点火控制.docx

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点火控制

课时授课计划

授课日期

班级组别

课题：

点火控制系统

课程要求及目的

1.了解汽油机对点火系统的要求

2.掌握电子控制点火系统主要的形式及各自的特点

3.掌握电子控制无分电器点火系统的点火方式和工作原理

4.掌握电子点火系统对点火提前角的控制与原理

5.掌握电子点火系统对点火闭合角的控制与原理

6.掌握电子点火系统对爆震的控制与原理

参考书

《汽车电控发动机构造与维修》

《汽车发动机电控系统的万用表检测》

《丰田亚洲龙轿车维修手册》

《本田轿车维修手册》

教学重点

1.电控点火系的控制功能

2.电控点火系统的检修

教学难点

电控点火系的控制功能

教学方法

讲授法、演示法

教学准备

1.教材、教案及相关教学资料

2.教学用多媒体

3.缸线、点火线圈、点火模块。

火花塞实物

4.电控发动机两台

教学过程

课堂组织：

分钟

复习旧课：

分钟

1.曲轴位置传感器的类型

2.电磁脉冲式曲轴位置传感器的工作原理

3.电控单元的组成

4.汽油喷射控制的内容

讲授新课：

分钟

点火控制系统

示范操作及学生练习：

分钟

1.缸线的检查

2.点火线圈的检查

3.点火模块的检查

4.火花塞的检查

导入新课

汽油机点火系统的任务是点燃气缸内的可燃混合气。

点火系统的性能对汽油机的动力性、经济性、排放性能具有十分重要的影响。

为了使汽油机的各项性能指标达到较佳的水平，点火系统的性能要求必须满足汽油机的基本要求。

讲授新课

一、汽油机对点火系统的要求

1.提供足够高的击穿电压

2.提供足够高的点火能量

3.点火时刻应与汽油机的运行工况相匹配

二、电子控制点火系统

一）普通电子点火系统

普通电子点火系统由分电器、信号发生器、点火器、点火线圈、火花塞等组成。

普通电子点火系统用大功率晶体管代替原来的断电器触点，起开关作用。

普通电子点火系统对点火提前角的调整仍然采用真空式与离心式调整机构，依然不能对点火提前角进行精确控制。

同时不能顾及其它因素对点火提前角的影响。

普通电子点火系统不能对爆震进行反馈控制，因此为了避免大负荷时可能发生爆震现象，实际点火提前角通常小于最佳点火提前角，使汽油机的综合性能不能达到最佳状态。

二）电子控制点火系统

电子控制点火系统也称微机控制点火系统，是现代轿车中广泛应用的一种新型点火系统，主要由监测发动机运行工况的传感器、处理信号和发出点火指令的电控单元、对点火指令作出响应的点火器和点火线圈等组成。

电子控制点火系统能根据发动机转速控制初级线圈的通电时间，由电控单元根据汽油机的运行工况调整和控制点火提前角，使发动机的动力性、经济性、排放等方面的性能达到最优。

另外，电子控制点火系统通过爆震传感器对爆震进行反馈控制，使汽油机在大部分运行工况都处于不致产生爆震的临界状态，使汽油机的动力性潜力得到了充分发挥。

现代轿车上采用电子控制点火系统主要有两种形式：

电子控制有分电器点火系统和电子控制无分电器点火系统。

三、电子控制有分电器点火系统

ECU根据各输入信号，确定点火时间，并将点火正时信号IGT送到点火器，当IGT信号变为低电平时，点火线圈初级电流被切断，次级线圈中感应出高压电，再由分电器送至相应缸火活塞产生电火花。

为了产生稳定的次级电压和保证系统的可靠工作，在点火器中设有闭合角控制回路和点火确认信号（IGF）发生电路。

闭合角控制回路的作用是：

根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角，以保证足够的点火能量。

在发动机转速上升和蓄电池电压下降时闭合角控制电路使闭合角加大，即延长初级电路防止初级储能下降，确保点火能量。

点火确认信号发生电路，在点火线圈初级电流切断，初级线圈产生自感电动势时，输出点火信号IGF给ECU以监视点火控制电路是否正常工作。

四、电子控制无分电器点火系统

无分电器点火（DLI）系统又称直接点火系统，它取消了传统点火系或普通电子点火系中的分电器总成（包括分火头和分电器盖等），直接将点火线圈次级绕组与火花塞相连接，即把点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火。

一）优点

1.具有电子控制点火系统的全部优点;

2.由于废除了分电器，所以节省空间;

3.由于废除了配电器，不存在分火头与分电器盖旁电极间产生的火花，因此可有效地降低点火系对无线电的干扰，同时因点火系高压电路中阻抗减小，点火更加可靠。

二）分类

1.二极管分配式

二极管分配式无分电器点火系统采用同时点火方式。

点火顺序为1-3-4-2的四缸发动机，当ECU接收到曲轴位置传感器相应

信号时，向点火控制器发出触发点火信号，控制器的控制回路Tr1截止，初级绕组A中的电流被切断，在次级绕组中感应出下“+”上“-”的高压电，经4缸和1缸火花塞构成回路，两个火花塞均跳火，此时，1缸接近压缩终了，混合气被点燃，而4缸正在排气，火花塞点火，曲轴转过180度后，ECU接到传感器信号再次向点火控制器发出触发信号，Tr2截止，初级绕组B中的电流被切断，次级绕组感应出上“+”下“-”的高压电，并经2缸和3缸构成回路，同时跳火，此时3缸点火，2缸火花塞点空火。

依次类推，发动机曲轴转2圈，各缸作一次功。

2．点火线圈分配式

点火线圈分配式无分电器点火系统是将来自点火线圈的高压电直接分配给火花塞，有同时点火和单独点火两种形式。

1）同时点火装置

同时点火装置是指两个气缸合用一个点火线圈，即一个点火线圈有两个高压输出端，分别于火花塞相连，负责对两个气缸点火。

2）单独点火方式

单独点火方式是指每个气缸的火花塞上配用一个点火线圈、单独对本缸进行点火。

在点火系完成正常点火的同时，电子点火器向发动机ECU发出IGF点火确认信号，即将点火线圈初级电路通、断的信号反馈给发动机ECU。

在发动机工作过程中，当ICF信号连续3－5次无反馈时，ECU则判断为点火系统有故障，发出指令强制停止喷油器工作，以免造成缸内喷油过多，使再次起动困难或加大三元催化剂系统负荷。

单独点火方式的优点是：

①由于无机械分电器和高压导线，因而能量损失、漏电损失小，各缸的点火线圈和火花塞均有金属属罩包裹，其电磁干扰大大减小。

②由于采用了与气缸数相同的特制点火线圈，该点火线圈的充放电时间极短能在发动转速高达9000转时，提供足够的点火电压和点火能量。

③由于无机械分电器，又恰当地将点火线圈安装在双凸轮轴的中间，充分利用了有限空间，因而节省了发动机周围的安装空间。

五、电子点火系统控制功能

根据汽油机对点火系统的要求，在电子控制点火系统中,电控单元对点火的控制包括点火提前角控制、闭合角控制（通电时间控制）和爆震控制三个方面。

一）点火提前角控制

点火提前角控制也称为点火正时控制。

最佳点火提前角是指不仅要保证发动机的动力性、经济性达到最佳值，而且还必须使排气中有害物质的排放量达到最小。

最高燃烧压力出现在上止点后10度左右，发动机的输出功率最大。

点火过早，易发生爆震；点火过晚，最高压力下降，做功少。

1.影响点火提前角的因素

点火提前角用从火花塞电极间开始产生火花，到火花塞运行到上止点这一段时间内曲轴所转过的角度。

点火提前角过小（即点火过迟），则燃烧将在气缸容积快速增大的情况下进行，从而使最高爆发压力下降，发动机输出功率下降，同时由于高温燃体与气缸壁接触面积增大，导致热损失增大，发动机过热，燃油耗增加。

点火提前角过大（叩点火过早），则燃烧将在压缩行程中进行，活塞在到达压缩上止点前气缸内的压力已达到最大，对正在上行的活塞造成很大的阻力，这样不仅使发动机输出功率下降，燃油耗增加，还会引起爆震。

1）发动机转速对最佳点火提前角的影响

发动机的转速越高，最佳点火提前角越大。

2）发动机负荷对点火提前角的影响

发动机负荷增大，最佳点火提前角应该减小。

3）汽油辛烷值的影响

汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可越大，反之则越小。

4）其它影响因素

与发动机的燃烧室形状、空燃比、大气压力、冷却水的温度等因素有关。

2.最佳点火提前角的确定与控制

1）发动机起动时点火提前角的控制

发动机启动时，电控单元不进行最佳点火提前角控制，而是根据发动机转速信号（Ne）启动开关信号（STA）以固定不变点火提前角点火。

当发动机转速超过一定值时（如大于500转）。

自动转人由电控单元控制的最佳点火提前角计算及控制程序。

2）启动后最佳点火提前角控制

发动机启动后，电控单元对最佳点火提前角的计算和控制，一般按照如下步骤进行：

首先根据G信号和Ne信号确定初始点火提前角，然后根据发动机转速和负荷确定基本点火提前角，最后再根据有关传感器信号确定修正点火提前角正三项点火提前角的代数和即为实际的最佳点火提前角。

即：

最佳点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角

初始点火提前角：

为了控制点火正时，电控单元根据上止点位置确定点火提前角。

在一些微电子控制点火系统中,有些发动机的电控单元把G1和G2信号出现后第一个Ne信号过零点定位压缩行程上止点10度。

并以这个角度作为点火正时计算的基准点，称为初始点火提前角，其大小随发动机而异。

基本点火提前前角：

发动机正常运转时，电控单元按怠速工况和非怠速工况两种工况确定基本点火提前角。

发动机正处于怠速工况时，电控单元根据节气门位置信号，发动机转速信号及空调开关信号，确定基本点火提前角。

修正点火提前角：

除了转速和负荷以外，其它对点火提前角有重要影响的因素均归入到修正点火提前角中，电控单元根据有关传感器的信号，分别示出对应的修正值，他们的代数和就是修正点火提前角.修正点火提前角所包含的修正值有暖机修正、过热修正、空燃比反馈修正、怠速稳定性修正、爆震修正等。

3.最大和最小提前角控制。

在电控点火系统中，有电控单元对实际点火提前角的数值范围进行限制。

最大和最小点火提前角的一般范围为：

最大点火提前角：

35°到45°

最小点火提前角;-10°到0°

二）闭合角控制

闭合角控制也称通电时间控制。

影响初级线圈通过电流的主要因素有发动机转速和蓄电池电压。

当发动机转速高时适当增大闭合角，以防止初级线圈通过电流值下降，造成次级高压下降，点火困难。

蓄电池电压下降时，基于相同的理由，也应适当增大闭合角。

通过对闭合角的准确调节不但改善了点火系统的点火性能，而且还可以防止初级点火线圈发热和电能的无效损耗。

三）爆震传感器与爆震控制

爆震是汽油机运行过程中产生的一种最有害的故障现象。

汽油机如持续产生爆震，火花塞电极或活塞就可能产生过热、熔损等现象，导致发动机损坏，因此必须防止爆震的发生。

1.对发动机爆震的检测

可以采用气缸压力检测、爆燃噪声检测和发动机机体振动检测等方法，噪声检测是一种非接触式检测方法，其耐久性好，但精度和灵敏偏低。

气缸压力检测方法精度最高，但传感器的耐久性差安装困难。

发动机机体振动检测方法，也称缸壁振动型检测方法，这种检测方法具有较高的检测精度，传感器安装方便灵活，耐久性也较好，是目前最常用的爆震检测方法。

2.爆震传感器

1）磁致伸缩式爆震传感器

它由高镍合金的磁芯、永久磁铁、感应线圈、壳体等构成。

当机体振动时，磁芯受到机体振动的影响，在传感器内产生轴向振动，使通过感应线圈的磁通发生变化，在感应线圈产生感应电动势，此电动势即是爆震传感器输出电压信号。

传感器输出的电压信号的大小与发动机振动的频率有关，当传感器自振频率与设定爆震强度时发动机的振动频率产生谐振时，传感器的输出电压将达到最大值，ECU根据该传感器的输出电压，就可以对发动机是否爆震作出判断。

2）共振型压电式爆震传感器

共振型压电式爆震传感器．是利用产生爆震时的发动机振动频率与传感器本身的固定频率“合拍”时产生共振现象。

来检测爆震是否发生的，其结构如图所示。

该传感器由压电元件、振荡片、基座等构成。

压电元件紧密贴合在振荡片上，振荡片则固定在传感器的基座上。

发动机工作时，振荡片随机体的振动而振荡，振荡片的振荡使与它紧密贴合的压电元件变形，并产生电压信号，此电压信号即是器传感器的输出信号。

3）非共振型压电式爆震传感器

非共振型压电式爆震传感器足以接受信号的形式来判断是否产生爆震，其结构如图所示，它由两个同级性相向对接的压电元件和配重构成，结构简单，制造时不需调整。

发动机机体振动时，传感器内部的配重受机体振动的影响而产生加速，压电元件就会受到配重加速时惯性力的作用，而产生电压信号。

在爆震发生的频率及该频率附近，这种传感器输出地信号不会很大，而是具有平的输出特性。

如图所示，因此，为了能够根据该传感器输出的电压认识至发动机是否发生爆震作出判断，必须将发动机振动频率的输出电压信号送到识别爆震滤波器中，以判别是否有爆震信号产生。

非共振型压电式爆震传感器感测频率范围设计成零至数千赫兹，可检测具有较宽频率带的发动机振动频率。

用于不同发动机上时，只需调整虑波器的过滤频率就可使用，而不需更换传感器，这是非共振型压电式爆震传感器突出优点。

3.爆震控制

一般而言，点火提前角越大，就越易产生爆震，推迟点火时间对消除爆震有明显的作用。

总结巩固新课：

分钟

1.汽油机对点火系的要求？

2.闭合角控制回路的作用？

3.什么是点火提前角？

4.点火系控制内容？

示范操作：

分钟

一、高压线

高压缸线最大阻值不超过25KΩ

二、点火线圈的检测

拔下点火线圈线束连接器，用万用表欧姆档检测点火线圈各线圈的电阻值。

一次侧线圈：

冷态0.36-0.55欧姆

热态0.45-0.65欧姆

二次侧线圈：

冷态9000-15400欧姆

热态11400-13800欧姆

三、点火器的检测

起动发动机，用万用表直流电压档或示波器检查点火器端子间的电压。

+B-接地点火开关ON9-14V

IGT-接地发动机起动或怠速运转有电压脉冲

IGF-接地发动机起动或怠速运转有电压脉冲

四、火花塞的检测

用万用表欧姆档测量火花塞绝缘电阻的方法来判断火花塞能否继续使用，其绝缘电阻应≧10MΩ。

另外，也可以连续5次将发动机转速迅速提高到4000r/min,然后熄火，拆下火花塞，检查其电极状况。

若电极干燥，火花塞可用；若电极潮湿，则需要更换。

五、爆震传感器的检修（以丰田2JZ-CE为例）

压电共振型，爆震响应频率6KHz左右。

1.电阻的检测

拔开爆震传感器连接插头，用电阻档检测其接线端子与外壳间电阻，应

为无穷大。

2.输出信号的检查

当发动机怠速时，用示波器检查爆传的接线端子与搭铁间应有脉冲波形输出。

安全措施：

分钟

1.讲解安全措施

2.在起动发动机时注意通知其他同学

3.在使用万用表时，使用电阻档和通断档时应将点火开关关闭，以防损坏电子元件。

巡回指导：

分钟

1.教育学生爱护教具，以防损坏

2.重点让学生掌握操作步骤和方法

3.发现问题及时指导

4.保持有序操作，不许大声喧哗

5.课间停止操作，关闭电源，收回点火开关钥匙

结束指导：

分钟

1.总结实习操作情况

2.讲解操作中发现的共性问题

3.讲授操作重点

布置作业

1.《汽车电控发动机构造与维修习题集》点火控制系统部分

2.实习报告：

点火控制系统的检查

执行情况及体会

系主任签字：

年月日