《汽车发动机电控技术》第四章汽油机电子控制点火系统

2013-7-10
皇冠3.0L 2JZ－GE发动机点火电路
2013-7-10
无分电器式
同 时 点 火 方 式 电 子 控 制 点 火 系 统
IGdA与IGdB信号关系
IGdA与IGdB信号关系确定的 各缸点火情况
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无 分 电 器 独 立 点 火 控 制 点 火 系 统
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爆燃控制系统
1－爆燃传感器 2－ECU 3－其它传感器
4－点火控制器
5－分电器 6－火花塞
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爆燃传感器
压电式爆燃传感器
磁致伸缩式爆燃传感器
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爆燃传感器的检测
电阻检测
电压检测
示波器检测
桑塔纳2000GLi AFE与2000GSi AJR发动机爆燃传感器 端子及其与ECU的连接电路。
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4.5 点火提前角的控制
影响点火提前角的主要因素 发动机转速 发动机负荷 辛烷值 点火提前角的控制 初始点火提前角 基本点火提前角 修正点火提前角
最佳点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角
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影响点火提前角的主要因素
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辛烷值 汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可适当 增大；辛烷值越低，抗爆性越差，点火提前角则应相应减 小，否则容易产生爆燃。
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点火提前角的控制
初始点火提前角 点火提前角的确定是很复杂的，需要通过大量的反复 实验，不同的发动机，初始点火提前角大小是不同的。一 般来讲，为了控制点火正时，电子控制单元（ECU）根据 上止点位置来确定点火提前角。在一些电子控制点火系统 中，有些发动机电控单元把G1或G2信号后第一个Ne信号过 零点定为压缩行程上止点前10°，并以这个角度作为点火 正时计算的基准点，称之为初始点火提前角。
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4.2.2 爆燃与爆燃传感器
爆燃 爆燃是汽油机运行过程中产生的一种最有害的故障现 象，是在火花塞点燃汽缸内的可燃混合气之前的自燃。 产生的原因 积碳聚集过多； 发动机过热； 燃油使用不当。
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控制 从最佳点火提前角控制原理中可知，为了最大限度地 发挥汽油机的功率，应把点火提前角控制在接近临界爆燃 点，同时又不能使发动机发生爆燃的边缘。
发动机转速
发动机转速提高后，在给定的时间内曲轴转过的角度会更大，而 燃烧速度在相对低的转速下是不会跟随变化的，如果想使燃烧在上止 点后(ATDC)10°～15°左右完成，那么必须使点火时刻提前。如发动 机在850r／min的怠速时，点火提前角为6°～12°，而转速增加到 4000r／min时，点火提前角增大到28°。但当转速继续增加时，由于 混合气压力与温度的提高及进气扰流的增强，会使燃烧速度加快，为 避免发生爆燃，最佳点火提前角的增加速度就要适当减慢。
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教学难点
曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、爆燃传感器的检测方法； 相关电路分析。
教学方法
讲授、课件
教学时数
14学时
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4.1 电控点火系统的组成与工作原理
4.1.1 电子控制点火系统的类型
有分电器式的电子控制点火系统 特点：由于仍然有机械装置，因此发动机在一些工况 下仍存在缺陷，无法保证在各种工况下点火提前角均处于 最佳。此外，由于分电器在工作运转过程中有磨损的情况， 所以也无法保证点火提前角的稳定与准确性。 无分电器式的电子控制点火系统 特点：不存在机械磨损，因此不存在各间隙间跳火的 能量损失及由于机械的不确定性对点火的干扰；无分电器 也使得发动机上的构件在布置上更方便与合理，方便检测 与维修；外界的人为因素不能改变点火时刻，取消了在维 修作业中的失误情况，比如在安装的时候，由于装配不到 位而使点火时刻不正确的现象等。
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教学内容
电控点火系统的组成与工作原理； 点火系统中的重要传感器； 点火系统的火花；
典型点火电路分析；
点火提前角的控制； 点火线圈初级通电时间控制；
电控点火系统的故障案例。
教学重点
系统的组成与工作原理；重要传感器的工作原理及控制；分电器式 点火系统的组成及控制；点火提前角和点火线圈初级线圈通电时间控制 原理。
高压线检测
通过测量高压线的电阻值来判断高压线是否良好，其最大电阻值 一般为25kΩ，注意，有些发动机上，不同缸的高压线电阻值是不相等 的，具体数值要查阅相关的维修手册。不符合规定时，应更换高压线。
火花塞检测
用万用表欧姆档测量火花塞绝缘体电阻，其绝缘体电阻值应大于 10MΩ，否则不能继续使用，同时也要监测汽车的行驶里程。
火花塞
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4.2 点火系统中的重要传感器
4.2.1 曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器
磁感应式曲轴位置传感器结构
a)安装在飞轮附近的曲轮位 置传感器 b)安装在曲轴前端的曲轴 位置传感器 1-曲轴信号轮 2-曲轴位置传感器 3-信号轮上的检测孔
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磁感应式曲轴位置传感器工作原理
1-转速轮 2-传感器线圈 3-永久磁铁
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霍尔式曲轴位置传感器
霍尔效应
B
UH
I
通有电流导体垂直于磁感 线放入磁场中时，在导体横 向侧面上就会产生一个垂直 于电流方向和磁场的电压 UH， UH与通过导体的电流 和磁感应强度B成正比，当 取消磁场时电压UH立即消 失。这种现象被称为霍尔效 应，UH被称为霍尔电压。
年前车型为8V，1996年以后的车型变为5V。
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输出信号检测
将传感器插头插回，起动发动机，测量传感器输出端 子信号的输出电压值，其值应在3～6V之间。如果不符， 则为传感器故障。如北京切诺基输出信号是矩形脉冲信号， 高电位为5V，低电位为0.3V。
其它检测
A、B两端子间传感器电阻应为∞，传感器空气隙应符合要求。
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电阻检测 （1）检测传感器电阻 断开点火开关，拔下传感器线束插头， 传感器端子1与2、1与3、2与3之间电阻均应大于1MΩ。 （2）检测线束电阻 断开点火开关，拔下传感器线束插头和 ECU线束插头，两插头各端子间导线电阻均应小于0.5Ω。
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电压检测 当人为敲击传感器表面时，在端子1和2之间将有信号 产生，直接反映在万用表上是有电压出现，时高时低，可 使用万用表的2V档进行单体的检测。 示波器检测 当振动或敲缸发生时，有图中的波形产生。敲缸或振 动越大，波形峰值就越大。当高过一定值时，表明发动机 出现了爆燃。爆燃传感器通常设计成测量5～15kHz范围的 频率。
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4.4 典型点火电路分析
分电器式
点火开关 分电器 点 火 线 圈 IG保 险 +B 点火控制器 转速传感器 位 置 传 感 器 诊断座 TE1 E1 G+ G- NE+ NEE C U IGIGT IGF TAC
蓄 电 池
转速表
ECU根据传感器输入来 的各个信号，确定点火时间 （点火提前角），同时将点 火正时信号送至点火控制器， 当点火正时信号变为低电平 时，点火线圈初级电流被切 断，次级线圈中感应出高压 电，由分电器送至相应要工 作的汽缸火花塞产生电火花。
2013-7-10
发动机负荷 在轻载和节气门部分开度时，进气管内的真空度较高， 吸进进气管和汽缸内的空燃混合气的数量少。这些稀薄的 混合气在压缩终了的压力较低，燃烧速度较慢，为了在上 止点后(ATDC)10°～15°左右完成燃烧，点火时刻必须提 前。 在大负荷时，节气门全开，大量的空燃混合气被吸入 汽缸，并且进气管的真空度低，这就会导致燃烧压力增高， 燃烧速度加快。在这样的情况下，必须推迟点火提前角， 以防止气体在上止点后(ATDC)10°～15°以前全部燃烧完 毕。
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修正点火提前角
» » » » 暖机修正 怠速稳定性修正 空燃比反馈修正 过热修正
无分电器式点火系统的独立点火
1-ECU
2-点火控制器
3-点火线圈 4-火花塞
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双火花塞点火方式
1－曲轴位置传感器 2－左侧火花塞 3－右点火线圈 4－点火模块 5－左 点火线圈
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双火花塞点火系统电流方向
同一汽缸内两火花塞的极性
2013-7-10
功率晶体管导通时的电动势与高压二极管的作用
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4.3 无分电器式点火系统
组成
凸轮轴位置传感器 点火故障 报警器
曲轴位置传感器
点火线圈
车速传感器
1
空气流量传感器 节气门位置传感器
E C U
点火线圈
火花塞
冷却液温度传感器 进气温度传感器 爆燃传感器 蓄电池电压信号
2
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无分电器式点火系统的同时点火
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光电式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器
日产公司光电式曲轴位置传感器
2013-7-10
电式信号发生器的作用原理
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现代索娜塔汽车用光电式曲轴位置传感器
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索娜塔光电式曲轴位置传感器的检测 线束检查 输出信号检测
2013-7-10
线束检查 检查时，脱开曲轴位置传感器的导线连接器，把点火开 关置于“ON”，用万用表的电压档测量线束侧4号端子与 接地间的电压应为12V，线束侧2号端子和3号端子与接地 间电压应为4.8～5.2V，用万用表的电阻档测量线束侧1号 端子与接地间应为导通0Ω。 输出信号检测 用万用表电压档接在传感器侧3号端子和l号端子上，在起 动发动机时，电压应为0.2～1.2V。在起动发动机后的怠速 运转期间，用万用表电压档检测2号端子和l号端子电压应 为1.8～2.5V。否则应更换曲轴位置传感器。
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4.1.2 电子控制点火系统的组成
1-传感器 2-电子控制 单元ECU 3-执行器
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4.1.3 电子控制点火系统的工作原理
凸轮轴位置传感器 1 2
曲轴位置传感器
点火故障 报警器
点火线圈
车速传感器
空气流量传感器 节气门位置传感器
E C U
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分电器
冷却液温度传感器 进气温度传感器 爆燃传感器 蓄电池电压信号
汽车发动机电控技术
第 4 章 汽油机电子控制点火系统
2013-7-10
第4章 汽油机电子控制点火系统
教学目标
了解汽车电子控制点火系统的组成与工作原理；
掌握点火控制系统中的曲轴位置传感器、凸轮轴位置传 感器、爆燃传感器的类型、工作原理及其检测；
掌握无分电器式点火系统的组成； 掌握点火提前角和点火线圈初级线圈通电时间的控制原 理； 掌握典型点火电路的分析。
2013-7-10
霍尔式传感器的基本结构与工作原理
2013-7-10
采用触发叶片的霍尔式曲轴位置传感器
2013-7-10
霍尔曲轴位置传感器的检测 电源电压检测 输出信号检测 其它检测
2013-7-10
霍尔曲轴位置传感器的检测
电源电压检测
拔下传感器插头，打开点火开关，检查插头上电源端 子与接地之间的电压，应为8V或12V(视车型而异)。若无 电压，则应检查传感器与 ECU之间的线路及ECU上相应端 子的电压；若ECU相应端子有电压，则为传感器到ECU之 间线路断路，否则为ECU故障。如北京切诺基就采用过这 种类型的曲轴位置传感器,其电源输入传感器的电压在1996
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基本点火提前角 发动机处于怠速工况时，电控单元根据节气门位置 信号(怠速触点闭合信号)、发动机转速信号Ne及空调开关 信号共同来确定基本点火提前角。 发动机处于非怠速工况时，电控单元根据发动机转速和节 气门位置及空气流量传感器信号，从ECU储存器中的点火 特性三维脉谱图中查出相应的基本点火提前角，见图4－ 52所示,去控制点火的时刻。
电路元件的检测
点火线圈的检测 点火器的检测 高压线检测 火花塞检测
2013-7-10
点火线圈的检测
拔下点火线圈线束连接器，用万用表欧姆档检测点火线圈各线圈 的电阻值，其冷热态的数值应符合维修手册中的规定，如不符合，必 须更换点火线圈。
点火器的检测
(皇冠3.0L 2JZ－GE发动机点火电路 )起动发动机，用万用表电压 档或示波器检查点火器端子间的电压，其电压值应符合：①在+B与接 地间为9～14V，②IGt、IGf与接地之间有电压脉冲。如不符合，则必 须检查相关线路或更换点火控制器直至检查ECU。