微机控制点火系

微机控制点火系
教学内容：
1、微机控制点火系的组成与工作原理 2、微机控制点火系的控制
4.4.1 微机控制点火系的组成与工作原理
一、微机控制点火系的优点
1、电子点火系统的缺点
——仍采用机械式点火提前角调节装置。 （1）只能对点火提前角作范围有限的、粗
略的线性调节。 （2）对点火提前角的调节仅考虑了发动机
点火控制模块根据ECU的点火指令，控制初级回路的导通 与截止。（当初级回路导通时，点火线圈将点火能量以磁 场的形式储存起来。当初级线圈中的电流被切断时，次级 线圈中产生15-30kV的高压电，送给火花塞，点燃可燃混 合气。）
ECU根据爆震、冷却液温度、进气温度、车速等信号来判 断发动机的爆震程度，将点火提前角控制在爆震界限的范 围内，使发动机始终处于最佳的燃烧状态。
二、微机控制点火系的组成及分类
（一）微机控制点火系的基本组成
1、传感器
——用来检测与点火有关的发动机工作信息和状 态信息，将检测结果输入ECU，作为计算和控制点 火时刻的依据。
包括发动机转速传感器、凸轮轴相位传感器、空 气流量传感器、节气门位置传感器、进气温度传 感器、冷却液温度传感器、爆震传感器、车速传 感器、起动开关、空档起动开关、空调开关等。
（2）基本点火提前角
基本点火提前角是发动机最主要的点火提前角， 是设计微机控制点火系统时确定的点火提前角， 是点火提前角实现最佳控制的依据。
基本点火提前角的确定一般采用发动机台架试验 ，综合考虑发动机的动力性、经济性、排放性、 稳定性，使发动机达到最佳运行状态时所确定的 点火提前角。
点火提前角控制脉谱图Leabharlann 五、微机控制点火系统的配电方式
（一）机械配电方式（有分电器）
——由分电器分火头将高压电分配至分电器盖旁 电极，经高压分缸线输送到各缸火花塞。
缺点： （1）分火头与分电器旁电极间的间隙损失一部分
能量，易产生无线电干扰。 （2）采用高阻抗高压线，消耗一部分能量。 （3）分火头、分电器盖、高压线漏电，易导致高
ECU根据爆震、冷却液温度、进气温度、车速等信 号来判断发动机的爆震程度，将点火提前角控制 在爆震界限的范围内，使发动机始终处于最佳的 燃烧状态。
7、点火提前角常用的计算方法
（1）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
（2）实际点火提前角＝基本点火提前角× 点火提前角修正系数
比、大气压力、冷却水温度。
6、控制点火提前角的基本原理
发动机工作时，ECU不断采集发动机的转速、转角 、负荷信号，与微机内存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 和初级电路的最佳导通时间，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 初级回路的导通与截止。
（2）正常运转时——ECU根据发动机的转速和负 荷信号，确定基本点火提前角，并根据其他信号 进行调节和修正，以确定实际点火提前角，并向 电子点火控制器输出点火信号。
点火提前角控制脉谱图
•基本点火提前角
不同工况下点火提前角的控制过程
•起动时 •起动后
•初始点火提前角 •基本点火提前角 •修正点火提前角
•实际点火提前角
•起动点火控制 •点火正时控制
•起动后点火控制
•初始点火提前角
•初始点火提前角 •基本点火提前角 •修正点火提前角
•预热修正 •过热修正 •怠速稳定修正 •爆燃修正 •其他修正等
起动时点火提前角的控制：
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。
进气管绝对压力传感器信号（或空气流量计信号 ）、节气门位置传感器信号（IDL信号）
•-40 -20 0 20 40 60 80
•冷却液温度/℃
•提前角
过热修正——冷却液温度过高时，点火提前角应 适当增大。
过热修正控制信号——冷却液温度传感器信号、 节气门位置传感器信号（IDL信号）。
•IDL通
每个气缸都配有一个点火线圈，直接安装在火花 塞的上方；在点火控制器中，配置与点火线圈数 目相同的功率三极管，分别控制每个线圈初级绕 组的接通与断开。
独立点火方式
独立点火的微机控制点火系
4.4.2 微机控制点火系的控制
一、点火提前角的控制
1、点火提前角——从火花塞开始点火到
该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的 角度。
8、微机控制的点火提前角的确定
——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
（1）初始点火提前角
初始点火提前角又称为固定点火提前角，大小取 决于发动机的结构型式，由曲轴位置传感器的初 始位置确定，一般为压缩上止点前8°-12°。
在发动机起动时、转速低于400r/min时、检查初 始点火提前角时，点火提前角不能精确控制，采 用固定的初始点火提前角，其实际点火提前角等 于初始点火提前角。
四缸发动机分组点火
六缸发动机分组点火
2、二极管配电点火方式
（1）结构特点——四缸共用一只双初级绕组、
双输出次级绕组。
（2）控制原理——ECU按点火顺序交替控制点
火控制器中两只功率三极管，每个功率三极管分 别控制一个初级绕组，利用四个二极管，交替对1 、4缸和2、3缸进行点火控制。
3、独立点火方式
上述传感器与电控燃油喷射系统共用。
2、ECU
——接收传感器输入信号，按预先编制的程序进 行计算、分析、判断，向点火控制器发出接通与 切断点火线圈初级电路的控制信号。
在发动机集中控制系统中，即发动机ECU。
3、点火控制器
——根据ECU输出的点火控制信号，控制点火线圈 的初级电路的接通与切断，产生次级高压，使火 花塞点火；同时把点火确认信号反馈给ECU。
控制信号——发动机转速信号（Ne信号）和起动
开关信号（STA信号）。
起动后基本点火提前角的确定：
怠速运转时—— ECU根据节气门位置传感器信号
（IDL信号）、发动机转速传感器信号（Ne信号） 和空调开关信号（A/C信号）确定基本点火提前角 。
怠速以外工况——ECU根据发动机的转速和负荷
确定基本点火提前角。
10、点火提前角的修正
主要修正方法：
不同的发动机控制系统中，对点火提前角的修正 项目和修正方法也不同。主要修正方法有：
主要修正项目：
（1）水温修正
水温修正又可分为暖机修正和过热修正。 暖机修正——暖机过程中，随冷却水温的提高，
点火提前角应适当减小。 暖机修正控制信号——冷却液温度传感器信号、
恒流的基本方法——在点火器功率晶体管的输出 回路中增设一个电流检测电阻，用电流在该电阻 上形成的电压降反馈控制晶体管的基极电流，只 要这种反馈为负反馈，就可使晶体管的集电极电 流稳定，从而实现恒流控制。
优点：
（1）节省安装空间。 （2）能量损失减少。 （3）高速时点火可靠。 （4）电磁辐射减少。
1、分组点火方式
（1）结构特点——每两缸共用一个独立的点火线 圈（双缸同时点火）。
（2）控制原理—— ECU按点火顺序交替控制点火 控制器中功率三极管的导通与截止，控制每个点 火线圈产生高压电，交替对1、4缸和2、3缸进行 点火控制。
（4）需根据蓄电池电压对通电时间进行修正。
2、点火导通角（通电时间）
点火导通角——在点火线圈初级电路的功率三极 管导通期间，发动机曲轴所转过的角度。
对点火导通角进行控制，可保证点火线圈既能产 生足够高的次级电压，又能防止通电时间过长， 导致点火线圈过热而烧坏。
控制方法：ECU根据电源电压、发动机转速，从预 先试验并储存在存储器中的点火导通时间脉谱图 中查询并确定导通时间。
•空调断开
•空调接通
•与怠速目标转速的差值
•修正值
（3）空燃比反馈修正
空燃比反馈修正——ECU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。
空燃比反馈修正控制信号——氧传感器信号。
•点火提前角
•喷油量
日产汽车点火提前角确定方法
1、平常行驶时点火提前角的控制
实际点火提前角=基本点火提前角*水温修正系数
（3）大负荷时：增大输出转矩，提高动力性。
5、最佳点火提前角确定依据
影响最佳点火提前角的因素： （1）发动机转速 转速升高，点火提前角增大。 （2）发动机负荷 歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前角小，
反之点火提前角大。 （3）燃料性质 汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大。 （4）其他因素——燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃
3、通电时间的控制方法
点火线圈初级电路的通电时间由ECU控制，根据发 动机转速信号和电源电压信号，从储存在存储器 中的点火导通时间脉谱图中查询并确定导通时间 确定最佳的闭合角（通电时间），并控制点火器 输出指令信号（IGt信号），以控制点火器中晶体 管的导通时间。
4、点火线圈的恒流控制
控制原理——为了防止初级电流过大烧坏点火线 圈，在部分电控点火系统的点火控制电路中增加 了恒流控制电路。
2、点火提前角对发动机性能的影响
当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度 一定时，汽油机功率和耗油率随点火提前角的改 变而变化。对应于发动机每一工况都存在一个最 佳点火提前角。
点火提前角过大→易爆燃，起动困难，怠速不稳 ，发动机动力不足。
点火提前角过小→起动困难，怠速不稳，易出现 进气回火或排气管放炮现象，排气温度升高，功 率降低。
发动机转速和负荷确定基本点火角
水温对点火提前角的修正
2、怠速及减速时点火提前角控制
3、起动时点火提前角控制
二、通电时间控制
1、通电时间对发动机工作的影响
（1）在发动机工作时，必须保证点火线圈的初级 电路有足够的通电时间。