to发动机电 第三章 计算机控制点火系统的 组成及工作原理 湖批职业技术学院机工程系
湖北职业技术学院 机电工程系 湖北职业技术学院 机电工程系 1 第三章 计算机控制点火系统的 组成及工作原理
3.1计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.1影响点火提前角的因素 (1)发动机转速发动机转速的升高点火提前角均应增大。采用ESA控制 系统相对于机械离心式点火提前系统,更接近理想的点火提前角。 (2)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。 3)燃油辛烷值辛烷值越髙,抗爆性越好,点火提前角可增大,反之应 减小 (4)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
（1）发动机转速 发动机转速的升高点火提前角均应增大。采用ESA控制 系统相对于机械离心式点火提前系统，更接近理想的点火提前角。 （2）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。 （3）燃油辛烷值 辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大，反之应 减小。 （4）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。 3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.1 影响点火提前角的因素
3.1计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2电子点火提前控制系统的组成和工作原理 (一)点火提前角控制系统的组成 电子点火提前控制系统的组成主要由监测发动机运行状态的传感器、处理信号、发出 指令的ECU、响应指令的点火器以及点火线圈等组成。 (二)点火提前角控制系统的基本工作原理 以丰田皇冠3.0轿车点火控制电路为例,维修时用万用表检测“+B端子和点火线圈的 “十”端子与搭铁之间的电压,应为蓄电池电压。怠速时检查点火器“IGT端子与搭铁之 间应有脉冲信号,检査ECU的“IGF端子与搭铁之间应有脉冲信号。 点火开关 发动机ECU AM2 AM 至转速表 TAC 点火 线圈cg点火器 蔷电池 IGT LIGE RIGF RIGT Er
（一）点火提前角控制系统的组成 电子点火提前控制系统的组成主要由监测发动机运行状态的传感器、处理信号、发出 指令的ECU、响应指令的点火器以及点火线圈等组成。 （二）点火提前角控制系统的基本工作原理 以丰田皇冠3.0轿车点火控制电路为例，维修时用万用表检测“＋B”端子和点火线圈的 “＋”端子与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。怠速时检查点火器“IGT”端子与搭铁之 间应有脉冲信号，检查ECU的“IGF”端子与搭铁之间应有脉冲信号。 3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2 电子点火提前控制系统的组成和工作原理
3.1计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2电子点火提前控制系统的组成和工作原理 (三)点火提前角的控制方式 点火提前角的计算 对丰田汽车计算机控制系统(TCCS)而言,其实际点火提前=初始点火提前+基本点火提 前+修正点火提前(或延迟角)。ECT根据进气歧管压力或进气量和发动机转速,从存储器存 储的数据中找到相应的基本点火提前角,再根据有关传感器信号值加以修正,得出实际点火 提前角 (1)初始点火提前角:初始点火提前角也称固定点火提前角。如:丰田汽车的 IC--GEL发动 机,其值为上止点前10°,在下列情况下, IG-GEL发动机的实际点火提前角为固定点火提 前角。 ①当发动机起动时,以动机的转速变化大,无法正确计算点火提前角; ②当发动机的转速低于400r/min; ③当车速在2km/h时,或节气门位置传感器怠速(IDL)触点闭合时 ④当ECU由后备系统控制工作时。 (②)基本点火提前角:ECU根据发动机转速信号和进气歧压力信号(或进气量信号)等,从存 储器中获得。 (3)修正点火提前角:初始点火提前角和基本点火相加得到的点火提前必须根据相关因素 加以修正。修正项目因发动机而异,且应根据发动机各自的特性曲线进行修正
（三）点火提前角的控制方式 1、点火提前角的计算 对丰田汽车计算机控制系统（TCCS）而言，其实际点火提前=初始点火提前+基本点火提 前+修正点火提前（或延迟角）。ECT根据进气歧管压力或进气量和发动机转速，从存储器存 储的数据中找到相应的基本点火提前角，再根据有关传感器信号值加以修正，得出实际点火 提前角。 （1）初始点火提前角：初始点火提前角也称固定点火提前角。如：丰田汽车的IC—GEL发动 机，其值为上止点前10°，在下列情况下，IG—GEL发动机的实际点火提前角为固定点火提 前角。 ①当发动机起动时，以动机的转速变化大，无法正确计算点火提前角； ②当发动机的转速低于400r/min； ③当车速在2km/h时，或节气门位置传感器怠速（IDL）触点闭合时； ④当ECU由后备系统控制工作时。 （2）基本点火提前角：ECU根据发动机转速信号和进气歧压力信号(或进气量信号)等，从存 储器中获得。 （3）修正点火提前角：初始点火提前角和基本点火相加得到的点火提前必须根据相关因素 加以修正。修正项目因发动机而异,且应根据发动机各自的特性曲线进行修正。 3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2 电子点火提前控制系统的组成和工作原理
3.1计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2电子点火提前控制系统的组成和工作原理 (三)点火提前角的控制方式 2.点火提前角的控制 点火提前的控制包括起动期间的点火时间控制和起动后以动机正常运行期间的点火时间控制。 (1)起动期间的点火时间控制在起动期间,其实际点火提前角等于初始点火提前(因 发动机而异)。此时的控制信号主要是发动机转速信号(Ne)和起动开关信号(STA) (2)起动后点火时间控制 ①基本点火提前角的控制:怠速时的基本点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点 闭合时,ECU根据发动机转速和空调开关是否接通而确定的基本点火提前角。 在空调工作时,其基本点火提前角要大一些,以防因空调负荷使发动机工作不稳。 在怠速工况下运转时,节气门位置传感器的怠速(IDL)触点断开,ECU根据存储器的数据确 定基本点火提前角。 在正常运行工况下运转时,节气门位置传感器的怠速(IDL)触点断开,ECU根据存储器 的数据确定基本点火提前角 在正常运行工况运行时,控制信号主要有:进气歧管压力或进气量信号、发动机转速信号 Ne)、节气门位置信号(IDL)、燃油选择开关或插头(R—P)、爆震信号(KNK)等。 在某些发动机中,按燃油辛烷值不同,在存储器中存放着两张基本点火提前角的数据表 格。驾驶员可根据使用燃油的辛烷值,通过燃油选择开关或插头进行选择
（三）点火提前角的控制方式 2.点火提前角的控制 点火提前的控制包括起动期间的点火时间控制和起动后以动机正常运行期间的点火时间控制。 （1）起动期间的点火时间控制 在起动期间，其实际点火提前角等于初始点火提前（因 发动机而异）。此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne）和起动开关信号(STA). （2）起动后点火时间控制 ①基本点火提前角的控制：怠速时的基本点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点 闭合时，ECU根据发动机转速和空调开关是否接通而确定的基本点火提前角。 在空调工作时,其基本点火提前角要大一些,以防因空调负荷使发动机工作不稳。 在怠速工况下运转时，节气门位置传感器的怠速(IDL)触点断开,ECU根据存储器的数据确 定基本点火提前角。 在正常运行工况下运转时，节气门位置传感器的怠速（IDL）触点断开，ECU根据存储器 的数据确定基本点火提前角。 在正常运行工况运行时，控制信号主要有：进气歧管压力或进气量信号、发动机转速信号 （Ne）、节气门位置信号（IDL）、燃油选择开关或插头（R—P）、爆震信号（KNK）等。 在某些发动机中，按燃油辛烷值不同，在存储器中存放着两张基本点火提前角的数据表 格。驾驶员可根据使用燃油的辛烷值，通过燃油选择开关或插头进行选择 3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2 电子点火提前控制系统的组成和工作原理
3.1计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2电子点火提前控制系统的组成和工作原理 (三)点火提前角的控制方式 2.点火提前角的控制 点火提前的控制包括起动期间的点火时间控制和起动后以动机正常运行期间的点火时间控制 (1)起动期间的点火时间控制在起动期间,其实际点火提前角等于初始点火提前(因发 动机而异)。此时的控制信号主要是发动机转速信号(Ne)和起动开关信号(STA (2)起动后点火时间控制 ②点火提前角的修正 a)暖机修正:暖机点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点闭合时,ECU根据水温 传感器进行修正的点火提前角。当发动机冷却水温度较低时,应增大点火提前角,以促使 发动机尽快暖机,当水温较高时,超过90℃,为避免发动机过热,其点火提前角必须减小。 暖杋过程中,控制信号主要有,冷却水温度信号(Tw)进气歧管压力或进气量信号。节气 门位置信号(IDL)等。 b)怠速稳定性的修正:稳定怠速点火提前控制是指为了使怠速稳定运转而对点火提前 角进行修正。由于发动机负荷变化等原因引起发动机转速变化时,ECU根据转速信号和规定 的怠速转速进行比较,相应地增加或减小点火提前角,以保证发动机怠速时稳定运转,防 止发动机怠速熄火
（三）点火提前角的控制方式 2.点火提前角的控制 点火提前的控制包括起动期间的点火时间控制和起动后以动机正常运行期间的点火时间控制。 （1）起动期间的点火时间控制 在起动期间，其实际点火提前角等于初始点火提前（因发 动机而异）。此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne）和起动开关信号(STA). （2）起动后点火时间控制 ②点火提前角的修正 a)暖机修正：暖机点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点闭合时，ECU根据水温 传感器进行修正的点火提前角。当发动机冷却水温度较低时，应增大点火提前角，以促使 发动机尽快暖机，当水温较高时，超过90℃，为避免发动机过热，其点火提前角必须减小。 暖机过程中，控制信号主要有，冷却水温度信号（THW）进气歧管压力或进气量信号。节气 门位置信号（IDL）等。 b)怠速稳定性的修正：稳定怠速点火提前控制是指为了使怠速稳定运转而对点火提前 角进行修正。由于发动机负荷变化等原因引起发动机转速变化时，ECU根据转速信号和规定 的怠速转速进行比较，相应地增加或减小点火提前角，以保证发动机怠速时稳定运转，防 止发动机怠速熄火。 3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2 电子点火提前控制系统的组成和工作原理
3.1计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2电子点火提前控制系统的组成和工作原理 (三)点火提前角的控制方式 3.点火提前角的控制方法 发动机工作中,点火时刻的控制要求用1°曲轴角的指令精度进行控制。当 发动机转速为6000r/min时,若将1°曲轴转角换算成时间为36ms。为了进行这样 精确的计时控制,需要具有能够准确检测曲轴转角位置的曲轴位置传感器和高速 运算的微机,另外还需要有能够巧妙运用它们的控制方式
（三）点火提前角的控制方式 3.点火提前角的控制方法 发动机工作中，点火时刻的控制要求用1°曲轴角的指令精度进行控制。当 发动机转速为6000r/min时，若将1°曲轴转角换算成时间为36ms。为了进行这样 精确的计时控制，需要具有能够准确检测曲轴转角位置的曲轴位置传感器和高速 运算的微机，另外还需要有能够巧妙运用它们的控制方式。 3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2 电子点火提前控制系统的组成和工作原理
3.1计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.3无分电器点火系统的工作原理 无分电器点火系统的方式: (1)同时点火方式。指两个气缸合用一个点火线圈,即一个点火线圈有两 个高压输出端,分别与一个火花塞相连,负责对两个气缸点火 (2)单独点火方式。指导每个气缸的火花塞上配用一个点火线圈,单独对 本缸进行点火 丰田皇冠汽车所采用的无分电器点火系统:如下图所示
1．无分电器点火系统的方式： （1）同时点火方式。指两个气缸合用一个点火线圈，即一个点火线圈有两 个高压输出端，分别与一个火花塞相连，负责对两个气缸点火。 （2）单独点火方式。指导每个气缸的火花塞上配用一个点火线圈，单独对 本缸进行点火。 丰田皇冠汽车所采用的无分电器点火系统：如下图所示 3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.3 无分电器点火系统的工作原理
3.1计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.3无分电器点火系统的工作原理 曲轴位置传感器 IGF产生安 信 B 转速表 AC」产生转 No. IGd No 2 + B9 输人介面 IGdA 缸辨别电路 No. 3 点火线圈 火花塞 闭合 IGT CPU 恒流控制 发动机ECU DLI 图3-10丰田皇冠汽车无分电器电子点火系统
3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.3 无分电器点火系统的工作原理
3.1计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.3无分电器点火系统的工作原理 (1)来自曲轴位置传感器的信号:曲轴位置传感器由G1、G2及Ne三个线圈组成,其功能是 判别气缸,检测曲轴的转角,以决定点火时期的原始设定位置。 ①G1信号:利用G1信号可判别出第6缸在压缩上止点的附近。G1传感线圈产生电压波形, 是设定在第6缸压缩上止点附近时产生的,因此只要G1线圈产生指导,就表示第6缸处于压 缩上止点附近,其点火提前角和闭合角由ECU根据Ne信号决定。 ②G2信号:G2信号与G1信号波形相同,G1信号与G2信号相隔180°(曲轴转角360°)。当 G2信号产生时,即表示第1缸活塞处于压缩上止点的附近。应完成其点火准备,点火正时 也由Ne信号决定。 ③Ne信号正时转子有24个齿,它每转一转,产生24个信号波形,其波形与G1、G2信号波 形相似,每个波形表示Ne正时转子角度为15°或发动机曲轴转角30°。这个数值在点火控 制中会引起较大误差,为了保持一定的精度,需将这些脉冲电压信号整形,再通过转角脉 冲发生器,把24个脉冲转变为曲轴一转产生720个脉冲,即转变为每0.5°曲轴转角发生1 个脉冲
（1）来自曲轴位置传感器的信号：曲轴位置传感器由G1、G2及Ne三个线圈组成，其功能是 判别气缸，检测曲轴的转角，以决定点火时期的原始设定位置。 ①G1信号：利用G1信号可判别出第6缸在压缩上止点的附近。G1传感线圈产生电压波形， 是设定在第6缸压缩上止点附近时产生的，因此只要G1线圈产生指导，就表示第6缸处于压 缩上止点附近，其点火提前角和闭合角由ECU根据Ne信号决定。 ②G2信号：G2信号与G1信号波形相同，G1信号与G2信号相隔180°(曲轴转角360°)。当 G2信号产生时，即表示第1缸活塞处于压缩上止点的附近。应完成其点火准备，点火正时 也由Ne信号决定。 ③Ne信号正时转子有24个齿，它每转一转，产生24个信号波形，其波形与G1、G2信号波 形相似，每个波形表示Ne正时转子角度为15°或发动机曲轴转角30°。这个数值在点火控 制中会引起较大误差，为了保持一定的精度，需将这些脉冲电压信号整形，再通过转角脉 冲发生器，把24个脉冲转变为曲轴一转产生720个脉冲，即转变为每0.5°曲轴转角发生1 个脉冲。 3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.3 无分电器点火系统的工作原理