發(fā)動機點火系統(tǒng)地控制系統(tǒng)思路

1、發(fā)動機點火系統(tǒng)的控制思路一、點火提前角控制(1)點火提前角的控制方法(a)點火提前角控制方法概述EC根據(jù)汽油機的各種工況信號對點火時刻控制。根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和進氣壓力信號從存貯器數(shù)據(jù)找到相應(yīng)的基本點火提前角，根據(jù)有關(guān) 傳感器信號值加于修正，得出實際點火提前角。初始點火提前角是指汽油機在各種工況可能具有的最小提前角。點火定時控制方法的兩種基本類型：啟動期間的點火時刻控制；以及 正常運行期間的點火時刻控制。實際點火時修正點火提前角基本點火提前角初始點火提前角(b)啟動點火定時控制備用電路控制在啟動期間，當(dāng)汽油機轉(zhuǎn)速在規(guī)定轉(zhuǎn)速(500轉(zhuǎn)/分)以下時，由于進氣歧管壓力或進 氣量信號不穩(wěn)定，點火時刻固定

2、為初始點火提前角。這一提前角由EC中的備用電路控制, 不需計算處理。根據(jù)水溫控制占八、火提刖角冷卻水溫度(度)如日產(chǎn)汽車的ECC系統(tǒng)當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速 在100轉(zhuǎn)/分以下超低速運行時，把從點火至 活塞到達上止點的時間定為常量；轉(zhuǎn)速大于 一百時，根據(jù)水溫選擇最佳點火提前角。其 中，在零攝氏度以下時應(yīng)特別加大點火提前 角。(c )正常運行期間的點火時刻控制發(fā)動機在正常運行時，EC根據(jù)進氣歧管壓力和轉(zhuǎn)速確定基本點火提前角，然后根據(jù)其它相關(guān)信號來修正。基本點火提前角怠速觸點斷開：ECU接收如下信號：進氣歧管壓力 或進 氣量 信號； 汽油機轉(zhuǎn)速 信號；節(jié)氣門 位置 信號；燃油選擇開關(guān)；爆 震信號怠速 觸點斷開

3、，發(fā)動機處于正常工況運行，EC根據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)確定基本點火提前 角。具有爆震控制功能的系統(tǒng)，在 ECI中裝有專門用于爆震控制的點火時刻控制數(shù)據(jù)。怠速觸點閉合：ECU接收的信號有：節(jié)門位置信號；汽油機轉(zhuǎn)速；空調(diào)信號。怠速觸 點閉合，怠速工況運轉(zhuǎn)，EC根據(jù)汽油機與空調(diào)開關(guān)的接通確定基本點火提前角；空調(diào)開 關(guān)接通，由于怠速旁通氣量和 噴油增加，點火提前角增大。怠速工況基本點火提前角如圖接通空調(diào)發(fā)動機轉(zhuǎn)速影響點火提前角的主要因素1發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高后，在給定的時間曲軸轉(zhuǎn)過的角度會更大，而燃燒速度在相對低的轉(zhuǎn) 速下是不會跟隨變化的，如果想使燃燒在上止點后 (ATDC)10°15°

4、;左右完成，那么必須 使點火時刻提前。如發(fā)動機在850r/min的怠速時，點火提前角為6°12°，而轉(zhuǎn)速增加 到4000r/min時，點火提前角增大到28°。但當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加時，由于混合氣壓力與溫度 的提高及進氣擾流的增強，會使燃燒速度加快，為避免發(fā)生爆燃，最佳點火提前角的增加 速度就要適當(dāng)減慢。2、發(fā)動機負荷在輕載和節(jié)氣門部分開度時，進氣管的真空度較高，吸進進氣管和汽缸的空燃混合氣 的數(shù)量少。這些稀薄的混合氣在壓縮終了的壓力較低，燃燒速度較慢，為了在上止點后 (ATDC)10°15°左右完成燃燒，點火時刻必須提前。在大負荷時，節(jié)氣門全開，大量

5、的空燃混合氣被吸入汽缸，并且進氣管的真空度低， 這就會導(dǎo)致燃燒壓力增高，燃燒速度加快。在這樣的情況下，必須推遲點火提前角，以防 止氣體在上止點后(ATDC)10°15°以前全部燃燒完畢。3、辛烷值汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，點火提前角可適當(dāng)增大；辛烷值越低，抗爆性越差, 點火提前角則應(yīng)相應(yīng)減小，否則容易產(chǎn)生爆燃。修正點火提前角1、暖機修正發(fā)動機冷機起動后，冷卻液溫度較低且汽油霧化不良，此時應(yīng)增大點火提前角。在暖 機過程中，隨冷卻液溫度的升高，點火提前角修正值逐漸減小。修正值的變化規(guī)律及大小 隨發(fā)動機暖機修正的主要控制信號如：冷卻液溫度信號、空氣流量信號、節(jié)氣門位置信號 等

6、有關(guān)。2、怠速穩(wěn)定性修正發(fā)動機在怠速工況運行時，由于負荷變化使發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，電控單元要調(diào)整點 火提前角，使發(fā)動機在規(guī)定的怠速轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。發(fā)動機處于怠速工況時，電控單元不斷 地計算發(fā)動機的平均轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速低于規(guī)定的怠速轉(zhuǎn)速時，電控單元根據(jù)實際轉(zhuǎn) 速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速差值的大小相應(yīng)地增大點火提前角；當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時，則減小 點火提前角。調(diào)節(jié)圍一般在土 20r/min。怠速穩(wěn)定性修正的控制信號主要有：發(fā)動機轉(zhuǎn)速 信號、節(jié)氣門位置信號、車速信號和空調(diào)信號等。3、空燃比反饋修正現(xiàn)在的發(fā)動機都裝有氧傳感器，EC根據(jù)氧傳感器的反饋出來的電信號對空燃比進行 修正。隨著修正噴油量的增加或減少，

7、發(fā)動機轉(zhuǎn)速在一定圍波動。為了提高怠速的穩(wěn)定性， 在反饋修正油量減少時，點火提前角會適當(dāng)?shù)卦黾??？杖急确答佇拚目刂菩盘栔饕校?氧傳感器信號、節(jié)氣門位置信號、冷卻液溫度信號、車速信號等。4、過熱修正發(fā)動機處于正常運行工況時（怠速觸點斷開），如果冷卻液溫度過高，很可能造成發(fā)動 機爆燃，此時應(yīng)將點火提前角適當(dāng)推遲。而在發(fā)動機處于怠速工況時（怠速觸點閉合），若冷卻液溫度過高，為了避免發(fā)動機長時間過熱，應(yīng)將點火提前角增大（提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速）。 過熱時修正的主要控制信號有：冷卻液溫度信號、節(jié)氣門位置信號等。點火導(dǎo)通角的控制思路點火線圈的通電時間是以建立磁場形式蓄積點火能量的時間，對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為閉合 角

8、；通電時間控制的原則是在不影響火花放電的前提下，在保證點火線圈有足夠時間蓄積能量下而不造成過熱損失和破壞；蓄電池電壓變化影響點火線圈磁場建立。電壓下降，通電時間加長，關(guān)系如圖。通 電 時間亠一111_0二29蓄電池電壓爆震的控制思路爆震控制系統(tǒng)的任務(wù)發(fā)動機如較長時間工作在爆燃狀態(tài)下，會導(dǎo)致嚴重損壞。爆震控制可防止因爆震導(dǎo)致的損壞，即使在不利的條件下盡可能利用低等級燃油并考慮發(fā)動機的各個工況來提高經(jīng)濟性鑒于燃油可利用性的邏輯優(yōu)點在整個大負荷區(qū)，具有低消耗、高扭矩輸出。爆震控制系統(tǒng)的功能當(dāng)出現(xiàn)爆震，點火滯后會持續(xù)幾個工作循環(huán)，然后再逐漸恢復(fù)到原來的點火時刻?？梢詫Ω鳉飧捉M獨立地進行點火滯后調(diào)整（有

9、選擇性地氣缸組調(diào)整）。1爆震定義汽油發(fā)動機利用火花塞提供電火花將混合氣點燃，火焰在混合氣不斷傳播完成燃燒過 程；期間如果某種原因?qū)е聣毫ι?，一些部位混合氣（末端混合氣）不等火焰?zhèn)鞯?，?自行燃燒，造成瞬時爆發(fā)燃燒。2、爆震危害破壞燃燒室壁的激冷層，導(dǎo)致 散熱量增加，發(fā)動機各部分溫度上升，結(jié)果功率 下降,嚴重時活塞燒結(jié)，活塞環(huán)粘著，軸承破壞，氣門燒蝕。爆震與點火時刻的關(guān)系轉(zhuǎn)速丨II1爆震區(qū)域2 有爆震控制3-無爆震控制4 安全余量5最大扭矩提前角（MBT）3、爆振傳感器爆震傳感器：安裝在缸體上專門檢測發(fā)動機的爆燃狀況，提供給Ecurn據(jù)信號調(diào)整點火提前角。壓力傳感器主要用于檢測氣缸負壓、大氣壓

10、、渦輪發(fā)動機的升壓比、氣缸壓、 油壓等。吸氣負壓式傳感器主要用于吸氣壓、負壓、油壓檢測。汽車用壓力傳感器應(yīng)用較 多的有電容式、壓阻式、差動變壓器式（LVDT、表面彈性波式（SAW。溫度傳感器主要用于檢測發(fā)動機溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度以及催 化溫度等。溫度用傳感器有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱偶電阻式三種主要類型。三種類 型傳感器各有特點，其應(yīng)用場合也略有區(qū)別。線繞電阻式溫度傳感器的精度高，但響應(yīng)特 性差；熱敏電阻式溫度傳感器靈敏度高，響應(yīng)特性較好，但線性差，適應(yīng)溫度較低；熱偶 電阻式溫度傳感器的精度高，測量溫度圍寬，但需要配合放大器和冷端處理一起使用。爆振傳感器的作用是對發(fā)動機的

11、氣缸壓力或其他能對發(fā)動機爆振做出判斷的相關(guān)參 數(shù)進行檢測，并將信號送入發(fā)動機ECU常見的爆振傳感器有兩種，磁致伸縮式爆振傳感器，壓電式爆振傳感器。a 磁致伸縮式爆震傳感器：利用 磁致伸縮效應(yīng)的加速度計。爆震使傳感器在特定的頻率 產(chǎn)生異常高輸出電壓，把這個異常信號分離出來作為爆震信號。磁致伸縮式爆振傳感器的外形與結(jié)構(gòu)磁致伸縮式爆振傳感成b、壓電式爆震傳感器：利用結(jié)晶和瓷多晶體的壓電效應(yīng)，或利用摻硅壓敏電阻效應(yīng) 等原理。分為共振型和非共振型。共振型是自振頻率與爆震頻率相同的振子和能夠檢測振 子振動壓力并將其轉(zhuǎn)換為電信號壓電元件構(gòu)成。非共振爆震傳感器利用壓電元件直接檢測 爆震信號。壓電式爆震傳感器如

12、圖所示,1、6電氣接頭2 配重；3壓電元件4 外殼5、8安裝部螺紋7壓電元件4、爆震控制原理點火過早時，由于上止點附近的壓力升高率迅速增大， 使末端混合氣的壓力顯著上升, 因而爆震容易發(fā)生；相反，推遲點火則可以減輕甚至避免爆震。爆震控制的目的就是根據(jù) 爆震傳感器的信號調(diào)整點火時刻使汽油發(fā)動機工作在臨界爆震狀態(tài)。爆振控制系統(tǒng)組成如圖爆振控制系統(tǒng)組成帶瀾逹諭閹r信號成丈赭王工整形途渡1積力電踣比狡棊湊1* s點火提前角悴制|匕cu硬件調(diào)整的三種方法(a) 緩慢推遲，緩慢提前：每當(dāng)判定發(fā)生爆震時，慢慢推遲點火，一步步減少修正量; 利弊：爆震會持續(xù)一段時間。(b) 急速推遲，緩慢提前：一收到爆震的 判

13、斷信號，迅速大幅度推遲點火，再慢慢 恢復(fù)到原來的點火時間；利弊：立刻制止爆燃的優(yōu)點，推遲點火持續(xù)時間較長，會導(dǎo)致油耗增加。(c) 急速推遲，急速提前：每當(dāng)判定發(fā)生爆震時，大幅度推遲點火，而且快速恢復(fù)。 利弊：立刻制止爆燃，因點火時間的變動大，有時會引起扭矩波動。硬件調(diào)整的三種方法如圖所示，其中：1-爆震判斷信號；2-點火提前角延遲量。C u軟件調(diào)整利用控制點火時刻公式中的一個修正項。 檢測到爆震，把點火時刻修正項變?yōu)闇笾? 并以固定的角度逐步推遲點火；當(dāng)爆震信號削除，以一固定的角度使點火時刻增加；當(dāng)再 出現(xiàn)爆震，點火提前角再次推遲；點火提前角實行爆震反饋控制，這種調(diào)整過程反復(fù)進行, 直到穩(wěn)定

14、為止。5、造成爆震的原因一般的爆震是因為燃燒室油氣點火后，火焰波尚未完全擴散，遠程未燃的油氣即因為 高溫或高壓而自燃，其火焰波與正規(guī)燃燒的火焰波撞擊而產(chǎn)生極大壓力，使得引擎產(chǎn)生不 正常的敲擊聲。造成爆震最主要有以下幾點原因：一、點火角過于提前：為了使活塞在壓縮上死點結(jié)束后，一進入動力沖程能立即 獲得動力，通常都會在活塞達到上死點前提前點火（因為從點火到完全燃燒需要一段時間）。而過于提早的點火會使得活塞還在壓縮行程時，大部分油氣已經(jīng)燃燒，此時未燃燒的油氣會承受極大的壓力自燃，而造成爆震。二、引擎過度積碳：引擎于燃燒室過度積碳，除了會使壓縮比增大（產(chǎn)生高壓），也會在積碳表面產(chǎn)生高溫?zé)狳c，使引擎爆震

15、。 三、引擎 溫度過高：引擎在太熱的環(huán)境使得進氣溫度過高，或是引擎冷卻水循環(huán)不良，都會造成引 擎高溫而爆震。四、空燃比不正確：過于稀的燃料空氣混合比，會使得燃燒溫度提升，而 燃燒溫度提高會造成引擎溫度提升，當(dāng)然容易爆震。五、燃油辛烷值過低：辛烷值是燃油 抗爆震的指標(biāo)，辛烷值越高，抗爆震性越強。壓縮比高的引擎，燃燒室的壓力較高，若是 使用抗爆震性低的燃油，則容易發(fā)生爆震。6、爆震的判斷爆震強度的兩種表示方法（1） 用一個燃燒循環(huán)爆震傳感器輸出信號的最大幅值表示。幅值越大，爆震越強。（2）用爆震循環(huán)的百分比表示。在 一定數(shù)量的工作循環(huán)中，發(fā)生爆震的循環(huán)所占的 百分比越高，爆震越強。爆震檢測原理爆震

16、傳感器的輸出信號經(jīng)過放大，濾波處理，由峰值檢測電路將爆震傳感器信號的最 大幅值記錄下來，與爆震檢測基準信號 VF比較，如峰值信號大于基準信號說明發(fā)生爆震。 為防止點火雜波的干擾而產(chǎn)生錯誤的判斷，所以規(guī)定爆震檢測區(qū)域為點火上止點后 10-90度CA （曲軸轉(zhuǎn)角）?；鶞市盘柎笮∮嬎闾柗逯道硐氲幕鶞市盘朧R是發(fā)動機在爆震臨界狀態(tài)下爆震傳感器的輸出信Vr K Vm VosVR爆震檢測基準信號，VM 爆震傳感器信號在檢測區(qū)間的平均，K放大倍數(shù)，VOS基準信號的閾值爆震強度越大，傳感器的輸出信號越大，所以傳感器信號的峰值與基準信號的差越大， 說明爆震的強度越大。爆震檢測方法存在的問題（1）高速時，不易從背

17、景噪音信號中區(qū)分出爆震；（2）發(fā)動機存在著制造誤差，因而不同發(fā)動機存在著不同的檢測基準。上面的檢測 方法確定爆震檢測基準VF是大量發(fā)動機實驗的一個平均。（3）若確定理想的檢測基準，就需對每一臺發(fā)動機做實驗，這是十分困難和昂貴。 自動修正檢測基準爆震檢測方法ECU爆 震 傳 感 器四、恒流控制1.基本功能1）發(fā)動機工作時，分電器軸帶動霍爾信號發(fā)生器的觸發(fā)葉輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)觸發(fā)葉輪的葉片進入空氣隙時，信號發(fā)生器輸出高電壓信號1112V,使點火控制器集成電路中末級大功率三極管導(dǎo)通 VT,點火系初級電路接通：電源“ + ”-點火線圈W仔點火控制器（三極管VT）f搭鐵。2）當(dāng)觸發(fā)葉輪的葉片離開空氣隙時，信號發(fā)

18、生器輸出0.30.4V的低電壓信號，使點火器大功率三極管截止，初級電路切斷，次級產(chǎn)生高壓。霍爾電子點火系工作過程一葉片位置一霍爾電壓一信號發(fā)生器輸出信號一點火器大功率 管一點火線圈初級回路一進入空氣隙一不產(chǎn)生一高電位一適時導(dǎo)通一接通一離開空氣隙 產(chǎn)生 低電位截止切斷次級繞組產(chǎn)生高壓。c）信號發(fā)生器輸出電壓Ug2. 限流控制 （恒流控制）為保證發(fā)動機在各種工況下穩(wěn)定點火，采用高能點火線圈，其初級電路電阻小，電感 小，初級電流增長快，電流大，若不控制，點火線圈和點火器會因過熱而損壞。初級電流 上升特性見圖4-37。ta定電流* 一十恒流疼制式C3Et£M>嚴/恒流控制式控斟時4.

19、3A01020304050大功率營導(dǎo)通時廚5“圖4-35 般型和恒流控制型點火線圈初級電流上升特性控制電路原理圖見圖4-38。圖中VT為點火器末級大功率管，Rs為采樣電阻，IC為 點火集成塊。當(dāng)采樣電阻值一定時，采樣電阻兩端的電壓值與通過點火線圈的初級電流成 正比，工作中，采樣電阻壓降值反饋到點火集成塊中的限流控制電路，使限流控制電路工 作，從而保持流過點火線圈的初級電流恒定不變。|5“ |圖4-38限流控制原理電路基本工作情況：當(dāng)大功率管飽和導(dǎo)通時，如果初級電流V限流值時，初級電流逐漸增 大；當(dāng)初級電流限流值時，Rs反饋電壓使放大器F輸出端電壓升高，使 VT1更加導(dǎo)通， 集電極電位下降，VT向截止區(qū)偏移