第四章-电控发动机点火控制系统及其他控制系统讲解课件.ppt
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- 第四 发动机 点火 控制系统 及其 讲解 课件
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1、第四章第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统电控发动机点火控制系统及其他控制系统结束结束20232023年年1 1月月2828日日2汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第四章电控发动机点火控制系统及其他控制系统第四章电控发动机点火控制系统及其他控制系统20232023年年1 1月月2828日日3汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统 发动机工作时,发动机转速、节气门开度、进气流量发动机工作时,发动机转速、节气门开度、进气流量等基本参数通过相应的传感器检测出来,并输入等基本参数通过相应的传感器检测出来,并输入ECU,由,由ECU从其只读存储器从
2、其只读存储器ROM中查找相应的基本点火提前角中查找相应的基本点火提前角(或由经验式计算得出),再根据冷却液温度、进气温度等(或由经验式计算得出),再根据冷却液温度、进气温度等参数,对查找出的(或计算出的)基本点火提前角进行修正,参数,对查找出的(或计算出的)基本点火提前角进行修正,得到适应当前工况的最佳点火提前角,并存入随机存储器得到适应当前工况的最佳点火提前角,并存入随机存储器RAM中,然后利用发动机转速(或转角)信号和曲轴位置中,然后利用发动机转速(或转角)信号和曲轴位置信号,将最佳点火提前角转换成点火时刻,即一次侧电流的信号,将最佳点火提前角转换成点火时刻,即一次侧电流的切断时刻,切断时
3、刻,第四章电控发动机点火控制系统及其他控制系统第四章电控发动机点火控制系统及其他控制系统20232023年年1 1月月2828日日4汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第四章电控发动机点火控制系统及其他控制系统第四章电控发动机点火控制系统及其他控制系统 ECU还要根据电源电压、发动机转速等信号,还要根据电源电压、发动机转速等信号,从其只读存储器从其只读存储器ROM中选取并换算成适应当前工中选取并换算成适应当前工况的一次线圈电流导通时间。由况的一次线圈电流导通时间。由ECU以方波的形以方波的形式发出指令,指挥点火控制器或功率晶体管,在式发出指令,指挥点火控制器或功率晶体管
4、,在所确定的时刻导通和切断点火线圈中的一次侧电所确定的时刻导通和切断点火线圈中的一次侧电流,使点火系统正常工作。流,使点火系统正常工作。20232023年年1 1月月2828日日5汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第一节 电控发动机点火控制系统一、电控点火系统的组成与功能一、电控点火系统的组成与功能 1.电控点火系统的组成电控点火系统的组成 ECU 控制的点火系统主要由控制的点火系统主要由ECU、传感器和点火执行器、传感器和点火执行器三大部分组成,即由传感器、发动机三大部分组成,即由传感器、发动机ECU、点火模块、点火线、点火模块、点火线圈、高压线和火花塞等组成。圈、
5、高压线和火花塞等组成。ECU控制点火系统的组成简图如控制点火系统的组成简图如图图4-1所示。所示。图图4-1 ECU控制点火系统的组成简图控制点火系统的组成简图1-传感器,传感器,2-ECU,3-点火控制装置,点火控制装置,4-点火线圈点火线圈20232023年年1 1月月2828日日6汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第一节 电控发动机点火控制系统一、电控点火系统的组成与功能一、电控点火系统的组成与功能 2.电控点火系统的功能电控点火系统的功能 (1)ECU。接受各种传感器送来的信号经过。接受各种传感器送来的信号经过数据处理后,输出信号(缸序信号和点火信号)并数据处
6、理后,输出信号(缸序信号和点火信号)并通过电能输出级传到点火执行器。通过电能输出级传到点火执行器。(2)传感器。在点火系统中应用的传感器主)传感器。在点火系统中应用的传感器主要有空气流量计、发动机转速传感器、节气门位置要有空气流量计、发动机转速传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器及爆震传感器等。传感器、冷却液温度传感器及爆震传感器等。20232023年年1 1月月2828日日7汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统 (3)点火控制装置。具有缸序判别、闭合角)点火控制装置。具有缸序判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路,其主要功能控制、恒流控制、安全信号等电路,其
7、主要功能是接受是接受ECU发出的缸别信号(发出的缸别信号(IGDA、IGDB)和)和点火信号(点火信号(IGt),驱动点火线圈工作,并向),驱动点火线圈工作,并向ECU输入安全信号(输入安全信号(IGf)。)。第一节 电控发动机点火控制系统一、电控点火系统的组成与功能一、电控点火系统的组成与功能20232023年年1 1月月2828日日8汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第一节 电控发动机点火控制系统二、电控点火系统分类二、电控点火系统分类 电控点火系统分为有分电器式点火控制系统和无分电器的电控点火系统分为有分电器式点火控制系统和无分电器的点火控制系统。点火控制系统。
8、1.有分电器式点火控制系统有分电器式点火控制系统 有分电器式点火控制系统由信号发生器、有分电器式点火控制系统由信号发生器、ECU、点火控制、点火控制器、点火线圈和点火开关组成,如图器、点火线圈和点火开关组成,如图4-2所示。所示。2.无分电器的点火控制系统无分电器的点火控制系统 无分电器的点火控制系统有二极管分配式和点火线圈分配无分电器的点火控制系统有二极管分配式和点火线圈分配式。无分电器点火系统由于取消了分电器,所以可以消除配电式。无分电器点火系统由于取消了分电器,所以可以消除配电部分的磨损和能量损失。同时由于配电部分不再有火花放电现部分的磨损和能量损失。同时由于配电部分不再有火花放电现象,
9、所以极大地减少了电磁干扰。象,所以极大地减少了电磁干扰。20232023年年1 1月月2828日日9汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统 图图4-2 有分电器式点火系统电路有分电器式点火系统电路1-信号发生器,信号发生器,2-ECU,3-点火控制器,点火控制器,4-点火线圈,点火线圈,5-点火开关点火开关第一节 电控发动机点火控制系统二、电控点火系统分类二、电控点火系统分类20232023年年1 1月月2828日日10汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理三、无分电器的点火控制系
10、统分配式工作原理 1.无分电器的点火控制系统二极管分配式工作原理无分电器的点火控制系统二极管分配式工作原理 二极管分配式无分电器点火系统采用同时点火方式,工作二极管分配式无分电器点火系统采用同时点火方式,工作原理如图原理如图4-3所示。所示。图图4-3 二极管分配式同时点火的无分电器点火系统工作原理图二极管分配式同时点火的无分电器点火系统工作原理图 1-1、4 缸触发信号,缸触发信号,2-电子点火控制器,电子点火控制器,3-控制部分,控制部分,4-稳压器,稳压器,5、8-一次线圈,一次线圈,6-高压二极管,高压二极管,7-二次线圈,二次线圈,9-2、3缸触发信号缸触发信号20232023年年1
11、 1月月2828日日11汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 点火顺序为点火顺序为1-3-4-2 的四缸发动机,当的四缸发动机,当ECU接收到接收到曲轴位置传感器相应信号时,向点火控制器发出点火曲轴位置传感器相应信号时,向点火控制器发出点火信号,点火控制器的控制回路使信号,点火控制器的控制回路使VT1截止,一次线圈截止,一次线圈5中的电流被切断,在二次线圈中感应出下中的电流被切断,在二次线圈中感应出下“+”上上“-”的高压电,经的高压电,经4 缸和缸和1缸火花塞
12、构成回路,两个火花塞缸火花塞构成回路,两个火花塞均跳火,此时均跳火,此时1缸接近压缩终了,混合气被点燃,而缸接近压缩终了,混合气被点燃,而4缸正在排气,火花塞点空火。缸正在排气,火花塞点空火。20232023年年1 1月月2828日日12汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统 曲轴转过曲轴转过180后,后,ECU接收到传感器信号后再次向点接收到传感器信号后再次向点火控制器发出触发信号,火控制器发出触发信号,VT2截止,一次线圈截止,一次线圈8中电流被切中电流被切断,二次线圈感应出上断,二次线圈感应出上“+”下下“-”的高压电,并经的高压电,并经2 缸和缸和3缸火花塞构成回
13、路,同时跳火,此时缸火花塞构成回路,同时跳火,此时3缸点火做功,缸点火做功,2缸火缸火花塞点空火。依次类推,发动机曲轴转花塞点空火。依次类推,发动机曲轴转2圈,各缸做功一次。圈,各缸做功一次。二极管分配式无分电器点火系统是将来自点火线圈的高压二极管分配式无分电器点火系统是将来自点火线圈的高压电直接分配给火花塞,二极管分配式无分电器点火系统有电直接分配给火花塞,二极管分配式无分电器点火系统有同时点火和单独点火两种型式。同时点火和单独点火两种型式。第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理20232023年年1 1月月2828日日
14、13汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 2.无分电器的点火控无分电器的点火控制系统同时点火工作原理制系统同时点火工作原理 (1)同时点火:同时)同时点火:同时点火即用一个点火线圈对点火即用一个点火线圈对到达压缩和排气上止点的到达压缩和排气上止点的两个汽缸同时实施点火,两个汽缸同时实施点火,处于压缩的一缸,混合气处于压缩的一缸,混合气被点燃而做功,正在排气被点燃而做功,正在排气的另一缸火花塞点空火,的另一缸火花塞点空火,如图如图4-4所示。所示。图图4-4 丰田
15、皇冠点火线圈分配式同时点火的丰田皇冠点火线圈分配式同时点火的无分电器点火系统无分电器点火系统20232023年年1 1月月2828日日14汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 ECU根据凸轮轴位置传感器信号,选择相应点火的汽缸,根据凸轮轴位置传感器信号,选择相应点火的汽缸,并将点火信号送给点火组件,使相应的晶体管并将点火信号送给点火组件,使相应的晶体管VT截止或导通,截止或导通,点火线圈直接向火花塞输出高压电。点火线圈直接向火花塞输出高压电。(2)点火线圈分配式
16、同时点火系统工作原理点火线圈分配式同时点火系统工作原理:点火线圈分:点火线圈分配式同时点火系统的构成电控无分电器点火系统最主要的特点配式同时点火系统的构成电控无分电器点火系统最主要的特点是完全取消了传统的分电器,由是完全取消了传统的分电器,由ECU中附加的点火控制电路和中附加的点火控制电路和分电电路控制点火控制模块,实现对点火的控制。电控无分电分电电路控制点火控制模块,实现对点火的控制。电控无分电器点火系统按点火方式可以分为点火线圈分配式同时点火系统器点火系统按点火方式可以分为点火线圈分配式同时点火系统和点火线圈分配式独立点火系统两种类型。和点火线圈分配式独立点火系统两种类型。20232023
17、年年1 1月月2828日日15汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 点火线圈分配式同时点火系统的组成与工作原理:点火线圈点火线圈分配式同时点火系统的组成与工作原理:点火线圈分配式同时点火系统由曲轴位置和凸轮轴位置传感器、电控单元分配式同时点火系统由曲轴位置和凸轮轴位置传感器、电控单元(ECU)、点火控制模块、点火线圈和火花塞等组成(图)、点火控制模块、点火线圈和火花塞等组成(图4-4)。)。这种点火系统的主要特点是,每两个工作顺序相差这种点火系统的主要特点是,每
18、两个工作顺序相差360的汽缸的汽缸共用一个点火线圈,对于图共用一个点火线圈,对于图4-4所示的六缸机来说,共有所示的六缸机来说,共有3个点火个点火线圈,线圈,1个用于个用于1、6缸,缸,1个用于个用于2、5 缸,缸,1个用于个用于3、4缸。缸。ECU根据来自凸轮轴位置传感器的根据来自凸轮轴位置传感器的G1、G2和和Ne信号,首先向点火器信号,首先向点火器发出点火控制信号发出点火控制信号IGt,由于来自,由于来自ECU 的的IGt信号必须分配至信号必须分配至3个个点火线圈,点火线圈,ECU就要输出就要输出2个汽缸判别信号(个汽缸判别信号(IGdA和和IGdB)。)。20232023年年1 1月月
19、2828日日16汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统 点火器根据点火器根据IGdA和和IGdB的电平组合判断,实现点火汽缸的的电平组合判断,实现点火汽缸的判别,通过点火器内部电路,完成一次电流的导通角控制、恒电判别,通过点火器内部电路,完成一次电流的导通角控制、恒电流控制、过电压保护、停车断电保护等,发出点火线圈组件中某流控制、过电压保护、停车断电保护等,发出点火线圈组件中某个点火线圈工作指令,点火器还根据各点火线圈中一次感应电动个点火线圈工作指令,点火器还根据各点火线圈中一次感应电动势,产生点火确认信号势,产生点火确认信号IGf,并以方波的形式反馈给,并以方波的形式反
20、馈给ECU,以便,以便ECU对点火系统的工作状况进行监测,同时,点火确认信号对点火系统的工作状况进行监测,同时,点火确认信号IGf还向转速表提供转速信号。点火线圈组件中,每个点火线圈分别还向转速表提供转速信号。点火线圈组件中,每个点火线圈分别向两个汽缸的火花塞同时提供高压电,使向两个汽缸的火花塞同时提供高压电,使1、6缸(或缸(或2、5缸,或缸,或3、4缸)同时点火,保证发动机各缸按缸)同时点火,保证发动机各缸按1-5-3-6-2-4的顺序轮流做的顺序轮流做功(表功(表4-1)。)。第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理2
21、0232023年年1 1月月2828日日17汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理表表4-1 IGdA和和IGdB的电平组合判断点火汽缸表的电平组合判断点火汽缸表20232023年年1 1月月2828日日18汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统 点火系统采用了磁感应式曲轴位置传感器,用来产生曲轴点火系统采用了磁感应式曲轴位置传感器,用来产生曲轴位置、曲轴转角及曲轴转速信号,使位置、曲轴转角及曲轴转速信号,使ECU 实现对点火系统、汽实现对点
22、火系统、汽油喷射系统等的集中控制。由油喷射系统等的集中控制。由G1和和G2信号线圈、信号线圈、G1和和G2信号信号转子、转子、Ne信号线圈、信号线圈、Ne信号转子及永久磁铁等组成,其中信号转子及永久磁铁等组成,其中G1、G2信号转子和信号转子和Ne信号转子共同由发动机的凸轮轴通过专用的转信号转子共同由发动机的凸轮轴通过专用的转子轴驱动,其转速为发动机曲轴转速的子轴驱动,其转速为发动机曲轴转速的1/2。G1、G2信号转子信号转子位于位于Ne信号转子上部,信号转子上部,G1和和G2信号转子上仅有一个凸齿,与信号转子上仅有一个凸齿,与该信号转子对应的该信号转子对应的G1、G2信号线圈分别设置于信号转
23、子的两边,信号线圈分别设置于信号转子的两边,即两者互相间隔即两者互相间隔180(相当于(相当于360曲轴转角),曲轴转角),Ne信号转子信号转子上共有上共有24个凸齿,与个凸齿,与Ne信号转子对应的信号转子对应的Ne信号线圈只有一个。信号线圈只有一个。第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理20232023年年1 1月月2828日日19汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统第一节 电控发动机点火控制系统三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理三、无分电器的点火控制系统分配式工作原理 G1利用利用Ne信号
24、为基准准确判信号为基准准确判6缸信号,缸信号,G2利用利用Ne信号为信号为基准准确判基准准确判1缸信号。缸信号。G1信号产生在信号产生在6缸上止点附近,缸上止点附近,G2信号信号产生在产生在1缸上止点附近,缸上止点附近,G1、G2 信号相差信号相差180,Ne信号每转信号每转一圈产生一圈产生24个脉冲,个脉冲,IGt为为6个缸的驱动信号,个缸的驱动信号,IGdA、IGdB根根据据G1、G2和和Ne信号向点火器输出判缸信号。信号向点火器输出判缸信号。曲轴位置传感器。由曲轴位置传感器。由G1信号线圈、信号线圈、G1和和G2信号转子、信号转子、G2信号线圈、信号线圈、Ne信号转子、信号转子、Ne信号
25、线圈、永久磁铁和转子轴信号线圈、永久磁铁和转子轴组成,曲轴位置传感器结构如图组成,曲轴位置传感器结构如图4-5所,所,G1、G2、Ne信号的产信号的产生原理如图生原理如图4-6所示。所示。20232023年年1 1月月2828日日20汽车电子控制技术第四章 电控发动机点火控制系统及其他控制系统 图图4-5 曲轴位置传感器结构曲轴位置传感器结构1-G1信号线圈,信号线圈,2-G1、G2信号转子,信号转子,3-G2信号线圈,信号线圈,4-Ne信号转子,信号转子,5-Ne信号线圈,信号线圈,6-永久磁铁,永久磁铁,7-转子轴转子轴图图4-6 G1、G2、Ne信号的产生原理信号的产生原理1-空气隙,空
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