中职汽车电子（主编谭平 北理工版）课件：课题四 发动机电控点火系统01

课题四 发动机电控点火系统n任务一电控点火系统的组成n任务二电控点火系统的控制原理n任务三 电控点火系统的控制内容n任务四电控点火系统的配电方式及控制电路返回任务一 电控点火系统的组成n微机控制点火系统主要由凸轮轴位置(上止点位置)传感器CIS、曲轴位置(曲轴转速与转角)传感器CPS、空气流量(负荷)传感器AFS、节气门位置(负荷)传感器TPS、冷却液温度传感器CTS、进气温度传感器IATS、车速传感器VSS.爆震传感器DS、各种控制开关、电控单元ECU、点火控制器、点火线圈以及火花塞等组成，如图4-1所示。n1.传感器n传感器用来检测与点火有关的发动机工作的状况信息，并将检测结果输人ECU，作为计算和控制点火时刻的依据。虽然各型汽车采用的传感器的类型、数量、结构及安装位置不尽相同，但是其作用都大同小异，而且这些传感器大多与燃油喷射系统、怠速控制系统等电子控制系统共用。下一页返回图4-1 微机控制点火系统的组成返回任务一 电控点火系统的组成n凸轮轴位置传感器(CIS)n凸轮轴位置(上止点位置)传感器是确定曲轴基准位置和点火基准的传感器。该传感器在曲轴旋转至某一特定的位置(如1缸上止点或上止点前某一确定的角度)时，输出一个脉冲信号，ECU将这一脉冲信号作为计算曲轴位置的基准信号，再利用曲轴转角信号计算出曲轴任一时刻所处的具体位置。n进气温度传感器(IATS)n进气温度传感器信号反映发动机吸入空气的温度。在微机控制电子点火系统中，ECU利用该信号对基本点火提前角进行修正。上一页 下一页返回任务一 电控点火系统的组成n空气流量传感器(AFS )n空气流量传感器是确定进气量大小的传感器。在L型(流量型)电控燃油喷 射系统中，采用的是流量型传感器直接检测空气流量，在D型(压力型)电控燃 油喷射系统中，采用的是进气歧管压力传感器通过检测节气门后进气歧管内的负 压(真空度)来间接检测空气流量)空气流量信号输入ECU后，除了用于计算基 本喷油时间之外，还用做负荷信号来计算和读取基本点火提前角。n冷却液温度传感器(CTS)n冷却水温传感器信号反映发动机工作温度的高低、在微机控制点火系统中，ECU除了利用该信号对基本点火提前角进行修正之外，还要利用该信号控制启动和发动机暖机期间的点火提前角。上一页 下一页返回任务一 电控点火系统的组成n节气门位置传感器(TPS）n节气门位置传感器将节气门开启角度转换为电信号输入ECU, ECU利用该信号和车速传感器信号来综合判断发动机所处的工况(怠速、中等负荷、大负荷、减速)，并对点火提前角进行修正。n车速传感器(VSS）n检测并向ECU输送车速信号，用于对点火提前角进行修正。n爆震传感器(DS)n爆震传感器用于点火提前角闭环控制系统。ECU可根据爆震传感器输出的信号来判断发动机是否发生爆震，从而对点火提前角进行修正。上一页 下一页返回任务一 电控点火系统的组成n开关信号n各种开关信号用于修正点火提前角。启动开关信号用于启动时修正点火提前角;空调开关信号用于怠速工况下使用空调时修正点火提前角;空档安全开关仅在采用自动变速器的汽车上使用，ECU利用该开关信号来判断发动机是处于空挡停车状态还是行驶状态，然后对点火提前角进行必要的修正。n2.电子控制器(ECU)n目前汽车发动机大多数都采用集中控制系统，其中微机控制点火系统仅是电子控制器的一个子系统。电子控制器( ECU)既是燃油喷射控制系统的控制核心，也是点火控制系统的控制核心。在ECU的只读存储器(ROM)中，除存储有监控和自检等程序之外，还存储有由台架试验测定的该型发动机在各种工况下的最佳点火提前角。上一页 下一页返回任务一 电控点火系统的组成n3.点火控制器n点火控制器又称为点火电子组件、点火器或功率放大器。点欠控制器是微机控制点火系统的功率输出级，它接受ELU输出的点火控制信号并进行功率放大，以便驱动点火线圈工作。n4.点火执行器n点火器n点火器是电控点火系统的执行元件，它可将电子控制系统输出的点火信号进行功率放大，驱动点火线圈工作。上一页 下一页返回任务一 电控点火系统的组成n点火线圈n点火线圈可将火花塞跳火所需的能量存储在线圈的磁场中，并将电源提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿点火的1520 kV的高压电。在有分电器的电控点火系统中，只有一个点火线圈，而无分电器点火系统中则有多个点火线圈。n分电器n 在有分电器的电控点火系统中，分电器根据发动机的点火顺序，将点火线圈产生的高压电依次输送给各缸火花塞。n火花塞n火花塞主要是利用点欠线圈产生的高电压产生电火花，点燃气缸内的混合气。上一页返回任务二 电控点火系统的控制原理n1.控制原理n微机控制点火系统的曲轴位置传感器CPS向ECiI提供发动机转速、曲轴转角信号转速信号用于计算确定点火提前角，转角信号用于控制点火时刻(点火提前角)。空气流量传感器AFS和节气门位置传感器TPS向ECU提供发动机负荷信号，用于计算确定点火提前角。冷却液温度信号CTS、进气温度信号IATS、车速信号VSS、空调开关信号ACS以及爆震传感器信号DS等，用于修正点火提前角。其控制原理如图4-2所示。n2.控制软件n点火控制软件的流程主要由主程序、自检程序、故障报警子程序、启动子程序、滑行子程序和怠速子程序等组成，控制软件的流程如图4-3所示。下一页返回图4-2微机控制点火系统控制原理框图返回图4-3微机控制点火系统的控制流程简图返回任务二 电控点火系统的控制原理n主程序的主要功用:监测判定发动机工作状态，计算或从点火脉谱图中查询点火时间、点火提前时间(提前角)，并发出点火指令、控制点火线圈初级电流接通与切断。上一页返回任务三 电控点火系统的控制内容n一、点火提前角控制n1.点火提前角对发动机性能的影响n点火提前角是从火花塞发出电火花，到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度。n当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和耗油率随点火提前角的改变而变化。对应于发动机每一工况都存在一个“最佳”点火提前角，对于目前汽车而言，最佳的点火提前角不仅保证发动机的动力性和燃油经济性都达到最佳值，还必须保证排放污染最小。n2.控制点火提前角的方法n电控点火系统中，在主ECU内首先存储记忆发动机在各种工况及运行条件下最理想的点火提前角。点火提前角控制可分为启动时点火提前角控制和启动后点火提前角控制。下一页返回任务三 电控点火系统的控制内容n发动机启动后正常运转时，实际的点火提前角的控制方法根据各车型有所不同，可以分为以下两种类型。n(1)如在日本丰田车系TCCS系统中，实际的点火提前角等于初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角之和，即:n实际的点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角n(2)如在日本日产车ECCS系统中，实际点火提前角等于基本点火提前角与点火提前角修正系数之积，即:n实际的点火提前角=基本点火提前角x点火提前角修正系数上一页 下一页返回任务三 电控点火系统的控制内容n3.启动时点火提前角的控制n在发动机启动过程中，发动机转速变化大，且由于转速较低(一般低于500 r/min )，进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号不稳定，ECU无法正确计算点火提前角、一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角。此时的控制信号主要是发动机转速信号(Ne信号)和启动开关信号(STA信号)。n4.启动后基本点火提前角的确定n发动机启动后怠速运转时， ECU根据节气门位置传感器信号(IDL信号)、发动机转速传感器号(Ne信号)和空调开关信号(ACS信号)确定基本点火提前角。n发动机怠速工况下，为保证发动机工作稳定，空调工作时的基本点火提前角比空调不工作时大，如图4-4所示。上一页 下一页返回图4-4怠速时基本点火提前角的确定返回任务三 电控点火系统的控制内容n二、通电时间控制n1.通电时间对发动机工作的影响n按点火能量的储存方式，汽油机点火系统可分为电感储能式(电感放电式)和电容储能式(电容放电式)两大类。n蓄电池电压变化的影响:当蓄电池的电压变化时，也将影响初级电流。如蓄电池电压下降时，在相同的通电时间里初级电流所达到的值将会减小。因此，还必须根据蓄电池电压对通电时间进行修正。通电时间的蓄电池电压修正曲线如图4-5所示。n2.通电时间的控制方法上一页 下一页返回图4-5 通电时间的蓄电池电压修正曲线返回任务三 电控点火系统的控制内容n在传统的汽油机点火系中、由分电器轴上的凸轮来控制断电器触点的开闭，分电器的凸轮决定了断电器触点的闭合角，一般四缸发动机为500、六缸发动机为380、八缸发动机为3 30。点火线圈初级电路的接通时间(即通电时间)取决于断电器触点的闭合角和发动机转速。对一定的发动机而言，断电器触点的闭合角是一定的，点火线圈初级电路的通电时间随发动机转速的提高而缩短，这必将导致发动机高速时，点火能量降低，点火系工作可靠性下降。因此，传统点火系已逐渐被电控点火系统所取代。n3.点火线圈的恒流控制n在电控点火系统中，为了减小转速对次级电压的影响，提高点火能量，采用了初级线圈电阻很小的高能点火线圈，其初级电流最高可达30 A以上。上一页 下一页返回任务三 电控点火系统的控制内容n为了防止初级电流过大烧坏点火线圈，在部分电控点火系统的点火控制电路中增加了恒流控制电路，保证在任何转速下初级电流均为规定值(7A)，既改善了点火性能，又防止初级电流过大而烧坏点火线圈。恒流控制电路框图如图4-6所示。n恒流控制的基本方法:n在点火器功率晶体管的输出回路中增设一个电流检测电阻，用电流在该电阻上形成的电压降反馈控制晶体管的基极电流，只要这种反馈为负反馈，就可使晶体管的集电极电流稳定，从而实现恒流控制。上一页 下一页返回图4-6 恒流控制电路框图返回