汽車電控點火系統(tǒng)完整

AbstractWiththerapiddeairpollutiongreatlypromotedthedevperformanceandstabilitywer1汽車電控點火系統(tǒng)的發(fā)展歷史 12電控點火系統(tǒng)(ESA) 22.1電控點火系統(tǒng)的定義 22.2電控點火系統(tǒng)的組成 22.2.1傳感器 22.2.2電子控制單元(ECU) 62.2.3點火器 62.2.4點火線圈 62.3電控點火系統(tǒng)的分類 72.3.1按有無分電器分類 72.3.2按控制元件不同分類 82.4電控點火系的工作原理 83電控點火系統(tǒng)的點火控制 3.1點火提前角的控制 3.1.1最佳點火提前角的確定 3.2閉合角控制 3.4汽油機電控點火的要求 3.4.1高壓要求 3.4.2高能要求 4豐田電控點火系統(tǒng) 4.1電控點火系統(tǒng)的組成 4.2工作原理 5電控點火系統(tǒng)故障診斷 5.1故障診斷的基本方法 5.2電控點火系統(tǒng)主要部件檢測方法 6豐田皇冠典型案例分析 結束語 2電控點火系統(tǒng)(ESA)號和發(fā)出點火指令的電控單元，對點火指令作出響應的點火器和點火線圈等組2.2電控點火系統(tǒng)的組成電控(計算機控制)點火系統(tǒng)由各種傳感器、電子控制單元(ECU),點火器和點火線圈等組成，如圖2-1所示。點火接口電路接口電路接口電路轉換基傳感器用來檢測與點火有關的發(fā)動機工作的狀況信息，并將檢測結果輸入ECU,作為計算和控制點火時刻的依據(jù)。這些傳感器大多與燃油噴射系統(tǒng)、怠速(1)曲軸位置傳感器時刻(點火提前角)、確認曲軸位置的信號，用于檢測活塞上止點、曲軸轉角及1)磁電感應式：磁電感應式轉速傳感器和曲軸位置傳感器分上、下兩層安2)霍爾效應式：霍爾效應式轉速傳感器和曲軸孔的信號盤組成。其信號盤與分電器軸一起轉動，信號盤外圈有360條光刻縫隙，產(chǎn)生曲軸轉角1°的信號；稍靠內有間隔60°均布的6個光孔，產(chǎn)生曲軸轉角120°的信號，其中1個光孔較寬，用以產(chǎn)生相對于1缸上止點的信號。由于信號盤上有光孔，則產(chǎn)生透光和遮光交替變化現(xiàn)象。當發(fā)光二極管的光束照到光敏二極管時，光敏二極管產(chǎn)生電壓；當發(fā)光二極管光束被檔住時，光敏二極管電壓為0。這些電壓信號經(jīng)電路部分整形放大后，即向電子控制單元輸送曲軸轉角為1°和120°時的信號，電子控制單元根據(jù)這些信號計算發(fā)動機轉速和曲軸位置曲軸位置傳感器固定到變速箱的二個螺栓是特制的，以保證傳感器與飛輪之間有一個正確的間隙，不允許裝用其他螺栓代替特制的螺栓。把導線插頭連接到曲軸位置傳感器上，裝上傳感器線束卡子，把卡子裝到燃油管安裝螺栓上，擰上卡子的安裝螺母。發(fā)動機-發(fā)動機-ECM節(jié)氣門位置傳感器又稱為節(jié)氣門開度傳感器或節(jié)氣門開關。如圖2-2所示，節(jié)氣門位置傳感器的作用是把節(jié)氣門的位置或開度轉換成電壓信號，傳輸給電控單元，作為電控單元判定發(fā)動機運行工況的，實現(xiàn)不用節(jié)氣門開度下的噴油量的控制。節(jié)氣門只為傳感器它實質上是一只可變電阻器，安裝于節(jié)氣門體上。電阻器的轉軸與節(jié)氣門聯(lián)動，它有兩個觸點：全開觸點和怠速觸點。當節(jié)氣門處于怠速位置時，怠速觸點閉合，向計算機輸出怠速信號，當節(jié)氣門處于其它位置時，(3)爆震傳感器壓電式爆震傳感器的結構如圖2-4所示。這種傳感器利用結晶或陶瓷多晶體的壓電效應而工作，也有利用摻雜硅的壓電電阻效應的。該傳感器的外殼內裝有壓電元件、配重塊及導線等。其工作原理是：當發(fā)動機的氣缸體出現(xiàn)振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，夾在這兩者之間的壓電元件所受的壓力發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電壓。ECU檢測出該電壓，并根據(jù)其值的大小判斷爆震強度。圖2-3磁致伸縮式爆震傳感器圖圖2-4壓電式爆震傳感器豐田皇冠發(fā)動機爆震傳感器與ECU的連接如圖2-5所示。ECUECU目前汽車發(fā)動機大多數(shù)都采用集中控制系統(tǒng)，其中微機控制點火系統(tǒng)僅是電子控制器的一個子系統(tǒng)。電子控制器(ECU)既是燃油噴射控制系統(tǒng)的控制核心，也是點火控制系統(tǒng)的控制核心。在ECU的只讀存貯器(ROM)中，除存儲有監(jiān)控和自檢等程序之外，還存儲有由臺架試驗測定的該型發(fā)動機在各種工況下的最佳點火提前角。隨機存儲器(RAM)用來存儲微機工作時暫時需要存儲的數(shù)據(jù)，如輸入/輸出數(shù)據(jù)、單片機運算得出的結果、故障代碼、點火提前角修正數(shù)據(jù)等等，這些數(shù)據(jù)根據(jù)需要可隨時調用或被新的數(shù)據(jù)改寫。CPU不斷接收上述各種傳感器發(fā)送的信號，并按預先編制的程序進行計算和判斷后，接收各傳感器信號，分析處理以完成點火提前角、通電時間(閉合角)和爆燃的控制。即點火控制模塊，是對ECU輸送來的控制信號進行功率放大以實現(xiàn)對點火線圈的通斷控制?？蓪⒒鸹ㄈ鹚璧哪芰看鎯υ诰€圈的磁場中，并將電源提供的低壓電轉變?yōu)樽阋栽陔姌O間產(chǎn)生擊穿點火的15-20kV高壓電。在有分電器的電控點火系統(tǒng)中，只有一個點火線圈，而無分電器點火系統(tǒng)中則有多個點火線圈。在有分電器的電控點火系統(tǒng)中，分電器根據(jù)發(fā)動機的點火順序，將點火線圈產(chǎn)生的高壓電依次輸送給各缸火花塞?；鸹ㄈ饕抢命c火線圈產(chǎn)生的高電壓產(chǎn)生電火花，點燃氣缸內的混合氣。2.3.1按有無分電器分類3缸曲軸位置傳感器位置傳感器爆震傳感器凸輪軸位置發(fā)動機控制壓線，避免了對計算機信號的電磁干擾；在提高點火正時控制精度的同時，還可以達到點火時間的全程調整。雙缸同時點火是指一只點火線圈同時為兩個氣缸點火，如圖2-7所示。這種方式要求一只點火線圈同時為兩個火花塞點火，同時點火的兩個缸工作相位相差360曲軸轉角，這樣當一缸接近壓縮行程上止點時，另一缸必然在接近排氣行程上止點，若此時點火，兩個氣缸的火花塞將同時跳火。處于排氣行程的氣缸由于缸內氣體壓力很低，并且這時混合氣處于后燃末期，氣體中有導電離子存在，使得這一缸內的火花塞很容易跳火，能量損失很少。而對于處在壓縮行程的氣缸，由于缸內壓力很高，氣體分子密度很大，要使該缸火花塞跳火，必須有足夠的點火電壓。因此，對于雙缸同時點火方式，實際加在壓縮行程氣缸火花塞的點火電壓要遠高于排氣行程氣缸火花塞上的點火電壓，從而保證了壓縮行程氣缸火花塞的正常跳火，而排氣行程的火花塞的火花只是一次無效火花，不會造成大的能量損失。點火控制模塊點火控制模塊傳感器動力控制模塊點火線圈分為點火模塊控制型點火系統(tǒng)，主微機控制型點火系統(tǒng)和獨立點火型點火系2.4電控點火系的工作原理在發(fā)動機工作時，電控單元ECU根據(jù)運行的轉速和負荷的實際信息，從所儲存的數(shù)據(jù)庫中選取出適應于該工況下的點提前角，同時還根據(jù)發(fā)動機的冷卻液溫度進進氣量和進氣溫度(或進氣管壓力和爆震程度),對所先取點火提前角進行3電控點火系統(tǒng)的點火控制燃控制三個部分。如圖3-1所示。圖3-1點火控制功能閉環(huán)控制兩種方式，如圖3-2所示。(1)開環(huán)控制方式：(2)閉環(huán)控制方式：圖3-2開環(huán)閉環(huán)控制圖(1)發(fā)動機起動時，電控單元不進行最佳點火提前角調整控制，而是根據(jù)發(fā)動機轉速信號(Ne)和起動開關信號(STA)以固定不變的點火提前角點火。(2)起動后最佳點火提前角控制：最佳點火提前角=初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火提前角為了控制點火正時，電控單元根據(jù)上止點位置來確定點火提前角。在一些微電子控制點火系統(tǒng)中，有些發(fā)動機電控單元把G1或G2信號出現(xiàn)后第一個Ne信號過零點定為壓縮行程上止點前10°,并以這個角度作為點火正時計算的基準點，稱之為初始點火提前角，其大小隨發(fā)動機而異。發(fā)動機正常運轉時，電控單元按怠速工況和非怠速工況兩種情況，確定基本A.暖機修正----發(fā)動機冷車起動后，冷卻水溫度較低時，應增大點火提前角。B.過熱修正----發(fā)動機處于正常運行工況時(怠速觸點斷開),若冷卻水溫度過高，為了避免產(chǎn)生爆震，應將點火提前角推遲。C.空燃比反饋修正----裝有氧傳感器的電控汽油噴射系統(tǒng)，其電控單元根據(jù)氧傳感器的反饋信號空燃比進行修正。D.怠速穩(wěn)定性修正----發(fā)動機在怠速工況運行時，由于負荷變化使發(fā)動機轉速發(fā)生變化，電控單元要調整點火提前角，(當發(fā)動機實際轉速高于目標轉速時，E.爆震修正----對是否發(fā)生爆震及爆震的強弱程度作出判斷，如信號最大值當ECU計算出的實際點火提前角不合理時，發(fā)動機將不能正常運轉。因此在電控系統(tǒng)中，ECU對實際點火提前角的數(shù)值范圍進行限制。豐田汽車公司計算控制系統(tǒng)中規(guī)定，最大提前角為35°-45°;最小提前角為：-10°-0°(1)閉合角控制也稱通電時間控制。電控單元根據(jù)蓄電池電壓和發(fā)動機轉速信號，從預置的閉合角數(shù)據(jù)表中查出相應的數(shù)值，對閉合角進行控制。如圖3-3所示。(2)當發(fā)動機轉速高時，適當減小閉合角；(3)當蓄電池電壓下降時，應適當增大閉合角圖3-3閉合角與發(fā)動機轉速和蓄電池電壓的關系(4)當發(fā)動機轉速升高時，適當增大閉合角；以防止初級線圖通過電流值下(5)通過對閉合角的準確調節(jié)不但改善了點火系統(tǒng)的點火性能，而且還可以(1)電火花將混合氣點燃后，以火焰?zhèn)鞑シ绞绞够旌蠚馊紵绻趥鞑ミ^3.4汽油機電控點火的要求電火花應具有足夠的點火能量(電火花的能量=火花塞電極間的電壓X火花塞電極間流過的電流X電火花持續(xù)時間),點火能量越大，著火性能越好。目前采用的高能點火裝置，點火能量都要超過80-100MJ點火系統(tǒng)除按發(fā)動機各缸工作順序依次點火外，還必須在最佳點火時刻點(1)傳感器是檢測發(fā)動機工況信號的裝置。傳感器的結構型式和裝配數(shù)量依(2)電子控制器用ECU表示。ECU是發(fā)動機的控制核心。電子控制器的名稱并(3)點火控制器是發(fā)動機控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，其作用是根據(jù)微機發(fā)出的指令圖4-1微機控制電子點火系統(tǒng)的基本組成如圖4-1所示，為微機控制電子點火系統(tǒng)的直流放大整形信號放大直流放大整形信號放大點火信號傳感器4.2工作原理電子點火系與傳統(tǒng)點火系一樣均采用點火線圈儲能和升壓。它是利用互感原理，先由點火線圈將低壓電源轉化為高壓電源，然后再由配電器分配給各缸火花塞。其工作原理如圖4-2所示。++4信號發(fā)生器的轉子在配氣凸輪的驅動下旋轉，信號發(fā)生器內部就會產(chǎn)生信號電壓，并輸入點火控制器控制大功率三極管導通和截止。當SW接通，VT導通時，有初級電流流過；當三極管VT截止時，初級電流突然被切斷，鐵心中的磁通量迅速變化，在初級繞組W1和次級繞組W2中都會感應產(chǎn)生電動勢。由于次級繞組扎數(shù)多，因此能夠感應產(chǎn)生足夠擊穿火花塞間隙的高壓電，一般可達20000～25000v。圖中高壓電用虛線表示，注意方向與低壓電相反。但在使用中只將點火線圈到火花塞之間的電路稱為高壓電。5電控點火系統(tǒng)故障診斷(1)點火線圈的檢測點火線圈應保持清潔，干燥，目測應無裂紋，應無點火田皇冠轎車為例，其電阻至應符合表4-1,如不符，則須更換點火線圈。點火線圈電阻點火線圈電阻一次線圈二次線圈熱態(tài)熱態(tài)(2)點火器的檢測將點火線圈與點火器導線插接器插好，用萬用表或示波器檢查發(fā)動機ECU端子間的電壓，其電壓值應符合4-2表。如不符合，則須更換端子標準電壓條件點火開關處于"ON"IGT----接地啟動或怠速IGT---接地(3)高壓線的檢測測量高壓線的電阻，其