点火控制系统

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汽油机电控点火系统
丰田汽车TCCS系统点火提前角的控制
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起始点火提前角
起始点火提前角为原始设定的，也称固定 点火提前角。一般为上止点前10°。在下 列情况实际点火提前角等于初始点火提前 角： 1. 发动机起动时，由于转速变化很大，无 法正确计算点火提前角 2.当发动机的起动转速在400r/min以下时 3.当发动机ECU内的后备系统工作时
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（2）霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器
组成：由转子、永久磁铁、霍尔晶 体管和放大器组成。 原理：如图，ECU通过电源使电流 通过霍尔晶体管，旋转转子的凸齿经 过磁场时使磁场强度改变，霍尔晶体 管产生的霍尔电压放大后输送给 ECU，ECU根据霍尔电压产生的次 数确定曲轴转角和发动机转速。 （见视频）
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6．点火提前角的修正 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。修正方法有修正系数法和修正点 火提前角法两种 。 主要修正项目有：
（1）水温修正； （2）怠速稳定修正； （3）空燃比反馈修正。
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2．通电时间的控制方法
现代电控点火系统和传统的分电器不同， 传统的点火线圈初级电路的通电时间取决于 断电器触点的闭合角和发动机转速。而现代 点火线圈初级电路的通电时间由ECU控制， 根据发动机的转度信号和电源电压信号确定 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。
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5．起动后基本点火提前角的确定
发动机起动后怠速运转时，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。 发动机起动后在除怠速以外的工况下运转 时， ECU根据发动机的转速和负荷（单位 转数的进气量或基本喷油量）确定基本点 火提前角。
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（3）空燃比反馈修正
由于空燃比反馈控制系统，是 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 制的，所以这种喷油量的变化必 然带来发动机转速的变化。为了 稳定发动机转速，点火提前角需 根据喷油量的变化进行修正，如 右图所示。
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二、通电时间控制
1．通电时间对发动机工作的影响 2．通电时间的控制方法 3．点火线圈的恒流控制
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1．通电时间对发动机工作的影响
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。但如果通电时间过 长，点火线圈又会发热并增大电能消耗。要兼 顾上述两方面的要求，就必须对点火线圈初级 电路的通电时间进行控制。
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（1）水温修正
水温修正又可分为暖机修正 和过热修正。 发动机冷车起动后的暖机过 程中，随冷却水温的提高，混合 气的燃烧速度加快，燃烧过程所 占的曲轴转角减小，点火提前角 也应适当减小，如右图所示。
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4．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。 此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne信号）和 起动开关信号（STA信号）。
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一、点火提前角的控制
1．点火提前角对发动机性能的影响 2．最佳点火提前角确定依据 3．控制点火提前角的基本方法
4．点火提前角的修正
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1．点火提前角对发动机性能的影响
点火提前角是从火花塞发出电火花， 到该缸活塞运行至压缩上止点时曲 轴转过的角度。 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 适当点火提前角，可使发动机每循 环所做的机械功最多（ 曲线阴影部 分）
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3．点火线圈的恒流控制
由于现代车采用了高能点火线圈，改善点 火性能。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。 恒流的基本方法是：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。
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三、爆燃的控制
爆燃的危害 会导致冷却液过热， 功率下降油耗上升。 控制方法 推迟点火提前角，利 用爆震传感器中的压电晶体的压 力效应。
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第二节 点火系统的组成与工作原理
一、电控点火系统的类型
二、基本组成与工作原理
三、有分电器电控点火系统
四、无分电器电控点火控制系统
五、爆燃控制系统
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一、电控点火系统的类型
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1.汽油机点火系统的类型： （1）传统点火系统分为： 1）磁电机点火系统； 2）蓄电池点火系统。 缺点：高速易断火， 不适合高速发动机；断电器触点易烧蚀，工作可 靠性差；点火能量低，点火可靠性差。 （2）微机控制的点火系统 采用计算机根据各 传感器信号对点火提前角进行控制。 电控点火系统的类型：有分电器和无分电器式
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（2）电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器
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组成：上部分为曲轴位置传感器，有带 一个凸齿的G转子和两个感应线圈G1和 G2组成。下部分为曲轴位置传感器由一 个带24个凸齿的Ne转子和一个Ne感应线 圈组成。如图 原理：利用电磁线圈产生的脉冲信号来 确定发动机转速和各缸的工作位置。 检测：检查感应线圈的电阻，冷态下的 G1和G2感应线圈电阻应为125～200Ω， Ne感应线圈电阻应为155～250Ω。
（1）功用 （2）电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器 （3）霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器
（4）光电式凸轮轴/曲轴位置传感器
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（1）功用
凸轮轴位置传感器：给ECU提供曲轴 转角基准位置（第一缸压缩上止点）信 号，作为燃油喷射控制和点火控制的主 控信号。 曲轴位置传感器：检测曲轴转角位移， 给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角 信号，作为燃油喷射和点火控制的主控 信号。 （见视频）
（见视频）
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1—G转子 2—G1感应线圈 3—G2感应线圈 4—Ne转子 5、9—Ne感应线圈6—G和Ne转 子 7—G1和G2感应线圈 8—分电器壳体 上一页
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电磁式凸轮轴／曲轴位置传感器电路
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1、密封圈 2、分火头 3、 发光二级管 4、光敏二极 管 5、放大电路 6、转子
光电式曲轴和凸轮轴位 置传感器电路
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二、电子控制单元（ECU）
发动机集中系统中使 用的ECU主要由输入回路、 模／数转换器（A／D转换 器）、微型计算机（简称 微机）和输出回路组成。
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第11讲 电控点火系统的功能 第12讲 点火系统的组成与工作原理
第13讲 电控点火系统主要元件的构 造与维修
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第一节 电控点火系统的功能
一、点火提前角的控制
二、通电时间的控制 三、爆燃的控制
永久磁铁 触发轮 霍尔元件
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检测：点火开关转至“ON”位置，如图，检测A、 C之间的电压应为8V，B、C间输出的信号电压应为5V到 0V交替变化。
1—转子 2—永久磁铁 3—霍尔晶体管 4—放大器
同步信号传感器电路
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3．控制点火提前角的基本方法 发动机起动时，按ECU内存储的初始点火提前角 （设定值）对点火提前角进行控制。起动时点火提前角 的设定值随发动机而异，对一定的发动机而言，起动时 的点火提前角是固定的，一般为10°左右。 发动机正常运转时（起动后），主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 有关信号进行修正，最后确定实际的点火提前角，并向 电子点火控制器输出点火执今信号，以控制点火系的工 作。
（4）光电式凸轮轴/曲轴位置传感器（见视频）
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组成：由转子、发光二极管、光敏二极管和放大 器组成。 原理：如图，利用发光二极管作为信号源。随转 子转动，当透光孔与发光二极管对正时，光线照 射到光敏二极管上产生电压信号，经放大电路放 大后输送给ECU。 检测：点火开关转至“ON”位置，如图，检测电 脑侧1和2端子间电压为12V，给传感器施加12V电 压，正在信号输出端子3和4与1之间接上电流表， 转动转子一圈，两个电流表应分别摆动1次和4次， 电流应约为1mA。
1、传感器 2、模拟信号 3、输入回路 4、 A/D转换器 5、输出回路 6、执行元件 7、 微型计算机 8、数字信号9、ROM/RAM记 忆装置
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2.工作原理
发动机工作时，ECU根据接受到的传感器信号， 按存储器中的相关程序和数据，确定出最佳点火 提前角和通电时间，并以此向点火器发出指令。 点火器根据指令，控制点火线圈初级电路的导通 和截止。当电路导通时，有电流从点火线圈中的 初级电路通过，点火线圈将点火能量以磁场的形 式储存起来。当初级电路被切断时，次级线圈中 产生很高的感应电动势，经分电器或直接送至工 作气缸的火花塞。
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二、基本组成与工作原理 1.基本组成
如右 图，一般 由电源、 传感器、 ECU、 点火器、 点火线圈、 分电器和 火花塞组 成
（动画）
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1.凸轮轴/曲轴位置传感器（CPS） （动画）
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（2）怠速稳定修正
ECU根据实际转速与目标转 速的差来修正点火提前角，低于 目标转速，应增大点火提前角， 反之，推迟点火提前角。 控制信号有：发动机转速信 号（Ne信号）、节气门位置传感 器信号（IDL信号）、车速传感器 信号（SPD信号）、空调开关信 号（A／C信号）
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2．最佳点火提前角确定依据
发动机转速 随着转速的升高点火提前角增大。 采用电控点火系统，更接近理想的点火提前角。 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。采用电控点 火（ESA）系统时，可以使发动机的实际点火提 前角接近于理想的点火提前角。 燃料性质 汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火 提前角可增大，反之应减小。 其他因素 燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃 比、大气压力、冷却水温度。