第3章目录 第3章点火系统的控制 3.1电子控制点火系统的组成与原理 3.1电子控制点火系统的特点 3.1.2电子控制点火系统的组成 3.1.3电子控制点火系统原理与控制过程 3.2点火提前角控制 3.2.1丰田汽车0CS系统点火提前角的控制 3.2.2日产公司E0C系统点火提前角的控制 3.3无分电器点火系统 3.3.1无分电器点火系统的配电方式 3.3.2典型D/系统分析 3.4爆震控制 34.1爆震与点火时刻的关系 3.4.2爆震控制系统 小结 习题
- 1 - 第 3 章目录 第 3 章 点火系统的控制...................................................................................................................................- 2 - 3.1 电子控制点火系统的组成与原理......................................................................................................... - 2 - 3.1.1 电子控制点火系统的特点 .............................................................................................................- 2 - 3.1.2 电子控制点火系统的组成 .............................................................................................................- 3 - 3.1.3 电子控制点火系统原理与控制过程............................................................................................- 12 - 3.2 点火提前角控制................................................................................................................................... - 13 - 3.2.1 丰田汽车 TCCS 系统点火提前角的控制......................................................................................- 14 - 3.2.2 日产公司 ECCS 系统点火提前角的控制......................................................................................- 17 - 3.3 无分电器点火系统................................................................................................................................ - 20 - 3.3.1 无分电器点火系统的配电方式...................................................................................................- 20 - 3.3.2 典型 DLI 系统分析 ......................................................................................................................- 22 - 3.4 爆震控制............................................................................................................................................... - 25 - 3.4.1 爆震与点火时刻的关系 ...............................................................................................................- 25 - 3.4.2 爆震控制系统 ...............................................................................................................................- 26 - 小 结........................................................................................................................................................... - 28 - 习 题........................................................................................................................................................... - 28 -
第3章点火系统的控制 ☆知识点 1.电子控制点火系统的特点 2.电子控制点火系统的组成和工作原理 3.电子控制点火系统在汽车上的应用 ★要求 1.电子控制点火系统的组成 2.电子控制点火系统的工作原理 了解: 1.电子控制点火系统的特点 2.丰田汽车电子控制点火系统的控制过程 3.日产汽车电子控制点火系统的控制过程 3.1电子控制点火系统的组成与原理 3.1.1电子控制点火系统的特点 普通电子点火系统相对于传统点火系来说,由于利用晶体管的开关特性控制点火线圈初级电路 的导通与切断,取消了分电器内的断电器触点,增加了闭合角控制,动、静态控制等功能,使点火 性能有了很大的提高。但普通电子点火系对点火提前角的调整,仍采用真空和离心式机械点火提前 机构控制,其调整精度距离发动机最佳点火提前角的要求相差很远。真空和离心式点火提前角调整 机构工作时,对点火提前角的调整量和发动机在转速与负荷变化时理想点火提前角的改变量如图3.1 所示。从图中可以看出,普通电子点火系统不能很好的满足发动机对最佳点火提前角的要求 真空提前 发动机转速提前 理想点火定 理想点火定时 机械离心提前器 真空提前器 发动机转速→高 歧管真空度→高 图3.1发动机转速及进气歧管真空度对点火提前角的影响
- 2 - 第 3 章 点火系统的控制 ☆ 知识点 1．电子控制点火系统的特点 2．电子控制点火系统的组成和工作原理 3. 电子控制点火系统在汽车上的应用 ★ 要求 掌握： 1．电子控制点火系统的组成 2．电子控制点火系统的工作原理 了解： 1．电子控制点火系统的特点 2．丰田汽车电子控制点火系统的控制过程 3．日产汽车电子控制点火系统的控制过程 3.1 电子控制点火系统的组成与原理 3.1.1 电子控制点火系统的特点 普通电子点火系统相对于传统点火系来说，由于利用晶体管的开关特性控制点火线圈初级电路 的导通与切断，取消了分电器内的断电器触点，增加了闭合角控制，动、静态控制等功能，使点火 性能有了很大的提高。但普通电子点火系对点火提前角的调整，仍采用真空和离心式机械点火提前 机构控制，其调整精度距离发动机最佳点火提前角的要求相差很远。真空和离心式点火提前角调整 机构工作时，对点火提前角的调整量和发动机在转速与负荷变化时理想点火提前角的改变量如图 3.1 所示。从图中可以看出，普通电子点火系统不能很好的满足发动机对最佳点火提前角的要求。 图 3.1 发动机转速及进气歧管真空度对点火提前角的影响
影响发动机点火提前角的因素除转速和歧管真空度(即发动机负荷)以外,还有燃烧室的形状、 发动机温度、空燃比、燃油品质、大气压力等。因此,在发动机工作过程中,调整点火提前角始终 为最佳值,普通电子点火系是无法实现的。电子控制点火系统,废除了真空和离心式点火提前装置 可对点火提前角进行实时控制,最大限度地改善和提高发动机的各项性能,其具体特点为: 在所有的工况及各种环境条件下,均可自动获得理想的点火提前角,从而使发动机动力性, 经济性、排放性及工作稳定性等方面均处于最佳, 2.在整个工作范围内,均可使点火能量保持恒定不变,提高了点火的可靠性,有效地减少能源 消耗和废气的有害成分 3.配合稀薄燃烧技术,在整个工作范围内提供所需恒定点火能量。 4.采用闭环反馈控制技术后,与燃料供给系统实行综合控制,可使点火提前角控制在刚好不发 生爆震的临界状态,以此获得较高的燃烧效率,有利于发动机各种性能的提高。 值得指出的是:点火提前角的控制不能仅仅从点火系统或者发动机系统出发考虑,而是要求其 能与其他系统很好的协调,提供一种动态的集中控制平台,以此追求系统最佳,即车辆整体的控制 最佳。 3.1.2电子控制点火系统的组成 电子控制点火系统主要由各种与点火相关的传感器、电控单元(ECU)、执行器(电子点火控制器) 点火线圈和火花塞组成。如图3.2所示。可分为有分电器和无分电器点火系统。无分电器点火系统 又有同时点火方式和单独点火方式之分。下面就其主要组成部分的构造和工作原理分别进行讨论 各种传感器 曲轴转角传感器 空气流量计 水温传感器 节气门开关 控单元 点火开关 车速传感器 点火器 点火线圈 若电池 图3.2电子控制点火系统的组成 1.传感器 传感器用来检测与点火有关的发动机工况信息,并将信息输入电控单元,作为运算和控制点火 时刻的依据。目前各车型使用的传感器的结构、类型、数量和安装位置各不相同,但其作用大同小
- 3 - 影响发动机点火提前角的因素除转速和歧管真空度（即发动机负荷）以外，还有燃烧室的形状、 发动机温度、空燃比、燃油品质、大气压力等。因此，在发动机工作过程中，调整点火提前角始终 为最佳值，普通电子点火系是无法实现的。电子控制点火系统，废除了真空和离心式点火提前装置， 可对点火提前角进行实时控制，最大限度地改善和提高发动机的各项性能，其具体特点为： 1.在所有的工况及各种环境条件下，均可自动获得理想的点火提前角，从而使发动机动力性， 经济性、排放性及工作稳定性等方面均处于最佳。 2.在整个工作范围内，均可使点火能量保持恒定不变，提高了点火的可靠性，有效地减少能源 消耗和废气的有害成分。 3.配合稀薄燃烧技术，在整个工作范围内提供所需恒定点火能量。 4.采用闭环反馈控制技术后，与燃料供给系统实行综合控制，可使点火提前角控制在刚好不发 生爆震的临界状态，以此获得较高的燃烧效率，有利于发动机各种性能的提高。 值得指出的是：点火提前角的控制不能仅仅从点火系统或者发动机系统出发考虑，而是要求其 能与其他系统很好的协调，提供一种动态的集中控制平台，以此追求系统最佳，即车辆整体的控制 最佳。 3.1.2 电子控制点火系统的组成 电子控制点火系统主要由各种与点火相关的传感器、电控单元(ECU)、执行器(电子点火控制器)、 点火线圈和火花塞组成。如图 3.2 所示。可分为有分电器和无分电器点火系统。无分电器点火系统 又有同时点火方式和单独点火方式之分。下面就其主要组成部分的构造和工作原理分别进行讨论。 图 3.2 电子控制点火系统的组成 1．传感器 传感器用来检测与点火有关的发动机工况信息，并将信息输入电控单元，作为运算和控制点火 时刻的依据。目前各车型使用的传感器的结构、类型、数量和安装位置各不相同，但其作用大同小
异,下面介绍几种电子控制点火系统的主要传感器。 (1)曲轴基准位置传感器(点火基准传感器) 此传感器可在曲轴转至某一特殊位置时,发出电信号,电控单元将这一信号作为计算曲轴位置 的基准点,并与曲轴转角信号一起计算出任意时刻曲轴所处的位置。 曲轴转角及转速传感器和曲轴基准位置传感器是电子控制点火系统最基本的输入信号,常用的 传感器有磁感应式、霍尔效应式和光电式;安装的位置有分电器内、飞轮壳上、曲轴前端、凸轮轴 前后端等。 ①磁脉冲式曲轴位置传感器 磁脉冲式曲轴位置传感器由定时转子、永久磁铁、耦合线圈等组成,工作原理如图3.3所示 图3.3磁脉冲式曲轴位置传感器 a)工作原理b)波形图 1.永久磁铁2.转子3.耦合线圈4.衔铁 永久磁体和耦合线圈固定在分电器底板上,信号转子装在分电器轴上,由分电器驱动。当曲轴 传动分电器轴旋转时,由于转子正时齿相对线圈位置的变化,使线圈内的磁通变化,从而在线圈内 产生感应电动势输出。转子外缘设有与气缸数相等且等距离分布齿,该齿即为正时齿。图3.3中转 子有4个齿,分别对应四缸发动机的4个缸。由图3.3a可见,信号转子上的凸齿接近铁心(定子) 时形成磁路并产生磁通,当信号转子离开铁心时,铁心和信号转子凸齿之间的气隙增大,磁阻也随 之增大,使磁通量减少。绕在铁心上的耦合线圈因磁通量的变化而产生感应电动势,在凸齿接近或 离开凸齿与铁心最近点的瞬间,磁通量变化最大,此时的感应电动势也最大。由图3.3b可以看出 电压增长过程有一个正峰值,而衰减过程有一负峰值。由正脉冲转变为负脉冲的中点,感应电动势 为零,这就可用作触发点火的信号。磁通量变化率取决于信号转子的转速,所以脉冲发生器输出电 压可在0.5V~100V范围内变化。把上述输出信号经整形、放大并送功率开关电路,就可控制点火线
- 4 - 异，下面介绍几种电子控制点火系统的主要传感器。 （1）曲轴基准位置传感器(点火基准传感器) 此传感器可在曲轴转至某一特殊位置时，发出电信号，电控单元将这一信号作为计算曲轴位置 的基准点，并与曲轴转角信号一起计算出任意时刻曲轴所处的位置。 曲轴转角及转速传感器和曲轴基准位置传感器是电子控制点火系统最基本的输入信号，常用的 传感器有磁感应式、霍尔效应式和光电式；安装的位置有分电器内、飞轮壳上、曲轴前端、凸轮轴 前后端等。 ①磁脉冲式曲轴位置传感器 磁脉冲式曲轴位置传感器由定时转子、永久磁铁、耦合线圈等组成，工作原理如图 3.3 所示。 图 3.3 磁脉冲式曲轴位置传感器 a） 工作原理 b）波形图 1.永久磁铁 2.转子 3.耦合线圈 4.衔铁 永久磁体和耦合线圈固定在分电器底板上，信号转子装在分电器轴上，由分电器驱动。当曲轴 传动分电器轴旋转时，由于转子正时齿相对线圈位置的变化，使线圈内的磁通变化，从而在线圈内 产生感应电动势输出。转子外缘设有与气缸数相等且等距离分布齿，该齿即为正时齿。图 3.3 中转 子有 4 个齿，分别对应四缸发动机的 4 个缸。由图 3.3 a 可见，信号转子上的凸齿接近铁心（定子） 时形成磁路并产生磁通，当信号转子离开铁心时，铁心和信号转子凸齿之间的气隙增大，磁阻也随 之增大，使磁通量减少。绕在铁心上的耦合线圈因磁通量的变化而产生感应电动势，在凸齿接近或 离开凸齿与铁心最近点的瞬间，磁通量变化最大，此时的感应电动势也最大。由图 3.3b 可以看出， 电压增长过程有一个正峰值，而衰减过程有一负峰值。由正脉冲转变为负脉冲的中点，感应电动势 为零，这就可用作触发点火的信号。磁通量变化率取决于信号转子的转速，所以脉冲发生器输出电 压可在 0.5V～100V 范围内变化。把上述输出信号经整形、放大并送功率开关电路，就可控制点火线
圈原边电流的通断,从而在其付边产生高压并经火花塞放电点火。这个电压和脉冲频率的变化除用 作点火信号外,还可用作转速等其他传感信号。气隙的大小影响磁路的磁阻,由此影响输出电压的 高低。 以上介绍的是磁脉冲式曲轴位置传感器的基本原理。在实际的发动机电子控制系统中,由于ECU 的大容量信息处理能力,所以实际的磁脉冲式曲轴位置传感器较图3.3的复杂。如定时转子外缘的 定时齿数较多,或增设轴向定时齿,耦合线圈也不止一个,其目的是为了提高检测的精度。如日产 汽车公司( NISSAN)的磁脉冲传感器可以输出曲轴的1°转角信号,因此控制系统可以根据发动机 的各种运转条件,精确地调节点火提前角及喷油时刻,不但实现点火正时控制,还同时实现喷油正 时控制使及发动机转速的检测。 ②霍耳式曲轴位置传感器 霍耳式曲轴位置传感器结构如图3.4所示 图3.4霍尔式曲轴位置传感器结构 1.定时齿轮2.霍尔开关电路3.永久磁铁4.底板5.导线及接插件 霍耳式曲轴位置传感器由两个部件组成。一个部件是与分火头制成一体的定时转子即所谓的触 发叶轮;另一个部件是霍耳信号发生器。 触发叶轮由导磁材料制成,其上的叶片数与发动机气缸数相同触发叶轮由分电器轴带动。 霍耳信号发生器由霍耳集成电路、永久磁铁等组成,两者之间留有一个空隙,以便叶轮的叶片 能在隙内转动。 霍耳式曲轴位置传感器的工作原理如图3.5所示。 其工作原理如下: 触发叶轮由分电器轴带动旋转,每当叶片进入永久磁铁与霍耳集成电路之间的空气隙时,永久 磁铁的磁场被叶片旁路,霍耳集成电路表面无磁场作用,它内部的霍耳元件不产生霍耳电动势。当 叶片离开空气隙时,永久磁铁的磁场经导磁板、空气隙形成磁路并作用在霍耳集成电路上,其内部
- 5 - 圈原边电流的通断，从而在其付边产生高压并经火花塞放电点火。这个电压和脉冲频率的变化除用 作点火信号外，还可用作转速等其他传感信号。气隙的大小影响磁路的磁阻，由此影响输出电压的 高低。 以上介绍的是磁脉冲式曲轴位置传感器的基本原理。在实际的发动机电子控制系统中，由于 ECU 的大容量信息处理能力，所以实际的磁脉冲式曲轴位置传感器较图 3.3 的复杂。如定时转子外缘的 定时齿数较多，或增设轴向定时齿，耦合线圈也不止一个，其目的是为了提高检测的精度。如日产 汽车公司（NISSAN）的磁脉冲传感器可以输出曲轴的 1°转角信号，因此控制系统可以根据发动机 的各种运转条件，精确地调节点火提前角及喷油时刻，不但实现点火正时控制，还同时实现喷油正 时控制使及发动机转速的检测。 ②霍耳式曲轴位置传感器 霍耳式曲轴位置传感器结构如图 3.4 所示。 图 3.4 霍尔式曲轴位置传感器结构 1.定时齿轮 2.霍尔开关电路 3.永久磁铁 4.底板 5.导线及接插件 霍耳式曲轴位置传感器由两个部件组成。一个部件是与分火头制成一体的定时转子即所谓的触 发叶轮；另一个部件是霍耳信号发生器。 触发叶轮由导磁材料制成，其上的叶片数与发动机气缸数相同触发叶轮由分电器轴带动。 霍耳信号发生器由霍耳集成电路、永久磁铁等组成，两者之间留有一个空隙，以便叶轮的叶片 能在隙内转动。 霍耳式曲轴位置传感器的工作原理如图 3.5 所示。 其工作原理如下： 触发叶轮由分电器轴带动旋转，每当叶片进入永久磁铁与霍耳集成电路之间的空气隙时，永久 磁铁的磁场被叶片旁路，霍耳集成电路表面无磁场作用，它内部的霍耳元件不产生霍耳电动势。当 叶片离开空气隙时，永久磁铁的磁场经导磁板、空气隙形成磁路并作用在霍耳集成电路上，其内部
的霍耳元件产生霍耳电动势输出。这样,随着叶轮的旋转,每个叶片都会使霍耳集成电路产生脉冲 输出。该脉冲或经电子点火组件控制点火或经ECU点火。 霍耳式曲轴位置传感器具有工作可靠、正时精度高,工作频带宽、耐高温、耐潮湿、耐油污等 优点,因而被汽车生产厂商广泛采用 图3.5霍尔式曲轴位置传感器工作原理 a)触发叶片进人空气隙内b)触发叶片离开空气隙 1.触发叶片2.霍尔开关集成电路3.永久磁铁4.底板5.导磁板 ③光电式位置传感器 光电式位置传感器的结构如图3.6所示。光源为发光二极管,它以接近红外线的频率发出不可 见光束,经过其半球形透镜的聚焦,使其在遮光点的宽度约为1.25mm;光接收器是光敏三极管:遮 光盘(信号转子叶片)上开有4个缺口(与4缸汽油机相匹配)。 光源照射 遮蔽光源 图3.6光电式位置传感器 a)结构b)工作原理 1.波形电路2.光敏晶体管3.发光二极管 4.分火头5.密封盖6.转盘 当遮光盘(叶片)随分电器轴(转子轴)旋转时,遮光片和缺口不断地经过光源与光接收器之 间。当遮光片转至光源与接收器之间时,便把光源所发出的光束阻断,使其不能射入光敏三极管 该三极管无电流通过而处于截止状态,于是光敏三极管(接收器)的输出端输出高电位;而当遮光
- 6 - 的霍耳元件产生霍耳电动势输出。这样，随着叶轮的旋转，每个叶片都会使霍耳集成电路产生脉冲 输出。该脉冲或经电子点火组件控制点火或经 ECU 点火。 霍耳式曲轴位置传感器具有工作可靠、正时精度高，工作频带宽、耐高温、耐潮湿、耐油污等 优点，因而被汽车生产厂商广泛采用。 图 3.5 霍尔式曲轴位置传感器工作原理 a）触发叶片进人空气隙内 b）触发叶片离开空气隙 l.触发叶片 2.霍尔开关集成电路 3.永久磁铁 4.底板 5.导磁板 ③光电式位置传感器 光电式位置传感器的结构如图 3.6 所示。光源为发光二极管，它以接近红外线的频率发出不可 见光束，经过其半球形透镜的聚焦，使其在遮光点的宽度约为 1.25mm；光接收器是光敏三极管；遮 光盘（信号转子叶片）上开有 4 个缺口（与 4 缸汽油机相匹配）。 图 3.6 光电式位置传感器 a）结构 b）工作原理 l.波形电路 2.光敏晶体管 3.发光二极管 4.分火头 5.密封盖 6.转盘 当遮光盘（叶片）随分电器轴（转子轴）旋转时，遮光片和缺口不断地经过光源与光接收器之 间。当遮光片转至光源与接收器之间时，便把光源所发出的光束阻断，使其不能射入光敏三极管， 该三极管无电流通过而处于截止状态，于是光敏三极管（接收器）的输出端输出高电位；而当遮光
盘上的缺口通过光源与光接收器中,发光二极管所发出的光束直接照射到光敏三极管上,使其有基 极电流通过而处于导通状态,光接收器的输出端输出低电位。分电器旋转一周,输出与缺口数(或 孔数)相等的4个电压脉冲信号,此电信号可供ECU判定曲轴位置或计算转速。 光电式曲轴位置传感器工作十分可靠,即使发光二极管(光源)的表面受到灰尘等污染时,也 不会影响其正常工作。因为即使光电三极管(光接收器)只接收到10%的光束时,也能处于饱和导 通状态而输出低电位。光电式曲轴位置传感器输出信号呈方波,具有清晰、明快的特点。与磁电式 相比,具有明显的优点,即没有时间上的滞后现象;不会引起点火提前离心调节特性曲线的畸变; 其输出信号不受汽油机转速的影响;能使点火正时长久不变等。 (2)曲轴转角和转速传感器 该传感器可将发动机曲轴转过的角度变换为电信号输入电控单元,电控单元通过这个信号计算 出曲轴转过的角度,也可以通过此信号计算出曲轴的转速。 舌簧开关式转车速传感器的构造如图3.7所示。 图3.7舌簧开关式转速传感器 1.磁铁2.舌簧开关3.转干 舌簧开关是在一个玻璃管内装有两个细长的触头构成的开关元件。其触头由磁性材料制成。当 其附近有磁场作用时,其触头就会互相吸引而闭合或者互相排斥而断开。 舌簧式转速传感器一般安装在分电器内,永久磁铁与分电器轴连接,两个舌簧开关装在分电器 壳体上。当分电器轴转动时,舌簧开关就会在转子永久磁铁作用下周期性地开关动作,分电器轴每 转一周,两个舌簧开关各开闭1次,并以180°的相位差输出4个脉冲给ECU进行计数及运算,就 可以得到发动机转速。 除舌簧式转速传感器外,转速传感器还有磁脉冲式、光电式、霍耳式等。磁脉冲式(或光电式 霍耳式等)转速传感器的结构、工作原理与磁脉冲式(或光电式、霍耳式等)曲轴位置传感器类似 即将输出脉冲信号经ECU处理后,就可得到转速输出。这几种传感器的结构与工作电路等在相关章 节中详细介绍 (3)进气压力传感器
- 7 - 盘上的缺口通过光源与光接收器中，发光二极管所发出的光束直接照射到光敏三极管上，使其有基 极电流通过而处于导通状态，光接收器的输出端输出低电位。分电器旋转一周，输出与缺口数（或 孔数）相等的 4 个电压脉冲信号，此电信号可供 ECU 判定曲轴位置或计算转速。 光电式曲轴位置传感器工作十分可靠，即使发光二极管（光源）的表面受到灰尘等污染时，也 不会影响其正常工作。因为即使光电三极管（光接收器）只接收到 10％的光束时，也能处于饱和导 通状态而输出低电位。光电式曲轴位置传感器输出信号呈方波，具有清晰、明快的特点。与磁电式 相比，具有明显的优点，即没有时间上的滞后现象；不会引起点火提前离心调节特性曲线的畸变； 其输出信号不受汽油机转速的影响；能使点火正时长久不变等。 （2）曲轴转角和转速传感器 该传感器可将发动机曲轴转过的角度变换为电信号输入电控单元，电控单元通过这个信号计算 出曲轴转过的角度，也可以通过此信号计算出曲轴的转速。 舌簧开关式转车速传感器的构造如图 3.7 所示。 图 3.7 舌簧开关式转速传感器 l.磁铁 2.舌簧开关 3.转干 舌簧开关是在一个玻璃管内装有两个细长的触头构成的开关元件。其触头由磁性材料制成。当 其附近有磁场作用时，其触头就会互相吸引而闭合或者互相排斥而断开。 舌簧式转速传感器一般安装在分电器内，永久磁铁与分电器轴连接，两个舌簧开关装在分电器 壳体上。当分电器轴转动时，舌簧开关就会在转子永久磁铁作用下周期性地开关动作，分电器轴每 转一周，两个舌簧开关各开闭 1 次，并以 180°的相位差输出 4 个脉冲给 ECU 进行计数及运算，就 可以得到发动机转速。 除舌簧式转速传感器外，转速传感器还有磁脉冲式、光电式、霍耳式等。磁脉冲式（或光电式、 霍耳式等）转速传感器的结构、工作原理与磁脉冲式（或光电式、霍耳式等）曲轴位置传感器类似， 即将输出脉冲信号经 ECU 处理后，就可得到转速输出。这几种传感器的结构与工作电路等在相关章 节中详细介绍。 （3）进气压力传感器
在D形电控燃油喷射系统中,此传感器用来检测发动机的负荷,并将其转换为电信号输入电控 单元,电控单元以此作为确定点火提前角的基本信号。 (4)空气流量传感器 在L形电控燃油喷射系统中,此传感器用来测量进入气缸的空气量,作为发动机的负荷信号, 同时也作为点火提前的基本信号。空气流量传感器的形式有翼片式、热线式、热膜式和卡尔曼涡旋 式等各种形式。 (5)进气温度传感器 此传感器用来测量发动机的进气温度,电控单元可根据此信号对点火提前角进行修正。 (6)冷却水温传感器 该传感器将冷却水温信号输入电控单元,电控单元根据此信号对点火提前角进行修正,并控制 起动和暖机期间的点火提前角。 (7)节气门位置传感器 此传感器将节气门的位置转变为电信号,电控单元通过这个信号来判定节气门所处的位置及发 动机的工况,依此修正点火提前角。 (8)爆震传感器 爆震传感器用来检测发动机是否发生爆燃,如果发动机发生爆燃,电控单元将自动减小点火提 前角。 爆震传感器安装在发动机气缸体上,检测发动机爆震状况。 爆震是指燃烧中本应逐渐燃烧的部分混合气突然自燃的现象。它通常发生在离火花塞较远区域 的末端混合气中。当电火花跳火后,火焰开始传插,燃烧室内最后燃烧部分的示端气体受到已燃气 体的压缩和热幅射,温度和压力不断升高,当末端混合气温度超过它的发火温度,即引起自燃,形 成新的火焰核心,产生新的火焰传插。爆震能使发动机部件受高压,会使燃烧室和冷却系过热, 重的可使活塞顶部熔化,爆震还会使功率下降,燃油消耗率上升 点火时间过早是产生爆震的一个主要原因,由于要求发动机能够发出最大功率,点火时刻应能 提早到刚好不致于发生爆震的角度。但在这种情况下发动机的工况微有改变,就可能发生爆震。过 去为避免这种危险,通常采用减小点火提前角的办法,但这样就要牺牲发动机的功率,为了不损失 发动机的功率而又不产生爆震,就需要用爆震传感器来解决这一问题。 发动机爆震时产生的压力波,其频率范围约为1~10kHz压力波传给缸体,使其金属质点产生震 动加速度。爆震传感器就是通过测量缸体表面的震动加速度来检测爆震压力的强弱 传感器的敏感元件为一压电晶体,当晶体受到外部机械力作用时。晶体两个极面就会产生电压
- 8 - 在 D 形电控燃油喷射系统中，此传感器用来检测发动机的负荷，并将其转换为电信号输入电控 单元，电控单元以此作为确定点火提前角的基本信号。 （4）空气流量传感器 在 L 形电控燃油喷射系统中，此传感器用来测量进入气缸的空气量，作为发动机的负荷信号， 同时也作为点火提前的基本信号。空气流量传感器的形式有翼片式、热线式、热膜式和卡尔曼涡旋 式等各种形式。 （5）进气温度传感器 此传感器用来测量发动机的进气温度，电控单元可根据此信号对点火提前角进行修正。 （6）冷却水温传感器 该传感器将冷却水温信号输入电控单元，电控单元根据此信号对点火提前角进行修正，并控制 起动和暖机期间的点火提前角。 （7）节气门位置传感器 此传感器将节气门的位置转变为电信号，电控单元通过这个信号来判定节气门所处的位置及发 动机的工况，依此修正点火提前角。 （8）爆震传感器 爆震传感器用来检测发动机是否发生爆燃，如果发动机发生爆燃，电控单元将自动减小点火提 前角。 爆震传感器安装在发动机气缸体上，检测发动机爆震状况。 爆震是指燃烧中本应逐渐燃烧的部分混合气突然自燃的现象。它通常发生在离火花塞较远区域 的末端混合气中。当电火花跳火后，火焰开始传插，燃烧室内最后燃烧部分的示端气体受到已燃气 体的压缩和热幅射，温度和压力不断升高，当末端混合气温度超过它的发火温度，即引起自燃，形 成新的火焰核心，产生新的火焰传插。爆震能使发动机部件受高压，会使燃烧室和冷却系过热，严 重的可使活塞顶部熔化，爆震还会使功率下降，燃油消耗率上升。 点火时间过早是产生爆震的一个主要原因，由于要求发动机能够发出最大功率，点火时刻应能 提早到刚好不致于发生爆震的角度。但在这种情况下发动机的工况微有改变，就可能发生爆震。过 去为避免这种危险，通常采用减小点火提前角的办法，但这样就要牺牲发动机的功率，为了不损失 发动机的功率而又不产生爆震，就需要用爆震传感器来解决这一问题。 发动机爆震时产生的压力波，其频率范围约为 1～10kHz 压力波传给缸体，使其金属质点产生震 动加速度。爆震传感器就是通过测量缸体表面的震动加速度来检测爆震压力的强弱。 传感器的敏感元件为一压电晶体，当晶体受到外部机械力作用时。晶体两个极面就会产生电压
用一螺钉将一个惯性配重压紧在压电晶体上而产生预负载。负载大小影响传感器的频率响应和线性 度。当爆震压力波作用于传感器时,通过惯性配重使压电片的压缩状况发生变化,产生电动势。 爆震传感器有共振型和非共振型两种。共振型传感器是由与爆震几乎具有相同的共振频率的振 子(平衡配重和能够检测振子振动压力并将其转换成电信号的压电元件构成。非共振型爆震传感器是 用压电元件直接检测爆震信息。除此之外,还有在火花塞的垫圈部位装上压电元件,根据燃烧压力 检测爆震信息。各种爆震传感器的结枃如图3.8所示。当发生爆震时,燃烧期间输岀波形的振幅将 增大,把这期间的输出波形进行滤波处理,根据其值的大小判定是否有爆震 学:傅 5 图3.8爆震传感器的种类 (a)非共振型(b)共振型(c)火花塞座金属垫型 1.插接器:2.平衡块:3.压电元件:4.外壳:5.安装螺纹:6压电元件圆盘:7.火花塞:8.爆震传感器 (9)各种开关输入信号 1)起动开关信号:在起动机接通时,通知电控单元发动机处于起动状态,并以此控制起动时的 点火提前角。 2)空调开关信号:发动机在怠速工况下使用空调时,电控单元在提高发动机转速的同时,也对 点火提前角进行修正 3)空档开关信号:在配置自动变速器的车辆上,此信号可以使电控单元获得变速器位于空档的 信息,对点火提前角进行必要的修正。 以上这些传感器,一般都与电控燃油喷射系统的各传感器共用,确定最佳的供油量和最佳点火 提前角。 2.电控单元ECU 电控单元(ECU- Electronic Control unit)是发动机的一种电子综合控制装置。它的名字很不 统一,不同的汽车生产厂家或者同一厂家不同年代的产品,其名称也不一样。如美国通用汽车公司, 称发动机电子控制器为ECM(电子控制组件);而福特汽车公司,最早称发动机电子控制器为MU(微 处理机控制装置),现在称为EEC(发动机电子控制装置 发动机电控单元的作用是:根据电子控制器内储存的程序对发动机传感器输入的各种信息进行 运算、处理、判断,然后输出指令,控制有关执行器动作,达到快速、准确、自动控制发动机的目
- 9 - 用一螺钉将一个惯性配重压紧在压电晶体上而产生预负载。负载大小影响传感器的频率响应和线性 度。当爆震压力波作用于传感器时，通过惯性配重使压电片的压缩状况发生变化，产生电动势。 爆震传感器有共振型和非共振型两种。共振型传感器是由与爆震几乎具有相同的共振频率的振 子(平衡配重)和能够检测振子振动压力并将其转换成电信号的压电元件构成。非共振型爆震传感器是 用压电元件直接检测爆震信息。除此之外，还有在火花塞的垫圈部位装上压电元件，根据燃烧压力 检测爆震信息。各种爆震传感器的结构如图 3.8 所示。当发生爆震时，燃烧期间输出波形的振幅将 增大，把这期间的输出波形进行滤波处理，根据其值的大小判定是否有爆震。 图 3.8 爆震传感器的种类 （a）非共振型（b）共振型（c）火花塞座金属垫型 1.插接器；2.平衡块；3.压电元件；4.外壳；5.安装螺纹；6.压电元件圆盘；7.火花塞；8.爆震传感器 （9)各种开关输入信号 1)起动开关信号：在起动机接通时，通知电控单元发动机处于起动状态，并以此控制起动时的 点火提前角。 2)空调开关信号：发动机在怠速工况下使用空调时，电控单元在提高发动机转速的同时，也对 点火提前角进行修正。 3)空档开关信号：在配置自动变速器的车辆上，此信号可以使电控单元获得变速器位于空档的 信息，对点火提前角进行必要的修正。 以上这些传感器，一般都与电控燃油喷射系统的各传感器共用，确定最佳的供油量和最佳点火 提前角。 2. 电控单元(ECU) 电控单元(ECU—Electronic Control Unit)是发动机的一种电子综合控制装置。它的名字很不 统一，不同的汽车生产厂家或者同一厂家不同年代的产品，其名称也不一样。如美国通用汽车公司， 称发动机电子控制器为 ECM(电子控制组件)；而福特汽车公司，最早称发动机电子控制器为 MCU(微 处理机控制装置)，现在称为 EEC(发动机电子控制装置)。 发动机电控单元的作用是：根据电子控制器内储存的程序对发动机传感器输入的各种信息进行 运算、处理、判断，然后输出指令，控制有关执行器动作，达到快速、准确、自动控制发动机的目
的。应具备以下基本功能 (1)接收传感器或其它装置输入的信息,给传感器提供参考(基准)电压(2V、5V、9V、12V); 将输入的信息转变为电控单元所能接收的信号。 2)存储、计算、分析处理信息,计算输出值所用的程序,存储该车型的特点参数,存储运算 中的数据和故障信息。 (3)根据信息参数求出执行命令数值,将输出的信息与标准值对比,查出故障。 (4)输出执行命令,把弱信号变为强的执行命令,输出故障信息, (5)自我修正功能(自适应功能) 在发动机控制系统中,电控单元(ECU不仅用来控制燃油喷射系统,同时还具有点火提前角控制 怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、自诊断、失效保护和备用控制系统等多项控制功能。 现代发动机电子控制单元的最基本构成参见第1章图1.59。主要由微型电子计算机(简称微机)、 输入回路、A/D转换器和输出回路等组成。输入回路的作用是将来自传感器的两种信号(模拟信号 和数字信号)除去杂波并且把输入的正弦波信号转换成矩形波信号。A/D转换器(模拟/数字转换器) 的作用是将来自传感器的模拟信号转换成为数字信号。输出回路的作用是将电控单元发出的执行指 令,转变成为控制信号来驱动执行器工作 3.电子点火控制器 电子点火控制器的作用是按照电控单元提供的点火脉冲信号,定时接通和切断点火线圈的初级 回路,从而在点火线圈次级绕组中产生出高电压(约2万伏左右)。电子点火控制器的基本组成如图 3.9所示。主要由信号放大电路、整形电路、直流放大电路、开关电路和一些特殊功能电路等组成 电子点火控制器内部组成电路的结构形式多种多样,但其控制原理基本相同 电子点火器 图3.9电子点火控制器的基本组成 电子点火控制器中的功率三极管与点火线圈的初级绕组串联。在发动机工作过程中,ECU控制 功率三极管的导通与截止。当电控单元发出点火指令后,立即切断功率三极管的基极电路,功率三 极管由导通变为截止,切断点火线圈的初级电路,由于电磁感应原理,在次级绕组中感应出高电压
- 10 - 的。应具备以下基本功能： （1）接收传感器或其它装置输入的信息，给传感器提供参考(基准)电压（2V、5V、9V、12V）； 将输入的信息转变为电控单元所能接收的信号。 （2）存储、计算、分析处理信息，计算输出值所用的程序，存储该车型的特点参数，存储运算 中的数据和故障信息。 （3）根据信息参数求出执行命令数值，将输出的信息与标准值对比，查出故障。 （4）输出执行命令,把弱信号变为强的执行命令,输出故障信息。 （5）自我修正功能(自适应功能)。 在发动机控制系统中，电控单元(ECU)不仅用来控制燃油喷射系统，同时还具有点火提前角控制、 怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、自诊断、失效保护和备用控制系统等多项控制功能。 现代发动机电子控制单元的最基本构成参见第 1 章图 1.59。主要由微型电子计算机(简称微机)、 输入回路、A／D 转换器和输出回路等组成。输入回路的作用是将来自传感器的两种信号(模拟信号 和数字信号)除去杂波并且把输入的正弦波信号转换成矩形波信号。A／D 转换器(模拟／数字转换器) 的作用是将来自传感器的模拟信号转换成为数字信号。输出回路的作用是将电控单元发出的执行指 令，转变成为控制信号来驱动执行器工作。 3．电子点火控制器 电子点火控制器的作用是按照电控单元提供的点火脉冲信号，定时接通和切断点火线圈的初级 回路，从而在点火线圈次级绕组中产生出高电压(约 2 万伏左右)。电子点火控制器的基本组成如图 3.9 所示。主要由信号放大电路、整形电路、直流放大电路、开关电路和一些特殊功能电路等组成。 电子点火控制器内部组成电路的结构形式多种多样，但其控制原理基本相同。 图 3.9 电子点火控制器的基本组成 电子点火控制器中的功率三极管与点火线圈的初级绕组串联。在发动机工作过程中，ECU 控制 功率三极管的导通与截止。当电控单元发出点火指令后，立即切断功率三极管的基极电路，功率三 极管由导通变为截止，切断点火线圈的初级电路，由于电磁感应原理，在次级绕组中感应出高电压
