汽油機點火控制

1、第七章汽油機點火控制二十世紀70年代，美國GM公司采用了集成電路（IC）點火裝置，高能點火（HEI） 系統，并在分電器內裝上點火線圈和點火控制線路，力圖將點火系統做成一體，這種電 路具有結構緊湊、可靠性高、成本低、耗電少、不需冷卻、響應性好等特點。后期又采 用數字式點火時刻控制系統，稱為邁塞（MISAR系統。該系統體積小，由中央處理器 （CPU、存儲器（RAM/ROM和模/數（A/D）轉換器等組成。系統可根據輸入的冷卻液 溫度、轉速和負荷等信號，計算出最佳點火時刻。美國克萊斯勒公司（Chryslercorporation ）首先創(chuàng)立了模擬計算機對發(fā)動機點火時刻進行控制的控制系統。傳統的點火系統

2、，其點火時刻的調整是依靠機械離心式調節(jié)裝置和真空式調節(jié)裝置 完成的，由于機械的滯后、磨損及裝置本身的局限性，故不能保證點火時刻在最佳值。 而用ECU控制的點火系統，則可方便地解決以上問題。因為用微機可考慮更多的對點火 提前角影響的因素，使發(fā)動機在各種工況下均能達到最佳點火時刻，從而提高發(fā)動機的 動力性、經濟性、改善排放指標。ECU控制的點火系統是隨著電子技術的進步而發(fā)展起 來的一門新技術，也是汽車電子化的必然趨勢。第一節(jié)電控點火系統的組成和分類一、電控點火系統的組成與功能ECU控制的點火系統主要有ECU傳感器和點火執(zhí)行器三大部分組成（圖 7-1 ），其 功能如下：1 ） ECU接受各種傳感器送

3、來的信號經過數據處理后，輸出信號（缸序信號和點火信號）并通過電能輸出級傳到點火執(zhí)行器。2 ）傳感器在點火系中應用的傳感器主要有空氣流量計、發(fā)動機轉速傳感器、節(jié)氣 門位置傳感器、冷卻液溫度傳感器及爆震傳感器等。3 ）點火控制裝置具有缸序判別、閉合角控制、恒流控制、安全信號等電路，其主 要功能是接受ECU發(fā)生的缸別信號（IGdA、IGdB）和點火信號（IGt ）， 驅動點火線圈工作，并向ECU俞入安全信號（IGf）。圖7-1 ECU控制點火系統的組成簡圖1-傳感器2-ECU 3-點火控制裝置 4-點火線圈二、電控點火系可分為有分電器式和無分電器式兩種型式。1 有分電器式點火控制系統有分電器式點火系

4、統電路如圖7-2所示。圖7-2 有分電器式點火系統電路1-信號發(fā)生器2-ECU 3-點火控制器4-點火線圈5-點火開關ECU根據各輸入信號，確定點火時刻，并將點火正時信號IGt送至點火器,當IGt信 號變?yōu)榈碗娖綍r，點火線圈一次側被切斷，二次線圈中感應出高壓電，再由分電器送至 相應缸火花塞點火。為了產生穩(wěn)定的二次側電壓和保證系統的可靠工作，在點火器中設有閉合角控制回路和點火確認信號（IGf ）安全保護電路。2 無分電器的點火控制系統無分電器的點火控制系統有二極管分配式和點火線圈分配式兩大類。（1）二極管分配式 二極管分配式無分電器點火系統采用同時點火方式，工作原 理如圖7-3所示。圖7-3二極

5、管分配式同時點火的無分電器點火系工作原理圖1-1、4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、8- 一次線圈6-高壓二極管7-二次線圈9-2、3缸觸發(fā)信號點火順序為1-3-4-2的四缸發(fā)動機，當ECU接收到曲軸位置傳感器相應信號時，向 點火控制器發(fā)出點火信號，點火控制器的控制回路使VTI截止，一次線圈5中的電流被切斷，在二次線圈中感應出下“ +”上“-”的高壓電，經4缸和1缸火花塞構成回路， 兩個火花塞均跳火，此時1缸接近壓縮終了，混合氣被點燃，而 4缸正在排氣，火花塞 點空火。曲軸轉過180。后，ECU接收到傳感器信號后再次向點火控制器發(fā)出觸發(fā)信號， VT2截止，一次線圈8中

6、電流被切斷，二次線圈感應出上“ +”下“-”的高壓電，并經 2缸和3缸火花塞構成回路，同時跳火，此時 3缸點火作功，2缸火花塞點空火。依次 類推，發(fā)動機曲軸轉2圈，各缸作功一次。（2）點火線圈分配式 點火線圈分配式無分電器點火系統是將來自點火線圈的高 壓電直接分配給火花塞，有同時點火和單獨點火兩種形式。1 ）同時點火。同時點火即用一個點火線圈對到達壓縮和排氣上止點的兩個氣缸同 時實施點火，處于壓縮的一缸，混合氣被點燃而作功，正在排氣的另一缸火花塞點空火（圖 7-4 ）。ECU根據凸輪軸位置傳感器信號，選擇相應點火的氣缸，并將點火信號送給點火組 件，使相應的晶體管VT截止或導通，點火線圈直接向火

7、花塞輸出高壓電。圖7-4 點火線圈分配式同時點火的無分電器點火系統2 ）單獨點火。單獨點火既為每一個氣缸的火花塞配備一個點火線圈，單獨直接地 對每個氣缸點火（圖7-5 ）。圖7-5單獨點火式無分電器點火系統這種單獨點火系統由于取消了高壓線，能量損失小，效率高，電磁干擾少。第二節(jié)點火提前角和閉合角的控制點火提前角的控制可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。開環(huán)控制的基本點火提前角是靠預先在臺架上用實驗方法測得的數據來確定的。這些數據存入ECU的只讀存儲器ROM中，工作時，ECU根據發(fā)動機的工況來選擇調取。發(fā)動機工作時，發(fā)動機轉速、節(jié)氣門開度、進氣流量等基本參數通過相應的傳感器 檢測出來，并輸入ECU由E

8、CU從其只讀存儲器ROM中查找相應的基本點火提前角（或 由經驗式計算得出），再根據冷卻液溫度、進氣溫度等參數，對查找出的（或計算出的） 基本點火提前角進行修正，得到適應當前工況的最佳點火提前角，并存入隨機存儲器RAM 中，然后利用發(fā)動機轉速（或轉角）信號和曲軸位置信號，將最佳點火提前角轉換成點 火時刻，即一次側電流的切斷時刻；ECU還要根據電源電壓、發(fā)動機轉速等信號，從其 只讀存儲器ROM中選取并換算成適應當前工況的一次線圈電流導通時間。由ECU以方波 的形式發(fā)出指令，指揮點火控制器或功率三極管，在所確定的時刻導通和切斷點火線圈 中的一次側電流，使點火系統正常工作。由于開環(huán)控制方式所確定的點火

9、時刻比傳統的機械式點火正時調節(jié)裝置所確定的 點火時刻更接近于理想狀態(tài)，因而發(fā)動機的動力性有不同程度的提高，經濟性也可以提 高3%5%。但是，傳感器工作狀態(tài)的改變會引起開環(huán)控制精度的改變，而且ECU中所存數據無法適應發(fā)動機本身制造精度、磨損狀況、使用條件等變化而引起的最佳點火提 前角的變化。隨著使用時間的增加，ECU所存數據也會逐漸不能適應發(fā)動機對最佳點火 提前角的要求，造成發(fā)動機性能逐漸下降，以至 ECU空制點火正時的優(yōu)勢逐漸減退。為 解決上述問題，一些汽車公司正致力于開發(fā)具有自學習（或稱自適應）功能的智能型ECU 的工作。ECU能夠根據發(fā)動機本身制造精度、磨損狀況、使用條件等，對其存儲器中的

10、 數據進行自動調整，從而使發(fā)動機始終處于最佳點火提前角的狀態(tài)下工作。閉環(huán)控制方式是根據發(fā)動機實際運行結果的反饋信息來控制點火提前角的，所以閉環(huán)控制又稱為反饋控制。通常，閉環(huán)控制方式是利用爆震傳感器反饋爆震信號來控制點 火提前角的，有關內容在本章第三節(jié)中介紹。目前廣泛應用的電控點火系統，是在開環(huán) 控制方式的基礎上再配以閉環(huán)控制方式的混合控制方式。一、點火提前角的控制影響點火提前角的因素較為復雜，在電控點火系統中，一般點火提前角有幾部分組 成，即：實際點火提前角=初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火提前角（或延遲 角）。初始點火提前角是ECU根據發(fā)動機上止點位置確定的固定點火時刻，其大小隨發(fā)動

11、 機而異?；军c火提前角是ECU根據發(fā)動機轉速信號和進氣歧管壓力信號（或進氣量信 號），在存儲器中查到這一工況下運轉時相應的點火提前角。修正點火提前角（或延遲 角）是ECU根據各種傳感器傳來的信號，對點火提前角進行修正，使控制更加準確。點火提前角的控制包括兩種基本情況：起動期間的點火時刻控制，即發(fā)動機起動 時工況，按固定的曲軸轉角位置點火。起動后，發(fā)動機正常運行時，點火時刻由進氣 歧管壓力信號（或進氣量信號）和發(fā)動機轉速確定的基本點火提前角和修正量決定。修 正項目隨發(fā)動機而異，并根據發(fā)動機各自的特性曲線進行修正。表7-1為點火提前角的修正項目。表7-1點火提前角的修正項目起動時點火提前角 初始

12、點火提前角點火提前角基本點火提前角起動時點火提前角 修正點火提前角暖機修正量穩(wěn)定怠速修正量 空燃比反饋修正量 過熱修正量 爆震修正量 最大提前和推遲控制量 其它修正量1 起動工況的點火時刻控制在起動期間，發(fā)動機轉速較低（通常在 500r/min以下），由于進氣歧管壓力信號或 進氣量信號不穩(wěn)定，一般點火時刻固定在初始點火提前角（數值大小隨發(fā)動機而異）。初始點火角由ECU中的備用模塊進行設定。在某些發(fā)動機中， ECU還需輸入起動信號（STA。起動期間點火時刻控制如圖7-6所示。此時的控制信號主要是發(fā)動機轉速（Ne 信號和起動開關（STA信號。圖7-6點火時刻控制a）起動期間的點火控制b）正常運行期

13、間的點火控制2 、起動后點火時刻控制（1）基本點火提前角在正常工況下運轉時，節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點（IDL）斷開，ECUK據存儲器的數據確定基本點火提前角，數據表格存儲形式如圖7-7所示。圖7-7 點火提前角數據表格存儲形式在正常運行工況運行時，控制信號主要有：進氣歧管壓力信號（或進氣量信號）、發(fā)動機轉速信號、節(jié)氣門位置信號、汽油品種選擇開關或插頭（ RP、爆震信號（KNK 等。在某些發(fā)動機中，按汽油辛烷值不同，在存儲器中存放著兩張基本點火提前角的數 據表格，駕駛員可根據使用汽油的辛烷值，通過汽油選擇開關或插頭進行選擇。具有爆震控制功能的點火提前角系統（ESA，其ECU中還存有專用于爆震控

14、制點火 時刻的數據。在怠速工況下運行時，節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點閉合，此時，ECUS據發(fā)動機轉速和空調開關是否接通等確定基本點火提前角（圖7-8 ）。圖7-8 怠速工況基本點火提前角在怠速工況運行時，控制信號主要有：節(jié)氣門位置信號（IDL）。發(fā)動機轉速信號（Ne 空調開關信號（A/ C）。（2）點火提前角的修正1 ）暖機修正。發(fā)動機冷車起動后，當發(fā)動機冷卻液溫度較低時，應增大點火提前 角，暖機過程中，隨冷卻液溫度升高，點火提前角的變化如圖7-9所示。修正曲線的形狀與提前角的大小隨車型不同而異。暖機過程中，控制信號主要有：冷卻液溫度信號（THW、進氣歧管壓力（或進氣量） 信號、節(jié)氣門位置信號等。

15、圖7-9 暖機修正曲線2 ）過熱修正。當冷卻液溫度過高時,為了避免產生爆震，應將點火提前角推遲。發(fā)動機處于正常運行工況（怠速觸點閉合） 冷卻液溫度過高時，為了避免長時間過熱，應將點火提前角增大。過熱修正曲線的變化 趨勢如圖7-10所示。圖7-10 過熱修正曲線過熱修正控制信號主要有：冷卻液溫度信號（THW、節(jié)氣門位置信號（IDL） 3）怠速穩(wěn)定性的修正。發(fā)動機在怠速運行期間，由于發(fā)動機負荷變化使發(fā)動機轉速改變，ECU要調整點火提前角，使發(fā)動機在規(guī)定的怠速轉速下穩(wěn)定運轉。怠速運轉時，ECU不斷地計算發(fā)動機的平均轉速。當發(fā)動機的轉速低于規(guī)定的怠速 轉速時，ECU根據與怠速目標轉速差值的大小相應地增

16、大點火提前角；反之，則推遲點 火提前角（圖7-11 ）。圖7-11 怠速穩(wěn)定修正怠速穩(wěn)定修正信號主要有：發(fā)動機轉速信號（Ne）、節(jié)氣門位置（IDL）、車速（SPD、 空調信號（A/C）等。4 、最大和最小提前角控制。如果發(fā)動機實際點火提前角（初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火提前或延遲角）不合理，發(fā)動機很難正常運轉。在初始點火提前角 已設定時，受ECU控制的實際點火提前角則為基本點火提前角與修正點火提前角之和， 該值應保證在某一范圍內。最大提前角為 35° 45°，最小提前角為-10 ° 0°。二、閉合角的控制閉合角控制電路的作用是：根據發(fā)動機轉速

17、和蓄電池電壓調節(jié)閉合角，以保證足夠 的點火能量。在發(fā)動機轉速上升和蓄電池電壓下降時，閉合角控制電路使閉合角加大， 即延長一次側電路的通電時間，防止一次側儲能下降，確保點火能量。在發(fā)動機轉速下 降和蓄電池電壓較高時，閉合角控制電路使閉合角減小，即縮減一次側電路的通電時間， 確保一次線圈的安全。（1） ECIM閉合角的控制通常，ECI根據電源電壓查得導通時間，再根據發(fā)動機轉速換算成曲軸的轉角，以確定閉合角的大小。例如，某六缸發(fā)動機，電源電壓為 12V,若大功率晶體管導通時間為 5ms若發(fā)動 機轉速為2000r/min，則導通5ms相當于曲軸轉角為：36002000506060 1000在這種狀況下

18、，大功率晶體管從導通到截止，必須保持60°的曲軸轉角，即閉合角 為60°。又因六缸發(fā)動機的作功間隔為120°，亦即大功率晶體管截止到下一次截止為 120°。大功率晶體管截止時，曲軸的轉角為120° -60 °= 60°,那么ECU從大功率晶體管截止開始時計數60個1°信號，第61個1 °信號起大功率晶體管開始導通，即一 次側電流開始導通（圖7-12 ）。圖7-12 大功率晶體管導通時間的控制（2）電子點火器中閉合角的控制電子點火器末級大功率晶體三極管的導通時間與發(fā)動機轉速、集成塊工作電壓以及點火線圈的工作

19、特性有關。例如：桑塔納2000點火電子組件（圖7-13、中閉合角的控制可分成兩部分：第一 部分由L497集成塊（圖7-14）與其腳10上的電容器CT,腳12上的偏流電阻R7組成一 閉合時間基準定時器。當霍耳輸入信號為“+”（脈沖的上升沿）時，CT以一恒定電流I 10充電，其充電電流值一般為：-11 卩 A9.8 卩 A（ Ur=5.3V16V,UhO=0.5V,t = 10mj33mS， 調節(jié)偏流電阻 R，可調整110的數值。CT充電波形見圖6-14所示。第二部分由L497 集成塊與其腳11上的電容器CV腳12上的偏流電阻R7組成閉合時間控制及調整電路。 必須指出的是，電容器 CW上的電壓取決

20、于發(fā)動機轉速和集成塊的工作電壓值的大小， 若輸入信號為“ +”，CW上的電壓亦為“ +”；若輸入的霍耳信號下跳為“ -”，CW以恒 定的電流111放電，其放電電流值為 05卩AW 111 < 1卩A （圖7-15）。當Uio= Un時，便是點火線圈導通的起始點。由于在低速時流過線圈電流時間較長， 為減少大功率管上產生的功率損耗，必須減少導通時的過飽和時間td O圖7-13霍耳電子點火系（點火器內裝專用點火集成塊）原理電路圖7-14 L497集成塊引出腳圖7-15 閉合角控制波形（3）1。信號的產生1。信號由曲軸位置傳感器產生。下面介紹磁脈沖式和光電式 曲軸位置傳感器的1°信號產

21、生原理。如圖7-16所示，為安裝于曲軸前端（皮帶輪之后）的盤式磁脈沖傳感器的結構， 主要由信號盤和信號發(fā)生器組成。信號盤隨發(fā)動機曲軸一同轉動，其邊緣有均勻加工的 細齒，齒與齒的間隔為4o,共有90個齒。另外，信號盤上每隔120o （六缸發(fā)動機）設 計一個凸緣，共3個。信號發(fā)生器安裝在信號盤的圓周外側，其外形為長形盒，四孔插 座作為信號線的連接插孔。信號發(fā)生器內有三個永久磁鐵做成的磁頭，磁頭上分別繞有 三組相互獨立的線圈。磁頭、安裝得與信號盤上的細齒對正，感受信號盤圓周上細 齒的變化。磁頭與信號盤上的凸緣安裝在同一平面，感受凸緣的變化。圖7-16 磁脈沖式曲軸位置傳感器結構發(fā)動機轉動時，信號盤上

22、的細齒和凸緣使磁頭與信號盤之間的磁通發(fā)生變化，在磁 頭上的線圈中便產生與發(fā)動機轉速和曲軸位置相關的周期信號。將這些信號進行放大、 濾波和整形后，便可得到標準的矩形波。在磁頭上產生的信號每120o個脈沖。每- 個凸緣位置正好對應著六缸發(fā)動機的兩個氣缸活塞上止點前70。的位置，所以又稱此信號為上止點前70。信號。如圖7-17所示，磁頭、的安裝位置相隔 3o,用于測量曲 軸轉角，兩磁頭所感應出的信號為同周期的矩形波（相位相差90o）o將這兩路信號進行處理，那么，兩信號合成的結果為一列周期為 1o的脈沖。通過這樣的測量與處理，最終 可以獲得測量精度為1o的發(fā)動機曲軸轉角信號。并且可以得到每一時刻曲軸位

23、置相對氣 缸上止點的角度。圖7-17磁脈沖式曲軸位置傳感器1 °信號的產生光電式曲軸位置傳感器一般安裝在分電器內（圖7-18a）。它由光電信號發(fā)生器和固定在分電器軸上隨軸轉動的帶孔的遮光盤組成。遮光盤（圖 7-18b）上刻有光孔，在其 圓周外圈，均勻地刻有360條縫隙，在內圈的圓周上均勻地刻有 6個較寬的縫隙。信號 發(fā)生器固定在分電器殼上，并分作兩部分分別位于遮光盤的上下兩側。上部裝有兩只發(fā) 光二極管，分別對在遮光盤的兩圈縫隙上，下部分裝有兩只光敏二極管分別與遮光盤上 邊的兩只發(fā)光管對正。發(fā)動機轉動時，遮光盤隨之而轉，當遮光盤上的縫隙與光電傳感 器對準時，光線通過縫隙照在其下邊的光敏

24、二極管上，使光敏二極管導通。當光線被遮 光盤擋住時，光敏二極管截止。這樣，在光敏二極管上就會產生一定的電壓信號，將此 信號進行放大、處理，即可得到控制點火用的脈沖信號。由外圈一組產生的信號，其周期對應于分電器軸轉動角度的1o，將此信號進行2倍頻，即可獲得對應于曲軸轉角為1o的信號。內圈的一組光電傳感器的信號周期為 60o （分電器軸轉角），對應于曲軸轉角為120。圖7-18C所示為光電式曲軸位置傳感器的 輸出信號波形圖。使用中，將內圈信號產生的縫隙固定在發(fā)動機作功缸的上止點前70o的位置，則此信號即可作為發(fā)動機各對應缸的壓縮上止點參考信號。圖7-18 光電式曲軸位置傳感器1 °信號的

25、產生第三節(jié) 發(fā)動機爆震的控制閉環(huán)控制所用的反饋信息可以是發(fā)動機的爆震信號、轉速信號或氣缸的壓力信號 等。最常見的是利用發(fā)動機的爆震信號作為反饋信息，用來控制大負荷等工況下的點火 提前角；在怠速等工況，則常用發(fā)動機的轉速信號作為反饋信息，從而盡可能維護怠速 時穩(wěn)定運轉；中等負荷等工況，則一般采用開環(huán)控制方式，但在此工況下一旦發(fā)生爆震， 又會自動轉入利用爆震信號作為反饋信息的閉環(huán)控制方式。利用發(fā)動機爆震信號作為反饋信息的閉環(huán)控制方式中，爆震傳感器將發(fā)動機的爆震 狀況反饋給ECU 一旦爆震程度超過規(guī)定的標準，ECU立即發(fā)出點火系統推遲點火；當 爆震程度低于規(guī)定的標準時，ECU又會將點火時刻提前，循環(huán)

26、調節(jié)點火時刻的結果，使 發(fā)動機始終處于臨界爆震的工作狀態(tài)，此工作狀態(tài)與發(fā)動機的技術狀況無關。在此工作 狀態(tài)下，可使發(fā)動機獲得最大的動力性能，經濟性能也可以得到一定程度的改善。用于檢測爆震信號的傳感器有三類：第一類利用裝于每個氣缸內的壓力傳感器檢測 爆震引起的壓力波動；第二類把一個或兩個加速度傳感器裝在發(fā)動機缸體或進氣管上， 檢測爆震引起的振動；第三類對燃燒噪聲進行頻譜分析。若用發(fā)生爆震的循環(huán)次數與實際工作循環(huán)的次數之比值 （爆震率）來衡量爆震強度， 可以定量地把爆震分為四個等級：爆震率在 5%以下時為微爆震；5%10%為輕爆震; 10%25%為中爆震；25%以上為重爆震。當發(fā)動機出現1 %5%

27、的輕微爆震時，其動力性、經濟性接近最佳值。閉環(huán)控制方 式即按輕微爆震來確定最佳點火提前角。閉環(huán)控制時，ECU測出的爆震率對點火提前角進行調節(jié)。一定時間內無爆震時，就 逐步增大點火提前角，直至發(fā)生輕微爆震；爆震率大于 5%時，又將點火提前角減小， 直至爆震消除。閉環(huán)控制原理如圖 7-19所示。圖7-19 閉環(huán)控制原理框圖ECU對點火提前角的調節(jié)有快速調節(jié)法和慢速調節(jié)法兩種。采用快速調節(jié)法時，一 旦發(fā)生爆震并需要調整提前角，則將點火提前角減小一個較大的固定值（5° 10。），使爆震迅速消除。之后，曲軸每轉5周20周，就將點火提前角增大1°或0.5 ° （圖7-20）。

28、 采用慢速調節(jié)法時，則每次將點火提前角減小1°或其它較小值，直至爆震消除或進入輕微爆震區(qū)。一定時間內無爆震時，則每次將點火提前角增大1°或其它較小值，直至進入輕微爆震區(qū)（圖7-21）。慢速調節(jié)法比快速調節(jié)法更適合于閉環(huán)控制點火系統，因為它能較好地適應發(fā)動機技術狀況緩慢的變化。有些系統則每次發(fā)生爆震均對點火提前角 進行調節(jié)，爆震消除一段時間后，點火提前角又逐步增大。對發(fā)動機點火提前角實施閉環(huán)反饋控制，無需人工調整點火提前角，同時，可以適 當提高發(fā)動機的壓縮比，進一步改善其動力性和經濟性。但排放性能將有一定程度的下 降（主要是N（X排放增多）。圖7-20點火提前角的快速調節(jié)法圖

29、7-21點火提前角的慢速調節(jié)法第四節(jié)典型電控點火系一、桑塔納2000GLi型轎車點火系桑塔納2000GLi型轎車采用的是帶分電器電子控制點火系統，它是Motrinic 1.5.4發(fā)動機電子控制系統的的一個子系統，特點是將點火系統與汽油噴射系統復合在一起， 由一個ECU來控制，結構簡單、工作可靠。1 點火系的組成ECU控制的點火子系統，主要由點火線圈、分電器、火花塞、帶抗干擾元件的連接 插座、爆震傳感器、點火導線等組成，結構如圖7-22所示。桑塔納采用霍耳式點火信號傳感器，裝在分電器上。分電器用壓板裝在發(fā)動機缸蓋上， 分電器轉子由凸輪軸驅動。 點火線圈在蓄電池正極處點火開關的上方，當一次側電流通

30、過時，點火線圈的一次線圈 經ECU中的點火晶體管搭鐵，分電器將點火線圈中二次線圈的高壓電分配到各個火花塞 上。圖7-22 桑塔納2000GLi型轎車點火系組成1-點火導線 2-連接插座 3-點火線圈 4-點火線圈插頭5-爆震傳感器6-螺釘7-爆震傳感器插頭 8-火花塞插頭9-火花塞10-分電器壓板緊固螺釘11-分電器壓板12-O型圈13-高壓分電器 14-防塵蓋 15-霍耳傳感器16-分火頭17-分電器蓋 18- 屏蔽罩2 .點火開關接通時，蓄電池向點火線圈一次線圈供電，分電器軸上的觸發(fā)器轉子轉過 霍耳傳感器時，產生一個電動勢信號，傳輸給晶體管點火控制裝置。在霍耳傳感器內有 放大電路，在點火控

31、制器內有按照轉速控制導通角的電路和控制一次線圈電壓及保護一 次線圈的電路，由此實現對一次側電流的導通與切斷工作，使二次線圈感應出幾萬伏滿 足點火要求的電壓，再由分電器通過高壓導線，將高壓電傳給火花塞，點燃氣缸中的可 燃混合氣。點火子系統根據發(fā)動機溫度、進氣溫度、轉速、節(jié)氣門開度、蓄電池電壓、 爆震信號并利用ECU中的綜合特性圖，控制點火提前角（點火時刻）、閉合角及爆震, 使之處于最佳狀態(tài)。二、捷達王轎車點火系的控制1 點火系的組成點火線圈、火花塞、霍耳傳感器、爆震傳感器（兩個）其組成如 圖7-23所示。圖7-23捷達王點火系的組成1-點火高壓線及抗干擾插頭 2-點火線圈3-固定螺栓4-連接插頭

32、5-蓋6-火花塞7-爆震連接插頭 & 10-爆震傳感器9、13、15-固定螺釘11-爆震連接插頭12-霍耳傳感器連接插頭 14-霍耳傳感器16-墊片17-霍耳傳感器隔板2 點火系的工作原理點火系統為無分電器的電子點火系統，它把點火線圈的二次高壓直接送到火花塞， 所以也稱為電子點火模塊或模塊點火系統。此系統每兩缸配有一個點火線圈，因此四缸 發(fā)動機需要兩個線圈。二次線圈分別連到兩個火花塞上，每一端連接一個火花塞。兩個 點火線圈分別為1、4缸和3、2缸提供點火所需的高壓電。點火順序為 1-3-4-2。霍耳 傳感器和發(fā)動機轉速傳感器提供點火信號，由ECU識別出一缸點火上止點位置，再將這些信號分

33、別供給兩個點火線圈的一次電路。當以正常方式切斷一次電路，兩個火花塞都 產生高壓火花，即1、4缸（或3、2缸）同時點火，此時只有一個缸需要點火，另一缸 正開始排氣（此缸的跳火不起作用，也稱為廢火）。對于每個氣缸來說每個工作循環(huán)有 兩次點火。點火時刻由儲存在ECU中的特性曲線計算而得，主要影響因素是發(fā)動機轉速 和空氣流量。ECU同時考慮下述因素：冷卻液溫度、進氣溫度、節(jié)氣門位置、怠速開關 信號、爆震傳感信號、霍耳傳感器信號等。3 豐田汽車公司無分電器點火（DLI）系統豐田汽車公司無分電器點火（DLI）系統屬于點火線圈分配式同時點火的點火系統 （圖 7-24）。該系統主要由曲軸位置傳感器、ECU點火

34、器、點火線圈組件、火花塞、高壓線 等組成，其控制原理框圖見圖 7-4 o ECU根據曲軸位置傳感器所產生的曲軸位置信號， 產生兩組氣缸判定信號IGdA和IGdB;還根據其它傳感器及開關信號，確定適合于當前 工況的點火提前角，產生點火提前角控制信號IGt ;然后再將IGt信號、IGdA信號及IGdB 信號一起輸向點火器。點火器則根據接收到的兩組氣缸判定信號，實現點火氣缸的判別； 通過點火器內部電路，完成一次電流的導通角控制、恒電流控制、過電壓保護、停車斷 電保護等，發(fā)出點火線圈組件中某個點火線圈工作指令；點火器還根據各點火線圈中一 次感應電動勢，產生點火確認信號IGf，并以方波的形式反饋給 EC

35、U以便ECU對點火 系統的工作狀況進行監(jiān)測，同時，點火確認信號IGf還向轉速表提供轉速信號。點火線圈組件中，每個點火線圈分別向兩個氣缸的火花塞同時提供高壓電，使1、6缸（或2、5缸、或3、4缸）同時點火，保證發(fā)動機各缸按 1-5-3-6-2-4的順序輪流作功。圖7-24 豐田汽車公司無分電器點火系統（DLI）1-火花塞2-點火線圈3-點火器4-ECU 5-曲軸位置傳感器（1 ）曲軸位置傳感器來產生曲軸位置、曲軸轉角及曲軸轉速信號，使ECU實現對點火系統、汽油噴射系統等的集中控制。 曲軸位置傳感器的結構如圖7-25所示，由G、G2信號線圈、G、G2信號轉子、Ne信號 線圈、Ne信號轉子及永久磁鐵

36、等組成，其中 G、G2信號轉子和Ne信號轉子共同由發(fā) 動機的凸輪軸通過專用的轉子軸驅動，其轉速為發(fā)動機曲軸轉速的1/2。G、G2信號轉子位于Ne信號轉子上部，G、G2信號轉子上僅有一個凸齒。與該信號轉子對應的 G、 G2信號線圈分別設置于信號轉子的兩邊，即兩者互相間隔180。（相當于360。曲軸轉角）；Ne信號轉子上共有24個凸齒。與Ne信號轉子對應的Ne信號線圈只有一個。圖7-25曲軸位置傳感器結構1-G1信號線圈2-G1、G2信號轉子3-G2信號線圈4-Ne信號轉子5-Ne信號線圈6-永久磁鐵7-轉子軸1） G信號。G信號用來判斷第6缸活塞是否接近壓縮行程上止點，即為曲軸位置信號。G1信號

37、的產生原理如圖7-25所示，兩塊鐵心把永久磁鐵夾在中間，其中一塊鐵 心上繞有G信號線圈，永久磁鐵產生的磁通大部分都要從G信號線圈中通過，其磁回路如圖7-26中虛線所示。G、G2信號轉子隨轉子軸旋轉時，信號轉子與鐵心間的空氣 隙會發(fā)生周期性變化，引起磁回路總磁阻的周期性變化，G信號線圈中的磁通量也隨之 周期性變化，在G信號線圈中產生與磁通量變化速率成正比的感應電動勢。由圖7-25可以看出，G、G2信號轉子上的凸齒接近鐵心時，空氣隙減小，磁回路的磁阻減小，G信號線圈中磁通量增大，因而產生正向感應電動勢；G、G2信號轉子上的凸齒對正鐵心時，空氣隙最小，磁回路磁阻最小，G信號線圈中磁通量最大，但磁通量

38、的變化速率為 零，因而G信號線圈中的感應電動勢為零；當 G、G2信號轉子上的凸齒離開鐵心時， G信號線圈中又產生負向感應電動勢。因此，在G、G2信號轉子上的凸齒對正鐵心的附近區(qū)域，G信號線圈中會產生圖7-27所示的感應電動勢信號（G1信號）。由于G1、 G2信號轉子及G信號線圈與發(fā)動機曲軸之間的裝配關系，使該感應電動勢信號僅出現 于第6缸壓縮上止點前附近區(qū)域，因而可使 ECU準確地判斷出曲軸所處的位置。圖7-26 G 1、G2、Ne信號的產生原理1-空氣隙2-鐵心3-G1信號線圈4-永久磁鐵5-轉子軸6-磁場回路7-Ne信號線圈8-G1、G2信號轉子圖7-27感應電動勢信號2）G2信號。G2信

39、號用來判斷第1缸活塞是否接近壓縮行程上止點，該信號也為曲 軸位置信號。G2信號的產生原理及波形同 G信號，只是由于G2信號線圈安裝位置與 G 信號線圈相隔180°，相當于360°曲軸轉角，因此G2信號線圈中的感應電動勢（G2信 號）出現于第1缸壓縮上止點前附近區(qū)域。3 ） Ne信號。由于Ne信號轉子上共有24個凸齒，因而Ne信號轉子每轉一圈，在 Ne信號線圈中就會產生24個感應電動勢信號（Ne信號）。這期間曲軸轉過了 720°, 相當于曲軸每轉30°便產生一個Ne信號。ECU根據Ne信號，可以準確掌握曲軸所轉 過的角度；根據 Ne 信號出現的頻率，還可以

40、準確掌握曲軸的轉速。因此， Ne 信號又稱 為曲軸轉角與轉速信號。（2） 點火系統的控制原理 ECU接收到的G、Q、Ne信號先將其轉化為相對應的 方波信號，并輸入ECUS行處理。1）點火提前角控制信號IGt的產生。ECU存儲有各工況下最佳點火提前角數據及有 關計算程序，可根據各傳感器及開關輸入的信號（包括進氣歧管絕對壓力信號、轉速信 號、冷卻液溫度信號、節(jié)氣門位置信號、空檔開關信號、車速信號、起動開關信號、空 調開關信號、爆震傳感器信號等） ，確定適合于當前工況的最佳點火提前角，并產生點 火提前角控制信號IGt。產生IGt信號的方法是：在起動等工況下，從 G1信號（或Q 信號）出現后的第一個N

41、e信號開始，先產生一個IGt信號方波，隨后，每出現4個Ne 信號（相當于120°曲軸轉角），就產生1個IGt信號方波，共產生3個IGt信號方波。 又從 G2 信號（或 G1 信號）出現后的第一個 Ne 信號開始，產個 IGt 信號方波。之后， 每出現4個Ne信號，就產生1個IGt信號方波，共產生3個IGt信號方波。直到下一 次GI信號（或G2信號）重新出現，曲軸共轉過 720 °，ECU共產生6個IGt信號方波， 可供 6缸發(fā)動機完成一個工作循環(huán)點火之用。起動等工況下， IGt 信號輸送給點火器的 點火提前角信息為存儲器中的 Ne信號決定的原始點火提前角，原始點火提前角的大

42、小 不受ECC控制。發(fā)動機正常工作時，ECU可根據所確定的最佳點火提前角的大小，將用 上述方法產生的 IGt 信號方波適當改變相位后，再輸向點火器，從而實現對點火提前角 的控制。2）氣缸判定信號IGdA和IGdB的產生。IGdA信號的產生：ECU接收到GI信號（或G2信號）后，便產生一個一定寬度的IGdA 信號方波，收到G2信號（或G1信號）后，又產生一個同樣寬度的IGdA信號方波。由 于曲軸每轉720°共有兩個G信號（G和G2信號），所以發(fā)動機每工作循環(huán)內，將產生 兩個IGdA信號方波。IGdB信號的產生：IGdA信號產生后，ECU會隨之產生IGdB信號。產生IGdB信號的 方法是

43、：在每個IGdA信號方波的下降沿處，產生IGdB信號方波的上升沿，經過一定時 間之后又轉變?yōu)橄陆笛亍ＥcIGdA信號一樣，發(fā)動機每工作循環(huán)內，也產生兩個 IGdB信 號方波。不論是IGdA信號還是IGdB信號，信號方波的寬度（以曲軸轉角計算）不隨發(fā) 動機轉速而變。3）對點火系統工作的監(jiān)測。ECU除向點火器輸送點火提前角控制信號IGt、氣缸判定信號IGdA和IGdB外，還監(jiān)測由點火器反饋回來的點火確認信號IGf，并將IGt信號與 IGf 信號進行對比。 一旦發(fā)現 IGf 信號與 IGt 信號不一致，即認為點火系統出了故障， ECU會將故障編碼后存儲起來，以便檢修時調取，同時點亮報警指示燈，以提醒駕駛員 系統出了故障。4）1°信號。 Ne 信號轉子每轉一圈，轉子上的 24個凸齒，產生 24個感應電動勢 信號，此時曲軸轉過了 720°，即曲軸每轉 30°產生一個信號，將此信號頻率提高 30 倍，就得到曲軸轉角為 1°的脈沖信號。（3） 點火器控制原理調整 點火器控制電路框圖如圖7-28所示。點火器從ECU接 收到的點火提前角控制信號，氣缸判定信號 IGdA和IGdB （圖7-29 ）。當IGdA信號為低 電平、IGdB信號