汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成模板PPT課件

1、車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)12021年11月17日星期三本章內(nèi)容安排第二章 汽油機供油控制第第1 1課課 汽油機點火控制的基本原理汽油機點火控制的基本原理第第2 2課課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成本章主要介紹：計算機點火系統(tǒng)的基本組成與原理；點火系統(tǒng)控制過程與控制參數(shù)分析；點火提前角控制過程以及特殊工況下的修正方法；現(xiàn)代汽車點火系典型系統(tǒng)分析；無分電器點火系統(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。第1頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)22021年11月17日星期三本節(jié)課的主要內(nèi)容第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火

2、控制一、計算機控制點火系統(tǒng)的特點與類型二、計算機控制點火系統(tǒng)的組成三、典型點火控制系統(tǒng)分析四、爆震控制第2頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)32021年11月17日星期三1.計算機控制點火系統(tǒng)的特點 在所有的工況及各種環(huán)境條件下，均可自動獲得理想的最佳點火提前角，從而使發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性、排放性及工作穩(wěn)定性等特性均處于最佳匹配狀態(tài)； 在整個工作范圍內(nèi)，均可提供足夠的點火能量，提高了點火的可靠性，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)，在整個工作范圍內(nèi)提供所需恒定點火能量；一、計算機控制點火系統(tǒng)的特點與類型第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第3

3、頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)42021年11月17日星期三1.計算機控制點火系統(tǒng)的特點 配合閉環(huán)反饋控制技術(shù)，與燃料供給系統(tǒng)實行綜合控制，可使點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)動機各種性能的提高； 點火提前角控制不能僅從點火系統(tǒng)或者發(fā)動機系統(tǒng)出發(fā)考慮，而是要求與其它系統(tǒng)協(xié)調(diào)，提供動態(tài)的集中控制平臺，以此追求系統(tǒng)最佳，即車輛整體的最佳控制。一、計算機控制點火系統(tǒng)的特點與類型第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第4頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)52021年11月17日星期三2.計算機控制點火系統(tǒng)的類型 （

4、1）按高壓配電方式不同分 機械高壓配電 采用傳統(tǒng)的分電器分配點火線圈產(chǎn)生的高壓。因此這種改進型的微電腦點火控制系統(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。 電子高壓配電 由電子控制進行高壓分配，這種全電子微電腦點火控制系統(tǒng)又分兩種類型：u 一種是無分電器，但有高壓導(dǎo)線；u 另一種則無高壓導(dǎo)線（直接點火）。一、計算機控制點火系統(tǒng)的特點與類型第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第5頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)62021年11月17日星期三2.計算機控制點火系統(tǒng)的類型 （2）按點火方式不同分 分組同時點火方式 一般是將各缸火花塞兩兩分組，每次點火都是

5、同組的兩缸火花塞同時進行。其中一缸是有效點火，成對的另一缸為排氣行程，是無效點火。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。 分組同時點火方式又有二極管分配方式和點火線圈分配方式兩種不同的高壓配電形式。一、計算機控制點火系統(tǒng)的特點與類型第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制二極管分配同時點火方式點火線圈分配同時點火方式第6頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)72021年11月17日星期三2.計算機控制點火系統(tǒng)的類型 （2）按點火方式不同分直接點火方式 每缸火花塞都單獨配有一個點火線圈，一般是將點火線圈直接安裝在火花塞的上面，因此可省去高壓

6、導(dǎo)線。一、計算機控制點火系統(tǒng)的特點與類型第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第7頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)82021年11月17日星期三2.計算機控制點火系統(tǒng)的類型 （3）按是否有反饋控制分 開環(huán)控制方式 無爆燃傳感器，控制器只是以反映發(fā)動機工況、狀態(tài)的各傳感器信號對點火提前角進行控制。 閉環(huán)控制方式 設(shè)有發(fā)動機爆燃傳感器，通過發(fā)動機爆燃傳感器反饋發(fā)動機爆燃情況，作出點火提前角的修正控制。閉環(huán)控制方式可使點火提前角控制更接近爆燃區(qū)，可更有效地發(fā)揮發(fā)動機的功率。目前廣泛采用。一、計算機控制點火系統(tǒng)的特點與類型第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽

7、油機 點火控制第8頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)92021年11月17日星期三組成：傳感器、電子控制單元（ECU）、執(zhí)行器組成二、計算機控制點火系統(tǒng)的組成第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第9頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)102021年11月17日星期三1.傳感器u 發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器（曲軸位置傳感器）u 空氣流量計u 節(jié)氣門位置傳感器u 上止點位置傳感器（判缸傳感器）u 冷卻液溫度傳感器u 氧傳感器u 爆震傳感器u 進氣溫度傳感器二、計算機控制點火系統(tǒng)的組成第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第10頁/共32頁車輛電

8、子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)112021年11月17日星期三1.傳感器（1）發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器（曲軸位置傳感器）u 磁電式問題：1信號是如何產(chǎn)生的？信號是如何產(chǎn)生的？9090齒、齒、4 4/ /齒、齒、2 2/ /方波方波二、計算機控制點火系統(tǒng)的組成第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制 第11頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)122021年11月17日星期三1.傳感器（1）發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器（曲軸位置傳感器）u 光電式問題：1信號是如何產(chǎn)生的？二、計算機控制點火系統(tǒng)的組成第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第12頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車

9、輛電子控制技術(shù)132021年11月17日星期三1.傳感器（2）上止點位置傳感器 （判缸傳感器）二、計算機控制點火系統(tǒng)的組成第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制磁電式判缸傳感器光電式判缸傳感器第13頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)142021年11月17日星期三1.傳感器（3）爆震傳感器u 功用：爆震傳感器向ECU輸入爆震信號，經(jīng)ECU處理后，控制點火提前角，抑制爆震產(chǎn)生u 安裝位置二、計算機控制點火系統(tǒng)的組成第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制安裝在發(fā)動機缸體上 安裝在火花塞上第14頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)1520

10、21年11月17日星期三 磁致伸縮式爆震傳感器u 磁致伸縮效應(yīng)：是指鐵磁體在被外磁場磁化時，其體積和長度將發(fā)生變化的現(xiàn)象。u 組成：永久磁鐵、靠永久磁鐵激磁的強磁性鐵芯以及鐵芯周圍的線圈。u 原理：當(dāng)發(fā)動機的氣缸體出現(xiàn)振動時，該傳感器在7kHz左右處與發(fā)動機產(chǎn)生共振，強磁性材料鐵芯的導(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)生電動勢，將這一信號輸入ECU。二、計算機控制點火系統(tǒng)的組成第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第15頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)162021年11月17日星期三壓電式爆震傳感器壓電式爆震傳感器u

11、組成：組成：壓電元件、配重塊及導(dǎo)線壓電元件、配重塊及導(dǎo)線u 原理：原理：利用結(jié)晶或陶瓷多晶體的利用結(jié)晶或陶瓷多晶體的壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)而工作，也有利用摻雜而工作，也有利用摻雜硅的壓電電阻效應(yīng)的。硅的壓電電阻效應(yīng)的。u 當(dāng)發(fā)動機的氣缸體出現(xiàn)振動且振當(dāng)發(fā)動機的氣缸體出現(xiàn)振動且振動傳遞到傳感器外殼上時，外殼動傳遞到傳感器外殼上時，外殼與配重塊之間產(chǎn)生相對運動，夾與配重塊之間產(chǎn)生相對運動，夾在這兩者之間的壓電元件所受有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。壓力發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電壓。二、計算機控制點火系統(tǒng)的組成第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第16頁/共32

12、頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)172021年11月17日星期三2.執(zhí)行器u 點火線圈u 點火控制模塊二、計算機控制點火系統(tǒng)的組成第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第17頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)182021年11月17日星期三2.執(zhí)行器u 點火線圈u 點火控制模塊二、計算機控制點火系統(tǒng)的組成第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第18頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)192021年11月17日星期三u 以日本豐田公司1GGZEU型發(fā)動機采用的DLI系統(tǒng)為例u ECU除向點火控制模塊輸出點火信號IGt外，還可同時輸出

13、氣缸判別信號IGd1、IGd2，為點火控制模塊提供氣缸的點火時序。三、典型點火控制系統(tǒng)分析第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制豐田1GGZEU型發(fā)動機采用的DLI系統(tǒng)原理圖第19頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)202021年11月17日星期三1. 曲軸位置傳感器信號u 曲軸位置傳感器由G1、G2及Ne等三個線圈組成，用于判別氣缸行程及檢測曲軸轉(zhuǎn)角的位置，以此確定點火提前角和導(dǎo)通角。u G1信號產(chǎn)生的原理與普通磁電式信號發(fā)生器的工作原理相。只要G1線圈信號出現(xiàn)，就表示第六缸處于壓縮行程上止點，該信號主要確定點火時刻基準(zhǔn)。u G2線圈與G1線圈相位相差360曲軸

14、轉(zhuǎn)角，因此當(dāng)G2信號出現(xiàn)時，即表示第一缸活塞處于壓縮行程上止點。其作用與G1信號相同。u Ne信號傳感器轉(zhuǎn)子有24個齒，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)將產(chǎn)生24個脈沖信號，其周期長度為30發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)角。將該脈沖信號整形后，再通過電路將24個脈沖進行720脈沖分頻，即可產(chǎn)生1曲軸轉(zhuǎn)角信號。該信號主要用于計量點火提前角和點火線圈的導(dǎo)通角。三、典型點火控制系統(tǒng)分析第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第20頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)212021年11月17日星期三2. ECU輸出信號u ECU依據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、進氣量、冷卻液溫度、起動開關(guān)等信息，精確計算點火提前角，并向點火控制模塊

15、發(fā)出IGd1、IGd2及IGt信號。u IGt為點火信號，用于各缸點火提前角的控制，而信號IGd1和IGd2為判缸信號u 點火控制模塊可據(jù)此判定氣缸的點火次序，依次完成對各點火線圈點火過程的控制。u 各點火線圈導(dǎo)通角控制由點火控制模塊中的導(dǎo)通角控制系統(tǒng)完成。三、典型點火控制系統(tǒng)分析第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制IGd1IGd2結(jié)果No.1、NO.601點火No.2、NO.500點火No.3、NO.410點火IGd1、IGd2信號狀態(tài)第21頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)222021年11月17日星期三u 各點火線圈導(dǎo)通角控制由點火控制模塊中的導(dǎo)通角控制

16、系統(tǒng)完成。u 由于EFI系統(tǒng)中噴油器驅(qū)動信號也來自于曲軸位置傳感器。若點火系出故障使火花塞不點火，而曲軸位置傳感器工作正常，噴油器會照常噴油，因此會造成液態(tài)燃料進入氣缸，導(dǎo)致發(fā)動機狀態(tài)異常，或繼續(xù)運轉(zhuǎn)時三元催化反應(yīng)器過熱。u 為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，特設(shè)定當(dāng)完成點火過程后，點火控制模塊應(yīng)及時向ECU返回點火確認(rèn)信號Igf，若其3-5個工作循環(huán)均無Igf信號反饋時，ECU便以此判定點火系有故障，發(fā)出指令強行斷油，使發(fā)動機熄火。三、典型點火系統(tǒng)分析第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制圖419 ECU的輸出信號分析第22頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)232021年

17、11月17日星期三u 理論與實踐均表明，發(fā)動機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態(tài)的。u 爆震控制系統(tǒng)的目的：就是使發(fā)動機穩(wěn)定地工作在無限逼近爆震臨界狀態(tài)區(qū)域。對于爆震控制而言，點火時刻控制具有重要的作用。四、爆震控制第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制第23頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)242021年11月17日星期三1.爆震與點火時刻的關(guān)系u 爆震的產(chǎn)生和發(fā)動機點火時刻密切相關(guān)，圖4-20所示。u 如點火時刻早，燃燒的最高壓力會過高，爆震就容易發(fā)生。通常發(fā)動機發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的點火時刻將處在產(chǎn)生爆震對應(yīng)的點火時

18、刻附近（MBT曲線）。u 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)除根據(jù)油料品質(zhì)選擇點火提前角外，并無其它爆震控制系統(tǒng)。u 點火時刻設(shè)定遠(yuǎn)離爆震界限，點火時刻滯后，導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和功率下降，燃料消耗增加。u 因此，在設(shè)置爆震傳感器的點火系閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可利用反饋控制把點火時刻控制在爆震界限點附近，即所謂“微爆”狀態(tài)，有利于提高發(fā)動機各項性能。四、爆震控制第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制氣缸壓力與點火時刻關(guān)系爆震與點火時刻的關(guān)系爆震與發(fā)動機扭矩的關(guān)系第24頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)252021年11月17日星期三2.爆震控制系統(tǒng)u 安裝在發(fā)動機缸體上的爆震傳感器可感應(yīng)出發(fā)動機

19、不同頻率范圍內(nèi)的振動。u 當(dāng)發(fā)動機發(fā)生振動時，傳感器可產(chǎn)生較大振幅的電壓信號。四、爆震控制第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制圖422 爆震傳感器的檢測頻率與輸出電壓第25頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)262021年11月17日星期三u 發(fā)動機產(chǎn)生振動是否一定是發(fā)生爆震，還必須利用ECU中的爆震信號識別系統(tǒng)進行判定。u 先用濾波電路將傳感器輸入的發(fā)動機振動信號進行過濾，只允許特定頻率范圍的振動信號通過濾波電路。u 再將濾波后信號的峰值電壓與爆震強度基準(zhǔn)值進行比較，若其值爆震強度基準(zhǔn)值，ECU即可據(jù)此判定發(fā)動機處于爆震狀態(tài)。四、爆震控制第2課 汽油機點火控制

20、系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制ECU中的爆震信號識別電路第26頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)272021年11月17日星期三u 判定發(fā)動機存在爆震狀態(tài)后，ECU發(fā)出控制指令，點火系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)以某一固定值（1.52.0曲軸轉(zhuǎn)角）逐漸減小點火提前角，直至爆震信號消除，且在一段時間內(nèi)保持在最后點火提前角值不變。u 此后若又有爆震發(fā)生，繼續(xù)前一個控制過程；u 若無爆震就此消除，則又開始以相同固定值逐漸增大點火提前角，一直到爆震重新產(chǎn)生，周而復(fù)始，使得發(fā)動機始終工作于“微爆”臨界狀態(tài)。四、爆震控制第2課 汽油機點火控制系統(tǒng)的基本組成第三章 汽油機 點火控制爆震反饋控制原理第27頁/共32頁車輛電子控制技術(shù)車輛電子控制技術(shù)282021年11月