第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成

車輛電子控制技術(shù)講授內(nèi)容：第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制（第2課）《車輛電子控制技術(shù)》課件04二月2023204二月2023本章內(nèi)容安排第二章汽油機(jī)供油控制第1課汽油機(jī)點(diǎn)火控制的基本原理第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成本章主要介紹：計(jì)算機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的基本組成與原理；點(diǎn)火系統(tǒng)控制過程與控制參數(shù)分析；點(diǎn)火提前角控制過程以及特殊工況下的修正方法；現(xiàn)代汽車點(diǎn)火系典型系統(tǒng)分析；無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)基本原理、結(jié)構(gòu)以及不同類型的特性分析；典型系統(tǒng)分析。304二月2023本節(jié)課的主要內(nèi)容第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制一、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的特點(diǎn)與類型二、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成三、典型點(diǎn)火控制系統(tǒng)分析四、爆震控制404二月20231.計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的特點(diǎn)在所有的工況及各種環(huán)境條件下，均可自動(dòng)獲得理想的最佳點(diǎn)火提前角，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性及工作穩(wěn)定性等特性均處于最佳匹配狀態(tài)；在整個(gè)工作范圍內(nèi)，均可提供足夠的點(diǎn)火能量，提高了點(diǎn)火的可靠性，有效地減少能源消耗和廢氣有害成分；配合稀薄燃燒技術(shù)，在整個(gè)工作范圍內(nèi)提供所需恒定點(diǎn)火能量；一、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的特點(diǎn)與類型第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制504二月20231.計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的特點(diǎn)配合閉環(huán)反饋控制技術(shù)，與燃料供給系統(tǒng)實(shí)行綜合控制，可使點(diǎn)火提前角控制在剛好不發(fā)生爆震的臨界狀態(tài)，以此獲得較高的燃燒效率，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)各種性能的提高；點(diǎn)火提前角控制不能僅從點(diǎn)火系統(tǒng)或者發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)出發(fā)考慮，而是要求與其它系統(tǒng)協(xié)調(diào)，提供動(dòng)態(tài)的集中控制平臺(tái)，以此追求系統(tǒng)最佳，即車輛整體的最佳控制。一、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的特點(diǎn)與類型第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制604二月20232.計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的類型（1）按高壓配電方式不同分

①機(jī)械高壓配電

采用傳統(tǒng)的分電器分配點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓。因此這種改進(jìn)型的微電腦點(diǎn)火控制系統(tǒng)還有分電器，但只相當(dāng)于傳統(tǒng)分電器中的配電器的功能。②電子高壓配電

由電子控制進(jìn)行高壓分配，這種全電子微電腦點(diǎn)火控制系統(tǒng)又分兩種類型：一種是無(wú)分電器，但有高壓導(dǎo)線；另一種則無(wú)高壓導(dǎo)線（直接點(diǎn)火）。一、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的特點(diǎn)與類型第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制704二月20232.計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的類型（2）按點(diǎn)火方式不同分

①分組同時(shí)點(diǎn)火方式

一般是將各缸火花塞兩兩分組，每次點(diǎn)火都是同組的兩缸火花塞同時(shí)進(jìn)行。其中一缸是有效點(diǎn)火，成對(duì)的另一缸為排氣行程，是無(wú)效點(diǎn)火。由于排氣行程缸內(nèi)的溫度高、壓力低，因此跳火電壓很低，能量的損失很小。

分組同時(shí)點(diǎn)火方式又有二極管分配方式和點(diǎn)火線圈分配方式兩種不同的高壓配電形式。一、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的特點(diǎn)與類型第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制二極管分配同時(shí)點(diǎn)火方式點(diǎn)火線圈分配同時(shí)點(diǎn)火方式804二月20232.計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的類型（2）按點(diǎn)火方式不同分②直接點(diǎn)火方式

每缸火花塞都單獨(dú)配有一個(gè)點(diǎn)火線圈，一般是將點(diǎn)火線圈直接安裝在火花塞的上面，因此可省去高壓導(dǎo)線。一、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的特點(diǎn)與類型第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制904二月20232.計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的類型（3）按是否有反饋控制分①開環(huán)控制方式無(wú)爆燃傳感器，控制器只是以反映發(fā)動(dòng)機(jī)工況、狀態(tài)的各傳感器信號(hào)對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行控制。②閉環(huán)控制方式設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃傳感器，通過發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃傳感器反饋發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃情況，作出點(diǎn)火提前角的修正控制。閉環(huán)控制方式可使點(diǎn)火提前角控制更接近爆燃區(qū)，可更有效地發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。目前廣泛采用。一、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的特點(diǎn)與類型第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制1004二月2023組成：傳感器、電子控制單元（ECU）、執(zhí)行器組成二、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制1104二月20231.傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（曲軸位置傳感器）空氣流量計(jì)節(jié)氣門位置傳感器上止點(diǎn)位置傳感器（判缸傳感器）冷卻液溫度傳感器氧傳感器爆震傳感器進(jìn)氣溫度傳感器二、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制1204二月20231.傳感器（1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（曲軸位置傳感器）磁電式問題：1°信號(hào)是如何產(chǎn)生的？90齒、4°/齒、2°/方波二、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制1304二月20231.傳感器（1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（曲軸位置傳感器）光電式問題：1°信號(hào)是如何產(chǎn)生的？二、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制1404二月20231.傳感器（2）上止點(diǎn)位置傳感器

（判缸傳感器）二、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制磁電式判缸傳感器光電式判缸傳感器1504二月20231.傳感器（3）爆震傳感器功用：爆震傳感器向ECU輸入爆震信號(hào)，經(jīng)ECU處理后，控制點(diǎn)火提前角，抑制爆震產(chǎn)生安裝位置二、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上安裝在火花塞上1604二月2023磁致伸縮式爆震傳感器磁致伸縮效應(yīng)：是指鐵磁體在被外磁場(chǎng)磁化時(shí)，其體積和長(zhǎng)度將發(fā)生變化的現(xiàn)象。組成：永久磁鐵、靠永久磁鐵激磁的強(qiáng)磁性鐵芯以及鐵芯周圍的線圈。原理：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，該傳感器在7kHz左右處與發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生共振，強(qiáng)磁性材料鐵芯的導(dǎo)磁率發(fā)生變化，致使永久磁鐵穿過鐵芯的磁通密度也變化，從而在鐵芯周圍的繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，將這一信號(hào)輸入ECU。二、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制1704二月2023②壓電式爆震傳感器組成：壓電元件、配重塊及導(dǎo)線原理：利用結(jié)晶或陶瓷多晶體的壓電效應(yīng)而工作，也有利用摻雜硅的壓電電阻效應(yīng)的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體出現(xiàn)振動(dòng)且振動(dòng)傳遞到傳感器外殼上時(shí)，外殼與配重塊之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，夾在這兩者之間的壓電元件所受有壓力發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電壓。二、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制1804二月20232.執(zhí)行器點(diǎn)火線圈點(diǎn)火控制模塊二、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制1904二月20232.執(zhí)行器點(diǎn)火線圈點(diǎn)火控制模塊二、計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制2004二月2023以日本豐田公司1G－GZEU型發(fā)動(dòng)機(jī)采用的DLI系統(tǒng)為例ECU除向點(diǎn)火控制模塊輸出點(diǎn)火信號(hào)IGt外，還可同時(shí)輸出氣缸判別信號(hào)IGd1、IGd2，為點(diǎn)火控制模塊提供氣缸的點(diǎn)火時(shí)序。三、典型點(diǎn)火控制系統(tǒng)分析第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制豐田1G－GZEU型發(fā)動(dòng)機(jī)采用的DLI系統(tǒng)原理圖2104二月20231.曲軸位置傳感器信號(hào)曲軸位置傳感器由G1、G2及Ne等三個(gè)線圈組成，用于判別氣缸行程及檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角的位置，以此確定點(diǎn)火提前角和導(dǎo)通角。G1信號(hào)產(chǎn)生的原理與普通磁電式信號(hào)發(fā)生器的工作原理相。只要G1線圈信號(hào)出現(xiàn)，就表示第六缸處于壓縮行程上止點(diǎn)，該信號(hào)主要確定點(diǎn)火時(shí)刻基準(zhǔn)。G2線圈與G1線圈相位相差360°曲軸轉(zhuǎn)角，因此當(dāng)G2信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，即表示第一缸活塞處于壓縮行程上止點(diǎn)。其作用與G1信號(hào)相同。Ne信號(hào)傳感器轉(zhuǎn)子有24個(gè)齒，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)將產(chǎn)生24個(gè)脈沖信號(hào)，其周期長(zhǎng)度為30°發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角。將該脈沖信號(hào)整形后，再通過電路將24個(gè)脈沖進(jìn)行720脈沖分頻，即可產(chǎn)生1°曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)。該信號(hào)主要用于計(jì)量點(diǎn)火提前角和點(diǎn)火線圈的導(dǎo)通角。三、典型點(diǎn)火控制系統(tǒng)分析第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制2204二月20232.ECU輸出信號(hào)ECU依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量、冷卻液溫度、起動(dòng)開關(guān)等信息，精確計(jì)算點(diǎn)火提前角，并向點(diǎn)火控制模塊發(fā)出IGd1、IGd2及IGt信號(hào)。IGt為點(diǎn)火信號(hào)，用于各缸點(diǎn)火提前角的控制，而信號(hào)IGd1和IGd2為判缸信號(hào)點(diǎn)火控制模塊可據(jù)此判定氣缸的點(diǎn)火次序，依次完成對(duì)各點(diǎn)火線圈點(diǎn)火過程的控制。各點(diǎn)火線圈導(dǎo)通角控制由點(diǎn)火控制模塊中的導(dǎo)通角控制系統(tǒng)完成。三、典型點(diǎn)火控制系統(tǒng)分析第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制IGd1、IGd2信號(hào)狀態(tài)2304二月2023各點(diǎn)火線圈導(dǎo)通角控制由點(diǎn)火控制模塊中的導(dǎo)通角控制系統(tǒng)完成。由于EFI系統(tǒng)中噴油器驅(qū)動(dòng)信號(hào)也來(lái)自于曲軸位置傳感器。若點(diǎn)火系出故障使火花塞不點(diǎn)火，而曲軸位置傳感器工作正常，噴油器會(huì)照常噴油，因此會(huì)造成液態(tài)燃料進(jìn)入氣缸，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)異常，或繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)三元催化反應(yīng)器過熱。為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，特設(shè)定當(dāng)完成點(diǎn)火過程后，點(diǎn)火控制模塊應(yīng)及時(shí)向ECU返回點(diǎn)火確認(rèn)信號(hào)Igf，若其3-5個(gè)工作循環(huán)均無(wú)Igf信號(hào)反饋時(shí)，ECU便以此判定點(diǎn)火系有故障，發(fā)出指令強(qiáng)行斷油，使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。三、典型點(diǎn)火系統(tǒng)分析第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制圖4－19ECU的輸出信號(hào)分析2404二月2023理論與實(shí)踐均表明，發(fā)動(dòng)機(jī)工作于爆震臨界狀態(tài)將獲得最佳燃燒性能。但該狀態(tài)極不穩(wěn)定，其控制過程也必須是動(dòng)態(tài)的。爆震控制系統(tǒng)的目的：就是使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定地工作在無(wú)限逼近爆震臨界狀態(tài)區(qū)域。對(duì)于爆震控制而言，點(diǎn)火時(shí)刻控制具有重要的作用。四、爆震控制第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制2504二月20231.爆震與點(diǎn)火時(shí)刻的關(guān)系爆震的產(chǎn)生和發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻密切相關(guān)，圖4-20所示。如點(diǎn)火時(shí)刻早，燃燒的最高壓力會(huì)過高，爆震就容易發(fā)生。通常發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火時(shí)刻將處在產(chǎn)生爆震對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火時(shí)刻附近（MBT曲線）。傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)除根據(jù)油料品質(zhì)選擇點(diǎn)火提前角外，并無(wú)其它爆震控制系統(tǒng)。點(diǎn)火時(shí)刻設(shè)定遠(yuǎn)離爆震界限，點(diǎn)火時(shí)刻滯后，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和功率下降，燃料消耗增加。因此，在設(shè)置爆震傳感器的點(diǎn)火系閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可利用反饋控制把點(diǎn)火時(shí)刻控制在爆震界限點(diǎn)附近，即所謂“微爆”狀態(tài)，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能。四、爆震控制第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制氣缸壓力與點(diǎn)火時(shí)刻關(guān)系爆震與點(diǎn)火時(shí)刻的關(guān)系爆震與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的關(guān)系2604二月20232.爆震控制系統(tǒng)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上的爆震傳感器可感應(yīng)出發(fā)動(dòng)機(jī)不同頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，傳感器可產(chǎn)生較大振幅的電壓信號(hào)。四、爆震控制第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制圖4－22爆震傳感器的檢測(cè)頻率與輸出電壓2704二月2023發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)是否一定是發(fā)生爆震，還必須利用ECU中的爆震信號(hào)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行判定。先用濾波電路將傳感器輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行過濾，只允許特定頻率范圍的振動(dòng)信號(hào)通過濾波電路。再將濾波后信號(hào)的峰值電壓與爆震強(qiáng)度基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若其值≥爆震強(qiáng)度基準(zhǔn)值，ECU即可據(jù)此判定發(fā)動(dòng)機(jī)處于爆震狀態(tài)。四、爆震控制第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基本組成第三章汽油機(jī)點(diǎn)火控制ECU中的爆震信號(hào)識(shí)別電路2804二月2023判定發(fā)動(dòng)機(jī)存在爆震狀態(tài)后，ECU發(fā)出控制指令，點(diǎn)火系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以某一固定值（1.5°~2.0°曲軸轉(zhuǎn)角）逐漸減小點(diǎn)火提前角，直至爆震信號(hào)消除，且在一段時(shí)間內(nèi)保持在最后點(diǎn)火提前角值不變。此后若又有爆震發(fā)生，繼續(xù)前一個(gè)控制過程；若無(wú)爆震就此消除，則又開始以相同固定值逐漸增大點(diǎn)火提前角，一直到爆震重新產(chǎn)生，周而復(fù)始，使得發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作于“微爆”臨界狀態(tài)。四、爆震控制第2課汽油機(jī)點(diǎn)火控制系