电控发动机4-4点火控制系统

水温传感器
空调开关
发动机转速
怠速开关
车速
蓄电池电压
转速(怠速转速差）氧（修正喷油量）
发动机正常运转时，电控单元按怠速工况和非怠速工况两种 情况，确定基本点火提前角。
发动机处于怠速工况时，电控单元根据节气门位置信号（怠 速触点闭合）、发动机转速信号及空调开关信号，确定基本点火 提前角，如下图所示。
（一）点火的控制 (二) 点火提前角的控制（点火时刻控制）
（三）通电时间的控制（闭合角控制） （四）爆震的控制
（一）点火的控制
根据执行器的结构和原理,可分成有分电器和无分电器两种.
1 有分电器式
(1)特点:
①一个点火 线圈
②一个分电 器
(2)工作原理
“IGF”什么意思呢?
① 点火开关接通IG2，点火器、点火线圈和ECU通电.
点
点
点
火 加:点火模块 火 加:电脑(ECU) 火
系 信号发生器 系 传感器
系
1传统点火系
点 火 2电子点火系 系
3电控点火系
1有分电器 双缸同时点火
2无分电器 单缸独立点火
: :
有分电器
去加
配点 电火 器线
圈
无分电器
双
单
缸
缸
同
独
时
立
点
点
火
火
三 电控点火系统的组成及基本原理
1 基本组成
（1）传感器：检测发动机运行工况。 （曲轴/凸轮轴位置传感器、空气 流量计/进气压力传感器、进气 温度传感器、水温传感器、节 气门位置传感器、车速传感器、 爆震传感器、开关信号等。）
（2）基本点火提前角
怠速工况： ECU根据节气门位置信号（怠速触 点闭合）、发动机转速信号及空调 开关信号确定
非怠速工况： ECU根据发动机转速和负荷（节气门 位置、进气量）从预存在存储器中 的数据表中或三维图中查出相应的 点火提前角
（3）修正点火提前角
①暖机修正
修正过程：
冷起动后，冷却 水温度较低，由于怠 速装置作用，转速较 高，应增大点火提前 角。
主要控制信号：冷却水温度信号（THW）
节气门位置信号（IDL）
③怠速稳定性修正
修正过程：
①怠速工况时，ECU 不断地计算发动机的 平均转速，当发动机 的转速低于规定的怠 速转速时，根据实际 转速与目标转速差值 的大小相应地增大点 火提前角； ②当发动机转速高于 目标转速时，则减小 点火提前角，
主要控制信号：发动机转速、节气门位置信号
（2）单缸独立点火
含义：每个气缸的火花塞上各配有一个点火线圈，单独对 本缸进行点火。
配电原则：ECU或点火器依据发动机点火顺序，依次驱动功率 三极管导通、截止，从而实现各缸的点火。
控制原理： 与双缸同时点火基本相同，但需要1#缸压缩上止点信号
（二）点火提前角的控制（点火时刻控制）
1点火提前角：从火花塞点极间跳火开始，到活塞运
行至压缩上止点时曲轴转过的角度。
最佳点火提前角：能使发动机具有最佳动力性、
经济性和排放性的点火提前角。
（燃烧最大压力出现 在压缩上止点后10̊左 右，发动机产生功率 最大）
2 影响最佳点火提前角的因素
（1）发动机转速：转速越高，提前角应越大 （2）发动机负荷：同一转速下，负荷增大，提前角应减小。 （3）汽油辛烷值：牌号高，提前角应增大。 （4）空然比：空然比为11.7左右时，提前角最小
2 对火花塞积炭敏感，当火花塞积炭和污染时，次级电压下 降，降低了点火可靠性；
3 断电器触点分开时，在触点处形成火花，烧蚀触点，缩短 了使用寿命，并且也限制了初级电流，限制了点火能量的增 大，难以燃用稀混合气达到节油目的。
二 点火系统的分类(发展历史)
传
电 去:真空提前 电
统 去:断电器 子
离心提前 控
（1）点火次序应按发动机的工作顺序点火 （2）各缸的点火应在最佳时刻（最佳点火提
前角）
复习： 传统点火系统
(一) 传统点火系工作原理
1 触电闭合,产生初级电流 2 触电断开,次级产生高压电 3 高压电击穿火花塞间隙跳火,点燃可燃混合气
(二)传统点火系统存在的缺点：
1 次级电压随发动机转速升高而下降，使高转速发动机不能 可靠点火；(高速失火)
（2）电控单元（ECU）：处理信号和发出点火指令
（3）执行器
◆点火器 是电控点火系统的执行元件，它可将电子控制系统输
出的点火信号进行功率放大，驱动点火线圈工作。 ◆点火线圈
可将火花塞跳火所需的能量存储在线圈的磁场中，并将电源 提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿点火的15~20kV 高压电。在有分电器的电控点火系统中，只有一个点火线圈， 而无分电器点火系统中则有多个点火线圈。 ◆分电器 在有分电器的电控点火系统中，分电器根据发动机的点火顺 序，将点火线圈产生的高压电依次输送给各缸火花塞。 ◆火花塞 主要是利用点火线圈产生的高电压产生电火花，点燃气缸内 的混合气。
（一般为10̊，有的为初始点火提前 角。）
（2）控制信号：发动机转速（曲轴位置传感器） 起动开关信号（点火开关）
（3）原因：在发动机起动过程中，发动机转速变化大， 且由于转速较低（一般低于500r/min），进 气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号
2）起动后点火提前角的控制
两种计算方法：
日产ECCS系统： 实际点火提前角=基本点火提前角x修正系数
冷却水温度信号（THW）、车速信号等
⑤爆震修正 （后面讲解） ⑥最大和最小提前角控制
最大提前角：35—45° 最小提前角：-10—0°
（三）通电时间的控制（闭合角控制）
1.控制原因：
（1）初级线圈接通后，通过线圈的电流呈指数规律增大， 不能瞬间达到最大值，需要一定时间电流才能饱和。
（2）次级线圈产生高压的最大值及点火能量与初级断开 电流大小有关。
1ECU根据节气门位置信号（怠速触点闭合）、发动 机转速信号及空调开关信号确定
2如丰田TCCS系统中，空调工作时基本提前角为8̊， 不工作时为4̊
发动机处于非怠速工况时，电控单元根据发动机转速和节气门位置 信号，从预置在储存器中的数据表中查出相应的基本点火提前角，如下 图所示。
ECU根据发动机转速和负荷（节气门位置、进气量） 从预存在存储器中的数据表中或三维图中查出相应的 点火提前角
（3）不断反复进行，使实 际点火提前角始终保 持最佳。
实质：闭环控制
爆震 传感器
ECU
点火控 制系统
缸体
ECU对点火提前角的闭环控制过程
① 若产生爆震，立即减小点火提前角，直至爆震消失。 ② 爆震消失后，不能立即增大点火提前角，须等待一段时间内，确无爆震
发生，才又逐渐增大点火提前角。
小结：起动后点火系控制原理
“IGF”称为“点火确认信号”或“点火反馈信号”
(发动机每点1次火，点火器向ECU反馈1个点火确认信“IGF”,作为自诊断系统 监控信号。若ECU连续4次未收到“IGF”信号，即判定点火系出现故障)
为保证系统的可靠工作，点火器中还设置了 以下控制电路：
➢ 1点火确认信号发生电路
➢ 2锁止保护电路
➢ 3过压保护电路
在暖机过程中，随 冷却水温度升高，转 速降低，点火提前角 修正值逐渐减小
主要控制信号：冷却水温度信号（THW）、空气流量信号、
节气门位置信号（IDL）等
②过热修正 修正过程：
①正常运行工况（怠速触点 断开）：水温高，减小提 前角（避免爆震）
②怠速运行工况（怠速触点 闭合）：水温高，增大提 前角（过小会引 起发动机过热）
② ECU根据各种传感器输入的信号，确定出发动机最佳点火提前角，再根据 输入的G和Ne信号,确定点火时刻.
③ ECU向点火器发出触发点火信号“IGT”，经过其中的闭合角控制电路和点 火控制电路,分别控制功率三极管的导通和截止,实现初级绕组的通电和断 电,从而产生高压电.
④ 高压电经分电器按发动机作功顺序送到各缸火花塞。
第四节 点火控制系统
汽油机点火系统的任务是点燃气缸内的可燃 混和气。
点火系的性能对汽油机的动力性、经济性、 排放性能具有十分重要的影响。
为了使汽油机的各项性能指标达到较佳的水 平，点火系统的性能必须满足汽油机的基本要求。
一 汽油机对点火系的要求
1 提供足够高的击穿电压
2 提供足够高的点火能量
3 适当的点火时刻
控制原理：
①ECU确定点火时刻、闭合角及判缸。 ②ECU向点火器发出IGt（点火信号）和IgdA、 IgdB（判缸信号）。 ③点火器控制驱动电路，控制对应缸点火。 ④点火器同时向ECU反馈IGf点火确认信号。 （若连续3—5次无IGf信号，则ECU强制停止喷油，避免造成缸内喷油过多使
再次起动困难或加大三元催化器的负荷而导致其损坏）
3.爆震的控制
组成： （1）传感器
（爆震传感器）
（2）ECU （设有带通滤波电路、
信号放大电路、整形滤波电 路、比较基准电压形成电 路、积分电路、提前角控制
电路） （3）点火控制器等
控制过程：
（1）ECU在一定判别范围 （点火后），根据爆震 传感器的信号，判断 发动机是否发生爆震。
（2）若产生爆震，减小点 火提前角，直至爆震 消失。若无爆震，则 增大点火提前角，直 至发生爆震，马上又 减小点火提前角。
爆震传感器
定位 曲轴位置 传感器 凸轮轴位 置传感器
转速（曲轴
位置传感器）
ECU
上 止 点 基 本
爆震控制
实际点火 提前角
IGf
IGdA
IGdB
闭Hale Waihona Puke 合IGt角
点 火 控 制 器
（ 点 火 模 块 ）
负荷（节气
门位置传感 器、空气流 量计/进气压