点火系统

知识点六：微机控制的点火系统

知识点自学

微机控制的点火系统是使用无触点电子点火系统之后，点火系的又一大进步，其特点是将点火提前角的机械调节方式改变为电子控制方式，增加了爆震控制内容，能使发动机获得最侍的燃烧，提高了发动机的动力性、经济性，减少了排放污染。在发动机控制系统中，点火控制包括点火提前角控制，通电时间（闭合角）控制和防爆震控制三个方面。

普通电子点火系统对点火时刻的控制与传统点火系一样，是靠装在分电器上的离心式和真空式点火提前装置来控制的。这两种装置由于受其机械结构及性能的限制，调节能力是有限的，很难实现点火提前角随发动机的转速、负荷、起动及怠速、水温、汽油的辛烷值，压缩比等的不同而精确调节，有时为了避免大负荷时的爆燃，不得不减小点火提前角。因而它只能使发动机在某些工况下接近于最佳点火提前角，而在其他许多工况下的点火提前角，实际上是处于守小的状态，使发动机不在最佳的燃烧状态下工作，从而影响了发动机功率的充分发挥。

由于点火时刻对发动机的动力、油耗、排放污染、压缩比、大气压力、冷却水温度、空燃比、爆燃、行驶的稳定性等都会产生直接影响。因而为了满足各种工况的要求，使发动机工作时其动力性和经济性达到最佳、排放污染最小，则必须测试大量的工况信息，并及时处理后输出相应的控制信号，以控制最佳点火时候，显在普遍电子点炎系统是无法胜任的，只有采用微机及自动控制技术才能使点火时刻控制在最佳状态。

微机控制点火系统或在电子点火提前（Electronic Spark Advance）控制系统，即ESA，引入微机及自动控制系统。使得点火时刻的控制，通电时间的控制及防爆燃的控制等，能达到比较理想的控制精度。现今，国产奥迪、桑塔纳轿车和北京切诺基吉普车等车型的发动机均采用了这种微机控制点火系统。

8.6.1 微机控制点火系统的组成和工作原理

1.微机控制点火系统的组成

微机控制点火系统主要由各类传感器，电子控制单元（ECU）和点火执行器三部分组成。

2.微机控制点火系统的工作原理

发动机运行时，ECU不断地采集发动机的转速、负荷、冷都水温度、进气温度等信号，并与微机内存储器中预先储存的最佳控制参数进行比较，确定出该工况下最佳点火提前角和初极电路的最佳导通时间，并以此向点火控制模块发出指令。

点火控制模块根据ECU的点火指令，控制点火线圈初级回路的导通和截止。当电路导通时，有电流从点火线中的初级线圈流过，点火线圈此时将点火级量以磁砀的形式、储存起来。当初级线圈中的电流被切断时，在其次级线圈中将产生很高的感应电动势（15-30KV），经分电器送至工作气缸的火花塞，点火能量被子瞬间释放，并迅速点燃气缸内的混合气，发动机完成做功过程。

此外，在带有爆震传感器的点炎提前角闭环控制系统中，ECU还可根据爆震传感器的输入信号来判断发动机的爆震程度，并将点火提前角控制在爆震界限的范围内，使发动机能获得最佳燃烧。

8.6.2 点火提前角控制

在微机控制点火系中，点火提前角按发动机起动期间与正常运行期间两种基本工况实现控制。

1.发动机起动期间点火提前角的控制

发动机刚起动时，其转速较低（一般认为在r/min以下），且进气歧管压力信号或进气量信号不稳定。此时可由ECU根据所控制的发动机工作特性预置一个固定的点火提前角，称为初始点火提前角。即是说，ECU检测到发动机处于起动机期间，就按预置的初始点火提前角控制各缸点火，此时，ECU检测的控制信号主要是发动机转速信号（Ne）和起动机开关信号（STA）。初始点火提前角的设定因发动机而民，但一般为压缩行程中活塞到达上止点前100左右。

2.发动机正常运行期间点火提前角的控制

发动机正常运行期间，ECU要极据实测的有关发动机各种工况信息确定最佳点火提前角。

（1）基本点火提前角

基本点火提前角又分为怠速和正常运行两种情况。

①怠速时的基本点火提前角

指节气门位置传感器的怠速触点闭合时所对应的基本点火提前角。其值还根据空调是否工作及发动机的怠速转速略有不同。

②正常运行时的基本点火提前角

指节气门位置伟感器怠速触点打开时所对应的基本点火提前角。该值主要是依据发动机的转速和负荷（用进气量表示而定。发动机正常运行时，ECU根据实测的发动机转速信号和进气流量信号（或进气歧管压力信号），在内存数据表中查找出相应的角度，该角度称为这一工况下的基本点火提前角，如图8-67所示。基本点火提前角随发动机转速升高而增大，随进气流量（或进气歧管压力）增加而减小。

（2）修正点火提前角

发动机正常运行时，最佳点火提前角还与发动机冷却温度、进气温度、混合气空燃比、爆震等诸多因素有关，因而ECU还要根据实测的这些信号对点火提前角进行修正。

综上所述，得到初始点火提前角与基本点火提前角后，再通过修正方可得到最终的用来进行实际控制的最佳点火提前角。即发动机正常运行期间的实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角。当初始点火提前角设定之后，受ECU控制的点火提前角。当初始点火提前角和修正点火提前角，此两项之和最大为350—450，最小为-100-00。ECU设置有点火提前角限值调整功能。右点火提前角超过限值范围时，ECU将把实际点火提前角调整到最大或最小，允许提前角。

8.6.3 通电时间控制

随着发动机转速的升高，应适当增大闭合角，以防止初级断电电流减小，点火线圈储能下降，造成次级电压下降而点火困人。当电源电压变化时，会影中央委员初级断电电流的大小，不电压下降进，在相同的通电时间内初级电流所能达到的值会减小，此时应较早地将初级电路接通，即增大通电时间（闭合角）。

ESA系统对闭合角进行控制进，主ECU的内存中储存了根据电源电压和发动机转速确定的点火闭合角三维数据表格。在发动机的实际工况中，ECU通过查找这个表格内的数据，就可计算确定最佳的点火闭合角。

8.6.4 爆震控制

爆震与的使用的汽油辛烷值密切相关，辛烷值越低越容易引起爆震燃烧，为了避免爆震发生，应适当减小点火提前角。但是，这种点火提前角的调整难以控制。若调整值偏大，则不利于获得理想的点火时刻，若调整值勤偏小，如遇劣质燃油或其他偶然因素，又难免发动机进入爆震区。为此，在ECA控制系统设置爆震控制器，它由爆震传感器，检测电路，控制电路及校正电路组成。

爆震传感器的功用是把爆震时传到缸体上的机械振动转换成电压信号，输入给ECU作为爆震控制信号。爆震传感器大多安装在气缸体上。常用的爆震传感器有两种：一种是磁致伸缩式爆震传感器，另一种是压电式爆震传感器。压电式爆震传感器又分共振型，非共振型和火花塞座鑫属垫型三种结构。

8.6.5 有分电器的微机控制点火系统

丰田凌志LS400型轿车配装的EUZ-FE型V8发动机为电控燃没喷射方式，其微电脑控制系统除对点火进行控制外，还同时实现对汽油喷射点火时刻、怠速转速以及废气再循环等多项参数的集中控制。发动机的右列汽缸的编号从前端开始依次为2-4-6-8；左虺所缸的编号从前端开始依次为1-3-5-7，点火顺序为1-8-4-3-6-5-7-2。

点火系统由两套点火装置组成，在ECU的控制下，控制左、右两个点火线圈的工作，控制原理左右相同。

两个点火基准传感器分别安装在左、右凸轮轴上，称为凸轮轴位置传感器。左（1号）凸轮轴传感器的信号G1、右（2号）凸轮轴传感器的信号G2，输入微电脑ECU内作为点火的基准信号。

曲轴位置传感器用来检测发动机转速信号，安装在曲轴商，转速信号（NE）也送入ECU。

8.6.6无分电器的微机控制点火系统

1.无分电器的微机控制点火系统的特点

在无分电器的微机控制点火系统中，由控制单元直接控制点火线圈的工作和高压电的分配，可以取消分电器，成为无分电器的点火系统。无分电器点火系统由控制单元直接控制高压电的分配，故也称为直接点火系统

它具有以下优点。

①由于取消了传统的分电器，使点火系统的结构大大简化；

②由于没有中间传动机件，无磨损和传动误差对点火系统工作的影响，从而提高了点火系统工作的可靠性。

③消除了由分电器盖和分火头之间的火花造成的无线电干扰和能量损失。

④避免了O3、NX酸等类物质以及潮湿对点火系统工作的影响。

由于其优点突出，故应用前途广泛，必将逐步取代有分电器的微机控制点火系统。