1.1电控发动机点火系统教案

课次：课题：电控发动机点火系统教学目标：了解和掌握点火系统的组成和原理教学步骤一、学习目标及技能要求掌握点火系统元件检测方法二、教学重点掌握点火系统工作原理，检测三、课前准备1.桑塔纳2000整车2.万用表或诊断仪3.实习报告或维修手册四、教学方法（1）理论辅导（2）示范操作（3）巡回指导五、教学过程一．电控点火系统的作用为了提高发动机的动力性、经济性，减少排气污染，要求点火系统不仅能提供较高的点火能量，而且对点火时刻的控制要求有较高的精度，对发动机各种工况变化有较强的适应能力。

因此，现代汽车在对发动机燃油供给系统实现电控单元控制的同时，对点火系统也广泛采用了电控单元控制。

发动机运转时，曲轴位置传感器和上止点位置传感器判断出曲轴位置和汽缸冲程，ECU根据发动机的转速和负荷信号确定基本点火提前角，并根据其它传感器信号进行实时修正，最后确定最佳点炎提前角并向电子点火控制装置发出精确的点火控制指令；电子点火控制装置依据点火控制指令切断或接通点火线圈一次电路，由于电流的变化，点火线圈二次电路在互感电动势的作用下产生很强的高压电；这个电输送到火花塞后，在电极间产生电火花点燃可燃混合气。

同时，ECU 利用爆震传感器对点火提前角实施反馈控制。

二．微机控制电子点火系统的基本组成1.电子控制单元电子控制单元根据各传感器输入的信号，ECU确定最佳点火提前角和一次电路导通角，实现对点火提前角和闭合角的控制，并将点火控制信号输送给点火控制器。

2.点火模块根据EUC输出的点火控制信号来控制点火线圈一次电路的通与断。

3.传感器传感器是将电信号或非电信号经整理后转变为电信号的装置。

传感器检测发动机运转工况我，为ECU提供曲轴转速、曲轴位置、节气门开度、负荷、冷却液温度、进气温度和流量、启动开关状态、蓄电池电压、废气中氧的含量等有关发动机运行工况和使用条件的各种信息。

（1）曲轴转角与转速传感器。

（2）曲轴基准位置传感器三.电控点火系统的控制1.点火提前角的确定（1）基本点火提前角根据发动机负荷和发动机转速信号来确定。

（2）点火提前角修正角是ECU根据发动机进气温度、冷却液温度、节气门位置、混合粉气空燃比、启动开关等传感器信号和有关开关信号，对基本提前点火角按一定的修正特性所做的进一步优化性较正，①暖机修正②稳定怠速时的修正③空燃比反馈修正④爆震修正2.点火提前角的控制（1）开环控制方式即电子控制器根据有关传感器提供的发动机工况信息，从ECU肉部存储中读取相应的基本提前角。

（2）闭环控制方式可以在控制点火提前角的同时，不断地检测发现动机的有关工况，如是否发生爆震，怠速是否稳定等点火系统的闭环控制主要是爆震控制，它最主要的是传感器爆震传感器，它用于检测发动机是否发生爆震，一般，每台发动机安装1或2只。

三缸发动机安装中间，四缸安装在2、3缸体之间。

（3）通电时间控制点火线圈一次绕组的通电时间被称为闭合角，它主要影响点火线圈储存能量的大小，而点火线圈通电时间和储存能量取决于发动机转速和蓄电池的供电电压。

课次：课题：电控发动机点火系统教学目标：了解和掌握曲轴位置传感器原理及检测教学步骤一、学习目标及技能要求掌握曲轴位置传感器故障排除二、教学重点掌握曲轴位置传感器原理、检测三、课前准备1.桑塔纳2000整车2.万用表3.实习报告或维修手册四、教学方法（1）理论辅导（2）示范操作（3）巡回指导五、教学过程（汽油机)点火提前角：从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。

混合气从点燃、燃烧到烧完有一个时间过程，最佳点火提前角的作用就是在各种不同工况下使气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。

这样效率最高，振动最小，温升最低。

影响点火提前量最大的因素是转速。

随着转速的上升，转过同样角度的时间变短，只有更大的提前角才能得到相应的提前时间。

理论上最小点火提前角为0度，但为了防止在做功行程才点燃混合气(这样会造成动力的损失)往往设为5度以上，这也是启动转速所需要的角度。

实际上曲轴结构的转速是受限的。

曲轴位置传感器的作用就是确定曲轴的位置，也就是曲轴的转角。

它通常要配合凸轮轴位置传感器一起来工作——确定基本点火时刻。

我们都知道，发动机是在压缩冲程末开始点火的，那么发动机电脑是怎么知道哪缸该点火了呢？就是通过曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的信号来计算的，通过曲位置传感器，可以知道哪缸活塞处于上止点，通过凸轮轴位置传感器，可以知道哪缸活塞是在压缩冲程中。

这样，发动机电脑知道了该什么时候给哪缸点火了。

曲轴位置传感器通常安装在分电器内，是控制系统中最重要的传感器之一。

其作用有：检测发动机转速，因此又称为转速传感器；检测活塞上止点位置，故也称为上止点传感器，包括检测用于控制点火的各缸上止点信号、用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号。

曲轴传感器主要有三种类型：磁电感应式、霍尔效应式和光电式。

1、磁电感应式：磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器分上、下两层安装在分电器内。

传感器由永磁感应检测线圈和转子（正时转子和转速转子）组成，转子随分电器轴一起旋转。

正时转子有一、二或四个齿等多种形式，转速转子为 24个齿。

永磁感应检测线圈固定在分电器体上。

若已知转速传感器信号和曲轴位置传感器信号，以及各缸的工作顺序，就可知道各缸的曲轴位置。

磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器的转子信号盘也可安装在曲轴或凸轮轴上。

2、霍尔效应式：霍尔效应式转速传感器和曲轴位置传感器是一种利用霍尔效应的信号发生器。

霍尔信号发生器安装在分电器内，与分火头同轴，由封装的霍尔芯片和永久磁铁作成整体固定在分电器盘上。

触发叶轮上的缺口数和发动机气缸数相同。

当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间，霍尔触发器的磁场被叶片旁路，这时不产生霍尔电压，传感器无输出信号；当触发叶轮上的缺口部分进入永久磁铁和霍尔元件之间时，磁力线进入霍尔元件，霍尔电压升高，传感器输出电压信号。

3、光电式：光电式曲轴位置传感器一般装在分电器内，由信号发生器和带光孔的信号盘组成。

其信号盘与分电器轴一起转动，信号盘外圈有 360条光刻缝隙，产生曲轴转角 1 °的信号；稍靠内有间隔60 °均布的 6 个光孔，产生曲轴转角 120 °的信号，其中 1 个光孔较宽，用以产生相对于 1 缸上止点的信号。

信号发生器安装在分电器壳体上，由二只发光二极管、二只光敏二极管和电路组成。

发光二极管正对着光敏二极管。

信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间，由于信号盘上有光孔，则产生透光和遮光交替变化现象。

当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生电压；当发光二极管光束被档住时，光敏二极管电压为0 。

这些电压信号经电路部分整形放大后，即向电子控制单元输送曲轴转角为 1 °和 120°时的信号，电子控制单元根据这些信号计算发动机转速和曲轴位置。

电磁感应式传感器工作原理丰田汽车六缸TCCS电磁感应式传感器丰田公司TCCS系统用磁脉冲式曲轴位置传感器安装在分电器内。

该传感器分成上、下两部分，上部分产生G信号，下部分产生Ne信号，都是利用带有轮齿的转子旋转时，使信号发生器感应线圈内的磁通变化，从而在感应线圈里产生交变的感应电动势，再将它放大后，送入ECU。

Ne信号是检测曲轴转角及发动机转速的信号，相当于日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器的1°信号。

该信号由固定在下半部具有等间隔24个轮齿的转子（N0.2正时转子）及固定于其对面的感应线圈产生。

当转子旋转时，轮齿与感应线圈凸缘部（磁头）的空气间隙发生变化，导致通过感应线圈的磁场发生变化而产生感应电动势。

轮齿靠近及远离磁头时，将产生一次增减磁通的变化，所以，每一个轮齿通过磁头时，都将在感应线圈中产生一个完整的交流电压信号。

N0.2正时转子上有24个齿，故转子旋转1圈，即曲轴旋转720°时，感应线圈产生24个交流电压信号。

Ne信号如图5.81b）所示，其一个周期的脉冲相当于30°曲轴转角（720°÷24=30°）。

更精确的转角检测，是利用30°转角的时间由ECU再均分30等份，即产生1°曲轴转角的信号。

同理，发动机的转速由ECU依照Ne信号的两个脉冲（60°曲轴转角）所经过的时间为基准进行计测。

图5.82 G信号发生器的结构及波形G信号用于判别气缸及检测活塞上止点位置，相当于日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器120°信号。

G信号是由位于Ne发生器上方的凸缘转轮（No.1正时转子）及其对面对称的两个感应线圈（G1感应线圈和G2感应线圈）产生的。

其构造如图5.82所示。

其产生信号的原理与Ne信号相同。

G信号也用作计算曲轴转角时的基准信号。

G1、G2信号分别检测第6缸及第1缸的上止点。

由于G1、G2信号发生器设置位置的关系，当产生G1、G2信号时，实际上活塞并不是正好达到上止点（BTDC），而是在上止点前10°的位置。

图 5.83所示为曲轴位置传感器G1、G2、Ne信号与曲轴转角的关系。

霍尔式曲轴位置传感器①触发叶片霍尔式曲轴位置传感器美国GM公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在曲轴前端，采用触发叶片的结构型式。

在发动机的曲轴V带轮前端固装着内外两个带触发叶片的信号轮，与曲轴一起旋转。

外信号轮外缘上均匀分布着18个触发叶片和18个窗口，每个触发叶片和窗口的宽度为10°弧长；内信号轮外缘上设有3个触发叶片和3个窗口，3个触发叶片的宽度不同，分别为100°、90°和110°弧长，3个窗口的宽度亦不相同，分别为20°、30°和10°弧长。

由于内信号轮的安装位置关系，宽度为100°弧长的触发叶片前沿位于第1缸和第4缸上止点（TDC）前75°，90°弧长的触发叶片前沿在第6缸和第3缸上止点前75°，110°弧长的触发叶片前沿在第5缸和第2缸上止点前75°。

霍尔信号发生器由永久磁铁、导磁板和霍尔集成电路等组成。

内外信号轮侧面各设置一个霍尔信号发生器。

信号轮转动时，每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，霍尔集成电路中的磁场即被触发叶片所旁路（或称隔磁），这时不产生霍尔电压；当触发叶片离开空气隙时，永久磁铁2的磁通便通过导磁板3穿过霍尔元件，这时产生霍尔电压。

将霍尔元件间歇产生的霍尔电压信号经霍尔集成电路放大整形后，即向ECU输送电压脉冲信号。

外信号轮每旋转1周产生18个脉冲信号（称为18X信号），1个脉冲周期相当于曲轴旋转20°转角的时间，ECU再将1个脉冲周期均分为20等份，即可求得曲轴旋转1°所对应的时间，并根据这一信号，控制点火时刻。