任务十一 电控点火系统

项目十一 电控点火系统
ESA系统点火器电路框图
项目十一 电控点火系统
【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：
端子 +B—接地
IGT—接地 IGF—接地
Fra Baidu bibliotek标准电压 9～14V
脉冲发生 脉冲发生
条件 点火开关“ON”
发动机工作 发动机工作
项目十一 电控点火系统
IGdA、IGdB信号是根据G1、G2和Ne信号向点火器输送的判缸信号。 点火器根据IGdA、IGdB信号的状态决定接通哪条初级电路。
IGdA为0、IGdB为1——VT1导通，1缸或6缸点火。 IGdA为1、IGdB为0——VT2导通，2缸或5缸点火。 IGdA为0、IGdB为0——VT3导通，3缸或4缸点火。
（2）独立点火方式：
一个气缸配一个点火线圈，该点火线圈产生的高压 只送往这一个缸。
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Magotan B7L 点火系统电路图
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三、爆震传感器
【爆震的影响】 剧烈的爆震会使发动机的动力性和经济性严重恶化，而当发动机工作在爆震的临 界点或有轻微爆震时，发动机热效率最高，动力性和经济性最好。因此，利用点 火提前角闭环控制系统能够有效地控制点火提前角，从而使发动机工作在爆震的 临界状态。 【爆震的判别】 检测发动机爆震的方法有三种： ◆ 检测发动机燃烧室压力； ◆ 检测发动机缸体振动； ◆ 检测燃烧噪声。 【爆震传感器作用】 把发动机缸内发生爆震时引起的缸体振动转换为电信号。该信号输入ECU后用于控 制点火提前角。 【爆震传感器分类】 磁致伸缩式、压电式（共振型压电式、非共振型压电式）
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丰田皇冠轿车无分电器同时点火系：
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结构特点
G1信号产生于第六缸活塞到达压缩上止点附近； G2信号产生于第一缸活塞到达压缩上止点附近； G1、G2信号相隔1800（曲轴转角为3600）。 Ne转子每转一圈，产生24个脉冲信号，每个脉冲信号占用的正时转 子角度为150（曲轴转角为300）。
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点火控制主要信号： G信号： 判缸信号 Ne信号： 曲轴转角信号 IGT信号：ECU向点火器中功率晶体管发出的通断 控制信号 IGF信号：完成点火后，点火器向ECU输送的点火 确认信号
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传统点火系工作原理
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点火器
【功用】 根据ECU输入的指令，按点火顺序控制各个点火线圈工作，控制初级电 路通断；控制初级电流大小；控制闭合角大小；停电保护；过压保护。 【结构】 各种发动机的点火器内部结构不一样。有的只有大功率三极管，单纯起 开关作用（奥迪200、日产公司ECCS系统）；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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输出特性：
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非共振型压电式爆震传感器的特点：
输出的信号电压小、平缓，必须将输出信号输送至 带通滤波器中，判断爆震是否发生。
带通滤波器一般由线圈和电容器组成，它只允许特 定频带的信号通过，对其它频带的信号进行衰减。 这种传感器适应范围广，当用在不同类型的发动机 上时，只需对带通滤波器的过滤频率进行调整即可，无 需更换传感器。
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输出特性：
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共振型压电式爆震传感器特点： 输出的信号电压高，不需要专门的滤波器，信号处 理比较方便。但由于其传感器的共振频率必须与发动机 燃烧时的爆震频率匹配（即两者能够产生共振），因此 只能用于指定型号的发动机（因为各种发动机有自已特 定的共振频率），互换性差。
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IGT为点火信号： 是ECU根据G1、G2、Ne信号输出的点火信号。以G1为基准可以利用 Ne信号计算出其后3个缸（6、2、4）的点火时刻。以G2为基准可以利 用Ne信号计算出其后3个缸（1、5、3）的点火时刻。将这6个缸的点火 信号以脉冲的形式输出即为IGT信号。
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项目十一：电控点火系统
项目十一 电控点火系统
1、掌握电控点火系统的结构组成； 2、掌握电控点火系统的工作原理； 3、掌握爆震传感器的作用、分类、工作原理及检测。
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点火系统的要求
能够产生足以击穿火花塞间隙的高压电（2万~3万伏）
火花塞产生的电火花应具有足够的能量（50mJ） 点火的时刻能适应发动机的工作情况 在恶劣条件下工作可靠
项目十一 电控点火系统
1
传统点火 系统
将车载低压直流电源变为高压电，击穿火花塞间隙， 点燃可燃混合气。
2
电子点火 系统
在传统点火系基础上将触点改成可以起到相同开关 作用的三极管。
3
微机点火 系统
微机控制的点火系统ESA即电控点火系统，废除了 真空和离心式点火提前装置。点火提前角由微机控 制，从而使发动机在各种工况下都具有最佳的点火 提前角，提高了发动机的动力性和经济性，且保证 排放污染最小。
（1）共振型压电式爆震传感器：
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工作原理
压电元件紧贴在振荡片上，振荡片紧固在传感器基 座上。 当固定在缸体上的爆震传感器随发动机振动时，通 过基座带动振荡片振荡。振荡片压迫压电元件，使压电 元件产生电压信号。 当发动机爆震时产生的频率与振荡片的固有频率相 同时，振荡片就发生共振。压电元件受到的力最大，此 时压电元件产生的电压信号也达到最大值。
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输出特性：
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2.压电式爆震传感器： 压电效应： 某些晶体（如石英、压电陶瓷等）受到压力或机械 振动之后产生电荷的现象称为压电效应。 当晶体受到外力作用时，在晶体的某两个表面上就 会产生电荷（输出电压）；当外力去掉后，又重新回到 不带电的状态。
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二、微机控制点火系统分类
有分电器式
微机控制点火系 同时点火 无分电器式 独立点火
二极管分配式
点火线圈分 配式
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1.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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工作原理： 发动机工作时， ECU根据发动机转速和负荷等传感器 信号确定出最佳点火提前角，根据曲轴位置传感器信号确 定出各缸活塞的位置，并在适当时刻向点火器输出点火信 号IGT ，控制点火线圈初级电路周期性地通断，从而在次 级绕组中产生高压电，再由配电器分配到各缸点火。 在点火过程中，初级电路每通断一次，点火器都会向 ECU反馈一个点火确认信号 IGF。当ECU连续6次收不到IGF 信号时，便判定点火系有故障，控制喷油器停止喷油。
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共振型与非共振型输出电压波形比较：
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比较： 两种传感器的输出信号都是随发动机的振动频率而变 化的电压信号，信号的频率都与发动机振动频率一致，其 电压幅值与振动频率有关。 共振型，其输出的信号电压在发动机发生爆震时最大； 非共振型，其输出的信号电压在发动机爆震时无显著 增加，只能依靠带通滤波器检查传感器输出信号中有无爆 震频率段来判断是否发生了爆震。
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①二极管分配方式：
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结构特点 有两个初级绕组和一个次级绕组（4缸发动机），次 级绕组的两端分别通过高压二极管与4个火花塞形成回路 。 当发动机点火顺序为1-3-4-2时，1缸和4缸、2缸和3 缸分别配对，同时点火。 点火器内部有两个功率三极管，分别控制点火线圈 中的两个初级绕组。
（2）检查IGT的接地电压。 拔下点火器的导线连接器，当用起动机带动发动机时，用电压表 检查发动机ECU的IGT端子与接地间的电压，其标准电压为0.5～1.0V。 （3）检查IGF的接地电压。 拔下点火器的导线连接器，当点火开关位于“ON”位置时，用电 压表检查发动机ECU的IGF端子与接地之间的电压，标准电压值为4.5～ 5V。
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四、爆震传感器的检测
故障分析
爆震传感器发生故障时，ECU推迟各缸点 火提前角约15° 常见失效形式： 线路、传感器物 理损坏
爆震传感器失效
动力下降
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1.万用表检测（桑塔纳2000） • 动态信号：拔下连接器，怠速 （或敲击缸体），测量插座两 接脚电压，应与规定相符（交 流电压信号）。 • 静态电阻：测量传感器电阻， 应与规定相符（大于1MΩ 或1 、2、3间不导通）。 • 线路检测：测量导线电阻，应 为0Ω 。
◆独立点火方式。
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（1）同时点火方式： 两个气缸共用一个点火线圈，该点火线圈的高压电 同时送往两缸的火花塞，同时跳火。
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同时跳火的两缸必须满足如下条件： 当一缸处于压缩行程上止点时，另一缸处于排气行 程上止点。曲轴旋转一圈后，两缸所处的行程正好相反 。 如6缸发动机，第一缸与第六缸、第二缸与第五缸、 第三缸与第四缸共用一个点火线圈，火花塞串联，同时 点火。 同时点火系的高压配电方式有两种：二极管分配方 式、点火线圈分配方式。
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（2）非共振型压电式爆震传感器：
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工作原理 当发动机振动时，惯性配重会因振动而产生加速度 。加速度产生的惯性力作用在压电陶瓷元件上，使压电 陶瓷元件产生电压信号。 发动机发生爆震时，振动幅度大，产生的加速度也 大，因此压电陶瓷元件受到的作用力也大，压电陶瓷元 件输出的电压信号就大。
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2.无分电器电控点火系统(DLI) 无分电器点火系又叫直接点火系。它彻底取消了传统 点火系中的分电器，分电器原有的功能（断电、配电、点 火提前）由电子控制装置和传感器来完成。利用电子分火 控制技术将点火线圈产生的高压直接送给火花塞进行点火 。 无分电器点火系有两种类型： ◆同时点火方式；
Ω
V
断路、虚接？
Ω
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一、微机控制点火系统的组成和工作原理
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工作原理： 在发动机工作过程中，各个传感器将检测到的反映 发动机运行状况的信号输送至ECU。ECU根据各传感信号 确定出最佳点火提前角，并在适当时刻向点火控制器发 出点火信号。 点火控制器通过其内部的功率三极管控制点火系初 级电路周期性通断，点火线圈产生高电压，使火花塞跳 火，点燃缸内的可燃混合气。
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②点火线圈分配方式：
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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。
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。
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1.磁致伸缩式爆震传感器：
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工作原理
发动机振动时，通过外壳带动其内部的铁心振动， 铁心产生位移，使通过感应线圈的磁路发生变化，通过 线圈的磁通量也随之发生变化，线圈产生感生电动势， 这就是传感器输出的电压信号。 该信号与发动机的振动频率有关。 当发动机发生爆震时，发动机缸体的振动频率与传 感器固有的振动频率（ 7kHz 左右）匹配，发生谐振现象 ，振动强度最大，铁心的位移最大，线圈内的磁通变化 率最大，传感器输出最大信号。
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工作原理 当 1 、 4 缸点火触发信号输入点火器时，功率三极管 VT1截止，初级绕组A断开，在次级绕组中产生电动势e1， 在该电动势作用下，二极管VD1、VD4正向导通，1、4缸火 花塞跳火；VD2、VD3反向截止，2、3缸不跳火。 当 2 、 3 缸点火触发信号输入点火器时，功率三极管 VT2截止，初级绕组B断开，在次级绕组中产生电动势e2， 在该电动势作用下，二极管VD2、VD3正向导通，2、3缸火 花塞跳火；VD1、VD4反向截止，1、4缸不跳火。