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1、第十讲第三章 计算机控制点火系统的组成及工作原理(1/4)【课 题】 3-1计算机控制点火系统的组成及工作原理(1/3)【课程性质】 理论课【授课对象】 汽车检测与维修专业【巩固上讲内容】 其他传感器的结构与工作原理【教学目的与要求】 了解点火提前角控制的基本原理掌握点火提前控制的方式【教学重点】 点火提前控制的方式【教学难点】 点火提前角控制的基本工作原理 【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟点火提前角控制的基本工作原理 40分钟点火提前角的控制方式 40分钟小结与答疑 5分钟【作 业】影响点火提前角的因素有哪些？【教学内容】3-1计算机控制点火系
2、统的组成及工作原理(1/3)一、影响点火提前角的因素（1）发动机转速 发动机转速的升高点火提前角均应增大。采用ESA控制系统相对于机械离心式点火提前系统，更接近理想的点火提前角。（2）发动机负荷 歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前角小，反之点火提前角大。（3）燃油辛烷值 辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大，反之应减小。（4）其他因素 燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度。二、电子点火提前控制系统的组成和工作原理（一）点火提前角控制系统的组成电子点火提前控制系统的组成主要由监测发动机运行状态的传感器、处理信号、发出指令的ECU、响应指令的点火器以及点火线圈等组成。（
3、二）点火提前角控制系统的基本工作原理以丰田皇冠3.0轿车点火控制电路为例，维修时用万用表检测“B”端子和点火线圈的“”端子与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。怠速时检查点火器“IGT”端子与搭铁之间应有脉冲信号，检查ECU的“IGF”端子与搭铁之间应有脉冲信号。丰田皇冠3.0轿车点火控制电路（三）点火提前角的控制方式1、点火提前角的计算 对丰田汽车计算机控制系统（TCCS）而言，其实际点火提前=初始点火提前+基本点火提前+修正点火提前（或延迟角）。ECT根据进气歧管压力或进气量和发动机转速，从存储器存储的数据中找到相应的基本点火提前角，再根据有关传感器信号值加以修正，得出实际点火提前角。（1）初
4、始点火提前角：初始点火提前角也称固定点火提前角。如：丰田汽车的ICGEL发动机，其值为上止点前10，在下列情况下，IGGEL发动机的实际点火提前角为固定点火提前角。当发动机起动时，以动机的转速变化大，无法正确计算点火提前角；当发动机的转速低于400r/min；当车速在2km/h时，或节气门位置传感器怠速（IDL）触点闭合时；当ECU由后备系统控制工作时。（2）基本点火提前角：ECU根据发动机转速信号和进气歧压力信号(或进气量信号)等，从存储器中获得。（3）修正点火提前角：初始点火提前角和基本点火相加得到的点火提前必须根据相关因素加以修正。修正项目因发动机而异,且应根据发动机各自的特性曲线进行修
5、正。2.点火提前角的控制点火提前的控制包括起动期间的点火时间控制和起动后以动机正常运行期间的点火时间控制。（1）起动期间的点火时间控制 在起动期间，其实际点火提前角等于初始点火提前（因发动机而异）。此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne）和起动开关信号(STA).（2）起动后点火时间控制基本点火提前角的控制：怠速时的基本点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点闭合时，ECU根据发动机转速和空调开关是否接通而确定的基本点火提前角。在空调工作时,其基本点火提前角要大一些,以防因空调负荷使发动机工作不稳。在怠速工况下运转时，节气门位置传感器的怠速(IDL)触点断开,ECU根据存储器的数据确定基本点火
6、提前角。在正常运行工况下运转时，节气门位置传感器的怠速（IDL）触点断开，ECU根据存储器的数据确定基本点火提前角。在正常运行工况运行时，控制信号主要有：进气歧管压力或进气量信号、发动机转速信号（Ne）、节气门位置信号（IDL）、燃油选择开关或插头（RP）、爆震信号（KNK）等。在某些发动机中，按燃油辛烷值不同，在存储器中存放着两张基本点火提前角的数据表格。驾驶员可根据使用燃油的辛烷值，通过燃油选择开关或插头进行选择点火提前角的修正a)暖机修正：暖机点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点闭合时，ECU根据水温传感器进行修正的点火提前角。当发动机冷却水温度较低时，应增大点火提前角，以促使发动机尽
7、快暖机，当水温较高时，超过90，为避免发动机过热，其点火提前角必须减小。暖机过程中，控制信号主要有，冷却水温度信号（THW）进气歧管压力或进气量信号。节气门位置信号（IDL）等。b)怠速稳定性的修正：稳定怠速点火提前控制是指为了使怠速稳定运转而对点火提前角进行修正。由于发动机负荷变化等原因引起发动机转速变化时，ECU根据转速信号和规定的怠速转速进行比较，相应地增加或减小点火提前角，以保证发动机怠速时稳定运转，防止发动机怠速熄火。3.点火提前角的控制方法发动机工作中，点火时刻的控制要求用1曲轴角的指令精度进行控制。当发动机转速为6000r/min时，若将1曲轴转角换算成时间为36ms。为了进行这
8、样精确的计时控制，需要具有能够准确检测曲轴转角位置的曲轴位置传感器和高速运算的微机，另外还需要有能够巧妙运用它们的控制方式。第十一讲第三章 计算机控制点火系统的组成及工作原理(2/4)【课 题】 3-1计算机控制点火系统的组成及工作原理(2/3)【课程性质】 理论课【授课对象】 汽车检测与维修专业【巩固上讲内容】 计算机控制点火系统的组成及工作原理【教学目的与要求】 掌握无分电器点火的基本原理掌握无分电器点火系统的检修【教学重点】 无分电器点火系统的检修【教学难点】 无分电器点火的基本原理【授课方法】 讲授法、多媒体教学法、现场教学法【课时分布】 巩固上讲内容 5分钟无分电器点火系统的工作原理
9、 40分钟无分电器点火系统的检修 40分钟小结与答疑 5分钟【作 业】影响点火提前角的因素有哪些？【教学内容】3-1计算机控制点火系统的组成及工作原理(2/3)三、无分电器点火系统的工作原理1无分电器点火系统的方式：（1）同时点火方式。指两个气缸合用一个点火线圈，即一个点火线圈有两个高压输出端，分别与一个火花塞相连，负责对两个气缸点火。（2）单独点火方式。指导每个气缸的火花塞上配用一个点火线圈，单独对本缸进行点火。丰田皇冠汽车所采用的无分电器点火系统：如下图所示（1）来自曲轴位置传感器的信号：曲轴位置传感器由G1、G2及Ne三个线圈组成，其功能是判别气缸，检测曲轴的转角，以决定点火时期的原始设
10、定位置。G1信号：利用G1信号可判别出第6缸在压缩上止点的附近。G1传感线圈产生电压波形，是设定在第6缸压缩上止点附近时产生的，因此只要G1线圈产生指导，就表示第6缸处于压缩上止点附近，其点火提前角和闭合角由ECU根据Ne信号决定。G2信号：G2信号与G1信号波形相同，G1信号与G2信号相隔180(曲轴转角360)。当G2信号产生时，即表示第1缸活塞处于压缩上止点的附近。应完成其点火准备，点火正时也由Ne信号决定。Ne信号正时转子有24个齿，它每转一转，产生24个信号波形，其波形与G1、G2信号波形相似，每个波形表示Ne正时转子角度为15或发动机曲轴转角30。这个数值在点火控制中会引起较大误差
11、，为了保持一定的精度，需将这些脉冲电压信号整形，再通过转角脉冲发生器，把24个脉冲转变为曲轴一转产生720个脉冲，即转变为每0.5曲轴转角发生1个脉冲。注意：当发动机起动的瞬间，已超过了产生G1信号时期，而G2信号又未产生，此时无法判别气缸，因此必须等到产生G信号判别气缸后才能执行实际点火控制。当G1或G2信号产生时，可用来判别第6缸或第1缸处于压缩上止点前，因此必须对该缸完成点火准备，G1或G2信号产生后所产生的Ne信号即成为第6缸第1缸的点火正进的基准信号，如图3-11所示。（2）ECU的输出信号：ECU通过曲轴位置传感器接收到G1、G2、Ne信号，向点火器输出IGT、IGdA、IGdB三
12、个信号。1）IGT信号：IGT信号就是点火正时信号。当G1或G2信号产生时，ECU以此信号为基准，根据Ne信号控制其后的三次点火信号，即每4个Ne信号产生一次点火信号（4个Ne信号为60，相当于曲轴转角为120），而每产生三次点火信号后，再经G信号重新设定其后的三次点火信号。点火提前角的控制仍然由ECU利用各传感器检测到的发动机转速、进气压力（真空度）、节气门位置、水温等信号进行控制。闭合角由点火器中的闭合角控制电路进行控制。2）IGdA、IGdB信号：IGdA、IGdB信号是ECU输送给点火器的判缸信号，它存于ECU的存储器中，ECU根据G1、G2及Ne信号查表选择IGdA、IGdB信号状态
13、，以确定各缸的点火顺序。3）点火器：点火器内有气缸判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路，其主要功能是接收ECU发出的IGT、IGdA、IGdB信号，并依次驱动各个点火线圈工作。另外它还向ECU输入安全信号（IGF）。其具体工作过程如下：点火器中的气缸判别电路根据判别信号IGdA、IGdB的信号状态，决定哪条驱动电路接通，并将IGT点火正时信号送往与此驱动电路相连接的点火线圈，完成对某缸的点火。例如，如果IGdA、IGdB信号状态分别为0和1时，气缸判别电路使VT1导通，将点火正时信号送给1缸和6缸的点火线圈，使基工作、完成对1缸和6缸的点火。4）安全信号IGF：将点火器继续点火线圈的初级
14、电流的信号反馈给ECU的信号，使点火器具有安全功能。在电控燃油喷射发动机中，喷油器的驱动信号来自曲轴位置传感器。如果点火系统出现故障使火花塞不点火，而曲轴位置传感器工作正常时，喷油器会照常喷油，造成气缸内喷油过多，结果会出现再起动困难或行车时三元催化转化器过热。为避免这种现象发生，当IGF信号连续35次无反馈信号送入ECU时，则ECU判断点火系统有故障、并强制停止喷油器工作。5）点火线圈：一般传统点火线圈的二次线圈的一端通过配电器接火花塞，一端与一次线圈相接。无分电器点火系统采用小型闭磁路的点火线圈，二次线圈的两端分别与两个气缸上的火花塞相联接。气缸的组合原则为，一缸处于压缩行程的末期，另一缸
15、处于排气行程的末期，曲轴旋转360后两缸所处的行程正好相反。对于6缸发动机来讲，其气缸的组合为第1缸与第6缸、第2缸与第5缸、第3缸与第4缸，即每两缸一个点火线圈，火花塞串联同时点火。由于压缩缸的气缸压力较高，放电较为困难，因此所需击穿电压较高，而排气缸的压力接近大气压力，放电容易，所需的击穿电压较低。因此当两缸火花塞同时跳火时，阻抗几乎都在压缩缸。即在串联点火电路中，压缩缸承受大部分电压降，与普通只有一个火花塞跳火的点火系统比较，击穿电压相差不大，而排气缸损失的电能也不大。点火线圈由一次线圈、二次线圈、铁心、高压二极管、外壳等组成。第十二讲第三章 计算机控制点火系统的组成及工作原理(3/4)【课 题】 3
