汽车电控发动机原理与维修图解教程第七章课件.pptx

1、汽车电控发动机原理与维修图解教程谭本忠2017电子控制点火系统也称微机控制的点火系统，是现代轿车广泛应用的一种新型点火系统。电子控制的点火系统主要由监测发动机运行状况的传感器、处理信号和发出点火指令的电控单元、对点火指令作出响应的点火器和点火线圈等组成，如图所示。第一节 电控点火系统的组成和类型一、组成标题数字等都可以通过点击和重新输入进行更改，顶部“开始”面板中可以对字体、字号、颜色、行距等进行修改。电控点火系统组成传感器用来检测与点火有关的发动机工作的状况信息，并将检测结果输入ECU作为计算和控制点火时刻的依据，这些传感器大多与燃油喷射系统、怠速控制系统等电子控制系统共用。目前汽车发动机大

2、多数都采用集中控制系统，其中微机控制点火系统仅是电子控制单元的一个子系统。电子控制单元既是燃油喷射控制系统的控制核心，也是点火控制系统的控制核心。在 ECU的只读存储器（ROM）中，除存储有监控和自检等程序之外，还存储有由台架试验测定的该型发动机在各种工况下的最佳点火提前角。随机存储器（RAM）用来存储微机工作时暂时需要存储的数据，如输入/输出数据、单片机运算得出的结果、故障码、点火提前角修正数据等，这些数据根据需要可随时调用或被新的数据改写。CPU不断接收上述各种传感器发送的信号，并按预先编制的程序进行计算和判断后，向点火控制器发出最佳点火提前角和点火线圈初级电路导通时间的控制信号。1.传感

3、器传感器2.电子控制单元电子控制单元（ECU）（2）点火线圈 可将火花塞跳火所需的能量存储在线圈的磁场中，并将电源提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿点火的15 20KV高压电。在有分电器的电控点火系统中，只有一个点火线圈，而无分电器点火系统中则有多个点火线圈。（1）点火器 点火器是电控点火系统的执行元件，它可将电子控制系统输出的点火信号进行功率放大，驱动点火线圈工作。（3）分电器在有分电器的电控点火系统中，分电器根据发动机的点火顺序，将点火线圈产生的高压电依次输送给各缸火花塞。（4）火花塞 主要是利用点火线圈产生的高电压产生电火花，点燃气缸内的混合气。3.点火执行器点火执行器主要特点：只有

4、1个点火线圈，ECU根据各传感器信号确定某缸点火时,向点火器发出指令信号（IGT信号），点火器则根据ECU的指令控制点火线圈内初级电路通电或断电，当点火线圈中的初级电路断电时，次级线圈产生的高压电经分电器输送给点火缸的火花塞，以实现点火。工作原理：如图所示，点火开关接通IG2，点火器、点火线圈和ECU通电，ECU根据各种传感器输入的信号，确定发动机最佳点火时刻，向点火器发出触发点火信“IGT”，切断初级电路，使次级绕组感应出高压电经分电器送到各缸火花塞，发动机每点火1次，点火器向 ECU反馈1个点火确认信号“IGF”，作为自诊断系统监控信号，若 ECU连续4次未收到“IGF”信号，即判定点火系

5、统出现故障。二、类型1.有分电器式有分电器式分电器的作用：按照发动机的点火顺序，将点火线圈产生的高压电依次输送给各缸火花塞。标题数字等都可以通过点击和重新输入进行更改，顶部“开始”面板中可以对字体、字号、颜色、行距等进行修改。2TZFE发动机电控点火系统2.无分电器式无分电器式（1）同时点火 ）二极管分配式。二极管分配高压电的双缸同时点火电路原理如图所示。点火线圈由两个初级绕组和一个次级绕组构成，次级绕组的两端通过4只高压二极管与火花塞构成回路。4只二极管有内装式（安装在点火线圈内部）和外装式两种。对于点火顺序为 1342的发动机，、缸为一组、缸为另一组。点火控制器中的2只功率晶体管分别控制一

6、个初级绕组，2只功率晶体管由电控单元（ECU）按点火顺序交替控制其导通与截止。二极管分配高压电的双缸同时点火电路图2）线圈分配式。点火线圈直接分配高压电的双缸同时点火电路原理如图所示。桑塔纳 2000GSi、捷达 AT、GTX和奥迪200型轿车点火系统采用了这种配电方式。点火线圈分配高压电的双缸同时点火电路原理：点火线圈组件由两个（4缸发动机）或三个（6 缸发动机）独立的点火线圈，每个点火线圈供给成对的两个火花塞工作；缸发动机的1、4缸和 2、3缸分别共用一个点火线圈；6缸发动机1、6 缸、2、5缸和 3、4缸分别共用一个点火线圈。电子点火控制器中配有与点火线圈数量相等的功率晶体管，分别控制一

7、个点火线圈工作。点火控制器（ICM）根据电控单元输出的点火控制信号，按点火顺序轮流触发功率晶体管导通、截止，从而控制每个点火线圈轮流产生高压电，再通过高压线直接输送到成对的两缸火花塞电极间隙上跳火点燃可燃混合气。点火线圈直接分配高压电的双缸同时点火电路图3）检修。电压检测无分电器电压的检测如图所示。a.关闭点火开关，拔下点火线圈插接器。b.用万用表红表笔接2脚，黑表笔4脚，打开点火开关，测电压值 12V左右。信号检测。无分电器信号的检测如图所示。a.用发光二极管连接点火模块插接器1、4脚测量点火信号。b.用同样的方法连接3、4脚，发光二极管也应闪亮。电阻检测。无分电器电阻的检测如图所示。分别测

8、量点火线圈的初级、次级电阻，初级电阻为几欧姆到十几欧姆，次级电阻为几千欧姆到几万欧姆。（2）单独点火无分电器单独点火方式的控制电路基本相同，但随车型不同也存在一些差异，下图所示为日产公司无分电器点火系统的电路控制原理图。它主要由各缸分别独立的点火线圈和电子点火器及发动机ECU等组成。各缸点火线圈的初级绕组分别由点火器中的一个功率管控制，整个点火系统的工作由ECU控制。发动机工作时，发动机ECU根据曲轴位置及发动机与存储器中储存的数据相比较分析，并经计算后适时地向点火器输出点火信号，由点火器中的功率管分别接通与切断各缸点火线圈的初级电路。日产无分电器独立点火系统电路图发动机起动时，按ECU内存储

9、的初始点火提前角（设定值）对点火提前角进制。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。在发动机起动过程中，发动机转速变化大，且由于转速较低（一般低于500/min)，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（STA信号)。第二节 电控点火系统的控制内容一、点火提前角控制1.起动时点火提前角的控制起动时点火提前角的控制发动机正常运转时（起动后），发动机ECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点火提前

10、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指令信号，以控制点火系统的工作。2.起动后点火提前角的控制起动后点火提前角的控制最佳点火提前角 初始点火提前角 基本点火提前角 修正点火提前角（或点火延迟角）（）基本点火提前角发动机正常运转时，电控单元按怠速工况和非怠速工况两种情况，确定基本点火提前角。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）、发动机转速信号及空调开关信号，确定基本点火提前角，如下左图所示。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信号，从预置在储存器中的数据表中查出相应的基本点火提前角，如下右图所示。（

11、）初始点火提前角为了控制点火正时，电控单元根据上止点位置来确定点火提前角，在一些微电子控制点火系统中，有些发动机电控单元把G1或G2信号出现后第一个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，其大小随发动机而异。怠速工况基本点火提前角随发动机转速变化规律非怠速工况基本点火提前角与发动机转速和负荷的关系图（3）修正点火提前角(或点火延迟角)1）暖机修正。发动机冷车起动后，冷却液温度较低时，应增大点火提前角，在暖机过程中，随冷却液温度的升高，点火提前角修正值逐渐减小，如图所示，修正值的变化规律及大小随发动机暖机修正的主要控制信号包括冷却液温度

12、信号（THW）、空气流量信号、节气门位置信号（IDL）等。暖机修正曲线 2）过热修正。发动机处于正常运行工况时（怠速触点断开），若冷却液温度过高，为了避免产生爆燃，应将点火提前角推迟，发动机处于怠速工况时（怠速触点闭合），若冷却液温度过高，为了避免发动机长时间过热，应将点火提前角增大，过热修正值的变化规律如图所示，过热修正的主要控制信号包括冷却液温度信号（THW）、节气门位置信号（IDL）等。过热修正曲线3）空燃比反馈修正。装有氧传感器的电控汽油喷射系统，其电控单元根据氧传感器的反馈信号空燃比进行修正，随着修正喷油的增加或减少，发动机转速在一定范围内波动，为了提高怠速的稳定性，在反馈修正油量减

13、少时，点火提前角相应地增加，如图所示。空燃比反馈修正的控制信号主要有氧传感器信号（OX）、节气门位置信号、冷却液温度信号、车速信号等。空燃比反馈修正4）怠速稳定性修正。发动机在怠速工况运行时，由于负荷变化使发动机转速发生变化，电控单元要调整点火提前角，使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。发动机处于怠速工况时，电控单元不断地计算发动机的平均转速，当发动机的转速低于规定的怠速转速时，电控单元根据实际转速与目标转速差值的大小相应地增大点火提前角；当发动机转速高于目标转速时，则减小点火提前角，如图所示。怠速稳定性修正的控制信号主要有发动机转速信号、节气门位置信号、车速信号和空调信号（/）等。5）爆燃修

14、正。爆燃修正见本节“三、爆燃控制”。怠速稳定性修正二、通电时间控制影响初级绕组通过电流的主要因素有发动机转速和蓄电池电压。为了保证在不同的蓄电池供电电压和不同的转速下都具有相同的初级断开电流，电控单元根据蓄电池电压和发动机转速信号，从预置的闭合角数据表中查出相应的数值，对闭合角进行控制。当发动机转速高时，适当增大闭合角，以防止初级绕组通过电流下降，造成次级高压下降，点火困难。蓄电池电压下降时，基于相同的理由，也应适当增大闭合角，如图所示。闭合角与发动机转速和蓄电池电压的关系三、爆燃控制（1）磁致伸缩式爆燃传感器 磁致伸缩式爆燃传感器的外形和结构如图所示。它由高镍合金的铁心、永久磁铁、感应线圈、

15、壳体等构成。当机体振动时，磁心受到机体振动的影响，在传感器内产生轴向振动，使通过感应线圈的磁通发生变化，在感应线圈产生感应电动势，此电动势即是爆燃传感器输出电压信号。传感器输出的电压信号的大小与发动机振动的频率有关，当传感器自振频率与设定爆燃强度时发动机的振动频率产生谐振时，传感器的输出电压将达到最大值，ECU根据该传感器的输出电压，就可以对发动机是否爆燃作出判断。1.爆燃传感器爆燃传感器磁致伸缩式爆燃传感器结构图1）共振型压电式爆燃传感器。共振型压电式爆燃传感器是利用产生爆燃时的发动机振动频率与传感器本身的固定频率“合拍”时产生共振现象，来检测爆燃是否发生的，其结构如图所示。该传感器由压电元

16、件、振荡片、基座等构成。压电元件紧密贴合在振荡片上，振荡片则固定在传感器的基座上。发动机工作时，振荡片随机体的振动而振荡，振荡片的振荡使与它紧密贴合的压电元件变形，并产生电压信号，此电压信号即是传感器的输出信号。（2）压电式爆燃传感器 共振型压电式爆燃传感器实物与结构图当发动机爆燃时的振动频率与振荡片的固有频率“合拍”时，振荡片产生共振，此时压电元件将产生最大的电压信号，如图所示。这种传感器在爆燃发生时的输出电压比非共振(即无爆燃)时的输出电压高得多，因此不需要滤波器，ECU即可判别是否发生爆燃。共振型压电式爆燃传感器输出特性非共振型压电式爆燃传感器是以接收加速度信号的形式来判断是否产生爆燃，

17、其结构如图所示。它由两个同极性相向对接的压电元件和配重构成。非共振型压电式爆燃传感器 ）非共振型压电式爆燃传感器发动机机体振动时，传感器内部的配重受机体振动的影响而产生加速度，压电元件就会受到配重加速时惯性力的作用，而产生电压信号。在爆燃发生时的频率及该频率附近，这种传感器输出的信号不会很大，而是具有平的输出特性，如图所示。因此，为了能够根据该传感器输出的电压识别到发动机是否发生爆燃，必须将反映发动机振,动频率的输出电压信号送到识别爆燃的滤波器中，以判别是否有爆燃信号产生。非共振型压电式爆燃传感器输出特性3）火花塞座金属垫型 压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器是将压电元件安装在火花塞的垫圈处，每

18、缸安装一个，根据各缸的燃烧压力直接检测各缸的爆燃信息，并转换成电信号输送给ECU。MARCH2016点击此处添加文本信息。MARCH2016点击此处添加文本信息。MARCH2016MARCH2016点击此处添加文本信息。1）在使用中）在使用中,拆开爆燃传感器线束插接器，用万用表在拆开爆燃传感器线束插接器，用万用表在传感器侧检查传感器端子与传感器的检修感器壳体之传感器侧检查传感器端子与传感器的检修感器壳体之间的电阻，应不导通（电阻为无穷大），否则说明内间的电阻，应不导通（电阻为无穷大），否则说明内部短路，应更换传感器，如下图部短路，应更换传感器，如下图a所示。所示。标题数字等都可以通过点击和重新

19、输入进行更改，顶部“开始”面板中可以对字体、字号、颜色、行距等进行修改。2）爆燃传感器工作情况的检查，可在怠速运转时进）爆燃传感器工作情况的检查，可在怠速运转时进行。拆开爆燃传感器线束插接器，用示波器检查传感行。拆开爆燃传感器线束插接器，用示波器检查传感器端子与搭铁之间的信号电压，应有脉冲信号输出，器端子与搭铁之间的信号电压，应有脉冲信号输出，否则说明传感器不良，应更换新件，如下图否则说明传感器不良，应更换新件，如下图b所示。所示。（3）检修）检修(以桑塔纳为例以桑塔纳为例)爆燃传感器的检修带有爆燃控制的点火提前角闭环控制系统由传感器、带通滤波电路、信号放大电路、整形滤波电路、比较基准电压形成

20、电路、积分电路、提前角控制电路和点火控制器等组成，如图所示。爆燃传感器用于检测发动机是否发生爆燃，每台发动机一般安装12只，带通滤波器只允许发动机爆燃信号（频率为69kHz的信号）或接近爆燃的信号输入 ECU进行处理，其他频率的信号则被衰减，信号放大器的作用是对输入ECU的信号进行放大，以便整形滤波电路进行处理。接近爆燃的信号经过整形滤波和比较基准电路处理后，形成判定是否发生爆燃的基准电压UB。爆燃信号经过整形滤波电路和积分电路处理后，形成的积分信号用于判定爆燃强度。2.爆燃的控制过程爆燃的控制过程爆燃控制系统组成ECU对点火提前角的闭环控制过程，如图所示。当发动机产生爆燃时，ECU根据爆燃信号的强弱，控制推迟角度的大小，爆燃强，推迟角度大，爆燃弱，推迟角度小。每一次的反馈控制调整都以一固定的角度递减，直到爆燃消失为止。当爆燃消失后，ECU又以一固定的提前角度，逐渐增大点火提前角。当再次出现爆燃时，ECU又再次逐渐减小点火提前角。在需要对点火提前角进行闭环控制的工况，这种反馈控制调整过程是反复进行的。ECU通过对点火提前角的反馈控制，可以使实际的点火提前角始终保持最佳，使发动机的动力性、经济性和控制有害物的排放都达到较佳的水平。点火提前角闭环控制过程THANK YOU