汽車發動機電控技術第4章汽油機電子控制點火系統

12/8/2022第4章汽油機電子控制點火系統

教學目標了解汽車電子控制點火系統的組成與工作原理；掌握點火控制系統中的曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆燃傳感器的類型、工作原理及其檢測；掌握無分電器式點火系統的組成；掌握點火提前角和點火線圈初級線圈通電時間的控制原理；掌握典型點火電路的分析。12/8/2022教學內容教學重點

系統的組成與工作原理；重要傳感器的工作原理及控制；分電器式點火系統的組成及控制；點火提前角和點火線圈初級線圈通電時間控制原理。

電控點火系統的組成與工作原理；點火系統中的重要傳感器；點火系統的火花；典型點火電路分析；點火提前角的控制；點火線圈初級通電時間控制；電控點火系統的故障案例。12/8/2022教學難點曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆燃傳感器的檢測方法；相關電路分析。教學方法講授、課件教學時數14學時12/8/20224.1電控點火系統的組成與工作原理4.1.1電子控制點火系統的類型有分電器式的電子控制點火系統

特點：由于仍然有機械裝置，因此發動機在一些工況下仍存在缺陷，無法保證在各種工況下點火提前角均處于最佳。此外，由于分電器在工作運轉過程中有磨損的情況，所以也無法保證點火提前角的穩定與準確性。無分電器式的電子控制點火系統特點：不存在機械磨損，因此不存在各間隙間跳火的能量損失及由于機械的不確定性對點火的干擾；無分電器也使得發動機上的構件在布置上更方便與合理，方便檢測與維修；外界的人為因素不能改變點火時刻，取消了在維修作業中的失誤情況，比如在安裝的時候，由于裝配不到位而使點火時刻不正確的現象等。12/8/20224.1.2電子控制點火系統的組成1-傳感器2-電子控制單元ECU3-執行器12/8/20224.1.3電子控制點火系統的工作原理12/8/20224.2點火系統中的重要傳感器4.2.1曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器磁感應式曲軸位置傳感器結構

a)安裝在飛輪附近的曲輪位置傳感器b)安裝在曲軸前端的曲軸位置傳感器1-曲軸信號輪2-曲軸位置傳感器3-信號輪上的檢測孔12/8/2022磁感應式曲軸位置傳感器工作原理1-轉速輪2-傳感器線圈3-永久磁鐵12/8/2022霍爾式曲軸位置傳感器

霍爾效應

通有電流導體垂直于磁感線放入磁場中時，在導體橫向側面上就會產生一個垂直于電流方向和磁場的電壓UH，UH與通過導體的電流和磁感應強度B成正比，當取消磁場時電壓UH立即消失。這種現象被稱為霍爾效應，UH被稱為霍爾電壓。12/8/2022霍爾式式傳感感器的的基本本結構構與工工作原原理12/8/2022采用觸發葉片片的霍爾式曲曲軸位置傳感感器12/8/2022霍爾曲軸位置置傳感器的檢檢測電源電壓檢測測輸出信號檢測測其它檢測12/8/2022霍爾曲軸位置置傳感器的檢檢測電源電壓檢測測拔下傳感器插插頭，打開點點火開關，檢檢查插頭上電電源端子與接接地之間的電電壓，應為8V或12V(視車型而異)。若無電壓，，則應檢查傳傳感器與ECU之間的線路及及ECU上相應端子的的電壓；若ECU相應端子有電電壓，則為傳傳感器到ECU之間線路斷路路，否則為ECU故障。如北京京切諾基就采采用過這種類類型的曲軸位位置傳感器,其電源輸入傳傳感器的電壓壓在1996年前車型為8V，1996年以后的車型型變為5V。12/8/2022輸出信號檢檢測將傳感器插插頭插回，，起動發動動機，測量量傳感器輸輸出端子信信號的輸出出電壓值，，其值應在在3～6V之間。如果果不符，則則為傳感器器故障。如如北京切諾諾基輸出信信號是矩形形脈沖信號號，高電位位為5V，低電位為為0.3V。其它檢測A、B兩端子子間傳傳感器器電阻阻應為為∞，，傳感感器空空氣隙隙應符符合要要求。。12/8/2022光電式式曲軸軸位置置傳感感器與與凸輪輪軸位位置傳傳感器器日產公公司光光電式式曲軸軸位置置傳感感器12/8/2022電式信信號發發生器器的作作用原原理12/8/2022現代索索娜塔塔汽車車用光光電式式曲軸軸位置置傳感感器12/8/2022索娜塔塔光電電式曲曲軸位位置傳傳感器器的檢檢測線束檢檢查輸出信信號檢測12/8/2022線束檢檢查檢查時時，脫脫開曲曲軸位位置傳傳感器器的導導線連連接器器，把把點火火開關關置于于“ON””，用萬萬用表表的電電壓檔檔測量量線束束側4號端子子與接接地間間的電電壓應應為12V，線束束側2號端子子和3號端子子與接接地間間電壓壓應為為4.8～5.2V，用萬萬用表表的電電阻檔檔測量量線束束側1號端子子與接接地間間應為為導通通0Ω。輸出信信號檢檢測用萬用用表電電壓檔檔接在在傳感感器側側3號端子子和l號端子子上，，在起起動發發動機機時，，電壓壓應為為0.2～1.2V。在起起動發發動機機后的的怠速速運轉轉期間間，用用萬用用表電電壓檔檔檢測測2號端子子和l號端子子電壓壓應為為1.8～2.5V。否則則應更更換曲曲軸位位置傳傳感器器。12/8/20224.2.2爆燃與爆燃燃傳感器爆燃爆燃是汽油油機運行過過程中產生生的一種最最有害的故故障現象，，是在火花花塞點燃汽汽缸內的可可燃混合氣氣之前的自自燃。產生的原因因積碳聚集過過多；發動機過熱熱；燃油使用不不當。12/8/2022控制從最佳點火火提前角控控制原理中中可知，為為了最大限限度地發揮揮汽油機的的功率，應應把點火提提前角控制制在接近臨臨界爆燃點點，同時又又不能使發發動機發生生爆燃的邊邊緣。12/8/2022爆燃控制系系統1－爆燃傳感感器2－ECU3－其它傳感感器4－點火控制制器5－分電器6－火花塞12/8/2022爆燃傳感器器壓電式爆燃燃傳感器磁致伸縮式式爆燃傳感感器12/8/2022爆燃傳感器器的檢測電阻檢測電壓檢測示波器檢測桑塔納2000GLiAFE與2000GSiAJR發動機爆燃燃傳感器端端子及其與與ECU的連接電路路。12/8/2022電阻檢測測（1）檢測傳傳感器電電阻斷斷開點火火開關，，拔下傳傳感器線線束插頭頭，傳感感器端子子1與2、1與3、2與3之間電阻阻均應大大于1MΩ。（2）檢測線線束電阻阻斷開開點火開開關，拔拔下傳感感器線束束插頭和和ECU線束插頭頭，兩插插頭各端端子間導導線電阻阻均應小小于0.5ΩΩ。12/8/2022電壓檢測當人為敲擊傳傳感器表面時時，在端子1和2之間將有信號號產生，直接接反映在萬用用表上是有電電壓出現，時時高時低，可可使用萬用表表的2V檔進行單體的的檢測。示波器檢測當振動或敲缸缸發生時，有有圖中的波形形產生。敲缸缸或振動越大大，波形峰值值就越大。當當高過一定值值時，表明發發動機出現了了爆燃。爆燃燃傳感器通常常設計成測量量5～15kHz范圍的頻率。。12/8/20224.3無分分電器式點火火系統組成12/8/2022無分電器式點點火系統的同同時點火12/8/2022無分電器式點點火系統的獨獨立點火1-ECU2-點火控制器3-點火線圈4-火花塞12/8/2022雙火火花花塞塞點點火火方方式式1－曲曲軸軸位位置置傳傳感感器器2－左左側側火火花花塞塞3－右右點點火火線線圈圈4－點點火火模模塊塊5－左左點點火火線線圈圈12/8/2022雙火火花花塞塞點點火火系系統統電電流流方方向向同同一一汽汽缸缸內內兩兩火火花花塞塞的的極極性性12/8/2022功率晶體體管導通通時的電電動勢與與高壓二二極管的的作用12/8/20224.4典典型點火電電路分析分電器式ECU根據傳感器器輸入來的的各個信號號，確定點點火時間（（點火提前前角），同同時將點火火正時信號號送至點火火控制器，，當點火正正時信號變變為低電平平時，點火火線圈初級級電流被切切斷，次級級線圈中感感應出高壓壓電，由分分電器送至至相應要工工作的汽缸缸火花塞產產生電火花花。12/8/2022皇冠3.0L2JZ－GE發動機點火火電路12/8/2022無分電器式式IGdA與IGdB信號關系IGdA與IGdB信號關系確確定的各缸缸點火情況況同時點火方方式電子控控制點火系系統12/8/2022無分電器獨獨立點火控控制點火系系統12/8/2022電路元件的檢檢測點火線圈的檢測點火器的檢測高壓線檢測火花塞檢測12/8/2022點火線圈的檢檢測拔下點火線圈圈線束連接器器，用萬用表表歐姆檔檢測測點火線圈各各線圈的電阻阻值，其冷熱熱態的數值應應符合維修手手冊中的規定定，如不符合合，必須更換換點火線圈。。點火器的檢測測(皇冠3.0L2JZ－GE發動機點火電電路)起動發動機，，用萬用表電電壓檔或示波波器檢查點火火器端子間的的電壓，其電電壓值應符合合：①在+B與接地間為9～14V，②IGt、IGf與接地之間有有電壓脈沖。。如不符合，，則必須檢查查相關線路或或更換點火控控制器直至檢檢查ECU。高壓線檢測通過測量高壓壓線的電阻值值來判斷高壓壓線是否良好好，其最大電電阻值一般為為25kΩ，注意，有些些發動機上，，不同缸的高高壓線電阻值值是不相等的的，具體數值值要查閱相關關的維修手冊冊。不符合規規定時，應更更換高壓線。。火花塞檢測用萬用表歐姆姆檔測量火花花塞絕緣體電電阻，其絕緣緣體電阻值應應大于10MΩ，否則不能繼繼續使用，同同時也要監測測汽車的行駛駛里程。12/8/20224.5點火火提前角的控控制影響點火提前前角的主要因因素發動機轉速發動機負荷辛烷值點火提前角的的控制初始點火提前前角基本點火提前前角修正點火提前前角最佳點火提12/8/2022影響點點火提提前角角的主主要因因素發動機機轉速速發動機機轉速速提高高后，，在給給定的的時間間內曲曲軸轉轉過的的角度度會更更大，，而燃燃燒速速度在在相對對低的的轉速速下是是不會會跟隨隨變化化的，，如果果想使使燃燒燒在上上止點點后(ATDC)10°°～15°°左右完完成，，那么么必須須使點點火時時刻提12/8/2022發動動機機負負在輕載和節氣門部分開度時，進氣管內的真空度較高，吸進進氣管和汽缸內的空燃混合氣的數量少。這些稀薄的混合氣在壓縮終了的壓力較低，燃燒速度較慢，為了在上止點后(ATDC)10°～15°左右完成燃燒，點火時刻必須提前。在大負荷時，節氣門全開，大量的空燃混合氣被吸入汽缸，并且進氣管的真空度低，這就會導致燃燒壓力增高，燃燒速度加快。在這樣的情況下，必須推遲點火提前角，以防止氣體在上止點后(ATDC)10°～15°以前全部燃燒完畢。12/8/2022辛烷烷值值汽油油的的辛辛烷烷值值越越高高，，抗抗爆爆性性越越好好，，點點火火提

12/8/2022點火火提提前前角角的的控控制制初始始點點火火提提前前角角點火火提提前前角角的的確確定定是是很很復復雜雜的的，，需需要要通通過過大大量量的的反反復復實實驗驗，，不不同同的的發發動動機機，，初初始始點點火火提提前前角角大大小小是是不不同同的的。。一一般般來來講講，，為為了了控控制制點點火火正正時時，，電電子子控控制制單單元元（（ECU）根根據據上上止止點點12/8/2022基本點火火提前角角發動機處處于怠速速工況時時，電控控單元根根據節氣氣門位置置信號(怠速觸點點閉合信信號)、發動機機轉速信信號Ne及空調開開關信號號共同來來確定基基本點火火提前角角。發動機處處于非怠怠速工況況時，電電控單元元根據發發動機轉轉速和節節氣門位位置及空空氣流量量傳感器器信號，，從ECU儲存器中中的點火火特性三三維脈譜譜圖中查查出相應應的基本本點火提提前角，，見圖4－52所示,去控制點點火的時時刻。12/8/2022修正點火火提前角角暖機修正怠速穩定定性修正空燃比反反饋修正過熱修正爆燃修正正注意發動動機的修修正點火火提前角角不是沒沒有限制制的，最最大和最最小點火火提前角角的一般般范圍是是：最大大點火提提前角35°～45°，最小點點火提前前角-10°°～0°。12/8/2022修正點火提前前角暖機修正發動機冷機起起動后，冷卻卻液溫度較低低且汽油霧化化不良，此時時應增大點火火提前角。在在暖機過程中中，隨冷卻液液溫度的升高高，點火提前前角修正值逐逐漸減小。修修正值的變化化規律及大小小隨發動機暖暖機修正的主主要控制信號號如：冷卻液液溫度信號、、空氣流量信信號、節氣門門位置信號等等有關。12/8/2022怠速穩定性修修正發動機在怠速速工況運行時時，由于負荷荷變化使發動動機轉速發生生變化，電控控單元要調整整點火提前角角，使發動機機在規定的怠怠速轉速內穩穩定運轉。發發動機處于怠怠速工況時，，電控單元不不斷地計算發發動機的平均均轉速，當發發動機的轉速速低于規定的的怠速轉速時時，電控單元元根據實際轉轉速與目標轉轉速差值的大大小相應地增增大點火提前前角；當發動動機轉速高于于目標轉速時時，則減小點點火提前角。。調節范圍一一般在±20r/min。怠速穩定性性修正的控制制信號主要有有：發動機轉轉速信號、節節氣門位置信信號、車速信信號和空調信信號等。12/8/2022空燃比反饋現在的發動機都裝有氧傳感器，ECU根據氧傳感器的反饋出來的電信號對空燃比進行修正。隨著修正噴油量的增加或減少，發動機轉速在一定范圍內波動。為了提高怠速的穩定性，在反饋修正油量減少時，點火提前角會適當地增加。空燃比反饋修正的控制信號主要有：氧傳感器信號、節氣門位置信號、冷卻液溫度信號、車速信號等。

12/8/2022過熱修正發動機處于正正常運行工況況時(怠速觸點斷開開)，如果冷卻液液溫度過高，，很可能造成成發動機爆燃燃，此時應將將點火提前角角適當推遲。。而在發動機機處于怠速工工況時(怠速觸點閉合合)，若冷卻液溫溫度過高，為為了避免發動動機長時間過過熱，應將點點火提前角增增大（提高發發動機的轉速速）。過熱時時修正的主要要控制信號有有：冷卻液

12/8/20224.6點火火線圈初級線線圈通電時間間控制點火線圈初級級線圈通電時時間控制也就通常所說說的閉合角控控制或簡稱為為通電時間控控制。閉合角在點火線圈的的初級線圈通通電時，對應應曲軸所轉過過的角度。一一般在傳統點點火系統中將將此處的控制制稱為閉合角角控制，而在在微機控制點點火系統中多多以初級線圈圈通電時間的的控制來稱謂謂。12/8/20224.7電電控控點點火火系系統統的的故故障障案案例例4.7.1高壓壓無無火火不不能能起起動動的的故故障障皇冠冠3.0轎車車不不能能起起動動且且無無高高壓壓火火4.7.2無法法起起動動的的點點火火系系統統的的故廣州本田雅閣轎車無法起動上海桑塔納GLi轎車無法起動豐田ES300轎車不能正常起動

12/8/2022本章章小小結結電子子控控制制點點火火系系統統是是當當前前比比較較先先進進的的點點火火系系統統，，能能夠夠對對點點火火進進行行全全過過程程控控制制，，包包括括初初級級線線圈圈的的通通電電時時間間控控制制、、最最佳佳點點火火提提前前角角控控制制和和爆爆燃燃控控制制，，完完全全滿滿足足汽汽油油機機對對點點火火系系統統的的基基本本要要求求，，使使發發動動機機在在動動力力性性、、經經濟濟性性達達到到較較高高的的水水平平同同時時，在介紹的傳感器當中，曲軸位置傳感器產生和凸輪軸位置傳感器產生的信號是保證ECU控制電子點火系統正常工作最基本的信號。曲軸位置傳感器向ECU提供發動機轉速、曲軸轉角信號，轉速信號用于計算確定點火提前角，轉角信號用于控制點火正時(點火提前角)。凸輪軸位置傳感器采集凸輪軸的位置信號輸入ECU，使ECU識別出1缸壓縮上止點，從而進行點火時刻控制以及產生爆