汽车发动机电控技术-第四章汽油机电子控制点火系统_.ppt

--汽油机电子控 制点火系统
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃

爆燃传感器
爆燃传感器用于检测发动机是否发生爆 燃以及爆燃的强度，以便控制点火提前
角，防止爆燃的发生。
爆燃传感器通常采用压电陶瓷或光纤传 感技术，能够检测发动机缸体的振动或 压力变化，当检测到爆燃发生时，传感
器输出信号给ECU。
ECU根据爆燃传感器的信号和其他传感 器信号调整点火提前角，以减小或消除
曲轴位置传感器通常采用霍尔效应或磁电式设计，能够输出脉冲信号， 通过检测这些信号的相位和频率，可以确定发动机的转速和曲轴位置。
曲轴位置传感器的信号被送入发动机控制单元（ECU），ECU根据这些 信号和其他传感器信号计算出最佳点火时刻，并控制点火线圈的通电时 间，以产生高压电火花点燃气缸内的可燃混合气。
03 点火系统的故障诊断与维修
常见故障类型
发动机无法启动
点火系统故障可能导致发动机无法启动 ，可能是由于点火线圈、火花塞或高压
线的问题。
发动机运转不平稳
点火系统故障可能导致发动机运转不 平稳，表现为加速时顿挫或怠速不稳
。
发动机启动困难
点火系统故障可能导致发动机启动困 难，表现为启动时间长或启动后立即 熄火。
观察发动机运转情况
观察发动机运转时是否有异常声音、振动或 排气管冒黑烟等现象。
维修步骤与注意事项
更换损坏的点火线圈和火花塞
如果点火线圈或火花塞损坏，需要更换。在更换时应注意选用适合的 型号，并遵循操作说明。
检查和更换高压线
如果高压线损坏或接触不良，需要更换。在更换时应注意选用适合的 型号，并确保接触良好。
爆燃，提高发动机的效率和可靠性。
点火提前角控制
点火提前角是点火时刻与上止点之间的夹角，是影响发动 机性能的重要参数。
ECU根据发动机的转速、负荷、进气温度、冷却液温度等 参数计算出最佳点火提前角，并控制点火线圈的通电时间 ，以产生高压电火花点燃气缸内的可燃混合气。

结构特点：
在6缸发动机上共有3个独立的点火线圈，每 个点火线圈向配对的两个火花塞供电。
点火器中功率三极管的数量与点火线圈的数 量相同，每个功率三极管控制一个点火线圈工作。
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1、同时点火方式：
工作原理：
发动机工作时，ECU向点火器输出点火控制 信号，点火器按点火顺序依次控制功率三极管导 通或截止，使初级电路周期性地通断，点火线圈 周期性地产生高压，高电压使配对的两缸火花塞 跳火。
确认信号。
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一、微机控制点火系统的组成和工作原理
4、微机控制点火系的类型：
（1）有分电器式 （2）无分电器式
①同时点火 ●二极管分配式 ●点火线圈分配式 ②独立点火。
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二、有分电器电控点火系统 DI
丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机点火系原理图：
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二、有分电器电控点火系统 DI
图8—18为实测的点火次级单缸波形(图 中FIRE为击穿电压，BURN为燃烧电压， DUR为闭合时间)。由于点火次级波形受 发动机、燃油系统和点火条件的影响较 大．所以对检测发动机机械部分、燃油 系统及点火系统部件的故障是很有用的。 通过观察波形的特定点及特定段相应的 变化，可判定该缸点火系统相应部件和 系统的故障。显示屏上显示了波形 各部分的判定参数。
有的除起开关作用外，还有气缸判别、闭合角控制、 恒流控制、安全信号等电路（丰田TCCS系统）；
有的发动机不单设点火器，将大功率三极管组合在 电子控制器中，由电子控制器直接控制点火线圈中的初
级电流通断（北京切诺基4.0L发动机）。
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一、点火器
3、检查：
（1）将点火线圈与点火器的导线连接器插接 好，用电压表或示波器检查发动机ECU端子 间的电压，应符合要求：

爆振的判别与实际点火提前角的闭环控制
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2．4．2 爆振传感器
• 爆振传感器的作用是对发动机的气缸压力或其他能对发动机爆振做出判断的相关参数进 行检测，并将信号送入发动机ECU。
• 常见的爆振传感器有两种，磁致伸缩式爆振传感器，压电式爆振传感器。
1．磁致伸缩式
磁致伸缩式爆振传感器的外形与结构 磁致伸缩式爆振传感器的组成
有分电器电子控制点火系统的组成示意图
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无分电器电子控制点火系统
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1．传感器 • 主要有 • 曲轴位置(转速与转角)传感器、 • 凸轮轴位置 (上止点位置)传感器、 • 空气流量(负荷)传感器、 • 节气门位置(负荷)传感器、 • 冷却液温度传感器、 • 进气温度传感器、 • 车速传感器和爆振传感器。
判断后，向点火控制器发出最佳点火提前角和点火线圈初级电路导通时间的控制信号。
3．执行器 执行器主要包括点火控制器、点火线圈、分电器(有分电器电子控制点火系统)及 火花塞等。
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2．1．2 电子控制点火系统的工作原理
有分电器电子控制点火系统的控制原理框图
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无分电器电子控制点火系统的控制原理
曲轴位置信号和凸轮轴位置信号是保证ECU控制电子点 火系统正常工作最基 本的信号。
爆振传感器是电子控制点火系统专用的一个传感器，ECU可根据爆振传感器输 出的信号来判断发动机是否发生爆振，从而对点火提前角进行修正，实现点火 提前角的闭环控制。
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2．电子控制单元
• ECU既是汽油喷射控制系统的控制核心，也是点火控制系统的控制核心。 • 在ECU中的CPU不断接收上述各种传感器发送的信号，并按预先编制的程序进行计算和

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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

多点燃油喷射技术
为了进一步提高发动机性能和燃油 经济性，多点燃油喷射技术的研究 和应用将得到更广泛的关注。
点火系统的发展对发动机性能的影响
提高发动机功率和扭矩
点火系统的改进能够更好地控制燃油的燃烧过程，从而提高发动 机的功率和扭矩。
降低油耗
通过优化点火参数，可以降低发动机的燃油消耗，提高燃油经济性 。
02
电控发动机点火系统 的组成和工作原理
电控点火系统的组成
信号采集单元
负责采集发动机的运转参数，如转速、气缸 压力等。
点火执行器
根据ECU的指令，控制点火线圈的通电和断 电，产生高压电火花。
电子控制单元（ECU）
根据采集的信号进行处理，计算出最佳点火 时刻。
点火线圈
将普通电压转换成高电压，为火花塞提供足 够的能量。
注意事项一
维修时应断开点火开 关，避免意外启动发 动机造成伤害。
注意事项二
在更换部件时，应选 用原厂或符合规格的 部件，确保维修质量 。
维修步骤一
检查点火线圈、火花 塞和高压线等部件的 外观和连接是否正常 ，如有异常进行更换 或修复。
维修步骤二
使用诊断工具清除故 障码，进行路试，观 察点火系统的工作状 态是否正常。
电控点火系统的工作原理
信号采集
传感器检测发动机的工作状态，并将信号传输给 ECU。
点火控制
ECU向点火执行器发送指令，控制点火线圈的通 电和断电。
计算最佳点火时刻
ECU根据接收到的信号，计算出最佳的点火时刻 。
点火过程
当点火线圈的初级线圈接通电源时，电流在铁芯 中产生磁场，将电能转换为磁能。当断开电源时 ，磁场迅速消失，产生高电压（约2000030000V），通过火花塞放电，点燃混合气。

热型到冷型依次用1、2、3、4、5、6、7、 8……11表示。 第三部分为汉语拼音字母或通用符号字母，表 示火花塞派生产品结构特征
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4.3 无触点电子点火系统
4.3.1 无触点电子点火系统的组成 主要由点火信号发生器、点火器、点火线圈、
分电器和火花塞等组成。
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无触点电子点火系统的类型
无蓄电池的小型发动机
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4.1.3 发动机点火系统的基本要求
点火系统应在发动机各种工况和使用条件下， 保证可靠而准确的点火。应满足以下三个基本 要求：
1.能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压 火花塞电极间产生火花的电压称为击穿电压。
实验表明，发动机在低速满负荷运行时，需要 8～10kV的击穿电压，起动时需要击穿电压最 高可达17kV。为了保证可靠地点火，点火系统 必须具有一定的次级电压储备，大多数点火系 统可提供28kV以上的击穿电压。
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4.2.3 传统点火系统的主要部件
1.点火线圈 点火线圈按磁路结构形式的不同，一般分为开
磁路式和闭磁路式两种。 开磁路点火线圈在传统点火系统中被广泛采用，
闭磁路点火线圈多用于电子点火系统和微机控 制的点火系统中。
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（1）开磁路点火线圈
传统的开磁路点火线圈主要由铁心、绕组、胶木盖、 瓷杯等组成。
U 2 W2 U 1 W1
U2
U1
W2 W1
由于次级绕组W2的匝数较多（ W1：W2=300：20000 ， 因而在次级绕组内就感应出15～20kV的互感电动势U2， U2称为次级点火高压 。在高压回路存储电场能：
E2 12C2U22
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D.次级高压经中央高压线、分火头、各缸高压 分线，分配到火花塞，火花塞电极两端的电压 迅速升高，当电压上升到火花塞的击穿电压时， 火花塞电极间隙就被击穿而产生放电火花，点 燃混合气。

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。

1）实际的点火提前角＝初始的点火提前角＋基 本点火提前角＋修正的点火提前角
2）实际的点火提前角＝基本点火提前角Ｘ点火 提前角修正系数
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（3）点火提前角的基本控制 1）起动期间 发动机起动过程中，进气管绝对压力传
感器信号或空气流量计信号不稳定，ECU无法 正确计算点火提前角，一般将点火时刻固定 在设定的初始点火提前角。
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一、点火控制器 １、功能
根据ECU的指令， 控制点火线圈初级电 路的通电或断电，并 在完成点火后向ECU输 送点火确认信号。 ２、结构
如右图。
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３、检测 +B与地 IGf与地 IGt与地
9-14V 脉冲电压 脉冲电压
点火开关ON 怠速 怠速
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二、点火线圈 检测：拆开点火线圈上的线束，用万用表检查点火线圈电阻，
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 特点是每缸一个点火线圈，即点火线圈的数量
与气缸数相等。
1、点火线圈 2、火花塞 3、点火器 4、ECU 5、各种传感器
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2.同时点火方式 特点：点火线圈的数等于气缸数的一半
控制信号有：发动机转 速信号（Ne信号）、节气门 位置传感器信号（IDL信 号 （）SP、D 车速传感器信号 信 ／号）、空调开关信号（A C信号）。
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3）空燃比反馈修正 由于空燃比反馈控 制系统，是根据氧传感 器的反馈信号调整喷油 量的多少来达到最佳空 燃比控制的，所以这种 喷油量的变化必然带来 发动机转速的变化。为 了稳定发动机转速，点 火提前角需根据喷油量 的变化进行修正，如右 图所示。