《汽车电工》教学课件：9第八章 发动机电控系统（二）

第二节第二节 电控点火系统电控点火系统电控点火系统的组成，如图8-34所示。 图图8-34 8-34 汽车发动机电控燃油分配喷射系统方框图汽车发动机电控燃油分配喷射系统方框图图图8-35 8-35 电控点火系统基本组成和原理电控点火系统基本组成和原理一、电控点火系统一、电控点火系统 1 1、电控点火系统的工作原理：、电控点火系统的工作原理： 电控点火系统主要由与点火有关的各种传感器、电子控制单元（发动机控制ECU）、点火电子组件（点火器）、点火线圈、高压配电器和火花塞等组成，如图8-35所示。（1 1）点火系统有关的传感器及开关信号）点火系统有关的传感器及开关信号 电子控制点火系统中所用到的主要传感器有曲轴转角/转速传感器、曲轴基准位置传感器（点火基准传感器）和爆震传感器，另外，还根据进气压力传感器或空气流量传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、节气门位置传感器以及起动开关信号、空调开关信号、空挡开关信号等开关信号对各种工况下的点火提前角进行必要的修正。 曲轴转角与转速传感器：曲轴转角与转速传感器： 电控点火系统中，发动机转速信号是微机用来读取或计算基本点火提前角最主要的依据之一，而曲轴转角信号则用来计算具体的点火时刻。 曲轴基准位置传感器（点火基准传感器）：曲轴基准位置传感器（点火基准传感器）： 该传感器可在曲轴转至某一特殊的位置，如一缸上止点或上止点前某一特定的角度时，输出一个脉冲信号，微机将这一脉冲信号作为计算点火提前角的曲轴位置基准点，并与曲轴转角信号一起计算曲轴任一时刻所处的具体位置。 （2 2）点火提前角的确定）点火提前角的确定 电子控制点火系统中，点火提前角通常由初始点火提前角，基本点火提前角和点火提前角修正值三部分组成。 基本点火提前角：基本点火提前角：（如图8-36所示）图图8-36 8-36 点火提前角示意图点火提前角示意图 点火提前角修正值：点火提前角修正值： 点火提前角修正值是电子控制单元根据发动机进气温度、冷却液温度、节气门位置、混合气空燃比、起动开关、空调开关等传感器信号和有关开关信号，对基本点火提前角按一定的修正特性所做的进一步优化性校正，从而使发动机点火性能最佳。（3 3）点火提前角的控制）点火提前角的控制 点火提前角的控制通常有开环控制和闭环控制两种方式，如图8-37所示。 开环控制方式：开环控制方式： 即电子控制器根据有关传感器提供的发动机工况信息从内部存储器（ROM）中读取出相应的基本提前角。 闭环控制方式：闭环控制方式： 闭环控制方式可以在控制点火提前角的同时，不断地检测发动机的有关工况，如发动机是否发生爆震、怠速是否稳定等。图图8-37 8-37 开环、闭环控制方式框图开环、闭环控制方式框图 爆震控制最主要的传感器是爆震传感器，它用于检测发动机是否发生爆震，一般每台发动机安装一到两只。 爆震传感器安装位置：爆震传感器安装位置：3缸发动机安装在第2缸缸体中间；4缸发动机安装在2、3缸缸体之间。工作原理：爆震传感器（如图8-38、8-39所示）是一种振动加速度传感器，装在发动机气缸体上。图图8-38 8-38 爆震传感器实物与特性简图爆震传感器实物与特性简图图图8-39 8-39 爆震传感器结构图爆震传感器结构图 发动机工作期间（多在低速大负荷工况时）如发生爆震，且爆震强度达到一定值时，电子控制单元便能接收到提前信号，并根据爆震强度的大小给点火电子组件发出推迟点火的信号，直到爆震消失。爆震消失后，电子控制单元便将点火提前角逐渐移至最佳点火角，或以一定角度使点火提前，直到再次发生爆震时为止。 通电时间的控制：通电时间的控制： 导通角即前述的闭合角，它主要影响点火线圈初级绕组的通电时间和点火线圈的储存能量，而点火线圈通电时间和储存能量取决于发动机转速和蓄电池的供电电压。控制原理框图如图8-40所示。图图8-40 8-40 爆震传感器结构图爆震传感器结构图二、分电器高压配电电子点火控制系统二、分电器高压配电电子点火控制系统 当前为了提高发动机的动力性、经济性、减少排气污染，要求点火系统不仅要提供较高的点火能量，而且对点火时刻的控制要求有较高的精度和对发动机各种工况变化的适应能力。典型的有分电器ECU控制点火系统组成方框图如图8-41所示。图图8-41 8-41 典型的有分电器电控点火系统组成图典型的有分电器电控点火系统组成图图图8-42 8-42 磁电式曲轴转角传感器结构图磁电式曲轴转角传感器结构图1 1、相关传感器，执行器的工作原理与检修方法：、相关传感器，执行器的工作原理与检修方法：（1 1）传感器：）传感器： 磁电式曲轴转角传感器结构与原理，磁电式曲轴转角传感器结构与原理，其典型结构如图8-50所示。 下面分三种情况来说明其工作原理，如图8-43所示。这三种情况下的磁通回路为：永久磁铁的N极空气隙信号转子空气隙铁芯永久磁铁的S极。图图8-43 8-43 磁电式传感器典型结构示意图磁电式传感器典型结构示意图 磁电式曲轴转角传感器的检测：磁电式曲轴转角传感器的检测： 检查、调整信号转子凸齿与线圈铁心之间的间隙值：可用厚薄规进行测量，如图8-44（a）所示。该间隙的标准值一般为0.2mm0.4mm。如不符合，调整方法如图8-44（b）所示，图图8-44 8-44 信号转子凸齿示意图信号转子凸齿示意图图图8-45 8-45 霍尔式传感器工作原理示意图霍尔式传感器工作原理示意图 霍尔式曲轴转角传感器：霍尔式曲轴转角传感器：如图8-55所示是霍尔式传感器工作原理示意图。 如图8-45（a）所示，霍尔元件有4个接线端，其中A、B分别为电流Ig的输出和输入端；C、D分别为霍尔电压Eh两输出端。 永久磁铁的磁力线可穿过空气间隙垂直进入霍尔元件如图8-45（c）虚线所示，也可由叶片遮挡而不进入霍尔元件如图8-45（b）虚线所示。（2 2）执行器：）执行器： 霍尔式点火信号发生器的检修：霍尔式点火信号发生器的检修： 霍尔式点火信号发生器为有源器件，需输入一定电源电压时才能工作，结构如图8-46。图图8-46 8-46 霍尔式点火信号发生器示意图霍尔式点火信号发生器示意图 光电式点火触发信号工作原理：光电式点火触发信号工作原理：（如图847所示） 发动机工作时，转盘由分电器轴驱动在发光二极管与光敏三极管之间转动。当发光二极管的光线穿过狭缝射向光敏三极管时，当敏三极管导通，信号电路便输出信号。分电器每转一圈产生360个1曲轴角度与转速信号和6个60基准位置信号（指六缸，四缸为4个90基准位置信号）。图图8-47 8-47 光电式分电器曲轴转角与转速传感器光电式分电器曲轴转角与转速传感器 图图8-48 8-48 光电式分电器曲轴转角与转速传感器原理结构图光电式分电器曲轴转角与转速传感器原理结构图 其结构由安装在分电器轴上的转盘和安装在分电器底板上的光电式信号发生器组成。信号发生由发光二极管，光敏三极管和信号电路组成。转盘位于发光二极管和光敏三极管之间，如图8-48所示。 点火线圈原理与检修：点火线圈原理与检修： a、传统点火线圈原理 点火线圈的上端装有胶木盖，中央突出部分为高压接线柱，其他的接线柱为低压接线柱。根据低压接线柱的数目不同，点火线圈有二接线柱和三接线柱之分，其内部结构如图8-49所示。图图8-49 8-49 普通点火线圈内部结构图普通点火线圈内部结构图b b、开磁路与闭磁路点火线圈原理：、开磁路与闭磁路点火线圈原理： 在汽车电子点火系统中，采用了能量转换效率较高的开磁路与闭磁路点火线圈，如图8-50所示。图图8-50 8-50 开磁路和闭磁路点火线圈开磁路和闭磁路点火线圈c c、点火线圈的故障检修：、点火线圈的故障检修： 点火线圈的故障主要有初、次级绕组断路、短路和搭铁，绝缘盖破裂漏电，检查、试验和修理方法如下：点火线圈的检查：点火线圈的检查： 肉眼直观检查：肉眼直观检查：检查的主要内容和要求是察看绝缘盖与外壳封装应完好，周围不得有绝缘物溢出。 初、次级绕组断路、短路和搭铁的初、次级绕组断路、短路和搭铁的检查：检查：（如图8-51所示）图图8-51 8-51 检查点火线圈搭铁检查点火线圈搭铁图图8-52 8-52 火花塞的构造火花塞的构造火花塞工作原理与检修：火花塞工作原理与检修： a a 、火花塞工作原理：、火花塞工作原理： 火花塞的作用是将点火线圈所产生的高压电引入发动机燃烧室，并在其电极间产生电火花，点燃缸内混合气。 火花塞的构造如图8-52所示。中心电极用镍铬合金制成，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能。导体玻璃起密封作用。火花塞的间隙多为0.60.8mm，但当采用电子点火时，间隙可增大至1.01.2mm。图图8-53 8-53 火花塞的构造火花塞的构造图图8-54 8-54 火花塞的间隙的测量与调整火花塞的间隙的测量与调整b b、火花塞电极间隙的检查与调整：、火花塞电极间隙的检查与调整： 火花塞间隙不当时，应用特制的测量调整工具弯曲侧电极进行调整，如图8-53所示为火花塞间隙示意图。火花塞间隙的调整如图8-54所示。 三、无分电器电子三、无分电器电子点火系统点火系统 无分电器点火系统取消了分电器的机械配电方式，因此完全消除了分电器的缺陷，进一步提高了点火性能，降低了点火能量的高压传输损失，提高了点火系统的可靠性和耐久性。目前常用的无分电器电子点火方式有各缸单独点火和双缸同时点火两种，如图8-55所示。图图8-55 8-55 各缸单独点火与双缸同时点火示意图各缸单独点火与双缸同时点火示意图1 1、单独点火方式、单独点火方式: : 单独点火是指一个火花塞配一只点火线圈，将点火线圈及功率晶体管作为一体直接安装在火花塞顶上，这样不仅取消了分电器，而且也不用高压线，因此，彻底消除了分电器和高压线所带来的缺陷，点火性能最好，但结构和点火控制系统复杂，如图8-56所示。 图图8-56 8-56 单独点火无分电器式微电脑点火系统方框图单独点火无分电器式微电脑点火系统方框图2 2、双缸同时点火方式：、双缸同时点火方式： 双缸同时点火是指一只点火线圈同时为两个汽缸点火，如图8-57所示。这种方式要求共用一只点火线圈的两个汽缸工作相位相差360曲轴转角，这样当一缸接近压缩行程上止点时，另一缸必然在接近排气行程上止点，若此时点火，两个汽缸的火花塞将同时跳火。图图8-57 8-57 双缸同时点火点火系统原理图双缸同时点火点火系统原理图