汽車電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與維修(第2版)-3-汽車微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)課件

1、第三章 汽車微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)第一節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成第二節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制過程第三節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)高壓電的分配方式第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的控制過程第五節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的使用與檢修 第一節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 一、 傳感器與開關(guān)信號(hào)傳感器用來檢測(cè)與點(diǎn)火有關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作和狀況信息，并將檢測(cè)結(jié)果輸入ECU，作為計(jì)算和控制點(diǎn)火時(shí)刻的依據(jù)。 空氣流量傳感器是確定進(jìn)氣量大小的傳感器。 進(jìn)氣溫度傳感器信號(hào)反映發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣的溫度。在微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)中，ECU利用該信號(hào)對(duì)基本點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正。冷卻水溫傳感器信號(hào)反映發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度的高低。 節(jié)氣門位置傳感器將節(jié)氣門開啟角度轉(zhuǎn)換

2、為電信號(hào)輸入ECU，ECU利用該信號(hào)和車速傳感器信號(hào)來綜合判斷發(fā)動(dòng)機(jī)所處的工況(怠速、中等負(fù)荷、大負(fù)荷、減速)，并對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正。各種開關(guān)信號(hào)用于修正點(diǎn)火提前角。 下一頁(一) 爆震傳感器的功用 將發(fā)動(dòng)機(jī)爆震信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，以便ECU通過修正點(diǎn)火提前角來消除爆震。因此，爆震傳感器是點(diǎn)火提前角閉環(huán)控制系統(tǒng)必不可少的傳感器。(二) 發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的檢測(cè)方法發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的檢測(cè)方法有三種：一是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的振動(dòng)頻率；二是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室壓力的變化；三是檢測(cè)混合氣燃燒的噪聲。(三) 爆震傳感器的分類爆震傳感器按檢測(cè)方式不同，可分為共振型與非共振型兩種；按結(jié)構(gòu)不同，可分為磁致伸縮式和壓

3、電式兩種。通用和日產(chǎn)汽車采用了磁致伸縮式爆震傳感器。 下一頁上一頁第一節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 (四) 壓電式爆震傳感器1 壓電式爆震傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 壓電元件是爆震傳感器的主要部件，由壓電材料制成，制作成墊圈形狀，在其兩個(gè)側(cè)面上安放有金屬墊圈作為電極，并用導(dǎo)線引到接線插座上。慣性配重與壓電元件以及壓電元件與傳感器套筒之間安放有絕緣墊圈，套筒中心制作有螺孔，傳感器用螺栓安裝固定在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上，調(diào)整螺栓的擰緊力矩便可調(diào)整傳感器輸出的信號(hào)電壓(注意：傳感器的輸出特性出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)好，使用中擰緊力矩不得隨意調(diào)整) 下一頁上一頁第一節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 2 壓電式爆震傳感器的工作原理當(dāng)發(fā)

4、動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，傳感器套筒底座及慣性配重隨之產(chǎn)生振動(dòng)，套筒底座和配重的振動(dòng)作用在壓電元件上，由壓電效應(yīng)可知，壓電元件的信號(hào)輸出端就會(huì)輸出與振動(dòng)頻率和振動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)的交變電壓信號(hào)，如圖3-3所示。試驗(yàn)證明：發(fā)動(dòng)機(jī)爆震產(chǎn)生的壓力沖擊波頻率在69 kHz之間時(shí)振動(dòng)強(qiáng)度較大，所以信號(hào)電壓較高。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，信號(hào)電壓幅值越大。(五)磁致伸縮式爆震傳感器1 磁致伸縮式爆震傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)磁致伸縮式爆震傳感器為共振型爆震傳感器，結(jié)構(gòu)如圖3-5所示. 下一頁上一頁第一節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 圖3-3 轉(zhuǎn)速不同時(shí)壓電式非共振型爆震傳感器的輸出波形返回圖3-5 磁致伸縮式爆震傳感器的結(jié)構(gòu) 返回2 磁致

5、伸縮式爆震傳感器的工作原理當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，傳感器的伸縮桿就會(huì)隨之振動(dòng)，感應(yīng)線圈中的磁通量就會(huì)發(fā)生變化。由電磁感應(yīng)原理可知，線圈中就會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)，即傳感器就有信號(hào)電壓輸出，輸出電壓高低取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)強(qiáng)度和振動(dòng)頻率。(六) 壓力檢測(cè)式爆震傳感器直接檢測(cè)燃燒壓力來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震是測(cè)量精度最高的測(cè)量方法，但傳感器安裝困難且耐久 性較差。汽車實(shí)用的是一種間接檢測(cè)燃燒壓力的方法，檢測(cè)燃燒壓力的傳感器安裝在火花塞墊圈下面，如圖3-7所示。 下一頁上一頁第一節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 圖3-7 墊圈式爆震傳感器安裝位置 返回二、 電控單元ECU現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大多數(shù)都采用集中控制系統(tǒng)，微

6、機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)是其子系統(tǒng)。ECU既是燃油噴射控制系統(tǒng)的控制核心，也是點(diǎn)火控制系統(tǒng)的控制核心。在ECU的只讀存儲(chǔ)器ROM中，除存儲(chǔ)有監(jiān)控和自檢等程序之外，還存儲(chǔ)有由臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)定的該型發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下的最佳點(diǎn)火提前角。 三、 點(diǎn)火控制器點(diǎn)火控制器又稱為點(diǎn)火電子組件或點(diǎn)火器，是微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的功率輸出級(jí)，它接收ECU輸出的點(diǎn)火控制信號(hào)并進(jìn)行功率放大，以便驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火線圈工作。點(diǎn)火控制器的電路、功能與結(jié)構(gòu)依車型而異. 返回上一頁第一節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 第二節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制過程 一、 微機(jī)控制點(diǎn)火原理微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制原理如圖3-8所示。 二、 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火提前角的確定

7、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒不是瞬時(shí)完成的，需要先經(jīng)誘導(dǎo)期，然后才能進(jìn)入猛烈的明顯燃燒期。因此，要使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大的功率，混合氣不應(yīng)在壓縮沖程上止點(diǎn)處點(diǎn)火而應(yīng)適當(dāng)?shù)靥嵩缫恍Ｍǔ０寻l(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出功率最大和油耗最少的點(diǎn)火提前角稱為最佳點(diǎn)火提前角。點(diǎn)火提前角大小直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、油耗、排放等等。發(fā)動(dòng)機(jī)工況不同，需要的最佳點(diǎn)火提前角也不相同。 下一頁圖3-8 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)控制原理返回三、 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制過程微機(jī)控制點(diǎn)火過程可分為點(diǎn)火提前角控制和點(diǎn)火導(dǎo)通角控制兩種過程。為了說明微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的工作過程，下面以桑塔納2000GSi、3000型轎車四缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制過程為例說明。設(shè)

8、發(fā)動(dòng)機(jī)判缸信號(hào)在第1缸壓縮上止點(diǎn)前BTDC88 時(shí)產(chǎn)生、曲軸轉(zhuǎn)速2 000 r/min時(shí)最佳點(diǎn)火提前角為上止點(diǎn)前BTDC30曲軸轉(zhuǎn)角，控制過程如圖3-10所示。1 點(diǎn)火提前角的控制 2 點(diǎn)火導(dǎo)通角的控制 返回上一頁第二節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制過程 圖3-10 點(diǎn)火提前角與導(dǎo)通角控制過程 返回第三節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)高壓電的分配方式一、 機(jī)械配電方式機(jī)械配電方式是指由分火頭將高壓電分配至分電器蓋旁電極，再通過高壓線輸送到各缸火花塞上的傳統(tǒng)配電方式。 機(jī)械配電方式存在以下缺點(diǎn)：(1) 分火頭與分電器蓋旁電極之間必須保留一定間隙才能進(jìn)行高壓電分配，因此，必然損失一部分火花能量，同時(shí)也是一個(gè)主要的無

9、線電干擾源；(2) 為了抑制無線電的干擾信號(hào)，高壓線采用了高阻抗電纜，也要消耗一部分能量；(3) 分火頭、分電器蓋或高壓導(dǎo)線漏電時(shí)，會(huì)導(dǎo)致高壓電火花減弱、缺火或斷火；下一頁(4) 曲軸位置傳感器轉(zhuǎn)子由分電器軸驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)械磨損會(huì)影響點(diǎn)火時(shí)刻的控制精度；(5) 分電器安裝的位置和占據(jù)的空間，會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)布置和汽車的外形設(shè)計(jì)造成一定的困難。二、 電子配電方式電子配電方式是指在點(diǎn)火控制器控制下，點(diǎn)火線圈的高壓電按照一定的點(diǎn)火順序，直接加到火花塞上的直接點(diǎn)火方式。 常用電子配電方式分為雙缸同時(shí)點(diǎn)火和各缸單獨(dú)點(diǎn)火兩種配電方式，如圖3-12所示。下一頁上一頁第三節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)高壓電的分配方

10、式圖3-12 高壓電子配電方式的類型 返回第三節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)高壓電的分配方式(一) 雙缸同時(shí)點(diǎn)火的控制雙缸同時(shí)點(diǎn)火是指點(diǎn)火線圈每產(chǎn)生一次高壓電，都使兩個(gè)氣缸的火花塞同時(shí)跳火。 1 二極管分配式雙缸同時(shí)點(diǎn)火的控制2 點(diǎn)火線圈分配式雙缸同時(shí)點(diǎn)火的控制3 高壓二極管的作用(二) 各缸單獨(dú)點(diǎn)火的控制點(diǎn)火系統(tǒng)采用單獨(dú)點(diǎn)火方式時(shí)，每一個(gè)氣缸都配有一個(gè)點(diǎn)火線圈，并安裝在火花塞上方。在點(diǎn)火控制器中，設(shè)置有與點(diǎn)火線圈相同數(shù)目的大功率三極管，分別控制每個(gè)線圈次級(jí)繞組電流的接通與切斷，其工作原理與同時(shí)點(diǎn)火方式相同。 返回上一頁第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的控制過程一、 發(fā)動(dòng)機(jī)爆震控制系統(tǒng)的組成 帶有發(fā)動(dòng)機(jī)爆震控制EDC

11、(Engine Detonation Control)的點(diǎn)火提前角閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖3-16所示，由傳感器、帶通濾波電路、信號(hào)放大電路、整形濾波電路、比較基準(zhǔn)電壓形成電路、積分電路、提前角控制電路和點(diǎn)火控制器等組成。二、 發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的判別與控制過程 1 基準(zhǔn)電壓的確定判定爆震的基準(zhǔn)電壓通常利用發(fā)動(dòng)機(jī)即將爆震時(shí)的傳感器輸出信號(hào)電壓來確定。最簡單的方法如圖3-17所示。下一頁圖3-16 爆震控制系統(tǒng)組成與爆震控制過程返回圖3-17 基準(zhǔn)電壓的確定方法 返回第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的控制過程2 爆震強(qiáng)度的判別發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的強(qiáng)度取決于爆震傳感器輸出信號(hào)電壓的振幅和持續(xù)時(shí)間。爆震信號(hào)電壓值超過基準(zhǔn)電壓值的次數(shù)越多

12、，爆震強(qiáng)度越大；反之，超過基準(zhǔn)電壓值的次數(shù)越少，說明爆震強(qiáng)度越小。 3 發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的控制過程發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，缸體振動(dòng)頻繁劇烈，為使監(jiān)測(cè)得到的爆震信號(hào)準(zhǔn)確無誤，在監(jiān)測(cè)爆震過程中，并非隨時(shí)都在進(jìn)行，而是在發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)后的一定范圍內(nèi)進(jìn)行，這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震的最大可能性是在點(diǎn)火后的一段時(shí)間內(nèi)。返回上一頁第五節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的使用與檢修一、 爆震傳感器的正確使用與檢修爆震傳感器是發(fā)動(dòng)機(jī)爆震控制系統(tǒng)必不可少的傳感器，一旦爆震傳感器信號(hào)異常，電控單元ECU就不能正確判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生爆震，爆震控制系統(tǒng)隨之失效。因此，在使用中應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：(1) 不同發(fā)動(dòng)機(jī)使用的共振型爆震傳感器不能互換使用。 (2

13、) 非共振型爆震傳感器的擰緊力矩不得隨意調(diào)整，必要時(shí)必須按使用說明書規(guī)定的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。 下一頁二、 爆震傳感器的檢修 1桑塔納GLi、桑塔納2000GLi型轎車爆震傳感器的檢修桑塔納GLi、桑塔納2000GLi型轎車采用了一只壓電式爆震傳感器EDS，安裝在缸體右側(cè)(車前視)2、3缸之間，傳感器外形及其電路連接如圖3-20所示。當(dāng)爆震傳感器發(fā)生故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU能夠檢測(cè)到有關(guān)信息，并使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入故障應(yīng)急狀態(tài)下運(yùn)行。利用專用的VAG1551或VAG1552故障閱讀儀，通過診斷插座可以讀取此故障的有關(guān)信息。檢修爆震傳感器時(shí)，可用萬用表電阻OHM100 k擋檢測(cè)傳感器電阻。 下一頁上一頁第五節(jié) 微

14、機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的使用與檢修圖3-20 桑塔納GLi、2000GLi型轎車爆震傳感器外形及電路連接返回2 桑塔納2000GSi、3000型轎車爆震傳感器的檢修爆震極限提前角取決于燃油品質(zhì)、發(fā)動(dòng)機(jī)工況和運(yùn)行條件。由于桑塔納2000GSi、3000型轎車采用了兩只爆震傳感器，因此，電控單元能夠?qū)⒚恳桓椎狞c(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)到爆震極限提前角，從而提高動(dòng)力性、降低油耗。 桑塔納2000GSi、3000型轎車爆震傳感器電路連接及插頭與插座上端子位置如圖3-21所示，檢修時(shí)用萬用表電阻OHM100 k擋檢測(cè)傳感器電阻。檢測(cè)時(shí)，斷開點(diǎn)火開關(guān)，拔下傳感器線束插頭。 下一頁上一頁第五節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的使用與檢修圖3

15、-21 爆震傳感器插接器端子排列與電路連接 返回三、 點(diǎn)火執(zhí)行元件的檢修(一) 桑塔納2000GSi、3000型轎車點(diǎn)火控制組件的檢修桑塔納2000GSi、3000型轎車采用了直接點(diǎn)火系統(tǒng)，每兩個(gè)氣缸公用一只閉磁路式點(diǎn)火線圈，4個(gè)氣缸共用兩只點(diǎn)火線圈。兩只點(diǎn)火線圈與點(diǎn)火控制器組裝成一體，稱為點(diǎn)火控制組件或點(diǎn)火動(dòng)力組件，固定在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上，整體結(jié)構(gòu)如圖3-22所示。在使用過程中，當(dāng)任何一只點(diǎn)火線圈或點(diǎn)火控制器發(fā)生故障時(shí)，只能更換點(diǎn)火控制組件總成。 下一頁上一頁第五節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的使用與檢修圖3-22 點(diǎn)火控制組件的結(jié)構(gòu) 返回1 檢查點(diǎn)火控制組件N152的電源電壓點(diǎn)火控制組件的檢測(cè)方法與其他

16、點(diǎn)火系統(tǒng)不同，檢測(cè)條件是：蓄電池電壓必須高于11.5 V，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和凸輪軸位置傳感器工作正常。2 檢查電控單元J220對(duì)點(diǎn)火控制組件的控制功能檢測(cè)電控單元J220對(duì)點(diǎn)火控制組件N152的控制功能就是檢查J220是否向N152發(fā)送控制脈沖信號(hào)。控制功能可用桑塔納2000GSi型轎車專用檢測(cè)儀器和工具檢測(cè)，也可用發(fā)光二極管LED與串聯(lián)510 /025 W電阻組成的LED調(diào)碼器檢測(cè)，下面以簡易的LED調(diào)碼器檢測(cè)為例說明檢測(cè)方法。在檢測(cè)過程中，不要觸摸點(diǎn)火控制組件及檢測(cè)導(dǎo)線。 下一頁上一頁第五節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的使用與檢修3 檢查點(diǎn)火線圈次級(jí)繞組電阻檢測(cè)次級(jí)繞組阻值時(shí)可參考圖3-22進(jìn)行，為了防止損壞點(diǎn)火控制器，檢測(cè)必須使用高阻抗萬用表(萬用表內(nèi)阻不小于10 k/V)。(二) 桑塔納GLi、2000GLi型轎車點(diǎn)火線圈的檢修1 桑塔納GLi、2000GLi型轎車點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)桑塔納GLi、2000GLi型轎車微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)用閉磁路式點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)如圖3