第三节-点火闭环控制子系统课件.ppt

1、第三章 点火系统闭环控制子系统 一一 概述概述 二二 电子点火系统的组成电子点火系统的组成 三三 电子点火系统分类电子点火系统分类 四四 点火系统的使用与故障诊断点火系统的使用与故障诊断曲轴位置及凸轮轴传感器曲轴位置及凸轮轴传感器曲柄连杆机构简介曲柄连杆机构简介机体组机体组活塞连杆组活塞连杆组曲轴飞轮组曲轴飞轮组3.曲轴曲轴4.飞轮飞轮1.皮带轮皮带轮 2.扭转减振器扭转减振器1.1.曲轴飞轮组曲轴飞轮组功用功用：1)将做功冲程从连将做功冲程从连杆传来的力转变为杆传来的力转变为转矩经飞轮传到传转矩经飞轮传到传动机构；动机构；2)靠惯性通过连杆靠惯性通过连杆反过来推动各缸活反过来推动各缸活塞的进

2、气、压缩、塞的进气、压缩、排气冲程；排气冲程；3)驱动配气机构和驱动配气机构和其他附属装置。其他附属装置。2.2.曲轴飞轮组主要组成曲轴飞轮组主要组成减振器减振器皮带轮皮带轮上轴瓦上轴瓦曲拐曲拐定时齿轮定时齿轮飞轮飞轮起动爪起动爪下轴瓦下轴瓦主轴瓦主轴瓦主轴瓦主轴瓦结构：结构：由由前端轴前端轴、若干个、若干个曲拐曲拐和和后端轴后端轴三部分三部分组成。组成。3.3.曲轴的结构曲轴的结构连杆轴颈连杆轴颈或或曲柄销曲柄销曲柄曲柄曲拐曲拐功率功率输出端输出端后后端轴端轴前端轴前端轴主轴颈主轴颈凸缘凸缘平衡重平衡重1）曲拐的）曲拐的数量数量与取决于发动机的与取决于发动机的气缸数气缸数和和排列方式排列方式

3、。2）曲柄是用来连接）曲柄是用来连接主轴颈主轴颈和和连杆轴颈连杆轴颈。3）平衡重的作用是）平衡重的作用是平衡平衡各机件产生的各机件产生的离心力离心力及其及其力矩力矩。四缸发动机的曲拐布置四缸发动机的曲拐布置四缸发动机的四缸发动机的发火顺序发火顺序1 3 4 24.4.曲轴形状和曲拐的布置形式曲轴形状和曲拐的布置形式曲轴转角曲轴转角（度（度）一一 缸缸二二 缸缸三三 缸缸四四 缸缸发发 火火次次 序序0180作功作功排气排气压缩压缩进气进气1180360排气排气进气进气作功作功压缩压缩3360540进气进气压缩压缩排气排气作功作功4540720压缩压缩作功作功进气进气排气排气2四缸发动机的四缸发

4、动机的发火顺序发火顺序1 3 4 2四缸发动机四缸发动机曲轴运动示意图曲轴运动示意图六缸发动机的六缸发动机的曲拐布置曲拐布置1625 34120 曲轴转角曲轴转角/（）一缸一缸二缸二缸三缸三缸四缸四缸五缸五缸六缸六缸01800 60作功作功排气排气进气进气作功作功压缩压缩进气进气60 120压缩压缩排气排气120 180进气进气作功作功180360180 240排气排气压缩压缩240 300作功作功进气进气300 360压缩压缩排气排气360540360 420进气进气作功作功420 480排气排气压缩压缩480 540作功作功进气进气540720540 600压缩压缩排气排气600 660进

5、气进气作功作功660 720排气排气压缩压缩直列六缸发动机直列六缸发动机发火顺发火顺序序153624六缸发动机六缸发动机曲轴运动示意图曲轴运动示意图磁脉冲式传感器磁脉冲式传感器（1 1）磁电式传感器）磁电式传感器磁电式磁电式传感器传感器触发轮触发轮气缸识别槽气缸识别槽输出信号输出信号 当转子旋转时，线圈中磁通量发生变化，线圈产生当转子旋转时，线圈中磁通量发生变化，线圈产生感应电动势。磁电式转速传感器的转子信号盘通常安装感应电动势。磁电式转速传感器的转子信号盘通常安装在曲轴或凸轮轴上，也可安装在分电器内。在曲轴或凸轮轴上，也可安装在分电器内。（2 2）霍尔效应式传感器）霍尔效应式传感器永久磁铁永

6、久磁铁霍尔元件霍尔元件触发轮触发轮 当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间时，磁场被叶片旁路，不产生霍尔电压；当缺口部分进时，磁场被叶片旁路，不产生霍尔电压；当缺口部分进入磁铁与霍尔元件之间时，磁力线进入霍尔元件，传感入磁铁与霍尔元件之间时，磁力线进入霍尔元件，传感器输出电压信号。器输出电压信号。光电式传感器光电式传感器 信号盘随分电器轴转动，产生透光和遮光交替变化。信号盘随分电器轴转动，产生透光和遮光交替变化。当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生电压；当发光二极管光束被挡住时，光

7、敏二极管电压为电压；当发光二极管光束被挡住时，光敏二极管电压为0。（3 3）光电式传感器）光电式传感器发光管发光管分火头分火头密封盖密封盖信号盘信号盘电路电路 光敏二极管光敏二极管输出信号输出信号光敏二极管光敏二极管发光二极管发光二极管遮光盘遮光盘一一 对点火系统的要求对点火系统的要求 无论是哪一类的点火装置，均有无论是哪一类的点火装置，均有共同的技术性能要求，即应在发动机各共同的技术性能要求，即应在发动机各种工况和使用条件下保证可靠而准确地种工况和使用条件下保证可靠而准确地点火，为此应满足以下三个方面的要求：点火，为此应满足以下三个方面的要求：1 1能产生足够高的次级电压能产生足够高的次级电

8、压 2 2要有足够的点火能量要有足够的点火能量 3 3点火时间要适当点火时间要适当四缸点火演示简图四缸点火演示简图1)高压电的产生，由点火线圈和分电器中的断电器完成。高压电的产生，由点火线圈和分电器中的断电器完成。2)高压电的分配由分电器中的配电器完成高压电的分配由分电器中的配电器完成。点火线点火线圈圈配电器配电器断电器断电器 1能产生足够高的次级电压能产生足够高的次级电压 火花塞电极击穿而产生火花时所需要火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称为击穿电压。点火系产生的次级的电压称为击穿电压。点火系产生的次级电压必须高于击穿电压，才能使火花塞跳电压必须高于击穿电压，才能使火花塞跳火。击穿电压的

9、大小受很多因素影响，其火。击穿电压的大小受很多因素影响，其中主要有：中主要有：（1 1）发动机的工况）发动机的工况（2 2）火花塞电极的温度）火花塞电极的温度（3 3）火花塞电极间隙和形状）火花塞电极间隙和形状（4 4）气缸内混合气体的压力和温度）气缸内混合气体的压力和温度 2 2、应具有足够的能量、应具有足够的能量 发动机正常工作时，由于混合气压缩发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度接近其自燃温度，仅需要终了的温度接近其自燃温度，仅需要1 15mJ5mJ的火花能量。的火花能量。但在混合气过浓或是过稀时，发动机但在混合气过浓或是过稀时，发动机起动、怠速或节气门急剧打开时，则需要起动、怠速

10、或节气门急剧打开时，则需要较高的火花能量。较高的火花能量。经济性和排气净化要求提高提高火花经济性和排气净化要求提高提高火花能量。能量。电子点火系一般应具有电子点火系一般应具有8080100mJ100mJ的火的火花能量，起动时应产生高于花能量，起动时应产生高于100mJ100mJ的能量。的能量。3 3点火时间要适当点火时间要适当 影响最佳点火提前角的因素很多，主要有：影响最佳点火提前角的因素很多，主要有：（1 1）发动机转速）发动机转速（2 2）发动机负荷）发动机负荷（3 3）汽油辛烷值）汽油辛烷值（4 4）混合气的浓度）混合气的浓度（5 5）进气压力）进气压力（6 6）发动机的温度）发动机的温

11、度（7 7）压缩比）压缩比（8 8）火花塞的数量）火花塞的数量 二二 点火系统的发展概况点火系统的发展概况一、一、传统触点式点火系统的工作原理传统触点式点火系统的工作原理1 1基本工作原理基本工作原理动画传统点火系统组成4.1.2 4.1.2 电子控制点火系统的组成电子控制点火系统的组成1-传感器 2-电子控制单元ECU3-执行器4.1.3 4.1.3 电子控制点火系统的工作原理电子控制点火系统的工作原理4.1 4.1 电控点火系统的组成与工作原理电控点火系统的组成与工作原理4.1.1 4.1.1 电子控制点火系统的类型电子控制点火系统的类型 特点：特点：由于仍然有机械装置，因此发动机在一些工

12、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。特点：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。4.3 4.3 无分电器式点火系统无分电器式点火系统4.2.2 爆燃与爆燃传感器 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

13、。积碳聚集过多；发动机过热；燃油使用不当。爆震定义：爆震定义：汽缸内未燃部分混合气的在火焰前峰到来之前汽缸内未燃部分混合气的在火焰前峰到来之前自行燃烧，在汽缸内形成无方向的爆炸燃烧，简称爆燃，又因自行燃烧，在汽缸内形成无方向的爆炸燃烧，简称爆燃，又因为爆燃时会引起强烈的振动，并伴有强烈的金属敲击声，又称为爆燃时会引起强烈的振动，并伴有强烈的金属敲击声，又称为爆震为爆震。爆震的危害：爆震的危害：一是爆震破坏发动机的正常燃烧，从而使发动机动力性、一是爆震破坏发动机的正常燃烧，从而使发动机动力性、经济性变差，排污加重；经济性变差，排污加重；二是爆震燃烧是在局部产生强烈的冲击波，将破坏发动二是爆震燃烧

14、是在局部产生强烈的冲击波，将破坏发动机汽缸壁上的润滑油膜，使发动机工作条件恶化；机汽缸壁上的润滑油膜，使发动机工作条件恶化；三是爆震燃烧容易造成发动机过热使各部机件热负荷三是爆震燃烧容易造成发动机过热使各部机件热负荷增加，冷却水温度失去控制，时间长后，将会造成冷却水沸腾增加，冷却水温度失去控制，时间长后，将会造成冷却水沸腾而使发动机无法工作。而使发动机无法工作。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。影响因素：点火时刻；点火时刻提前角影响因素：点火时刻；点火时刻提前角预防措施：预防措施：减小点火提前角

15、，可防止爆震，发动机转矩降低。减小点火提前角，可防止爆震，发动机转矩降低。1爆燃传感器 2ECU 3其它传感器 4点火控制器 5分电器 6火花塞 爆震控制：使点火时刻到爆震边缘只有一个爆震控制：使点火时刻到爆震边缘只有一个较小余量，即可控制爆震发生较小余量，即可控制爆震发生 又可有效得到又可有效得到发动机的输出功率。发动机的输出功率。控制方法：利用控制方法：利用爆震传感器爆震传感器感知发动机有感知发动机有无爆震现象，并将信号送至无爆震现象，并将信号送至ECU，ECU利用利用此信号调整此信号调整点火提前角点火提前角。有：推迟点火；无：提前点火，以保证点有：推迟点火；无：提前点火，以保证点火提前角

16、都处于接近发生爆震的最佳角度。火提前角都处于接近发生爆震的最佳角度。爆震检测：气缸压力检测；爆震检测：气缸压力检测；发动机机体振发动机机体振动检测动检测；燃烧噪声检测；燃烧噪声检测 爆震传感器的作爆震传感器的作用用 检测发动机的燃烧过程中是否发生爆震，并把爆检测发动机的燃烧过程中是否发生爆震，并把爆震震 信号输送给发动机信号输送给发动机ECU作为修正点火提前角作为修正点火提前角的重要参考信号。的重要参考信号。1、爆震传感器（、爆震传感器（EGS）爆震传感器的分类爆震传感器的分类 1、磁致伸缩式爆震传感器、磁致伸缩式爆震传感器 2、压电式：、压电式：非共振型压电式爆震传感器非共振型压电式爆震传感

17、器 共振型压电式爆震传感器共振型压电式爆震传感器 爆震传感器的安装位置：爆震传感器的安装位置：发动机缸体上发动机缸体上（1）、磁致伸缩式爆震传感器）、磁致伸缩式爆震传感器 信号输出特点信号输出特点（2）非共振型压电式爆震传感器）非共振型压电式爆震传感器传感器的信号输出特点传感器的信号输出特点该爆震传感器的突出优点是检测频率范围宽，可设计成由零至数十千赫兹，能该爆震传感器的突出优点是检测频率范围宽，可设计成由零至数十千赫兹，能检测很宽频带的发动机振动频率。当用于不同的发动机上时，只需将滤波器的检测很宽频带的发动机振动频率。当用于不同的发动机上时，只需将滤波器的过滤频率调整即可使用，而不需更换传感

18、器。过滤频率调整即可使用，而不需更换传感器。（3）共振型压电式爆震传感器共振型压电式爆震传感器共振型压电式爆震传感器的结构共振型压电式爆震传感器的结构如图所示，主要由压电元件和振如图所示，主要由压电元件和振荡片组成。压电元件紧压在振荡荡片组成。压电元件紧压在振荡片上，振荡片又固定在传感器的片上，振荡片又固定在传感器的基座上。振荡片随发动机的振动基座上。振荡片随发动机的振动而振荡，波及压电元件，使其变而振荡，波及压电元件，使其变形而产生电压信号。当发动机爆形而产生电压信号。当发动机爆震时的振动频率与振荡片的固有震时的振动频率与振荡片的固有频率相等时振动片将产生共振，频率相等时振动片将产生共振，此

19、时，压电元件将产生最大的电此时，压电元件将产生最大的电压信号。压信号。传感器的信号输出特点传感器的信号输出特点 4爆震传感器的输出信号波形爆震传感器的输出信号波形 u爆燃传感器爆燃传感器 压电式爆燃传感器 磁致伸缩式爆燃传感器（一）点火线圈（一）点火线圈1点火线圈的结构(1)开磁路点火线圈(2)闭磁路点火线圈1点火线圈的结构(2)闭磁路点火线圈 通常的点火线圈里面有两组线圈，初级线圈和次级线圈。初级线圈用较粗的漆包线，通常用0.5-1毫米左右的漆包线绕200-500匝左右；次级线圈用较细的漆包线，通常用0.1毫米左右的漆包线绕15000-25000匝左右。初级线圈一端与车上低压电源（+)联接，

20、另一端与开关装置（断电器）联接。次级线圈一端与初级线圈联接，另一端与高压线输出端联接输出高压电。点火线圈之所以能将车上低压电变成高电压，是由于有与普通变压器相同的形式，初级线圈比次级线圈的匝数比大。但点火线圈工作方式却与普通变压器不一样，普通变压器的工作频率是固定50Hz，又称工频变压器，而点火线圈则是以脉冲形式工作的，可以看成是脉冲变压器，它根据发动机不同的转速以不同的频率反复进行储能及放能。点火线圈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，点火线圈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，有同时点火和单独点火两种形式。有同时点火和单独点火两种形式

21、。2、点火线圈分配式电控点火系、点火线圈分配式电控点火系分为同时点火和单独点火两类。分为同时点火和单独点火两类。（1）同时点火：两个）同时点火：两个火花塞配一个点火线圈。火花塞配一个点火线圈。用一个点火线圈对到达用一个点火线圈对到达压缩和排气行程上止点压缩和排气行程上止点的两个气缸同时实施点的两个气缸同时实施点火，处于压缩行程上止火，处于压缩行程上止点的气缸混合气被点燃点的气缸混合气被点燃而作功，处于排气行程而作功，处于排气行程的气缸火花塞点空火。的气缸火花塞点空火。（2）单独点火：每个火花塞配一个点火线圈，根据）单独点火：每个火花塞配一个点火线圈，根据ECU指指令单独直接对每个气缸点火。令单独直接对每个气缸点火。点火系统工作电路会员免费下载