汽油机电控点火系统73页PPT

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3.1 点火提前角的确定
起动点火控制 点火正时控制
起动后点火控制
初始点火提前角
初始点火提前角 基本点火提前角 修正点火提前角
预热修正 过热修正 怠速稳定修正 爆燃修正 其他修正等
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3.1 点火提前角的确定
起动时
起动后
初始点火提前角 基本点火提前角 修正点火提前角
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2.1 电控点火系统组成
a）点火线圈
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2.1 电控点火系统组成
b）火花塞
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2.2 电控点火系统分类
一、有分电器式电控点火系统 （只有1个点火线圈）
1—主继电器；2—压力传感器；3—温度传感器；4—基准位置传感器；5—转速传感器；6—ECU； 7—EFI 控制；8—ESA控制；9—点火信号；10—通电开始；11—点火；12—电子点火器；13—点 火监视回路；14—闭合角控制；15—点火线圈；16—点火开关；17—蓄电池；18—至分电器； 19—至发动机转速表
传感器
ECU
点火器
点火线圈
火花塞
点火线圈分配式（双缸同时点火式）
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2.2 电控点火系统分类
1缸 2缸 3缸 4缸 5缸 6缸
点火线圈 火花塞
各种传 感器
ECU
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日产六缸机单独点火方式
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点火器
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3 点火提前角的控制

电控点火系统的定义
总结词
电控点火系统是一种利用电子控制技术来精确控制汽油机点 火时间的系统。
详细描述
电控点火系统通过电子控制单元（ECU）接收发动机转速、进 气压力、冷却液温度等传感器信号，并根据这些信号计算出最 佳点火时间，然后通过点火线圈产生高压电来点燃火花塞，从 而点燃可燃混合气。
电控点火系统的组成
ECU（电子控制单元）
是电控点火系统的核心，接收来自传 感器的信号，计算点火时刻和点火线 圈通电时间。
存储器
输入/输出接口
接收和发送控制信号，驱动执行器工 作。
存储控制程序、发动机参数、故障诊 断等信息。
点火器
01
02
03
点火线圈
将低电压转换为高电压， 为火花塞提供足够的点火 能量。
火花塞
产生电火花，点燃混合气。
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点火线圈的激活
根据点火时机的计算结果，激活相应 的点火线圈。
点火线圈的通断控制
通过控制点火线圈的通断时间，实现 点火能量的控制。
点火能量的控制
点火能量的计算
根据发动机的工况和点火时机的要求，计算所需的点火能量。
点火能量的调节
通过调节点火线圈的通电时间和电流强度，实现点火能量的精确调节，确保发动机的稳定运行。
06 电控点火系统的应用实例
在汽油车中的应用
提高点火精度
电控点火系统能够精确控制点火 时间，提高汽油机的燃烧效率， 从而提升动力性能和燃油经济性。
降低排放
通过精确控制点火时间，电控点火 系统可以减少不完全燃烧和爆燃的 发生，从而降低废气排放，有利于 环境保护。
适应不同工况
电控点火系统能够根据发动机的工 况自动调整点火时间，使发动机在 各种工况下都能保持良好的工作状 态。

优缺点：分火性能较好，
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根据点火线圈的数量和高压电分配方式的不 同，该火系统又可分为：
1.独立点火方式； 2.同时点火方式； 3.二极管配电点火方式。
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1.独立点火方式
★一种是点火线圈共用一个点火器的； ★另一种是每个点火线圈都有一个单独的点火器，
并且点火器和点火线圈集成一体
• 爆燃的定义 发动机的爆震燃烧是指在正常火焰
传播过程中，处于最后燃烧位置的那 部分未燃混合气（末端混合气），进 一步受到压缩和热辐射的作用，如果 在火焰前锋尚未到达之前，末端混合 气已经自燃的现象
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1、爆燃的危害
• 理论与实践证明：剧烈的爆震会使发动机的动力性和经 济性严重恶化，会导致冷却液过热，功率下降油耗上升 发出尖锐的敲缸声等等（P50）
修正的项目有多有少，各 个厂家各有不同； 主要有暖机修正、过热修 正、怠速稳定性修正、空 燃比反馈修正；
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① 暖机修正：
是指节气门位置传感器怠速触点 闭合时，微电脑根据冷却水温度对点 火提前角进行修正。
水温较低时，为缩短暖机时间， 增大了点火提前角，随水温升高，点 火提前角的变化如图。
➢控制信号：节气门位置传感器信号
（IDL信号——负荷信号）、发动机转 速信号和空调开关信号
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②正常行驶时的基本点火提前角：
该基本点火提前角由微电脑根 据发动机的转速和负荷信号从内部存 储器中选出
控制信号：
进气管绝对压力信号或空气流 量计信号（空气量信号）、发动机转 速信号、节气门传感器信号（负荷信 号）、燃油选择开关、爆燃信号；
信号KNK爆燃信号THW冷却液温度传感器SPD车速传感器OX氧传感器PSW节气门全开

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输出信号检测
将传感器插头插回，起动发动机，测量传感器输出端 子信号的输出电压值，其值应在3～6V之间。如果不符， 则为传感器故障。如北京切诺基输出信号是矩形脉冲信号， 高电位为5V，低电位为0.3V。
其它检测
A、B两端子间传感器电阻应为∞，传感器空气隙应符合要求。
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4.1.2 电子控制点火系统的组成
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1-传感器 2-电子控制 单元ECU 3-执行器
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4.1.3 电子控制点火系统的工作原理
凸轮轴位置传感器 曲轴位置传感器 车速传感器
1
点火故障 报警器
2 点火线圈
空气流量传感器
E
节气门位置传感器
C
U
冷却液温度传感器
进气温度传感器
取消磁场时电压UH立即消
失。这种现象被称为霍尔效
应，UH被称为霍尔电压。
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霍尔式传感器的基本结构与工作原理
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采用触发叶片的霍尔式曲轴位置传感器
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霍尔曲轴位置传感器的检测 ➢ 电源电压检测 ➢ 输出信号检测 ➢ 其它检测
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爆燃传感器
蓄电池电压信号
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分电器
火花塞
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4.2 点火系统中的重要传感器
4.2.1 曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器
磁感应式曲轴位置传感器结构
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a)安装在飞轮附近的曲轮位 置传感器 b)安装在曲轴前端的曲轴 位置传感器 1-曲轴信号轮 2-曲轴位置传感器 3-信号轮上的检测孔

次级故障：涉及发动机控制单元（ECU）和次级电路的故障，如火花塞、高压线等 。
故障分类与原因分析
01
原因分析
02
03
04
环境因素பைடு நூலகம்如温度、湿度、灰 尘等对电气元件和电路的性能
产生影响，导致故障。
使用因素：如驾驶习惯、燃油 品质、机油品质等对发动机的 工作状态产生影响，导致故障
。
维修因素：如维修不当、使用 不兼容零件等，导致故障。
功率晶体管
作为执行器，控制点火线 圈的通电和断电，产生高 压电。
点火线圈
将低压电转化为高压电， 用于点燃混合气。
连接线路与部件
01
02
信号线
连接传感器和控制器，传输信 号。
电源线
为控制器和执行器提供电能。
03
屏蔽线
防止电磁干扰。
04
插接器
保证各部件之间的可靠连接。
CHAPTER 03
汽油机电控点火系统软件设 计
应用领域与发展方向
汽车工业
应用于汽车工业中，提高汽车的 性能和燃油经济性。
航空航天
应用于航空航天领域，提高航空 器的安全性和效率。
军事领域
应用于军事领域，提高武器系统 的精准度和威力。
对未来发展的展望和思考
技术创新
继续研究和开发新技术，提高点火系统的性能和 可靠性。
政策支持
希望政府能够给予更多的政策支持，推动技术创 新和应用。
评价方法
通过实验测试，采集数据，分析 各项指标对发动机性能的影响， 确定最优的点火提前角和点火线 圈电流。
优化策略与方法
优化策略
根据实验结果，采用多目标优化方法，以点 火提前角、点火线圈电流、火花塞跳火能量 等为优化变量，以发动机输出功率、燃油消 耗量、排放性能等为约束条件，进行优化。

点火线圈等组成，如图3.1所示。 1.传感器 传感器的作用是检测发动机运转工况。主要的传感器有:发动
机转速传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、空气 流量传感器(或进气压力传感器)、冷却液温度传感器、进气 温度传感器、爆震传感器、节气门位置传感器等。
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3.1 汽油机电控点火系统的组成与控 制原理
2.电控单元 电控单元(又称ECU或电脑)是一种电子综合控制安装，其主
要作用是根据发动机各传感器输人的信息及内存的控制程序， 使发动机得到最正确混合气、最正确点火时间和最稳定的怠 速，从而使发动机的动力性、经济性和排气净化性等处于最 正确形状。电控单元由输人电路、输出电路、A/D转换器、 微型计算机以及电源电路、备用电路等组成。 3.点火器 点火器的作用是根据电控单元的输出信号，控制内部的大功 率三极管的导通与截止，从而控制初级线圈的导通和切断。 有些点火器只需大功率三极管，单纯起开关作用;有些点火器 除开关作用外，还有横流控制、闭合角控制、气缸判别、点 火监视等功能。大功率三极管设置在电控单元内部时，点火 系统内无点火器。
(1)点火系统应能迅速及时地产生足以击穿火花塞电极间隙的 高电压。火花塞电极之间产生火花的电压称为击穿电压。影 响击穿电压的要素有:火花塞电极间隙，气缸内混合气的压力 与温度，电极的温度与极性，发动机任务情况等。
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3.1 汽油机电控点火系统的组成与控 制原理
发动机起动时击穿火花塞气隙需求19 kV的高电压，汽车行驶 时，发动机在满载低速时击穿火花塞气隙需求8-10 kV的高电 压，发动机正常任务时点火电压普通为15 kV以上。为保证点 火可靠，思索各种不利要素的影响，通常点火安装设计的才 干为30 kV。
电器将点火线圈产生的高压电，按照发动机各缸任务顺序送 至火花塞。某些计算机控制的发动机已取消了分电器，ECU 接纳传感器的信号，向点火器发出点火指令，高压电由点火 线圈直接送给火花塞，有的是一个点火线圈控制两个火花塞， 有的是一个点火线圈控制一个火花塞。

点火线圈控制策略
选择合适的线圈
根据发动机型号和性能要求，选择合适的点火线圈。
控制线圈的通电时间
根据发动机控制单元（ECU）发出的指令，控制点火线圈的通电时 间，以产生足够的电压，触发火花塞产生电火花。
防止线圈过热
通过控制线圈的通电时间和电流大小，防止线圈过热，保证其可靠 运行。
火花塞控制策略
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按高压电分配方式分类
分为直接点燃式和间接点燃式。直接点燃式是指高压电直接 加在火花塞上点燃混合气；间接点燃式是指高压电加在分电 器上，通过分电器分配给各缸火花塞，点燃混合气。
02
汽油机控点火系的主要件
传感器
凸轮轴位置传感器
检测凸轮轴的转速和位置，为 ECU提供气缸识别和点火正时 信息。
温度传感器
检测发动机温度，为ECU提供 发动机温度信息。
曲轴位置传感器
检测曲轴的转速和位置，为 ECU提供发动机转速和活塞位 置信息。
空气流量传感器
检测进气歧管的空气流量，为 ECU提供空气流量信息。
爆震传感器
检测发动机爆震情况，为ECU 提供发动机爆震信息。
控制器
• 汽油机ECU：根据各传感器输入信号和预设程序，控制喷油器、点火线圈等执行器的动作，实现汽油机的控制和管理。
电子控制单元（ECU）
根据采集的信号，计算并发出控制指 令，控制点火线圈和火花塞的工作。
点火线圈
将低压电转化为高压电，为火花塞提 供点火能量。
火花塞
在高压电的作用下产生电火花，点燃 混合气，产生动力。
汽油机电控点火系统的工作原理
ECU根据发动机转速、车速、进气量等信号，计算出最佳点火提前角和初级线圈通 电时间，并控制点火线圈的初级电路通电或断电。

分类
离心式点火提前机构 真空式点火提前机构 辛烷值校正器
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四、主要部件
1、分电器
功用： 接通和切断初级线 圈电路，并按各缸的工作顺 序将高压电适时送至各缸火 花塞。
构造：
（1）配电器
① 作用：将点火线圈中产 生的高压电，按发动机各缸 的工作顺序轮流分送到各缸 火花塞。
电容器
分电器盖
分火头 断电器
真空提前角 调节装置
两重块的小端向内拉拢到 图中虚线所示位置。 • 当曲轴的转速达到来200-400R/MIN后，重块离心力 克服弹簧拉力向外甩出。 转速达1500r/min时，此 时两个重块上的销在长方 孔的外缘上，重块便不能 继续向外甩，点火提前角 也就不再继续增加。
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真空式点火提前调节装置
• 小负荷工作时（a图），节气 门开度小，其后真空度大， 将膜片和拉杆向右吸一段距 离。此时，底板和触点在顶 杆带动下相对凸轮逆时针旋 转一个角度，实现点火提前。
线接头套接在螺母1的上端。
电极材料一般都用镍锰合金
丝制成。为提高火花塞的使
用寿命与化学腐蚀性能，目
前多采用镍锰硅铬合金作为
电极材料。
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火花塞的分类
热型 中型 冷型
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§4.3 半导体点火系
1、传统点火系的不足
1. 触点易烧蚀； 2. 随气缸数和转速的增加，次级电压下降； 3. 点火能量的提高受限； 4. 易产生积碳，使次极电压降低。
• 全负荷工作时（b图），真空 度减小，膜片向左拱曲，提 前角自动减小。
• 零负荷工作时（c图），节气 门近乎全闭，真空度几乎为 零，弹力作用下提前角减小 或不提前。此时怠速，不需 要提前。
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