《汽車電子控制技術(shù)》04第四章汽車點(diǎn)火系統(tǒng)

1、第四章 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的作用是適時(shí)地為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)已壓縮的可燃混合氣提供足夠能量的電火花，使發(fā)動(dòng)機(jī)能及時(shí)、迅速地燃燒做功。點(diǎn)火系統(tǒng)主要經(jīng)歷了磁電機(jī)點(diǎn)火系傳統(tǒng)觸點(diǎn)點(diǎn)火系晶體管輔助點(diǎn)火系普通電子式點(diǎn)火系微機(jī)控制式點(diǎn)火系幾個(gè)階段點(diǎn)火系統(tǒng)發(fā)展階段傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng):傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)又稱為機(jī)械觸點(diǎn)式點(diǎn)火系統(tǒng)或蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)，它是利用機(jī)械開關(guān)（即觸點(diǎn)的閉合和打開）來控制點(diǎn)火線圈一次電流的通斷，從而完成點(diǎn)火工作的。電子點(diǎn)火系統(tǒng) :電子點(diǎn)火系統(tǒng)是利用半導(dǎo)體器件（如晶體管、晶閘管等）作為開關(guān)來控制點(diǎn)火線圈一次電流的通斷，從而完成點(diǎn)火工作。微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng) :主要包括有分電器式和無分電器兩種。第一節(jié) 點(diǎn)火系

2、統(tǒng)的要求點(diǎn)火裝置應(yīng)滿足下列三個(gè)基本要求能產(chǎn)生足以擊穿火花塞兩電極間隙的電壓電火花應(yīng)具有足夠的點(diǎn)火能量點(diǎn)火時(shí)刻應(yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況相適應(yīng)第二節(jié) 傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)一、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的組成及工作原理傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)主要由電源、點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火絨圈、分電器和火花塞等部分組成，如圖所示。 1-點(diǎn)火開關(guān) 2-起動(dòng)開關(guān) 3-蓄電池 4-起動(dòng)機(jī) 5-高壓導(dǎo)線 6-阻尼電阻 7-火花塞 8-斷電器 9-電容器 10-點(diǎn)火線圈 11-附加電阻 12-配電器第二節(jié) 傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)是利用電磁感應(yīng)原理，把來自蓄電池或發(fā)電機(jī)的12V低壓電，經(jīng)點(diǎn)火線圈和斷電器轉(zhuǎn)變?yōu)?520kV的高壓電，由分電器按一定規(guī)律送入各缸火花塞，擊穿

3、其電極間隙而點(diǎn)燃混合氣。其工作原理如圖4.2所示。第二節(jié) 傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)二、影響二次電壓的因素傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作特性 : 點(diǎn)火系統(tǒng)的工作特性是指點(diǎn)火系統(tǒng)所能產(chǎn)生的最大二次電壓 隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n變化的規(guī)律，即 =f(n)。影響二次電壓的其他因素 : （1）發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù) （2）火花塞積炭 （3）電容對二次電壓的影響 （4）觸點(diǎn)間隙對二次電壓的影響 （5）點(diǎn)火線圈的溫度第二節(jié) 傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)三、傳統(tǒng)分電器式點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分電器：分電器主要由斷電器、配電器、電容器和點(diǎn)或提前機(jī)構(gòu)等部分組成。分電器的結(jié)構(gòu)如圖所示。分電器的外殼由鑄鐵制成，下部壓有石墨青銅襯套，分電器軸裝在機(jī)油泵的頂端，利用速比為1：1的斜齒輪

4、由發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣凸輪軸經(jīng)機(jī)油泵驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與分電器軸的速比為2：1，即曲軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)分電器軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)分電器式點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1分電器蓋 2分火頭 3斷電器凸軸和離心調(diào)節(jié)器模板 4分電器蓋彈簧夾 5斷電器活動(dòng)觸點(diǎn)臂彈簧及支架 6固定觸點(diǎn)及支架 7測整螺釘 8接頭9彈簧 10真空點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)器膜片 11真空點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)器外殼 12膠桿13油杯 14固定銷及聯(lián)軸器 15聯(lián)軸器銅絲 16聯(lián)軸器 17離心調(diào)節(jié)器底板 18離心調(diào)節(jié)器彈簧 19調(diào)節(jié)器重塊 20撥板 21斷電器底板、22真空調(diào)節(jié)器控桿銷及彈簧 23電容器 24油氈 25斷電器接線柱26分電器軸 27分電器外殼 28中心電柱 29分高壓軸孔

5、第二節(jié) 傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)火花塞：火花塞的作用是將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電引入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，在其電極間隙中產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃混合氣。 1接線螺母 2絕緣體 3金屬桿 4，8內(nèi)墊圈 5殼體 6導(dǎo)電玻璃 7多層密封墊圈 9測電極 10中心電極第三節(jié) 普通電子點(diǎn)火系統(tǒng)一、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及其分類 傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)存在的問題：火花能量的提高受到 觸點(diǎn)故障多、壽命短 對火花塞積炭和污染敏感傳統(tǒng)點(diǎn)火系 統(tǒng)中二次電壓上升速率低(一般需120us)，故對火花塞積炭和污染很敏感。一、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及其分類電子點(diǎn)火裝置的優(yōu)點(diǎn)：減少觸點(diǎn)火花，避免觸點(diǎn)燒蝕，延長觸點(diǎn)的使用壽命不受觸點(diǎn)的限制，增大初級電流，提高次級電壓，改善發(fā)

6、動(dòng)機(jī)高速時(shí)的點(diǎn)火性能利于改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排氣凈化性能大大減輕了對無線電的干擾。結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，體積小，使用和維修方便一、傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及其分類電子點(diǎn)火系統(tǒng)的種類：按控制點(diǎn)火線圈一次電流的電子元件分類包括晶體管點(diǎn)火裝置，晶閘管點(diǎn)火裝置，集成電路點(diǎn)火裝置。按點(diǎn)火裝置有無觸點(diǎn)分類包括觸點(diǎn)式電子點(diǎn)火裝置，又稱半導(dǎo)體管或晶體管輔助點(diǎn)火裝置；無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置，又稱全晶體管點(diǎn)火裝置。按點(diǎn)火能量的儲(chǔ)存方式分類包括電感儲(chǔ)能式電子點(diǎn)火裝置，其儲(chǔ)能元件是點(diǎn)火線圈；電容放電式電子點(diǎn)火裝置，其儲(chǔ)能元件是專用的電容器。按點(diǎn)火提前角的控制方式分類包括普通電子點(diǎn)火系統(tǒng)，微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)。二、普通電子點(diǎn)火

7、系統(tǒng)簡介普通電子點(diǎn)火系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是其點(diǎn)火提前角的控制由機(jī)械式點(diǎn)火提前裝置完成，而微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火提前角的控制則由發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元ECU來完成，完全取代了離心式點(diǎn)火提前裝置和真空式點(diǎn)火提前裝置，主要分兩類：電感儲(chǔ)能式電子點(diǎn)火系統(tǒng)電容放電式電子點(diǎn)火系統(tǒng)(CDI)電感儲(chǔ)能無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)的基本組成如圖所示，主要由點(diǎn)火信號發(fā)生器（傳感器）、點(diǎn)火器（點(diǎn)火控制器）、點(diǎn)火線圈、分電囂、高壓阻尼線（高壓線）及火花塞等組成 1-火花塞 2-分電器總成 3-信號發(fā)生器 4-點(diǎn)火開關(guān) 5-點(diǎn)火線圈 6-點(diǎn)火器7-蓄電池電感儲(chǔ)能無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火信號發(fā)生器取代了傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)斷電器中的凸

8、輪，用來判定活塞在氣缸中所處的位置，并將非電量的活塞位置信號轉(zhuǎn)變成為脈沖電信號輸送到點(diǎn)火控制器，從而保證火花塞在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻點(diǎn)火。所以點(diǎn)火信號發(fā)生器實(shí)際就是一種感知發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況，發(fā)出點(diǎn)火信號的傳感器。它的類型很多，目前應(yīng)用較多的主要有磁脈沖式、霍爾效應(yīng)式和光電效應(yīng)式。第四節(jié) 微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：在不增加電能消耗的情況下，進(jìn)一步增大了點(diǎn)火能量對無線電的干擾大幅度降低避免了與分電器有關(guān)的一些機(jī)械故障，工作可靠性提高高速時(shí)點(diǎn)火能量有保證節(jié)省了安裝空間，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的合理布置，為汽車車身的流線型設(shè)計(jì)提供了有利條件無需進(jìn)行點(diǎn)火正時(shí)方面的調(diào)整，使用、維護(hù)方便一、微機(jī)控制電子

9、點(diǎn)火系統(tǒng)微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)主要由與點(diǎn)火有關(guān)的各種傳感器、電子控制單元（電子控制器）ECU、點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈、配電器、火花塞等組成，如圖所示。 1-各種傳感器 2-ECU 3-點(diǎn)火器 4-點(diǎn)火線圈 5-火花塞一、微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)1、傳感器傳感器用來不斷地檢測與點(diǎn)火有關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況信息，并將檢測結(jié)果輸入電子控制器，作為運(yùn)算和控制點(diǎn)火時(shí)刻的依據(jù)。微機(jī)控制的電子點(diǎn)火系統(tǒng)中所用的傳感器主要有以下幾種：曲軸位置傳感器、進(jìn)氣管負(fù)壓傳感器、空氣流量計(jì)、進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、爆燃傳感器、開關(guān)信號輸入起動(dòng)開關(guān)信號等。一、微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)2電子控制單元電子控制單元(ECU

10、)又稱電子控制器，與發(fā)動(dòng)機(jī)電控汽油噴射系統(tǒng)共用，是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種綜合電子控制裝置。其作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各種與點(diǎn)火有關(guān)的傳感器輸入的信息及內(nèi)存的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)算、處理、判斷，然后輸出點(diǎn)火信號，控制點(diǎn)火器動(dòng)作，完成點(diǎn)火工作。在ECU的只讀存儲(chǔ)器ROM中，存放著各種程序和該車在各種工況下最優(yōu)化的點(diǎn)火提前角等數(shù)據(jù)。一、微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)3點(diǎn)火器點(diǎn)火器又稱為意火電子組件，是發(fā)動(dòng)機(jī)集中電子控制中的執(zhí)行器之一。點(diǎn)火器的作用是根據(jù)電子控制器輸出的指令（信號），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(diǎn)火工作。二、無分電器式微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)無分電器式點(diǎn)火系統(tǒng)（Distributor-Less

11、Ignitor，DLI）是采用微機(jī)技術(shù)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷傳感器的信號控制點(diǎn)火提前角，精確地控制發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下的最佳點(diǎn)火時(shí)刻。無分電器式點(diǎn)火系統(tǒng)分為二極管分配式和點(diǎn)火線圈分配式兩大類。點(diǎn)火線圈分配式無分電器式點(diǎn)火系統(tǒng)，由微機(jī)直接把點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電送往各汽缸，它又分為同時(shí)點(diǎn)火和單獨(dú)點(diǎn)火兩種。具體原理如圖所示。 無分電器式微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)原理圖無分電器式微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)組成點(diǎn)火線圈。DLI 系統(tǒng)每兩個(gè)汽缸共用一個(gè)點(diǎn)火線圈，使處于排氣行程的汽缸和處于壓縮行程的汽缸同時(shí)點(diǎn)火。點(diǎn)火組件。DLI 采用了定電流閉合角控制的集成點(diǎn)火組件，凸輪位置傳感器。DLI 取消了分電器，代之以凸輪位置傳

12、感器，用來判別汽缸號、檢測曲軸角度以決定點(diǎn)火時(shí)間三、點(diǎn)火提前角的控制方式同電控汽油噴射系統(tǒng)一樣，點(diǎn)火提前角的控制有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方式。1、開環(huán)控制ECU根據(jù)有關(guān)傳感器提供的發(fā)動(dòng)機(jī)工況信息從內(nèi)部存儲(chǔ)器(ROM)中讀取相應(yīng)的基本點(diǎn)火提前角，并通過計(jì)算出的修正值給予修正后得出最佳點(diǎn)火提前角數(shù)據(jù)來控制點(diǎn)火，而對控制結(jié)果不予考慮。三、點(diǎn)火提前角的控制方式2、閉環(huán)控制閉環(huán)控制方式可以在控制點(diǎn)火提前角的同時(shí)，不斷地檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的有關(guān)工作狀況，如發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)對點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳的點(diǎn)火狀態(tài)，而不受發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的磨損、老化以及有關(guān)使周

13、因素的影響，故控制精度高。四、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制內(nèi)容1、點(diǎn)火提前角的確定起動(dòng)時(shí)點(diǎn)火提前角在起動(dòng)期間，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低（通常在500r/min以下），進(jìn)氣流量信號或進(jìn)氣支管絕對壓力信號不穩(wěn)定，故點(diǎn)火時(shí)刻一般都固定在某一個(gè)初始點(diǎn)火提前角，值的大小因發(fā)動(dòng)機(jī)而異。起動(dòng)后點(diǎn)火提前角控制起動(dòng)后，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過一定值(如500r/min)時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為由ECU的點(diǎn)火正時(shí)信號控制：實(shí)際點(diǎn)火提前角=初始點(diǎn)火提前角+基本點(diǎn)火提前角十修正點(diǎn) 火提前角四、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制內(nèi)容1）基本點(diǎn)火提前角當(dāng)節(jié)氣門位置傳感器中的怠速觸點(diǎn)閉合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況運(yùn)行，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和空調(diào)開關(guān)是否接通確定基本點(diǎn)火提前角，如圖所示：四、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制內(nèi)容2）點(diǎn)火提前角的修正值暖機(jī)修正 怠速穩(wěn)定性修正 過熱修正空燃比反饋修正四、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制內(nèi)容2通電時(shí)間（閉合角）控制對于發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)常用的電感儲(chǔ)能式點(diǎn)火系統(tǒng)，當(dāng)點(diǎn)火線圈的一次電路被接通后，其一次電流是按指數(shù)規(guī)律增長的。第五節(jié) 汽車點(diǎn)火系統(tǒng)檢測與故障維修汽車點(diǎn)火系統(tǒng)一般分為有分電器和無分電器兩大類；也有按照汽車點(diǎn)火系統(tǒng)的組成和產(chǎn)生高壓電的方式將其為3類,即傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)、電子點(diǎn)火系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)(也稱計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)或ECU控制系統(tǒng))。雖然汽車點(diǎn)火系統(tǒng)分類較多,但常