 輸出執(zhí)行命令；把弱信號變?yōu)閺姷膱?zhí)行命令；輸

19、出故障信息。(5) 自我修正功能。2）組成(1) 輸入回路 將各傳感器檢測到的信號經(jīng)過I/O接口送入微機。 模擬信號則由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號之后再輸入微機。(2) A/D轉(zhuǎn)換器 由傳感器輸入的模擬信號，微機不能直接處理，要用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再輸入微機。(3) 微機 微機的功能是根據(jù)發(fā)動機工作的需要，把各種傳感器送來的信號用微機處理的程序和數(shù)據(jù)進行運算處理，并把處理結(jié)果送往輸出回路。微機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。（4）輸出回路 輸出回路的作用是將微機輸出的控制信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動執(zhí)行元件按要求工作的信號。2) 進氣管負壓傳感器 該傳感器將節(jié)氣門后進氣管的負壓變換為電信號輸入微

20、機，微機以此信號作為發(fā)動機的負荷信號，讀取或計算基本點火提前角。 空氣流量計的信號除用于計算基本噴油持續(xù)時間外，也作為負荷信號計算基本點火提前角。2、 傳感器1) 空氣流量計 節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門體上，它將節(jié)氣門開度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，微機以此信號來判斷發(fā)動機所處的工況，然后對點火提前角進行修正。3) 節(jié)氣門位置傳感器4) 冷卻液溫度傳感器 該傳感器信號可以反映發(fā)動機工作溫度的高低，ECU以此信號對基本點火提前角進行修正，并控制起動和暖機期間的點火提前角。5) 曲軸位置傳感器 將發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)過的角度變換為電信號輸入ECU，即曲軸每轉(zhuǎn)過一定角度發(fā)出一個脈沖信號。微機不斷地檢測脈沖個數(shù)

21、，既可判斷曲軸轉(zhuǎn)過的角度，也可以此信號計算出發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，還可在曲軸轉(zhuǎn)至某一特殊的位置，輸出一個脈沖信號， ECU以此脈沖信號作為計算曲軸位置的基準點，并與曲軸轉(zhuǎn)角信號一起計算曲軸任一時刻所處的具體位置。6) 進氣溫度傳感器 該傳感器信號可以反映發(fā)動機吸入空氣的溫度，ECU以此信號對基本點火提前角進行修正。7) 爆燃傳感器 該傳感器的作用是檢測發(fā)動機有無爆燃現(xiàn)象，并將信號輸入ECU，從而對點火提前角進行修正，實現(xiàn)對點火提前角的閉環(huán)控制。爆燃傳感器是為電控點火系統(tǒng)專用。 8）起動開關(guān)信號，用于起動時對點火提前角進行修正。9）空調(diào)開關(guān)信號，在怠速工況下使用空調(diào)時，微機以此信號對點火提前角進行修正。

22、10）空擋開關(guān)信號，在使用自動變速器的汽車中，微機以此信號判斷發(fā)動機處于空擋停車狀態(tài)還是行駛狀態(tài)，然后對點火提前角進行修正。3、點火器 其作用是根據(jù)ECU輸出的指令，通過內(nèi)部大功率晶體管的導(dǎo)通和截止，控制一次電流的通斷，完成點火工作。1、分電器式電控點火系統(tǒng)二. 微機控制點火系統(tǒng)的種類和工作過程2、 無分電器式電控點火系統(tǒng)(1) 二極管分配式(2) 點火線圈分配式 雙缸同時點火式 單獨點火方式 三、點火提前角的控制方式1、 開環(huán)控制 ECU根據(jù)有關(guān)傳感器提供的發(fā)動機工況信息，從內(nèi)部存儲器（ROM）中讀取相應(yīng)的基本點火提前角，并通過計算出的修正值修正后，得出最佳點火提前角數(shù)據(jù)來控制點火，而對控制

23、結(jié)果不予考慮。 其特點是：運算程序簡單、運算速度快、控制系統(tǒng)簡單，但其控制精度取決于各傳感器的精度，以及修正計算公式的適用程度，同時還受發(fā)動機使用因素的影響，因此，其控制精度無法保證。2、閉環(huán)控制 微機在控制點火提前角的同時，不斷地檢測發(fā)動機的工況，如發(fā)動機是否發(fā)生爆燃、怠速是否穩(wěn)定等，然后根據(jù)檢測到的變化量，及時對點火提前角進行修正使發(fā)動機始終處于最佳的點火狀態(tài)，控制精度高。 在汽油發(fā)動機中，劇烈爆燃使發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性嚴重惡化，但當發(fā)動機工作在爆燃臨界點或有輕微的爆燃時，發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性最好。利用點火提前角的閉環(huán)系統(tǒng)可有效地控制點火提前角，使發(fā)動機工作在爆燃的邊緣。 在微機控制的

24、電子點火系統(tǒng)中，一般在大負荷、中低轉(zhuǎn)速（小于3000r/min)時采用閉環(huán)控制，在部分負荷和高轉(zhuǎn)速時多采用開環(huán)控制。四、微機控制點火系統(tǒng)的控制內(nèi)容1、點火提前角的確定（1） 起動時點火提前角 起動時，點火提前角的主要控制信號是發(fā)動機轉(zhuǎn)速、起動開關(guān)和冷卻液溫度等。 在起動期間，發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低，進氣流量信號或進氣歧管絕對壓力信號不穩(wěn)定，點火時刻一般固定在某一個初始點火提前角，值的大小因發(fā)動機而異。 當起動時起動開關(guān)接通，ECU進入起動時的點火提前角控制模式，其控制特性如圖所示。 系統(tǒng)工作時，從存儲器中查出基本點火提前角和水溫修正系數(shù)，然后相乘得到實際的點火提前角。 以日產(chǎn)汽車公司ECCS系統(tǒng)為例，

25、其基本點火提前角表格及水溫修正系數(shù)如圖所示。 正常行駛時，就用基本點火提前角和水溫修正系數(shù)求得實際點火提前角，并以此進行控制。 當?shù)∷偌皽p速時，節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點閉合，ECU進入怠速或減速點火提前角控制模式。 其控制特性如圖2.112所示。 由圖可知，當冷卻水溫在50以下、車速不大于8km/h、發(fā)動機轉(zhuǎn)速在1200r/min以上時，點火提前角幾乎保持在上止點前10不變。 當啟動時啟動開關(guān)接通，ECU進入啟動時的點火提前角控制模式，其控制特性如圖2.113所示。 由圖看出，當水溫在0以上啟動時，其點火提前角均為16；而在0以下啟動時，還要適當增加點火提前角。（2）起動后點火提前角控制 起動

26、后，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過一定值時，自動轉(zhuǎn)換為由ECU的點火正時信號控制。即ECU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷信號，從存儲器的標定數(shù)據(jù)中找到相應(yīng)的最佳點火提前角，再根據(jù)有關(guān)傳感器信號值加以修正，得出實際點火提前角。即實際點火提前角=初始點火提前角基本點提前角修正點火提前角 初始點火提前角是發(fā)動機固有的點火提前角，它不隨工況變化，是一恒定值。 基本點火提前角的概念同前，也是與發(fā)動機轉(zhuǎn)速及負荷有關(guān)的一級數(shù)據(jù)，以表格形式存儲在存儲器中。 實際的點火提前角由查表得到的基本點火提前角、修正點火提前角與初始點火提前角相加得到，日本豐田汽車公司TCCS系統(tǒng)采用的就是這種點火提前角控制方法。 豐田IG-GEL發(fā)動機的初始點

27、火提前角、基本點火提前角及修正點火提前角分別如下所述。 初始點火提前角(也稱為固定點火提前角)為上止點前10，適用以下工況：發(fā)動機啟動；發(fā)動機轉(zhuǎn)速在400r/min以下；車速為2km/h；發(fā)動機ECU內(nèi)后備系統(tǒng)開始工作。節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點閉合； 基本點火提前角分為怠速和正常行駛兩種情況。 怠速的基本點火提前角在空調(diào)系統(tǒng)工作時為8，空調(diào)不工作時為4。 由于怠速時點火提前角不必修正，所以實際的點火提前角為初始點火提前角加上怠速時的基本點火提前角，即空調(diào)系統(tǒng)工作時的實際點火提前角初始點火提前角空調(diào)系統(tǒng)工作時的基本點火提前角108=18。 空調(diào)系統(tǒng)不工作時的實際點火提前角初始點火提前角空調(diào)系統(tǒng)不

28、工作時的基本點火提前角104=14。 正常行駛時的基本點火提前角與日產(chǎn)ECCS系統(tǒng)一樣，以表格的形式存儲在ECU的存儲器中，如圖2.114所示。 修正的點火提前角分為暖機和怠速穩(wěn)定性修正兩種，如圖2.115和圖2.116所示。 正常行駛時，發(fā)動機的實際點火提前角就是上述三種點火提前角之和。 點火提前角的修正，除暖機和怠速穩(wěn)定性修正外，在有的車型上還采用空燃比反饋修正和過熱修正。 由于空燃比反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)氧傳感器的反饋信號調(diào)整噴油量的多少來達到最佳空燃比控制的，所以這種噴油量的變化必然帶來發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化。 為了穩(wěn)定發(fā)動機轉(zhuǎn)速，點火提前角需根據(jù)噴油量的變化進行修正，噴油量與點火提前角的關(guān)系如

29、圖2.117所示。 過熱修正 ，發(fā)動機處于正常運行工況，當冷卻液溫度過高時，為了避免爆燃發(fā)生，應(yīng)將點火提前角減小，而當發(fā)動機處于怠速運行工況，當冷卻液溫度過高時，為了避免發(fā)動機長時間過熱，應(yīng)將點火提前角增大。 對于微機控制點火系統(tǒng)，點火線圈一次電路通電時間（閉合角）的長短可以通過ECU進行控制，其控制模型如圖2.118所示。 由圖可知，閉合角是電源電壓和發(fā)動機轉(zhuǎn)速的函數(shù)。 電源電壓越高，所需的閉合時間越短；發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，所需閉合時間越長。 將圖示數(shù)學模型存儲于ECU的存儲器中，ECU就可以用查表的方法，查出實際電源電壓2. 通電時間（閉合角）控制 和轉(zhuǎn)速下的閉合角或通電時間，并通過ECU的輸

30、出信號IGt控制點火器中晶體管的導(dǎo)通時間。 由于電子點火控制系統(tǒng)中所使用的點火線圈均為高能型的，其電流幅值可達30A以上。 為防止點火線圈的損壞，在有些系統(tǒng)中，在控制通電時間的同時，還加入恒流控制。 恒流控制的基本方法是在點火器功率晶體管的輸出回路中設(shè)置一個電流采樣電阻，用采樣電流在該電阻上形成的壓降反饋控制晶體管的基極電流，只要這種反饋為負反饋，就可以穩(wěn)定晶體管的集電極電流，從而達到恒流控制的目的。3. 爆燃控制 由前述可知，推遲點火是消除爆燃的有效辦法。 在傳統(tǒng)點火系統(tǒng)和無爆燃控制的點火系統(tǒng)中，為防止爆燃的發(fā)生，其點火時刻的設(shè)定遠離爆燃邊緣。 這樣勢必降低發(fā)動機效率，增加燃油消耗。 而具有

31、爆燃控制的點火系統(tǒng)，點火時刻到爆燃邊緣只留一個較小的余量。 或者說，就在爆燃界面上工作，既控制了爆燃的發(fā)生，又能更有效地得到發(fā)動機的輸出功率。 爆燃控制的點火提前角如圖2.119所示。 爆燃控制系統(tǒng)實際就是加了爆燃傳感器的點火控制閉環(huán)系統(tǒng)。 爆燃傳感器安裝在發(fā)動機缸體上，它把缸體的振動轉(zhuǎn)換成電信號輸入ECU，ECU內(nèi)部經(jīng)濾波電路，濾除與爆燃無關(guān)的信號，而只允許含有爆燃信號的特定頻率范圍的信號通過。 然后，再將此信號與設(shè)定的爆燃強度基準值進行比較，若該信號大于基準值，說明該振動信號為爆燃引起的，則比較器輸出爆燃信號至ECU，以便進行爆燃控制處理。 由于發(fā)動機振動頻繁且劇烈，為防止錯誤的爆燃判別，

32、ECU只在容易發(fā)生爆燃的每缸點火之后的一段時間內(nèi)允許振動信號進入比較電路進行比較，即只在此時間范圍內(nèi)進行爆燃判別。 當ECU有爆燃信號輸入時，點火控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制方式，并在原點火提前角的基礎(chǔ)上增大點火提前角； 如果爆燃不消失，則再推遲點火，直至爆燃消失。 當爆燃消失后，在一段時間內(nèi)維持當前的點火提前角。 若無爆燃發(fā)生，則逐漸加大點火提前角一直到爆燃發(fā)生，然后又重復(fù)上述控制過程。 可見，這是一種反饋控制過程，其控制原理如圖2.120所示。 點火提前角的控制如圖2.121所示。 由于發(fā)動機的負荷低于一定值時，一般不會發(fā)生爆燃，所以在此負荷以內(nèi)點火控制為開環(huán)控制； 而當發(fā)動機的負荷超過某一值時，

33、系統(tǒng)轉(zhuǎn)入閉環(huán)的爆燃控制點火。 系統(tǒng)的開環(huán)或閉環(huán)控制，由ECU根據(jù)負荷傳感器輸入的信號決定。 2.3 發(fā)發(fā) 動動 機機 其 他 控 制2.3.1 怠速控制(ISC) 發(fā)動機控制系統(tǒng)怠速控制裝置的功能就是由ECU自動維持發(fā)動機怠速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。怠速控制的實質(zhì)是通過調(diào)節(jié)空氣通路面積以控制空氣流量，獲得適宜的空燃比，使發(fā)動機在不同怠速工況時都在最佳轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。 1、怠速控制系統(tǒng)的組成及其功能v（1）傳感器v轉(zhuǎn)速傳感器：檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速。v節(jié)氣門位置傳感器：檢測發(fā)動機處于怠速狀態(tài)。v冷卻液溫度傳感器：檢測發(fā)動機冷卻液溫度。v起動開關(guān)信號：檢測發(fā)動機正在起動中。v空調(diào)開關(guān)：檢測空調(diào)的工作狀態(tài)。v空擋起動開關(guān)

34、信號：檢測換擋手柄位置。v液力變矩器負荷信號：檢測液力變矩器負荷變化。v動力轉(zhuǎn)向開關(guān)信號：檢測動力轉(zhuǎn)向工作狀態(tài)。v發(fā)電機負荷信號：檢測發(fā)電機負荷變化。v車速傳感器：檢測車速。v（2）執(zhí)行器v怠速控制閥（ISCV）：控制節(jié)氣門旁通空氣通道。v（3）ECUv根據(jù)各傳感器輸入的信號，將實際轉(zhuǎn)速與目標轉(zhuǎn)速相比較，確定相當于目標怠速轉(zhuǎn)速的控制量，以驅(qū)動控制空氣量的執(zhí)行機構(gòu)，使怠速轉(zhuǎn)速保持在目標怠速轉(zhuǎn)速上。 目前汽車上使用的怠速控制裝置，按控制原理可分為節(jié)氣門直動控制式和旁通空氣控制式兩類，如圖2.122所示。 其中，旁通空氣控制裝置按其結(jié)構(gòu)和控制方式，又可分為步進電動機式、旋轉(zhuǎn)電磁閥式、占空比控制式和真

35、空控制式、電磁控制式和開關(guān)控制式等。 2. 怠速控制裝置分類1) 1) 節(jié)氣門直動控制機構(gòu)節(jié)氣門直動控制機構(gòu) 節(jié)氣門直動控制式是直接通過控制節(jié)氣門節(jié)氣門直動控制式是直接通過控制節(jié)氣門開度，調(diào)節(jié)空氣通路的截面，控制進氣量開度，調(diào)節(jié)空氣通路的截面，控制進氣量來實現(xiàn)怠速控制，來實現(xiàn)怠速控制，圖圖2.1232.123所示為節(jié)氣門直所示為節(jié)氣門直動控制機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。由動控制機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。由ECUECU根據(jù)輸入信號確根據(jù)輸入信號確定目標怠速轉(zhuǎn)速，發(fā)出指令控制直流電動定目標怠速轉(zhuǎn)速，發(fā)出指令控制直流電動機的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動量，以調(diào)節(jié)節(jié)氣門的偏機的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動量，以調(diào)節(jié)節(jié)氣門的偏轉(zhuǎn)量，控制空氣的流通面積，保證進氣量轉(zhuǎn)

36、量，控制空氣的流通面積，保證進氣量與目標怠速轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。與目標怠速轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。節(jié)氣門直動控制機構(gòu)的優(yōu)點是節(jié)氣門直動控制機構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、工作結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好，缺點是，缺點是執(zhí)行速度慢、動態(tài)響應(yīng)性差執(zhí)行速度慢、動態(tài)響應(yīng)性差。2) 旁通空氣控制機構(gòu)旁通空氣控制機構(gòu) 旁通空氣控制機構(gòu)是通過改變旁通道的流旁通空氣控制機構(gòu)是通過改變旁通道的流通面積來控制怠速進氣量，以達到怠速控制的通面積來控制怠速進氣量，以達到怠速控制的目的。目的。其類型主要有以下幾種：其類型主要有以下幾種：(1) 步進電動機式 結(jié)構(gòu)和工作原理 步進電動機與怠速控制閥做成一體，裝在進氣總管內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖2.124所示。

37、 電動機可順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，使閥沿軸向移動，改變閥與閥座之間的間隙，調(diào)節(jié)流過節(jié)氣門旁通通道的空氣量。 步進電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.125a和b所示，由定子和轉(zhuǎn)子組成。 控制電路如圖2.126所示。 控制項目 步進電機式怠速控制閥的控制原理如圖2.127所示，步進電機式怠速控制閥對怠速的控制項目主要有：A. 初始值設(shè)定 為了改變發(fā)動機再起動時的起動性能，在發(fā)動機點火開關(guān)關(guān)閉后，ECU將控制怠速控制閥全部打開，為下次起動做好準備。 vB.起動控制v發(fā)動機起動后，在轉(zhuǎn)速達到規(guī)定值時，ECU開始控制步進電動機轉(zhuǎn)動，將閥門關(guān)小到與冷卻液溫度對應(yīng)的閥門位置。vC.暖機控制（快怠速）v暖機時，根據(jù)冷卻液溫度

38、所確定的位置，怠速控制閥開始逐漸關(guān)小，當冷卻液溫度達到70時，暖機控制結(jié)束。 D. 反饋控制 在怠速運轉(zhuǎn)過程中，如果此時由于某種原因使發(fā)動機轉(zhuǎn)速與目標轉(zhuǎn)速相差超過一定值（20r/min），ECU會對怠速控制閥相應(yīng)增減旁通空氣量，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速與目標轉(zhuǎn)速相同。D. 怠速負荷變化預(yù)控制 在某些情況下，負荷的變化(如空擋起動開關(guān)、空調(diào)開關(guān)的通斷)會引起發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速波動或熄火。為了防止這種轉(zhuǎn)速變化，ECU控制怠速空氣閥提前開大或關(guān)小一定的值。E. 電器負載增大時的怠速控制 由于負荷等引起電源電壓降低時，ECU會自動控制提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，保證系統(tǒng)正常供電。 由于發(fā)動機在使用期間性能會發(fā)生變化，ECU原來控

39、制步進電動機的步進數(shù)已達不到原來的控制效果，此時,ECU會利用發(fā)動機轉(zhuǎn)速的反饋控制，使其達到原來的目標值。 G. 學習控制F.電器負載增大時的怠速控制 在怠速運轉(zhuǎn)時，電器負載增大到一定程度，蓄電池電壓下降，為了保證ECU和點火開關(guān)正常的供電電壓，需要控制步進電動機，增加旁通道空氣量，提高發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速。2.3.2 排放控制 為了減少汽車排放污染，現(xiàn)代汽車采用了由ECU控制的多種排氣凈化裝置，如三元催化轉(zhuǎn)化器、廢氣再循環(huán)(EGR)控制、活性炭罐蒸發(fā)污染控制等。1. 三元催化轉(zhuǎn)化器 三元催化轉(zhuǎn)換器安裝在排氣管中，功用是通過三元催化劑與HC、CO的NOx發(fā)生氧化還原反應(yīng)，把廢氣中的有害氣體轉(zhuǎn)換成無害

40、氣體。 催化劑常用的是鉑(或鈀)和銠的混合物。 圖2.136所示為三元催化轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率與空燃比的關(guān)系曲線。 由圖可見，只有發(fā)動機在理論空燃比14.7 1附近運行時，三元催化器的轉(zhuǎn)換效率最佳。 為此，必須對發(fā)動機的空燃比進行精確地控制，即把空燃比保持在理論空燃比附近很窄的范圍內(nèi)。 發(fā)動機在開環(huán)控制過程中，ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速、進氣量、冷卻水溫度和進氣溫度等確定噴油量，這種控制方式不可能很精確，也就很難將空燃比控制在14.7附近很窄的范圍內(nèi)。 因此，在發(fā)動機控制系統(tǒng)中普遍采用由氧傳感器組成的空燃比反饋控制方式，即閉環(huán)控制。 在三元催化轉(zhuǎn)化器前的排氣歧管或排氣管內(nèi)裝有氧傳感器，其功能是用來檢測排氣中氧的

41、含量，以確定實際空燃比是比理論空燃比濃還是稀，并向ECU反饋相應(yīng)的電壓信號， ECU有效地利用這一空燃比反饋信號，將其與基準電壓比較，判斷混合氣的濃稀，以便進行控制，控制噴油量的增加或減少。 采用閉環(huán)控制的實質(zhì)是保持空燃比在14.7左右，因而非理論空燃比運行工況只能采用開環(huán)控制。 發(fā)動機進入開環(huán)或閉環(huán)控制，均由ECU根據(jù)有關(guān)輸入信號確定。 下列工況應(yīng)采用開環(huán)控制：(1) 怠速運轉(zhuǎn)時；(2) 節(jié)氣門全開，大負荷高轉(zhuǎn)速時；（3） 減速斷油；（4） 發(fā)動機起動時；（9） 發(fā)動機冷卻水溫低或氧傳感器溫度未達到工作溫度；（10） 氧傳感器失效或其線路出現(xiàn)故障。（5）起動后加濃修正時；（6）暖機加濃修正時

42、；（7）加減速燃油量修正時（8）空燃比過?。ɑ蜻^濃）信號持續(xù)時間大于規(guī)定值時2. 廢氣再循環(huán)控制 廢氣再循環(huán)是指發(fā)動機工作過程中，將一部分廢氣引入新鮮空氣(或混合氣)中重返氣缸進行再循環(huán)。廢氣在燃燒過程中吸收熱量，降低了最高燃燒溫度，減少NOx生成量。v 由于廢氣再循環(huán)過度會影響發(fā)動機怠速、低轉(zhuǎn)速小負荷、發(fā)動機處于冷態(tài)運行工況的性能，因而廢氣再循環(huán)率(參與廢氣再循環(huán)的比例)必須適量控制，一般控制在6%13%。1) 廢氣再循環(huán)閥 廢氣再循環(huán)閥通過特殊通道使排氣歧管連通，其真空管上方的真空度由廢氣再循環(huán)裝置系統(tǒng)的真空電磁閥控制。 ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速、空氣流量、進氣壓力以及溫度信號，控制真空電磁閥的占空

43、比，從而控制廢氣再循環(huán)的開度來改變廢氣再循環(huán)率。 廢氣再循環(huán)閥結(jié)構(gòu)如圖2.137所示。2) 可變廢氣再循環(huán)率控制系統(tǒng) 可變廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)工作時，ECU根據(jù)傳感器的輸入信號確定發(fā)動機工況，然后進行查閱和計算修正，發(fā)出適當指令，控制電磁閥開度，以調(diào)節(jié)廢氣再循環(huán)率。 有關(guān)數(shù)據(jù)由發(fā)動機臺架試驗確定廢氣再循環(huán)率與轉(zhuǎn)速、進氣量的對應(yīng)關(guān)系，然后存入存儲器中。 圖2.138所示為可變廢氣再循環(huán)率控制系統(tǒng)。 真空控制電磁閥(VCM)由廢氣再循環(huán)電磁控制閥和怠速調(diào)節(jié)電磁閥組成。 ECU根據(jù)傳感器輸入信號、點火開關(guān)和電源電壓等，給廢氣再循環(huán)控制閥提供不同占空比的控制脈沖信號，調(diào)節(jié)真空調(diào)節(jié)閥真空管進入的空氣量，控

44、制廢氣再循環(huán)閥的真空度，從而改變廢氣再循環(huán)率。 占空比越大，電磁控制閥打開時間越長，進入真空調(diào)節(jié)閥的空氣量越多，真空度越小，廢氣再循環(huán)閥開度越小，廢氣再循環(huán)率越小，直至達到某值時，廢氣再循環(huán)閥關(guān)閉停止工作； 反之，占空比越小，廢氣再循環(huán)率越大。 圖2.103 點火提前控制系統(tǒng)的組成1轉(zhuǎn)速傳感器；2基準位置傳感器；3空氣流量計；4水溫傳感器；5節(jié)氣門位置傳感器；6啟動信號；7空調(diào)開關(guān)A/C；8車速傳感器；9輸入接口回路；10輸入接口回路；11A/D轉(zhuǎn)換器；12輸出接口回路；13存儲器；14恒定電壓電源；15點火器；16IG線圈；17分電器 圖104 有分電器式電控點火系統(tǒng)1主繼電器；2壓力傳感器

45、；3溫度傳感器；4基準位置傳感器；5轉(zhuǎn)速傳感器；6ECU；7EFI 控制；8ESA控制；9點火信號；10通電開始；11點火；12電子點火器；13點火監(jiān)視回路；14閉合角控制；15點火線圈；16點火開關(guān)；17蓄電池；18至分電器；19至發(fā)動機轉(zhuǎn)速表 圖2.105 二極管分配式同時點火的無分電器點火系工作原理圖 1一、四缸觸發(fā)信號；2電子點火控制器；3控制部分；4穩(wěn)壓器；5一初級繞組A；6高壓二極管；7次級繞組； 8初級繞組B；9二、三缸觸發(fā)信號 (a) DLI系統(tǒng)的框圖圖2.106 點火線圈分配式同時點火的無分電器點火系統(tǒng) (b) DLI系統(tǒng)的電路圖 圖2.106 點火線圈分配式同時點火的無分電器點火系統(tǒng)框圖 (b) 日產(chǎn)六缸機點次電路 (c)奧迪五缸機點火電路 圖2.107 無分電器單