第2课汽油机点火控制系统的基本组成

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1、车辆电子控制技术,车辆电子控制技术课件,2019年10月29日星期二,2,2019年10月29日星期二,本章内容安排,第二章 汽油机供油控制,第1课 汽油机点火控制的基本原理 第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,本章主要介绍：计算机点火系统的基本组成与原理；点火系统控制过程与控制参数分析；点火提前角控制过程以及特殊工况下的修正方法；现代汽车点火系典型系统分析；无分电器点火系统基本原理、结构以及不同类型的特性分析；典型系统分析。,3,2019年10月29日星期二,本节课的主要内容,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,一、计算机控制点火系统的特点与类型 二、计算机控制

2、点火系统的组成 三、典型点火控制系统分析 四、爆震控制,4,2019年10月29日星期二,1.计算机控制点火系统的特点 在所有的工况及各种环境条件下，均可自动获得理想的最佳点火提前角，从而使发动机动力性、经济性、排放性及工作稳定性等特性均处于最佳匹配状态； 在整个工作范围内，均可提供足够的点火能量，提高了点火的可靠性，有效地减少能源消耗和废气有害成分； 配合稀薄燃烧技术，在整个工作范围内提供所需恒定点火能量；,一、计算机控制点火系统的特点与类型,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,5,2019年10月29日星期二,1.计算机控制点火系统的特点 配合闭环反馈控制技术，

3、与燃料供给系统实行综合控制，可使点火提前角控制在刚好不发生爆震的临界状态，以此获得较高的燃烧效率，有利于发动机各种性能的提高； 点火提前角控制不能仅从点火系统或者发动机系统出发考虑，而是要求与其它系统协调，提供动态的集中控制平台，以此追求系统最佳，即车辆整体的最佳控制。,一、计算机控制点火系统的特点与类型,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,6,2019年10月29日星期二,2.计算机控制点火系统的类型 （1）按高压配电方式不同分 机械高压配电 采用传统的分电器分配点火线圈产生的高压。因此这种改进型的微电脑点火控制系统还有分电器，但只相当于传统分电器中的配电器的功能

4、。 电子高压配电 由电子控制进行高压分配，这种全电子微电脑点火控制系统又分两种类型： 一种是无分电器，但有高压导线； 另一种则无高压导线（直接点火）。,一、计算机控制点火系统的特点与类型,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,7,2019年10月29日星期二,2.计算机控制点火系统的类型 （2）按点火方式不同分 分组同时点火方式 一般是将各缸火花塞两两分组，每次点火都是同组的两缸火花塞同时进行。其中一缸是有效点火，成对的另一缸为排气行程，是无效点火。由于排气行程缸内的温度高、压力低，因此跳火电压很低，能量的损失很小。 分组同时点火方式又有二极管分配方式和点火线圈分配方

5、式两种不同的高压配电形式。,一、计算机控制点火系统的特点与类型,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,二极管分配同时点火方式,点火线圈分配同时点火方式,8,2019年10月29日星期二,2.计算机控制点火系统的类型 （2）按点火方式不同分 直接点火方式 每缸火花塞都单独配有一个点火线圈，一般是将点火线圈直接安装在火花塞的上面，因此可省去高压导线。,一、计算机控制点火系统的特点与类型,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,9,2019年10月29日星期二,2.计算机控制点火系统的类型 （3）按是否有反馈控制分 开环控制方式 无爆燃传感器，控制器

6、只是以反映发动机工况、状态的各传感器信号对点火提前角进行控制。 闭环控制方式 设有发动机爆燃传感器，通过发动机爆燃传感器反馈发动机爆燃情况，作出点火提前角的修正控制。闭环控制方式可使点火提前角控制更接近爆燃区，可更有效地发挥发动机的功率。目前广泛采用。,一、计算机控制点火系统的特点与类型,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,10,2019年10月29日星期二,组成：传感器、电子控制单元（ECU）、执行器组成,二、计算机控制点火系统的组成,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,11,2019年10月29日星期二,1.传感器 发动机转速传感器（

7、曲轴位置传感器） 空气流量计 节气门位置传感器 上止点位置传感器（判缸传感器） 冷却液温度传感器 氧传感器 爆震传感器 进气温度传感器,二、计算机控制点火系统的组成,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,12,2019年10月29日星期二,1.传感器 （1）发动机转速传感器（曲轴位置传感器） 磁电式 问题：1信号是如何产生的？ 90齿、4/齿、2/方波,二、计算机控制点火系统的组成,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,13,2019年10月29日星期二,1.传感器 （1）发动机转速传感器（曲轴位置传感器） 光电式 问题：1信号是如何产生的？

8、,二、计算机控制点火系统的组成,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,14,2019年10月29日星期二,1.传感器 （2）上止点位置传感器 （判缸传感器）,二、计算机控制点火系统的组成,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,磁电式判缸传感器,光电式判缸传感器,15,2019年10月29日星期二,1.传感器 （3）爆震传感器 功用：爆震传感器向ECU输入爆震信号，经ECU处理后，控制点火提前角，抑制爆震产生 安装位置,二、计算机控制点火系统的组成,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,安装在发动机缸体上,安装在火花塞

9、上,16,2019年10月29日星期二,磁致伸缩式爆震传感器 磁致伸缩效应：是指铁磁体在被外磁场磁化时，其体积和长度将发生变化的现象。 组成：永久磁铁、靠永久磁铁激磁的强磁性铁芯以及铁芯周围的线圈。 原理：当发动机的气缸体出现振动时，该传感器在7kHz左右处与发动机产生共振，强磁性材料铁芯的导磁率发生变化，致使永久磁铁穿过铁芯的磁通密度也变化，从而在铁芯周围的绕组中产生电动势，将这一信号输入ECU。,二、计算机控制点火系统的组成,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,17,2019年10月29日星期二,压电式爆震传感器 组成：压电元件、配重块及导线 原理：利用结晶或陶

10、瓷多晶体的压电效应而工作，也有利用掺杂硅的压电电阻效应的。 当发动机的气缸体出现振动且振动传递到传感器外壳上时，外壳与配重块之间产生相对运动，夹在这两者之间的压电元件所受有压力发生变化，从而产生电压。,二、计算机控制点火系统的组成,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,18,2019年10月29日星期二,2.执行器 点火线圈 点火控制模块,二、计算机控制点火系统的组成,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,19,2019年10月29日星期二,2.执行器 点火线圈 点火控制模块,二、计算机控制点火系统的组成,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成

11、,第三章 汽油机 点火控制,20,2019年10月29日星期二,以日本丰田公司1GGZEU型发动机采用的DLI系统为例 ECU除向点火控制模块输出点火信号IGt外，还可同时输出气缸判别信号IGd1、IGd2，为点火控制模块提供气缸的点火时序。,三、典型点火控制系统分析,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,丰田1GGZEU型发动机采用的DLI系统原理图,21,2019年10月29日星期二,1. 曲轴位置传感器信号 曲轴位置传感器由G1、G2及Ne等三个线圈组成，用于判别气缸行程及检测曲轴转角的位置，以此确定点火提前角和导通角。 G1信号产生的原理与普通磁电式信号发生器

12、的工作原理相。只要G1线圈信号出现，就表示第六缸处于压缩行程上止点，该信号主要确定点火时刻基准。 G2线圈与G1线圈相位相差360曲轴转角，因此当G2信号出现时，即表示第一缸活塞处于压缩行程上止点。其作用与G1信号相同。 Ne信号传感器转子有24个齿，每转一转将产生24个脉冲信号，其周期长度为30发动机曲轴转角。将该脉冲信号整形后，再通过电路将24个脉冲进行720脉冲分频，即可产生1曲轴转角信号。该信号主要用于计量点火提前角和点火线圈的导通角。,三、典型点火控制系统分析,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,22,2019年10月29日星期二,2. ECU输出信号 E

13、CU依据发动机转速、进气量、冷却液温度、起动开关等信息，精确计算点火提前角，并向点火控制模块发出IGd1、IGd2及IGt信号。 IGt为点火信号，用于各缸点火提前角的控制，而信号IGd1和IGd2为判缸信号 点火控制模块可据此判定气缸的点火次序，依次完成对各点火线圈点火过程的控制。 各点火线圈导通角控制由点火控制模块中的导通角控制系统完成。,三、典型点火控制系统分析,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,IGd1、 IGd2信号状态,23,2019年10月29日星期二,各点火线圈导通角控制由点火控制模块中的导通角控制系统完成。 由于EFI系统中喷油器驱动信号也来自于

14、曲轴位置传感器。若点火系出故障使火花塞不点火，而曲轴位置传感器工作正常，喷油器会照常喷油，因此会造成液态燃料进入气缸，导致发动机状态异常，或继续运转时三元催化反应器过热。 为了避免这种现象发生，特设定当完成点火过程后，点火控制模块应及时向ECU返回点火确认信号Igf，若其3-5个工作循环均无Igf信号反馈时，ECU便以此判定点火系有故障，发出指令强行断油，使发动机熄火。,三、典型点火系统分析,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,图419 ECU的输出信号分析,24,2019年10月29日星期二,理论与实践均表明，发动机工作于爆震临界状态将获得最佳燃烧性能。但该状态极

15、不稳定，其控制过程也必须是动态的。 爆震控制系统的目的：就是使发动机稳定地工作在无限逼近爆震临界状态区域。对于爆震控制而言，点火时刻控制具有重要的作用。,四、爆震控制,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,25,2019年10月29日星期二,1.爆震与点火时刻的关系 爆震的产生和发动机点火时刻密切相关，图4-20所示。 如点火时刻早，燃烧的最高压力会过高，爆震就容易发生。通常发动机发出最大转矩对应的点火时刻将处在产生爆震对应的点火时刻附近（MBT曲线）。 传统点火系统除根据油料品质选择点火提前角外，并无其它爆震控制系统。 点火时刻设定远离爆震界限，点火时刻滞后，导致发

16、动机转矩和功率下降，燃料消耗增加。 因此，在设置爆震传感器的点火系闭环控制系统中，可利用反馈控制把点火时刻控制在爆震界限点附近，即所谓“微爆”状态，有利于提高发动机各项性能。,四、爆震控制,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,气缸压力与点火时刻关系,爆震与点火时刻的关系,爆震与发动机扭矩的关系,26,2019年10月29日星期二,2.爆震控制系统 安装在发动机缸体上的爆震传感器可感应出发动机不同频率范围内的振动。 当发动机发生振动时，传感器可产生较大振幅的电压信号。,四、爆震控制,第2课 汽油机点火控制系统的基本组成,第三章 汽油机 点火控制,图422 爆震传感器的检测频率与输出电压,27,2019年10月29日星期二,发动机产生振动是否一定是发生爆震，还必须利用ECU中的爆震信号识别系统进行判定。 先用滤波电路将传感器输入的发动机振动信号进行过滤，只允许特定频率范围的振动信号通过滤波电路。 再将滤波后信号的峰值电压与爆震强度基准值进行比较，若其值爆震强度基准值，EC