模塊二 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理

模塊二微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理第1頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一學(xué)習(xí)目標(biāo)解釋微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成及各組成元件的功用。介紹爆燃傳感器的類型及工作原理。描述點(diǎn)火控制組件的組成及工作原理。介紹點(diǎn)火提前角的確定方法。描述微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的基本控制原理。描述發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃的控制過程。結(jié)合實(shí)例說明爆燃傳感器的安裝位置和功用。正確比較微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的各種配電方式。返回第2頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.1微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)(MicrocomputerControlIgnition，MCI)能實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火提前角的控制，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，降低燃油消耗量和有害氣體的排放量。微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要由空氣流量傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、車速傳感器、爆燃傳感器、各種控制開關(guān)、ECU、點(diǎn)火控制器、點(diǎn)火線圈以及火花塞等組成，見圖2-1。下一頁(yè)返回第3頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.1微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成1.信號(hào)輸入裝置信號(hào)輸入裝置包括各種傳感器和開關(guān)。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)。各型汽車采用的傳感器的類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)及安裝位置不盡相同，但其作用大同小異。除爆燃傳感器之外，這些傳感器大多與電控燃油噴射系統(tǒng)、怠速控制系統(tǒng)等共用。各種開關(guān)信號(hào)用于修正點(diǎn)火提前角。啟動(dòng)開關(guān)信號(hào)用于啟動(dòng)時(shí)修正點(diǎn)火提前角；空調(diào)開關(guān)信號(hào)用于怠速工況下使用空調(diào)時(shí)修正點(diǎn)火提前角；空擋啟動(dòng)開關(guān)只對(duì)于自動(dòng)變速器汽車，ECU利用該信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是處于空擋停車狀態(tài)還是行駛狀態(tài)，然后對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行必要的修正。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第4頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.1微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成2.ECU微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，ECU是發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)的核心。ECU只讀存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有監(jiān)控和自檢等程序以及該型發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下的最佳點(diǎn)火提前角。ECU不斷接收各種傳感器和開關(guān)發(fā)送的信號(hào)，并按預(yù)先編制的程序進(jìn)行計(jì)算和判斷后，向點(diǎn)火控制器發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火提前角和點(diǎn)火時(shí)刻的最佳控制。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第5頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.1微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成3.執(zhí)行器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的執(zhí)行器為點(diǎn)火控制器。點(diǎn)火控制器又稱點(diǎn)火控制組件、點(diǎn)火器或功率放大器，是微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的功率輸出級(jí)，接收ECU輸出的點(diǎn)火控制信號(hào)并進(jìn)行功率放大，馬伙動(dòng)點(diǎn)火線圈工作。點(diǎn)火控制器的電路、功能與結(jié)構(gòu)，不同車型有所不同，有的與ECU制作在同一塊電路板上，如北京切諾基4.0L發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)；有的為獨(dú)立總成，用線束與ECU相連接，如豐田轎車TCCS系統(tǒng)；大面積的散熱器散熱，如桑塔納2000GSi有的點(diǎn)火控制器與點(diǎn)火線圈安裝在一起，并配有較型轎車的點(diǎn)火控制器。上一頁(yè)返回第6頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理相關(guān)知識(shí)1燃傳感器在微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)中，ECU根據(jù)爆燃傳感器(DS)的信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生爆燃，對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火提前角閉環(huán)控制(防爆燃控制)。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃時(shí)，汽缸內(nèi)的可燃混合氣異常燃燒導(dǎo)致壓力急劇上升而引起缸體振動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率降低，甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。目前，汽車廣泛采用檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體振動(dòng)頻率來檢測(cè)爆燃。發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃產(chǎn)生的壓力沖擊波頻率一般為6~9kHz。在檢測(cè)缸體振動(dòng)頻率時(shí)，一般都將爆燃傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體側(cè)面。下一頁(yè)返回第7頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理爆燃傳感器按檢測(cè)方式不同，可分為共振型與非共振型；按結(jié)構(gòu)不同，可分為壓電式和磁致伸縮式。共振型爆燃傳感器的共振頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃的固有頻率相匹配，因此，其內(nèi)部設(shè)有共振體，并且要使共振體的共振頻率與爆燃頻率協(xié)調(diào)一致。其輸出電壓高，不需要濾波器，信號(hào)處理比較方便。由于機(jī)械共振體的頻率特性尖且頻帶窄，只適用于特定的發(fā)動(dòng)機(jī)，不能與其他發(fā)動(dòng)機(jī)互換使用，美國(guó)通用汽車采用了共振型爆燃傳感器。非共振型爆燃傳感器適用于所有的發(fā)動(dòng)機(jī)，但其輸出電壓較低，頻率特性平坦且頻帶較寬，需要配用帶通濾波器，信號(hào)處理比較復(fù)雜。歐洲、日本和中國(guó)汽車大都采用非共振型爆燃傳感器。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第8頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理1.壓電式爆燃傳感器壓電式爆燃傳感器主要由套筒、壓電元件、慣性配重、塑料殼體和接線插座等組成，見圖2-2。桑塔納GLi，2000GLi型轎車采用了一個(gè)爆燃傳感器，安裝在缸體右側(cè)(車前視)第2、第3缸之間；桑塔納2000GSi、捷達(dá)AT、GTX型轎車采用了兩個(gè)爆燃傳感器，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道一側(cè)缸體上第1、第2缸之間和第3、第4缸之間，分別檢測(cè)第1、第2缸和第3、第4缸爆燃信號(hào)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第9頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理壓電元件制作成墊圈形狀，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。傳感器的輸出特性出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)好，使用中不得隨意調(diào)整。慣性配重用來傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，慣性配重與塑料殼體之間安裝有盤形彈簧，借彈簧張力將慣性配重、壓電元件和墊圈等部件壓緊在一起。傳感器插座上有三根引線，其中兩根為信號(hào)線，一根為屏蔽線。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第10頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理當(dāng)發(fā)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)，見圖2-3。發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃頻率在6~9kHz之間時(shí)振動(dòng)強(qiáng)度較大，其信號(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。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)爆燃是在活塞運(yùn)行到壓縮上止點(diǎn)前后產(chǎn)生，此時(shí)缸體振動(dòng)強(qiáng)度最大，所以，爆燃傳感器在活塞運(yùn)行到壓縮上止點(diǎn)前后產(chǎn)生的輸出電壓較高，爆燃傳感器輸出信號(hào)與曲軸轉(zhuǎn)角的對(duì)應(yīng)關(guān)系見圖2-4。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第11頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理2.磁致伸縮式爆燃傳感器磁致伸縮式爆燃傳感器主要由感應(yīng)線圈、伸縮桿、永久磁鐵和外殼組成，見圖2-5。伸縮桿一端設(shè)置有永久磁鐵，另一端安放在彈性元件上。傳感線圈繞制在伸縮桿的周圍，線圈兩端引出電極與控制線路連接。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，傳感器的伸縮桿隨之振動(dòng)，感應(yīng)線圈中的磁通量發(fā)生變化根據(jù)電磁感應(yīng)原理，線圈中感應(yīng)出交變電動(dòng)勢(shì)，即傳感器有電壓輸出，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。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體振動(dòng)頻率達(dá)到6~9kHz時(shí)，傳感器產(chǎn)生共振，振動(dòng)強(qiáng)度最大，線圈中產(chǎn)生的電壓最高，見圖2-6。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第12頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理3.燃燒壓力檢測(cè)式爆燃傳感器直接檢測(cè)燃燒壓力法，測(cè)量精度最高。但傳感器安裝困難且耐久性較差，通常采用間接檢測(cè)燃燒壓力法其傳感器又稱為墊圈式爆燃傳感器或壓力檢測(cè)式爆燃傳感器，是一種非共振型壓電效應(yīng)式傳感器，結(jié)構(gòu)原理與前述壓電式爆燃傳感器相同。安裝在火花塞墊圈下面與發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋之間，見圖2-7。燃燒壓力作用到火花塞上，經(jīng)過火花塞墊圈再傳遞給傳感器。作用力變化時(shí)，傳感器信號(hào)電壓隨之變化，從而即可間接地測(cè)量燃燒壓力。墊圈式爆燃傳感器的額定工作溫度為180℃，允許短時(shí)高溫為200℃；擰緊力矩為20~30N·m，最大擰緊力矩為40N·m。奧迪轎車采用了這種傳感器。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第13頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理相關(guān)知識(shí)2點(diǎn)火控制組件現(xiàn)代汽車采用的點(diǎn)火線圈分開磁路式和閉磁路式兩種。微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)普遍采用閉磁路式點(diǎn)火線圈，例如，豐田轎車、桑塔納GLi、2000GLi、2000GSi型轎車以及捷達(dá)、紅旗等轎車微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)均采用閉磁路式點(diǎn)火線圈。以桑塔納2000GSi型轎車點(diǎn)火控制組件(N152)為例。1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)桑塔納2000GSi型轎車采用直接點(diǎn)火系統(tǒng)，每?jī)蓚€(gè)汽缸共用一個(gè)閉磁路式點(diǎn)火線圈，四個(gè)汽缸共用兩個(gè)點(diǎn)火線圈。兩個(gè)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，結(jié)構(gòu)見圖2-8。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第14頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理在點(diǎn)火控制組件N152殼體上標(biāo)注有各缸高壓插孔標(biāo)記A、B、C、D，分別對(duì)應(yīng)于第1、第2、第3、第4缸高壓插孔。點(diǎn)火控制組件N152的內(nèi)部電路見圖2-9，兩個(gè)線圈初級(jí)電路的接通與切斷由點(diǎn)火控制器N122根據(jù)ECU發(fā)出的指令進(jìn)行控制。第1、第4缸共用一個(gè)點(diǎn)火線圈N128，初級(jí)電流由ECU的端子78發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行控制；第2、第3缸共用一個(gè)點(diǎn)火線圈N，初級(jí)電流由ECU的端子71發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行控制當(dāng)每個(gè)點(diǎn)火線圈次級(jí)繞組的電流切斷時(shí)，初級(jí)繞組中產(chǎn)生的高壓電同時(shí)分配到兩個(gè)汽缸的火花塞跳火。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第15頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理2.工作原理接通點(diǎn)火開關(guān)，15號(hào)電源線以及點(diǎn)火控制組件端子2電源接通。當(dāng)ECU根據(jù)曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器以及溫度傳感器等信號(hào)確定第1、第4缸需要點(diǎn)火時(shí)，立即從控制端子78發(fā)出控制脈沖，使點(diǎn)火控制器N122中控制點(diǎn)火線圈N128的功率三極管截止，點(diǎn)火線圈N128的初級(jí)電流切斷，其次級(jí)繞組則產(chǎn)生高壓電并加到第1、第4缸火花塞上同時(shí)跳火。當(dāng)?shù)?、第3缸需要點(diǎn)火時(shí)，ECU從控制端子71發(fā)出控制脈沖，使點(diǎn)火控制器N122中控制點(diǎn)火線圈N的三極管截止，線圈N的初級(jí)電流切斷，次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓電并加到第2、第3缸火花塞上同時(shí)跳火。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第16頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理相關(guān)知識(shí)3閉磁路式點(diǎn)火線圈1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)車用閉磁路式點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)基本相同，主要由鐵芯、初級(jí)繞組和次級(jí)繞組構(gòu)成，見圖2-10。鐵芯由浸有絕緣漆的片狀“山”字形硅鋼片疊合成‘舊”字形。鐵芯內(nèi)繞次級(jí)繞組，初級(jí)繞組繞在次級(jí)繞組的外面，以利于散熱。為了減小磁滯現(xiàn)象，鐵芯設(shè)有一個(gè)微小的氣隙。由于鐵芯構(gòu)成的磁路幾乎是閉合回路，因此，稱為閉磁路式點(diǎn)火線圈。其優(yōu)點(diǎn)是漏磁少、磁阻小、能量損失小，因此在產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同的情況下，所需匝數(shù)少、體積小。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第17頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.工作原理電路連接見圖2-10(c)。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通時(shí)，低壓電源經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)15端子和15號(hào)電源線加到點(diǎn)火線圈15端子(點(diǎn)火線圈正極)上。點(diǎn)火線圈1端子(點(diǎn)火線圈負(fù)極)與ECU內(nèi)部的大功率三極管連接，其初級(jí)電流的接通與切斷由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU內(nèi)部電路進(jìn)行控制ECU通過計(jì)算導(dǎo)通角大小來控制點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組的通電時(shí)刻，通過計(jì)算點(diǎn)火提前角大小來控制初級(jí)電流的切斷時(shí)刻。上一頁(yè)返回課題2.2微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要

部件的結(jié)構(gòu)原理第18頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一相關(guān)知識(shí)1基本控制原理一、基本控制原理微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)控制原理見圖2-11，空氣流量傳感器(AFS)和節(jié)氣門位置傳感器(TPS)向ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信號(hào)，用于計(jì)算確定點(diǎn)火提前角；曲軸位置傳感器(CPS)向ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)，轉(zhuǎn)速信號(hào)用于計(jì)算確定點(diǎn)火提前角，轉(zhuǎn)角信號(hào)用于控制點(diǎn)火時(shí)刻(點(diǎn)火提前角)；凸輪軸位置傳感器(CIS)用于檢測(cè)活塞上止點(diǎn)位置，識(shí)別缸序；冷卻液溫度信號(hào)(CTS)、進(jìn)氣溫度信號(hào)(IATS)、車速信號(hào)(VSS)、空調(diào)開關(guān)信號(hào)(A/C)以及爆燃傳感器(DS)信號(hào)等，用于修正點(diǎn)火提前角。下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第19頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，ECU根據(jù)凸輪軸位置傳感器信號(hào)判定哪一缸即將到達(dá)壓縮上止點(diǎn)，根據(jù)反映發(fā)動(dòng)機(jī)工況的轉(zhuǎn)速信號(hào)、負(fù)荷信號(hào)以及與點(diǎn)火提前角有關(guān)的傳感器信號(hào)確定相應(yīng)工況下的最佳點(diǎn)火提前角，向點(diǎn)火控制器發(fā)出控制指令，使功率三極管截止，點(diǎn)火線圈初級(jí)電流切斷，次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓電，并按發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序分配到各缸火花塞跳火點(diǎn)燃混合氣。上述控制過程是指發(fā)動(dòng)機(jī)在正常狀態(tài)下點(diǎn)火時(shí)刻的控制過程。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、怠速或汽車滑行時(shí)，設(shè)有專門的控制程序和控制方式進(jìn)行控制。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第20頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一相關(guān)知識(shí)2點(diǎn)火提前角的確定發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率和最小油耗的點(diǎn)火提前角為最佳點(diǎn)火提前角，該點(diǎn)不在壓縮行程上止點(diǎn)處，應(yīng)適當(dāng)提前。點(diǎn)火提前角由初始點(diǎn)火提前角、基本點(diǎn)火提前角和修正點(diǎn)火提前角三部分組成。1.初始點(diǎn)火提前角初始點(diǎn)火提前角又稱為固定點(diǎn)火提前角，其值大小取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的類型，并由曲軸位置傳感器的初始位置決定，一般為上止點(diǎn)前為6°~12°。在下列情況時(shí)，實(shí)際點(diǎn)火提前角等于初始點(diǎn)火提前角：上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第21頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)；(2)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于400r/min時(shí)；(3)檢查初始點(diǎn)火提前角時(shí)。此時(shí)診斷插座測(cè)試端子短路，怠速觸點(diǎn)IDL閉合，車速低于2km/h。2.基本點(diǎn)火提前角基本點(diǎn)火提前角是發(fā)動(dòng)機(jī)最主要的點(diǎn)火提前角，是設(shè)計(jì)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)確定的點(diǎn)火提前角。由于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響點(diǎn)火的因素較多，理論推導(dǎo)基本點(diǎn)火提前角的數(shù)學(xué)模型比較困難，而且很難適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。因此，國(guó)內(nèi)外普遍采用臺(tái)架試驗(yàn)方法，利用發(fā)動(dòng)機(jī)最佳運(yùn)行狀態(tài)下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定基本點(diǎn)火提前角。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第22頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.修正點(diǎn)火提前角為使實(shí)際點(diǎn)火提前角適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，以便得到良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能，必須根據(jù)相關(guān)因素(如冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、開關(guān)信號(hào)等)適當(dāng)增大或減小點(diǎn)火提前角，即對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行必要的修正。修正點(diǎn)火提前角的項(xiàng)目有多有少，主要有暖機(jī)修正和怠速修正。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第23頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際點(diǎn)火提前角是上述三個(gè)點(diǎn)火提前角之和。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)一圈，ECU計(jì)算處理后就輸出一個(gè)點(diǎn)火提前角信號(hào)。因此，當(dāng)傳感器檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻液溫度發(fā)生變化時(shí)，ECU自動(dòng)調(diào)整點(diǎn)火提前角。當(dāng)ECU確定的點(diǎn)火提前角超過允許的最大點(diǎn)火提前角或小于允許的最小點(diǎn)火提前角時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)很難正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)ECU將以最大或最小點(diǎn)火提前角允許值進(jìn)行控制。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第24頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一相關(guān)知識(shí)3配電方式微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)高壓配電方式分為機(jī)械配電和電子配電。1.機(jī)械配電機(jī)械配電是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。桑塔納2000GLi、紅旗CA7220E型轎車采用了該配電方式。機(jī)械配電存在以下缺點(diǎn)。(1)分火頭與分電器蓋旁電極之間必須保留一定間隙，以實(shí)現(xiàn)高壓電分配。因此，必然損失一部分火花能量，還會(huì)產(chǎn)生無線電干擾源。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第25頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(2)曲軸位置傳感器轉(zhuǎn)子由分電器軸馭動(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。(3)為了抑制無線電的干擾信號(hào)，高壓線采用了高阻抗電纜，也要消耗能量。(4)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。(5)分電器的布置影響發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)布置和汽車的外形設(shè)計(jì)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第26頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.電子配電電子配電由點(diǎn)火控制器控制，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，實(shí)現(xiàn)直接點(diǎn)火，也稱為無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)(DIS)。目前，無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)在汽車上應(yīng)用廣泛。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，見圖2-12。1)雙缸同時(shí)點(diǎn)火控制雙缸同時(shí)點(diǎn)火是指點(diǎn)火線圈每產(chǎn)生一次高壓電，使兩個(gè)汽缸的火花塞同時(shí)跳火。次級(jí)繞組產(chǎn)生的高壓電將直接加在兩個(gè)汽缸(四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的第1、第4缸或第2、第3缸；六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的第1、第6缸或第2、第5缸或第3、第4缸)的火花塞電極上跳火。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第27頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一雙缸同時(shí)點(diǎn)火時(shí)，一個(gè)汽缸處于壓縮行程末期，是有效點(diǎn)火；另一個(gè)汽缸處于排氣行程末期，缸內(nèi)溫度較高而壓力很低，火花塞電極間隙的擊穿電壓很低，對(duì)有效點(diǎn)火汽缸火花塞的擊穿電壓和火花放電能量影響很小，是無效點(diǎn)火。曲軸旋轉(zhuǎn)一圈后，兩缸所處行程恰好相反。雙缸同時(shí)點(diǎn)火時(shí)，高壓電的分配方式有二極管分配和點(diǎn)火線圈分配兩種形式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第28頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)二極管分配式雙缸同時(shí)點(diǎn)火。利用二極管分配高壓電的雙缸同時(shí)點(diǎn)火電路，見圖2-13。點(diǎn)火線圈由兩個(gè)初級(jí)繞組和一個(gè)次級(jí)繞組構(gòu)成，次級(jí)繞組的兩端通過四只高壓二極管與火花塞構(gòu)成回路。四只二極管有內(nèi)裝式(安裝在點(diǎn)火線圈內(nèi)部)和外裝式兩種。對(duì)于點(diǎn)火順序?yàn)?-3-4-2的發(fā)動(dòng)機(jī)，第1、第4缸為一組，第2、第3缸為另一組。點(diǎn)火控制器中的兩只功率三極管分別控制一個(gè)初級(jí)繞組，兩只功率三極管由ECU按點(diǎn)火順序交替控制其導(dǎo)通與截止。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第29頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一當(dāng)ECU將第1、第4缸的點(diǎn)火觸發(fā)信號(hào)輸入點(diǎn)火控制器時(shí)，功率三極管VT，截止，初級(jí)繞組A中的電流切斷，次級(jí)繞組中產(chǎn)生高電壓，方向見圖2-13中實(shí)線箭頭。在該電壓的作用下，二極管VD1，VD4正向?qū)?，?、第4缸火花塞電極上的電壓迅速升高直至跳火，高壓放電電流經(jīng)圖中實(shí)線箭頭所指方向構(gòu)成回路；VD2，VD3反向截止，不能構(gòu)成放電回路，因此，第2、第3缸火花塞電極上無高壓火花放電電流而不能跳火。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第30頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一當(dāng)ECU將第2、第3缸點(diǎn)火觸發(fā)信號(hào)輸入點(diǎn)火控制器時(shí)，三極管VT2截止，初級(jí)繞組B中的電流切斷，次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓電動(dòng)勢(shì)，方向見圖2-13中虛線箭頭。此時(shí)二極管VD2，VD4反向截止，VD2，VD3正向?qū)?，因此，?、第3缸火花塞電極上的電壓迅速升高直至跳火，高壓放電電流經(jīng)圖中虛線箭頭方向構(gòu)成回路。(2)點(diǎn)火線圈分配式雙缸同時(shí)點(diǎn)火。點(diǎn)火線圈直接分配高壓的同時(shí)點(diǎn)火電路見圖2-14。桑塔納2000GSi、捷達(dá)AT和奧迪200轎車點(diǎn)火系統(tǒng)采用了這種配電方式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第31頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一點(diǎn)火線圈組件由兩個(gè)(四缸發(fā)動(dòng)機(jī))或三個(gè)(六缸發(fā)動(dòng)機(jī))獨(dú)立的點(diǎn)火線圈組成，每個(gè)點(diǎn)火線圈供給兩個(gè)火花塞工作(四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的第1、第4缸和第2、第3缸分別共用一個(gè)點(diǎn)火線圈；六缸發(fā)動(dòng)機(jī)第1、第6缸，第2、第5缸和第3、第4缸分別共用一個(gè)點(diǎn)火線圈)。點(diǎn)火控制組件中設(shè)置有與點(diǎn)火線圈數(shù)量相等的功率三極管，分別控制一個(gè)點(diǎn)火線圈工作。點(diǎn)火控制器根據(jù)ECU輸出的點(diǎn)火控制信號(hào)，按點(diǎn)火順序輪流觸發(fā)功率三極管導(dǎo)通與截止，從而控制每個(gè)點(diǎn)火線圈輪流產(chǎn)生高壓電，再通過高壓線直接輸送到成對(duì)的兩缸火花塞電極間隙上跳火點(diǎn)燃混合氣。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第32頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(3)高壓二極管的作用。在部分點(diǎn)火線圈分配高壓的同時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)中，點(diǎn)火線圈次級(jí)回路中連接有一只高壓二極管，用于防止次級(jí)繞組在初級(jí)電流接通時(shí)產(chǎn)生的電壓(約為1000V)加到火花塞電極上而導(dǎo)致誤跳火。2)各缸單獨(dú)點(diǎn)火控制點(diǎn)火系統(tǒng)采用單獨(dú)點(diǎn)火方式時(shí)，每一個(gè)汽缸都配有一個(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)火線圈數(shù)目相同的大功率三極管，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。單獨(dú)點(diǎn)火省去了高壓線，點(diǎn)火能量耗損少，所有高壓部件安裝在汽缸蓋上的金屬屏蔽內(nèi)，對(duì)無線電的干擾降低。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第33頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一相關(guān)知識(shí)4發(fā)動(dòng)機(jī)恨燃的控制原理發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生嚴(yán)重爆燃時(shí)，其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性嚴(yán)重下降；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在爆燃臨界點(diǎn)或有輕微爆燃時(shí)，其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性最好。利用點(diǎn)火提前角閉環(huán)控制系統(tǒng)能有效地控制點(diǎn)火提前角，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在爆燃的臨界狀態(tài)。1.發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃控制系統(tǒng)的組成發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃控制系統(tǒng)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、點(diǎn)火提前角控制電路和點(diǎn)火控制器等組成，見圖2-15。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第34頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一爆燃傳感器用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生爆燃，發(fā)動(dòng)機(jī)一般安裝1~2個(gè)。帶通濾波器只允許發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃信號(hào)(頻率為6~9kHz的信號(hào))或接近爆燃的信號(hào)輸入ECU進(jìn)行處理，其他頻率的信號(hào)則被衰減。信號(hào)放大器對(duì)輸入ECU的信號(hào)進(jìn)行放大，以便整形濾波電路進(jìn)行處理。接近爆燃的信號(hào)經(jīng)過整形濾波和比較基準(zhǔn)電路處理后，形成判定是否發(fā)生爆燃的基準(zhǔn)電壓Ub，爆燃信號(hào)經(jīng)過整形濾波和積分電路處理后，形成的積分信號(hào)用于判定爆燃強(qiáng)度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第35頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.爆燃的判別與控制發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃一般發(fā)生在大負(fù)荷、中低轉(zhuǎn)速(小于3000r/min)時(shí)，由于爆燃傳感器輸出電壓的振幅隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高低不同而變化很大。因此，判別發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生爆燃不能根據(jù)爆燃傳感器輸出電壓的絕對(duì)值進(jìn)行判別，通常將發(fā)動(dòng)機(jī)無爆燃時(shí)的傳感器輸出電壓與產(chǎn)生爆燃時(shí)的輸出電壓進(jìn)行比較，從而作出判別。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第36頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1)基準(zhǔn)電壓的確定利用發(fā)動(dòng)機(jī)即將爆燃時(shí)，爆燃傳感器輸出信號(hào)電壓作為判定爆燃的基準(zhǔn)電壓，見圖2-16。首先對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行濾波和半波整流，利用平均電路求得信號(hào)電壓的平均值，然后再乘以常數(shù)倍即可形成基準(zhǔn)電壓Ub，平均值的倍數(shù)由設(shè)計(jì)制造時(shí)試驗(yàn)確定。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，爆燃傳感器輸出電壓的幅值增大，所以，基準(zhǔn)電壓不是一個(gè)固定值，其值將隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高而增大。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第37頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2)爆燃強(qiáng)度的判別發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃的強(qiáng)度取決于爆燃傳感器輸出信號(hào)電壓的振幅和持續(xù)時(shí)間。爆燃信號(hào)電壓值超過基準(zhǔn)電壓值的次數(shù)越多，爆燃強(qiáng)度越大；反之，超過基準(zhǔn)電壓值的次數(shù)越少，說明爆燃強(qiáng)度越小。確定爆燃強(qiáng)度常用的方法，見圖2-17。首先利用基準(zhǔn)電壓值對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行整形處理，然后對(duì)整形后的波形進(jìn)行積分，求得積分值Ui。爆燃強(qiáng)度越大，積分值魷越大；反之，爆燃強(qiáng)度越小，積分值Ui越小。當(dāng)積分值Ui超過基準(zhǔn)電壓值Ub時(shí)，ECU將判定發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第38頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3)發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃的控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，缸體振動(dòng)頻繁、劇烈，為使監(jiān)測(cè)得到的爆燃信號(hào)準(zhǔn)確無誤，在監(jiān)測(cè)爆燃過程中，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，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆燃的最大可能性是在點(diǎn)火后的一段時(shí)間內(nèi)。爆燃控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，ECU根據(jù)各傳感器輸入的信號(hào)，從存儲(chǔ)器中查尋出相應(yīng)的點(diǎn)火提前角控制點(diǎn)火時(shí)刻?？刂平Y(jié)果由爆燃傳感器反饋到ECU輸入端，ECU再對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正，控制過程參見圖2-15。上一頁(yè)下一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第39頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一爆燃傳感器的信號(hào)輸入ECU后，ECU將積分值Ui與基準(zhǔn)電壓Ub進(jìn)行比較。當(dāng)積分值Ui高于基準(zhǔn)電壓Ub時(shí)，ECU立即發(fā)出指令，控制點(diǎn)火時(shí)刻推遲，一般每次推遲0.5~1.50曲軸轉(zhuǎn)角，直到爆燃消除爆燃強(qiáng)度越大，點(diǎn)火時(shí)間推遲越多；爆燃強(qiáng)度越小，點(diǎn)火時(shí)間推遲越少。當(dāng)積分值Ui低于基準(zhǔn)電壓Ub時(shí)，說明爆燃已經(jīng)消除，ECU又遞增一定量的點(diǎn)火提前角控制點(diǎn)火，直到再次產(chǎn)生爆燃為止。爆燃控制系統(tǒng)控制的點(diǎn)火提前角曲線，見圖2-18。上一頁(yè)返回課題2.3微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的

控制原理第40頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期一本章主要介紹了微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的基本組成、爆燃傳感器和點(diǎn)火控制組件的結(jié)構(gòu)原理，微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的基本控制原理。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，ECU根據(jù)凸輪軸位置傳感器信號(hào)判定發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸點(diǎn)火順序，根據(jù)曲軸位置傳感器的初始位置確定初始點(diǎn)火提前。初級(jí)電路