4.2.3微机控制点火系统工作原理(课件）-高二《汽车电气设备与维修》同步教学（北京理工大学出版社）

项目4 汽车点火系统 三、微机控制点火系统工作原理 （一）微机控制点火系统基本工作原理 以如图4-9所示点火系统为例，发动机运行时，ECU不断地采集发动机的转速、负荷、冷却水温度、进气温度等信号，并与微机内存储器中预先储存的最佳控制参数进行比较，确定出该工况下最佳点火提前角和最佳导通角，并以此向点火控制器发出指令IGT。 点火控制器根据ECU的点火指令，控制点火线圈初级回路的导通和截止。当IGT信号为高电位时，大功率晶体三极管导通，点火线圈初级电路接通，点火线圈此时将点火能量以磁场的形式储存起来；当IGT信号为低电位时，大功率晶体三极管截止，点火线圈初级电路切断，次级绕组产生高压电（15～30 kV），送到工作气缸的火花塞，点火能量被瞬间释放，并迅速点燃气缸内的混合气。同时触发点火确认反馈信号IGF发生电路，并输出反馈信号IGF给ECU。 1 项目4 汽车点火系统 此外，在带有爆震传感器的点火提前角闭环控制系统中，ECU还可根据爆震传感器的输入信号来判断发动机的爆震程度，并将点火提前角控制在爆震界限的范围内，使发动机能获得最佳燃烧。 由于在电控燃油喷射系统中，喷油器的驱动信号来自于曲轴位置传感器，所以当点火系统出现故障使火花塞不点火，而曲轴位置传感器正常工作时，喷油器会照常喷油，造成气缸内喷油过多，结果将导致车辆再起动困难或行车时三元催化转化器过热。为避免这种现象发生，当IGF信号连续3～5次无反馈信号送入ECU时，则ECU判断点火系统有故障，并强行中止喷油工作。 1 项目4 汽车点火系统 （二）微机控制点火系统控制 1.点火提前角的控制 发动机工况不同，需要的最佳点火提前角也不相同，怠速时的最佳点火提前角是为了使怠速运转平稳、降低有害气体排放量和减少燃油消耗量；部分负荷时的最佳点火提前角是为了减少燃油消耗量和有害气体排放量，提高经济性和排放性能；大负荷时的最佳点火提前角是为了增大输出转矩，提高动力性能。电控单元将各种工况下的最佳点火时刻储存在ECU中，即点火控制脉谱图。如图4-27所示为基本点火提前角（以D型燃油喷射系统为例）脉谱图。 1 项目4 汽车点火系统 1 项目4 汽车点火系统 点火提前角的控制方法：ECU根据汽油机的各种工况信号对点火时刻进行控制。首先根据发动机的转速和进气量从存储器存的数据中找到相应的基本点火提前角，然后根据有关传感器信号值加以修正，得出实际的点火提前角。实际点火提前角由三部分组成：初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角。 初始点火提前角由发动机的结构及曲轴位置传感器的安装位置决定，通常是固定值；基本点火提前角是由电子控制单元根据发动机转速和负荷所确定的点火提前角，是发动机运转过程中最主要的点火提前角。修正点火提前角是ECU根据对点火提前角有影响的因素进行的修正。 1 项目4 汽车点火系统 2.通电时间控制 （1）通电时间控制的必要性。当点火线圈的初级电路被接通后，其初级电流按指数规律增长，通电时间长短决定初级电流的大小。当初级电流达到饱和时，若初级电路被断开，此瞬间初级电流达到最大值（即断开电流），会感应次级电压达到最大值。次级电压的高，会使低火花塞点火能力增强，所以在发动机工作时，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。所以，通电时间过长过短，都会给点火系统带来不利，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。 1 项目4 汽车点火系统 （2）通电时间的控制。在现代电控点火系统中，通过凸轮轴/曲轴位置传感器把发动机工作信号输入给ECU，ECU根据存储在内部的闭合角（通电时间）控制模型，如图4-35所示，控制点火线圈初级电路的通电时间。发动机工作时，ECU根据发动机转速信号（Ne信号）和电源电压信号确定最佳的闭合角（通电时间），并向点火控制器输出执令信号（IGT信号），以控制点火控制器中晶体三极管的导通时间，并随发动机转速提高和电源电压下降，闭合角（通电时间）增长。 1 项目4 汽车点火系统 1 项目4 汽车点火系统 ECU根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角，以保证足够的点火能量。在发动机转速上升和蓄电池电压下降时，闭合角控制电路使闭合角加大，即延长初级电路的通电时间，防止初级绕组储能下降，确保点火能量。在发动机转速下降和蓄电池电压较高时，闭合角控制电路使闭合角减小，即缩减初级电路的通电时间，确保初级绕组的安全。 1 项目4 汽车点火系统 3.爆震控制 理论与实践证明：剧烈的爆燃会使发动机的动力性和经济性严重恶化，气缸内有明显的金属敲击声，引起发动机的功率下降，冲击载荷增大，摩擦加剧，热负荷增大，使用寿命缩短，排气冒烟，经济性变差。 汽油发动机获得最大功率和最佳燃油经济性的有效方法是之一是增大点火提前角