模块五 点火控制系统(5)

电控发动机（理论课）电子教案课题点火系统爆燃控制课时9
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教学目标1、理解爆燃控制系统的组成。

2、能识别、控制爆燃。

教学重点1、理解爆燃控制系统的组成。

2、能识别、控制爆燃。

教学
难点
能识别、控制爆燃。

教学课型新课
教具
器材
多媒体
教学组织与
过程
一、爆燃与发动机的性能
适当增大点火提前角,汽油发动机可获得最大功率和最佳燃油经济性。

但是点火提前角过大又会引起发动机爆燃。

汽油机在接近压缩上止点时,火花塞跳火,点燃气缸内的混合气。

以火花塞为中心,火焰向四周传播,可燃气体在气缸内膨胀做功。

在此期间,如果气缸内压力和温度异常升高,部分混合气在火焰尚未传播到达时就自行着火燃烧。

整个燃烧室内瞬时形成多火源燃烧,这种现象称为爆燃,如图5—5—1所示。

严重的爆燃还产生高温和强大的压力波。

如果持续产生爆燃,会引起气缸体、气缸盖和进气歧管等薄壁构件的高频振动,运动件产生冲击载荷,导致很大的噪声、缩短发动机使用寿命,甚至损坏发动机。

爆燃还会使火花塞电极或活塞过热、熔损,发动机将造成严重机械故障。

在电控点火系统中,用爆燃传感器进行闭环控制,有效地控制点火提前角,则可以防止爆燃,从而使发动机工作在爆燃的临界状态。

二、爆燃控制系统的组成
点火提前角的闭环控制,由爆燃传感器、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、提前角控制电路和点火控制器等组成。

爆燃传感器有压电型(共振、非共振)和磁致伸缩型两种类型。

现在广泛采用的是宽幅压电非共振型爆燃传感器。

该类传感器虽输出电压的峰值较低,但可以在较大振动频率范围内检测出共振电压信号。

三、爆燃识别与控制
发动机爆燃一般仅在高负荷、中低转速(小于3000r/min)时产生,由于爆燃传感器输出电压的振幅随发动机转速高低不同而有很大的变化,因此判定发动机是否发生爆燃不能根据爆燃传感器输出电压的绝对值进行判别。

常用的方法是,将发动机无爆燃时爆燃传感器输出电压,与产生爆燃时爆燃传感器的输出电压进行比较,从而做出判定结论。

1.基准电压的确定
判定爆燃的基准电压通常利用发动机即将爆燃时的传感器输出信号电压来确定。

最简单的方法如图5—5—6所示,首先对传感器输出信号进行滤波和半波整流,利用平均电路求得信号电压的平均值,然后再乘以常数倍即可形成基准电压Ub,平均值的倍数由设计制造时试验确定。

因为发动机转速升高时,爆燃传感器输出电压的幅值增大,所以基准电压不是一个固定值,其值将
随发动机转速升高而增大。

2.爆燃强度的判别
发动机爆燃的强度取决于爆燃传感器输出信号电压的振幅
和持续时间。

爆燃信号电压值超过基准电压值的次数越多,爆燃强度越大;反之,超过基准电压值的次数越少,说明爆燃强度越小。

确定爆燃强度常用的方法,首先利用基准电压值对传感器输出信号进行整形处理,然后对整形后的波形进行积分,求得积分
值Ui,爆燃强度越大,积分值Ui越大;反之,爆燃强度越小,积分值Ui越小。

当积分值Ui超过基准电压值Ub时,ECU 将判定发动机发生爆燃。

3.爆燃控制
发动机工作时,并非随时都在进行爆燃监测,而是在发出点
火信号后一定曲轴转角范围内,控制系统才允许对爆燃信号进行识别,以提高控制可靠性。

这是因为点火后,气缸内混合气燃烧需要一段时间,当气缸内的压力和温度达到最大值时,才可能产生
爆燃。

爆燃传感器的信号输入ECU 后,ECU 便将积分值Ui与基准电压Ub进行比较。

当积分值Ui高于基准电压Ub时,ECU 立即发出指令,控制推迟点火时刻,一般每次推迟0.5°~1.5°曲轴转角(日产公司为0.5°~1.0°,修正速度为0.7°/s),直到消除爆燃。

爆燃强度越大,点火时间推迟越多;爆燃强度越小,点火时间推迟
越少。

当积分值Ui低于基准电压Ub时,说明爆燃已经消除,ECU 又递增一定量的提前角控制点火,直到再次产生爆燃为止。

4.压电型爆燃传感器
(1)压电型爆燃传感器的结构形式压电型爆燃传感器的结构形式有共振型、非共振型和火花塞垫型三种。

共振压电型爆燃传感器,在压电元件的一侧加装有振荡片。

当发生爆燃时,振荡片固有频率与爆燃频率相同,振荡片产生共振,此时,压电元件将产生的电信号最大。

(2)爆燃传感器电路的检测
1)大众轿车爆燃传感器电路的检测。

大众轿车采用非共振型压电式爆燃传感器。

其结构主要由底座、压电元件、惯性配重、壳体和接线插座等组成。

捷达和桑塔纳轿车使用两只爆燃传感器G61、G66,安装在进气道一侧缸体侧面。

必须保证爆燃传感器拧紧力矩为20N·m。

检测爆燃传感器电阻时,应关闭点火开关,拔下爆燃传感器的连接器插头,用万用表电阻挡测量爆燃传感器接线端子与外壳间电阻,应为∞ (不导通);否则,应更换爆燃传感器。

检查传感器端子间电阻,其值应符合表5—5—1规定值。

如果电阻过大或过小,线束与端子可能接触不良或存在断路,应及时排除。

1号或2号爆震传感器的电阻为120~280kΩ。

检测位置可在DF1连接器的1-2与4-5脚之间。

检测时要断开DF1连接器。

不断开DF1连接器,在1-2与4-5脚之间,检测1号或2号爆燃传感器的输出电压应为4.5~5.5V。

5.磁致伸缩型爆燃传感器
磁致伸缩式爆燃传感器,其内部有壳体、永久磁铁、铁心和线圈。

其结构图如图5—5—14所示。

工作原理是:当发动机爆燃
时会产生振动,其频率范围为1~10kHz。

频率在7kHz左右,爆燃传
感器将发生共振,铁心发生压缩变形,使其内磁通量发生变化。

这
样,永久磁铁通过铁心的磁场变化,使铁心周围的感应电动势发
生变化,传感器将产生感应电压信号,电压信号与发动机的振动
频率成正比,并将这一电信号输入ECU。

教学方
法
教
法
任务驱动法
学
法
自学与辅导相结合
教学媒体及
辅件
多媒体、课件等
环节教师活动学生活动备注
任务准
备
1.各部门检查出勤、仪表
2.召开工作例会（全体宣读口
号自我激励、部门经理代表发
言：上一任务的总结，对本次
任务的希望）
进行工作准备；
渐入工作角色
组织课堂，营
造管理的学习
情景；
任务引
入
一、复习提问
我国汽车维护相关问题
思考回答旧知
创设教学情境
温故：对前一
次课程内容的
回顾；
引入新的任务任务提
出
二、导入新课
把学生转换成汽车维护人
员的角色，请2～３名学生对话
接收任务
引入本节课任务，谈谈汽车传动带的检查有哪些，相互补充
和完善。

任务研究教师带领学生分析总任务；
启发学生
学生以小组为单位
讨论任务的实施方
法
头脑风暴、各
抒己见、明确
分工
方案交流组织各小组介绍各自的任务完
成方法
各小组说明自己完
成任务的方法
使各组可以取
长补短
任务实施巡视、帮助、启发、调协 1.以小组为单位，根
据组内任务分配，各
自完成自己的任务；
2.组内交流，汇聚成
果
3.准备交流材料
做中学，做中
教，教师巡视
指导协调
任务交流组织学生将各自的任务结果向
全体同学展示交流
各组分别就自己的
成果向全班同学呈
现解说
各组展示成
果，组间互动
任务评价组织学生对本次任务的完成过
程进行评价
分别对自己、对小
组、对他人进行评价
自评、互评、
师评，肯定成
绩，指出不足
取长补短，共
同进步
课业总结1、对学生实施任务的整个过程
的评价；
2.对用到的知识的总结
学生根据自己完成
任务的过程对所用
到知识进行整理
各部门填写相
应的评价记载
表格；
个人对自己的
任务表现进行
自评；。