第七章 发动机点火及控制
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第七章
发动机点火及其它控制
第一节
发动机点火控制系统
一、点火控制系统的发展
点火系统最
基本的原理是通过断电开关控制点火线圈一次电流的大小和断电时间，从而控
制点火的能
量和时刻，保证发动机汽缸内的混合气彻底燃烧。
在传统的化
油器式汽油机中，点火控制系统经过了传统式（触点式）向无触点式发展的过
程。在这一
过程中，系统的分电器仍一直采用机械式离心和真空提前机构来控制发动机的点火
提前角
。
随着
EFI
系统的出现和发展，点火控制系统开始采用电控点火装置（
ESA
）
。它可以使发动
机在任何工况下均处于最佳点火提前状态
，并实现
3
方面的功能：通电时间控制，点火提前角
控制和爆震控制。
二、电子点火控制系统
现代点火控制系统都是计算机控制的电子控制系统。它可以分为两大类，一类是有分电器< p>
的，一类是没有分电器的。但是它们的主要组成及控制原理是相同的。
组成：
（
1
）
点火器：
包括点火控制电路等、闭合角控制电路、点火器信号电路、
功率晶体管及其驱
动电路等。
（
2
）
点火线圈及分电器
点火线圈采用一次线圈电阻值很小的高能点火线圈。在有分电器的
系统中，各汽
缸共用一个点火线圈；在无分电器的系统中，将气缸分组，每组共用一个
点火线圈，或者
是每个气缸独立用一个线圈。
电子点火控制系统的组成如图
（
1
）
ECU
的输入信号
< br>ECU
的输入信号，除了节气门位置
传感器、输入信号，
除了节气门位置传
感器、空气流量计、水温传感器等送来
的信号
外，还有曲轴位置传感器送来的
以下信号：
1
）
G
信号
所谓
G
信号，即上止点参考位置信号。
它的
周期对应的曲轴转角等于发动机各
缸工作间隔所对应的曲轴转角（四缸发动机为
180
度，
六缸发动机为
120
度）
，
G
信号的相位所
对应的曲轴位置与各组活塞的上止点位置有一定的角度，一般为上止点
前
10
度。
根据
G
信号，
ECU
可能准确地计算出曲轴每转
1
度
及一周所用时间和发动机转速。由转速
和其它传感器输入的参数，
ECU
可查表得到点火提前角和点火线圈通电时间。根据计算的
1
度
信号所用时间，可计算出
G
信号后点火器的通电和断电时刻，最后输出点火控制信号。
在无分电器的点火控制系统中，有的将上止点位置
G
信号分为
G1
和
G2
，两信号相隔
180
度（曲轴转角
360
度）
。在丰田
皇冠汽车无分电器点火控制系统中，
G1
设定在第六缸上止点附
近，
G2
设定在第一缸上止点附近。<
/p>
2
）
Ne
信号。
所谓
Ne
信号，即发动机曲轴转速信号。
Ne
信号的每一个脉冲，表示发动机曲轴转过一个固定的角
度。一般的系统中，
Ne
信号周
期为转
轴转过
30
度所对应的时间，在较精密的系统中，
Ne
信号周期为曲轴转过
1
度所对应的
时间。
（
2
）
ECU
的输出信号
1
）
点火控制信号
IGt
IGt
实际上就是点火器中功率晶体管的通断控制信号。
它是
< br>ECU
输出到点火组件的点火命令信号，
也是点火组件<
/p>
计算闭合角的基准信号。
IGt
信号输出
后，在活塞位置达
到存储器所记忆的最佳点火时间时，
IGt<
/p>
信号消失，也就
是发出了点火指令。
2
）
辨缸信
号
IGdA
、
IGdB
曲轴每转一周将产生多个
G
信号，
而每个
G
信号与
点火气缸的对应关系应该是确定不变的。
在有分电器的系统中，由于点火气缸是由分火头
的指向决定的，所以不会出现问题。但是在无
分电器的系统中，仅有
G
信号不能决定具体的点火气缸，所以
ECU
输出信号中增加了辨缸信
号
IGd
< br>，以便与
G
信号一同决定需要点火的气缸。在无分电器同
时点火方式中，又把
IGd
分为
IGd
A
和
IGdB
。
3
、无分电器点火控制系统
（
DIL
）
无分电器点火控制系统是一种全电子化的点火系统。
优点：
（
1
）由于没有
机械传动，减少了分火头与旁电极这一中间跳火间隙的能量损耗和干扰；
（
2
）由于无分电器，也使发动机各部件的布置更容
易、更合理。
分类：
（
1
）每缸一个点火线圈的独立点火方式；
（
2
）两个活塞位置同步缸（两个缸的活塞同时
到达上止点位置，但一个缸为压缩行程的
上止点，另一个缸为排气行程的上止点）共用一
个点火线圈的同时点火方式。
1
）
无分电器同时点火方式
1
、
6
缸，
2
、
5
缸及
3
、
4
缸分别为同步缸，两同步缸共用一个线圈，其方法
是两同步缸的
火花塞与共用的点火线圈二次线圈串联。当点火线圈一次线圈断电时，一个
气缸处于压缩行程
的上止点，所以为有效点火；而另一个气缸处于排气行程的上止点，为
无效点火。由于处于排
气行程中气缸内的压力很低，加之废气中导电离子较多，其火花塞
很容易被高压击穿，消耗的
能量非常少，不会对压缩行程气缸点火产生影响。
2
）
无分电器独立点火方式控制系统
由于
每缸都有独立的点火线圈，所以即使发动机的转速高达
9000r/min
，线圈也有较长的通
电时间（大的闭合角）
，可以提
供足够高的点火能量。与分电器系统相比，在相同的转速和相同
点火能量下，单位时间内
点火线圈的电流要小的多，因此，线圈不宜发热而体积又可以非常小
巧，一般是将点火线
圈压装在火花塞上，这种点火方式控制系统特别适合于多气门发动机。
三、最佳点火提前角及影响点火提前角的因素
1
、最佳点火提前角
定义：
能保证发动机的动力性、
经济性和排放都达到最
佳值的点火提前角称为最佳点火提前角。