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1、第四章 微机控制点火系统,学习目的：理解微机控制点火系统的工作原理，掌握微机控制点火系统的检修方法。学习要求：理解微机控制点火系统的概念；理解微机控制点火系统的组成及功用；理解微机控制点火系统的点火提前角控制、闭合角控制、爆震控制；掌握微机控制点火系统的检修方法。学习内容：4-1 概述4-2 微机控制点火系统的控制原理4-3 微机控制点火系统的检修,4-1 概述,发动机对点火系统的要求点火系统的发展微机控制点火系统的组成及功用4.1.4 微机控制点火系统的分类4.1.5 微机控制点火系统的优点,4-1 概述,发动机对点火系统的要求1提供足以击穿火花塞电极间隙的高电压2提供足够的火花能量与持续时
2、间3提供适时的点火时刻点火时刻对发动机工作性能的影响比较大，要求点火系能提供最佳点火时刻。而发动机的最佳点火时刻应从发动机功率、燃油消耗、燃烧是否粗暴以及排气净化等方面综合考虑。（1）发动机转速的影响（2）发动机负荷的影响（3）空燃比的影响（4）点火时刻对发动机排放的影响（5）点火时刻对发动机爆燃的影响,4-1 概述,（1）发动机转速的影响最佳点火提前角随发动机转速升高而加大。在普通点火系统中，用机械离心调节器控制点火提前角，只能分段按线性规律调节点火提前角，所以调节曲线与理想曲线相差较大。采用电子控制点火系统时，可以使发动机的实际点火提前角更接近于理想的点火提前角。,图 转速对点火提前角的影
3、响,4-1 概述,（2）发动机负荷的影响最佳点火提前角随发动机负荷增大而减小。在普通点火系统中，用真空提前调节器调整点火提前角，只能按简单的线性规律调节，调节曲线与理想曲线相差较大。采用电子控制点火系统时，可以使发动机的实际点火提前角更接近于理想的点火提前角。,图 负荷对点火提前角的影响,4-1 概述,（3）空燃比的影响当空燃比A/F在11.7左右时，所需的最佳点火提前角最小，因为此时燃烧速度最快。,图 空然比对点火提前角的影响,4-1 概述,（4）点火时刻对发动机排放的影响推迟点火时刻，增高了排气温度，促进了HC和CO的氧化，降低了HC。点火时刻对CO的排放浓度影响不太大，但过分推迟点火，会
4、因CO没有时间完全氧化，引起CO排放浓度增大。推迟点火，发动机的最高温度降低，NOX的排放量随之减少。但同时也降低了发动机的动力性和经济性。由此看来，通过改变点火时刻来降低有害排放物，必然要牺牲发动机的动力性和经济性。,4-1 概述,（5）点火时刻对发动机爆燃的影响点火过早，由于上止点附近的压力升高率增加，使末端混合气处的压缩压力上升，增加了爆燃的可能性。相反，推迟点火，可以避免爆燃的产生。因此，在现代发动机中，都设有通过调节点火时刻来消除爆燃的爆燃控制系统。,4-1 概述,点火系统的发展1.传统点火系2.有触点电子点火系3.无触点普通电子点火系 4.微机控制电子点火系,4-1 概述,图 微机
5、控制点火系统的组成,微机控制点火系统的组成及功用（1）电源（2）传感器（3）电控单元（4）点火控制器（5）点火线圈（6）分电器（7）火花塞,4-1 概述,（2）传感器：检测发动机各种状态参数，为ECU提供点火提前角的控制依据。1）转速和曲轴位置传感器：检测发动机曲轴转速信号、发动机曲轴转角信号、曲轴基准位置信号，ECU根据转速信号确定基本点火提前角，根据转角和基准位置信号确定曲轴位置。2）进气流量传感器：检测进气流量，确定基本点火提前角。3）节气门位置传感器：检测节气门的开度大小,判定发动机负荷状态；同时还能反映节气门变化快慢，判定加速、减速工况，修正点火提前角。4）水温传感器：检测冷却液温度
6、，修正点火提前角。5）进气温度传感器：检测进气温度，修正点火提前角。6）爆震传感器：检测发动机的爆震信号，实现点火时刻闭坏控制。,（3）电控单元：点火系统中的控制元件。其作用是不断地采集各传感器的信息，按特定的程序进行判断、运算，向点火控制器或点火线圈发出最佳控制信号。1）点火时刻（点火提前角）控制信号IGT ECU根据传感器输入信息，计算出最佳点火提前角，然后根据曲轴位置传感器G、Ne信号，确定曲轴位置，适时向点火器发出点火控制信号IGT，使火花塞点火。2）汽缸判别信号IGDA、IGDB 有分电器的点火系，点火顺序由配电器确定；无分电器的点火系，ECU根据G、Ne信号，计算输出气缸判别信号I
7、GDA、IGDB，用于确定点火顺序（点火缸）。,4-1 概述,4-1 概述,4-1 概述,4-1 概述,图2.10 丰田ESA系统的点火控制器电路Fig 2.10 ignition controller circuit of TOYOTA ESA system,基本功能 闭合角控制 恒流控制 加速感知 锁止保护 点火监视,（4）点火控制器ECU的一个执行机构。其作用是将电控单元输出的点火信号进行功率放大，再驱动点火线圈工作。,4-1 概述,4.1.4 微机控制点火系统的分类1微机控制有分电器点火系有分电器，点火线圈产生的高压电经分电器中的配电器按点火顺序分配至各气缸。凌志LS400、桑塔纳20
8、00的AFE发动机等采用了这种点火系。,图 微机控制有分电器点火系,4-1 概述,2微机控制无分电器点火系微机控制无分电器点火系又叫直接点火系，无分电器，点火线圈的高压电直接加于火花塞，由ECU和点火控制器确定点火顺序。（1）同时点火方式（2）单独点火方式,4-1 概述,（1）同时点火方式无分电器，点火线圈的高压线直接与火花塞相连，一个点火线圈连接两个缸的火花塞，两缸火花塞串联，同时点火，一缸处于压缩（作功缸），一缸处于排气（废火缸），同时点火的两缸火花塞极性相反。,图 同时点火方式的微机控制无分电器点火系,4-1 概述,有三个独立点火线圈，每个点火线圈的初级绕组分别由点火控制器内的一个三极管
9、控制，次级绕组分别向配对的两个火花塞供电。,4-1 概述,无分电器，点火线圈直接与火花塞相连，一个点火线圈连接一个缸的火花塞，无高压线。微机控制点火顺序。,图2.5 单独点火方式的点火系Fig 2.5 independent igniting ignition system,（2）单独点火方式,4-1 概述,4.1.5 微机控制点火系统的优点无分电器点火系统由于取消了分电器，其性能更加优越，除具有一般微机控制点火系的优点外，还具有以下优点：1）不存在分火头和分电器盖间的跳火问题，能量损失和电磁干扰明显减少；2）减少或不设高压线，减小电磁干扰；3）减小机械磨损，故障率大大降低；4）节省安装空间，
10、结构简单。,4-2 微机控制点火系统的控制原理,点火提前角控制闭合角控制爆震控制,4-2 微机控制点火系统的控制原理,点火提前角控制1.起动时的点火提前角控制起动时，转速较低，工况不稳定，将点火提前角固定为一个设定值。当发动机转速达到某一转速(如400r/min)时，转入其他控制方式。,4-2 微机控制点火系统的控制原理,2.起动后的点火提前角控制实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角（1）初始点火提前角初始点火提前角是原始设定的，又称固定点火提前角。初始点火提前角一般为上止点前510。（2）基本点火提前角基本点火提前角是电脑根据主要因素确定的点火提前角。1）怠速时的基
11、本点火提前角2）正常运行时的基本点火提前角,4-2 微机控制点火系统的控制原理,1）怠速时的基本点火提前角怠速时的基本点火提前角是根据发动机的怠速转速及空调是否工作而控制的。当空调不工作时，怠速基本点火提前角定为4；当空调工作时，随发动机怠速转速的提高，点火提前角增大为8。再考虑到初始点火提前角，两种工况所对应的实际点火提前角分别为14和18。,4-2 微机控制点火系统的控制原理,当发动机正常工作时，发动机工作稳定，气缸燃烧充分，此时的基本点火提前角是根据转速和负荷的信息，通过查找储存在MAP图中的值来确定的。,2）正常运行时的基本点火提前角正常运行时的基本点火提前角是指节气门位置传感器的怠速
12、触点打开时所对应的基本点火提前角。,4-2 微机控制点火系统的控制原理,（3）修正点火提前角1）暖机修正怠速，随着冷却液温度的升高，逐渐减小点火提前角。2）怠速稳定修正怠速，当发动机负载变化，引起发动机转速的波动，ECU根据实际转速与目标转速的差值修正点火提前角，以稳定怠速。,4-2 微机控制点火系统的控制原理,3）空燃比反馈修正ECU根据氧传感器的信号修正喷油量，当喷油量减少而导致混合气变稀时，应适当地增加点火提前角；反之则增大点火提前角。,4-2 微机控制点火系统的控制原理,在ECU中存储有闭合角控制模型，闭合角随发动机转速的增大和蓄电池电压的减小而增大，保证初级线圈导通时间不变。,闭合角
13、控制闭合角控制又称通电时间控制。,4-2 微机控制点火系统的控制原理,爆震控制1.爆震控制利用爆震传感器检测是否发生爆震，有爆震则推迟点火时刻，无爆震则提前点火时刻，使点火时刻在任何工况都保持最佳值，从而实现点火时刻闭环控制。2.爆震控制方法在爆震判定期内，检测到爆震就推迟点火提前角，直至爆震停止，又以一定角度递增提前角，直至再次爆震。,4-3 微机控制点火系统的检修,丰田皇冠3.0 2JZ-GE发动机点火系检修福特天霸2.3L发动机点火系检修韩国Sonata3.0发动机点火系检修时代超人AJR发动机点火系检修尼桑阳光轿车点火系检修,点火系检查基本步骤：,火花塞跳火检查,中央高压线跳火检查,检
14、查继电器和熔丝,检查点火线圈,检查点火器,检查控制点火的传感器：曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、转速传感器、空气流量计和进气压力传感器。,检查电脑,检查点火正时,检查火花塞、分电器、分缸线,更换,更换,更换,更换,检查高压电路：,检查低压电路：,3-3 微机控制点火系统的检修,丰田皇冠3.0 2JZ-GE发动机点火系检修特点：有分电器，ECU控制点火器，点火器控制点火线圈,3-3 微机控制点火系统的检修,检修：1、高压线：用欧姆表测量每根高压线电阻，应小于25千欧。2、检查分电器盖、分火头、分电器的接触情况和绝缘情况。,3-3 微机控制点火系统的检修,3、检查ECU输出的IGT信号：拔下点火
15、器连接器，用万用表测量IGT端的信号电压，起动发动机，万用表读数应为0.51V。,3-3 微机控制点火系统的检修,4、检查点火器电源线：12V搭铁线：0欧姆信号线：将二极管试灯接于点火器与点火线圈（或搭铁）直间，起动发动机试灯应闪亮。,5、检查点火线圈电源线：12V电阻：初级绕组0.360.65欧姆，次级绕组918千欧,6、检查传感器线圈电阻：G1-G、G2-G之间125235欧姆，Ne-G之间155290欧姆间隙：转子与线圈之间0.20.4mm信号轮：有无缺损7.电脑替换检查,3-3 微机控制点火系统的检修,福特天霸2.3L发动机点火系检修特点：有分电器，ECU控制点火器，点火器控制点火线圈
16、，点火器装在分电器壳上。,点火器接线：（1）曲轴位置和发动机转速信号PIP（Profile Ignition Pickup）：该信号经点火器发送至ECU。（2）点火信号SPOUT（Spark out）：ECU向点火器发送的点火信号，确定点火提前角。若拔下点火正时接头，点火提前角由点火器控制为基本点火提前角。,（3）起动信号ST：点火开关ST，按起动工况确定点火提前角。（4）点火开关电源SW：点火开关ON，点火器供电，开始工作。（5）点火线圈控制信号COIL：点火器中的功率三极管控制点火线圈的通断。,（6）搭铁G：点火器经ECU搭铁。（7）、（8）、（9）：曲轴位置传感器搭铁线、信号线、电源线。
17、,3-3 微机控制点火系统的检修,3-3 微机控制点火系统的检修,检修：1.中央高压线跳火检查2.分缸高压线跳火检查3.检查点火线圈电源线：12V信号线：脉冲信号线圈电阻：初级线圈电阻为0.31；次级线圈电阻为8k11.5k。4.检查点火器：检查电阻 检查电压5.检查传感器6.检查ECU,3-3 微机控制点火系统的检修,韩国Sonata3.0发动机点火系检修有分电器，无点火器，功率管外接式，便于更换。,3-3 微机控制点火系统的检修,检修：1.中央高压线跳火检查2.分缸高压线跳火检查3.检查点火线圈电源线：12V信号线：脉冲信号线圈电阻：初级线圈电阻为0.81.2；次级线圈电阻为10k13k。
18、4.检查功率三极管电源线：12V搭铁线：0信号线：脉冲信号，发动机运行时1V2V。功率三极管：按电工学的方法检查。5.检查传感器6.检查ECU,3-3 微机控制点火系统的检修,时代超人AJR发动机点火系检修无分电器同时点火系，有点火器，点火线圈与点火器制成一体。,3-3 微机控制点火系统的检修,检修：1.高压线跳火检查2.点火模组的检查次级线圈电阻：4k6k电源线：12V搭铁线：0信号线：拔下点火模组连接器，二极管试灯接在连接器插头的1脚（3脚）与搭铁之间，起动发动机，试灯应闪亮。3.传感器4.ECU,3-3 微机控制点火系统的检修,尼桑阳光轿车点火系检修直接点火系，有点火器，点火线圈与点火器
19、制成一体。,3-3 微机控制点火系统的检修,检修：1.高压线跳火检查2.点火模组的检查次级线圈电阻：几k电源线：12V搭铁线：0信号线：拔下点火模组连接器，二极管试灯接在连接器插头的3脚与搭铁之间，起动发动机，试灯应闪亮。3.传感器4.ECU,总结,1.微机控制点火系统由电源、传感器、电控单元、点火控制器、点火线圈、分电器、火花塞组成。2.电控单元向点火控制器或点火线圈发出点火时刻（点火提前角）控制信号IGT和汽缸判别信号IGDA、IGDB。3.点火控制器是ECU的一个执行机构。其作用是将电控单元输出的点火信号进行功率放大，再驱动点火线圈工作。除具有控制点火线圈通断的基本功能外，还具有闭合角控
20、制、恒流控制、加速感知、锁止保护、点火监视等功能。,总结,4.分类,总结,5.点火提前角的控制起动时的点火提前角固定为一个设定值起动后的点火提前角：实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角6.闭合角控制：闭合角随发动机转速的增大和蓄电池电压的减小而增大，保证初级线圈导通时间不变。7.爆震控制：利用爆震传感器检测是否发生爆震，有爆震则推迟点火时刻，无爆震则提前点火时刻，使点火时刻在任何工况都保持最佳值，从而实现点火时刻闭环控制。,8.点火系检修,火花塞跳火检查,中央高压线跳火检查,检查继电器和熔丝,检查点火线圈,检查点火器,检查控制点火的传感器：曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、转速传感器、空气流量计和进气压力传感器。,检查电脑,检查点火正时,检查火花塞、分电器、分缸线,更换,更换,更换,更换,检查高压电路：,检查低压电路：,总结,习题,1.微机控制点火系有哪些元件组成？2.ECU在点火控制中起什么作用？3.点火器的作用是什么？4.微机控制点火系可分哪几类？5.微机控制点火系的点火提前角是如何控制的？6.微机控制点火系的闭合角是如何控制的？7.什么是爆震控制？9.微机控制点火系检修的一般步骤是什么？10.举例说明微机控制点火系的检修方法？,
