发动机点火系统的控制思路
-
发动机点火系统得控制思路
一、点火提前角控制
(1
）点火提前角得控制方法
（
a)
点火提前角控制方法概述
ECU
根据汽油机得各种工况信号对点火时刻控制
。
根据发动机得转速与进气压力信号从存贮器数据找到相应得
基本点火提前角，根据有关
传感器信号值加于修正
,
得出实际点火提前角。
初始点火提前角就是指汽
油机在各种工况可能具有得最小提前角。
点火定时控制方法得
两种基本类型：启动期间得点火时刻控制；以及
正常运行期间得点火时刻控制。
修正点火提前角
实
< br>际
点
火
时
基本点火提前角
初始点火提前角
（
b
）启动点火定时控制
备用电路控制
在启动期
间，当汽油机转速在规定转速
(500
转
/
分
)
以下时，由于进气歧管压力或
进气
量信号不稳定，点火时刻固定为初始点火提前角。这一提前角由
ECU
中得备用电路控制，
不需计算处理。
根据水温控制
如日产汽车
得ＥＣ
C
Ｓ系统当发动机转
速在
100
转
/
分以下超
低速运行时
,
把从点火
至活塞到达上止
点得时间定为常量；
转速大
于一百时
,
根据水温选择最佳点火提前角
.
其中<
/p>
,
在零摄氏度以下时应特别加大点火提
前
角。
(c
）正常运行期间得点火时刻控制
发动机在正常运行时
,E
Ｃ
U
根据进气歧管压力与转速确定基本点火提前角
,
然后根据
其它相关信号来修正。
基本点火提前角
怠速触点断开
:E
< br>Ｃ
U
接收如下信号：进气歧管压力
或进
气量
信号
;
汽油机转速
信号；节气门
位置
信号；燃油选择开关
;
爆
震信号。
怠速
触点断开
,
发动机处于正常工况运行，
ECU
根据存储器得数据确定基本点火提前
点
火
提
前
角
冷却水温度（度）
角。
具有爆震控制功能得系统，在
ECU
中装有专门用于爆震控制得点火时刻控制数据。
怠速触点闭合：
ECU
接收得信号有：节门位
置信号
;
汽油机转速；空调信号。怠速触点
闭合，怠速工况运转，
EC
Ｕ根据汽油机与空调开关得接通
确定基本点火提前角；空调开关
接通
,
由于怠速旁通气量与
喷油增加
,
点火提前角增大
.
怠速工况基本点火提前角如图
影响点火提前角得主要因素
１、发动机转速
发动机转速提高
后，在给定得时间内曲轴转过得角度会更大
,
而燃烧速度在相对
低得
转速下就是不会跟随变化得
,
如果
想使燃烧在上止点后
(ATDC
）
10
°
~
１
5
°左右完成，那么
必须使点火时刻提前。如发动机在
85
０
r/mi
ｎ得怠速时，
点火提前角为
6
°～
12
°，而转
速增加到４
000
ｒ／
m
ｉｎ时
,
点火提前角增大到
28
°。但当转速继续增加时
,
由于混合气压
力与温度得提高及进气扰流得增强<
/p>
,
会使燃烧速度加快
,
< br>为避免发生爆燃
,
最佳点火提前角
得增加速度就要适当减慢。
2
、发动机负荷
在轻载与节气门部分开度时
,
进气管内得真空度较高
,
吸进进气管与
汽缸内得空燃混
合气得数量少。这些稀薄得混合气在压缩终了得压力较低，燃烧速度较慢
，为了在上止点
后（Ａ
T
ＤＣ
)1
０°
~1
５°左右
完成燃烧，点火时刻必须提前。
在
大负荷时
,
节气门全开
,
大量得空燃混合气被吸入汽缸，并且进气管得真空度低，这
就会导致燃烧压力
增高，燃烧速度加快。在这样得情况下
,
必须推迟点火提前角，
以防止
气体在上止点后
(AT
ＤＣ
)10
°～
15
°
以前全部燃烧完毕。
３、辛烷值
汽油得辛烷值越高
,
抗爆性越好，点火提前角可适当增大
;
辛烷值越低，抗
爆性越差
,
点火提前角则应相应减小
,
否则容易产生爆燃
.
修正点火提前角
1
、暖机修正
发动机冷机起动后，冷却液温度较低且汽油雾化不良，此时应
增大点火提前角。在暖
机过程中，随冷却液温度得升高，点火提前角修正值逐渐减小。修
正值得变化规律及大小
随发动机暖机修正得主要控制信号如：冷却液温度信号、空气流量
信号、节气门位置信号
等有关。
２、怠速稳定性修正
发动机在怠
速工况运行时，由于负荷变化使发动机转速发生变化
,
电控单元
要调整点
火提前角，使发动机在规定得怠速转速内稳定运转。发动机处于怠速工况时，电
控单元不
断地计算发动机得平均转速，当发动机得转速低于规定得怠速转速时
,
电控单元根据实际
转速与目标转速差值得大小相
应地增大点火提前角；当发动机转速高于目标转速时，则减
小点火提前角。调节范围一般
在±
2
０
r/m
ｉ
n
。怠速稳定性修正得控制信号主要有：发动
机转速信号、节气门位置信号、车速信号与空调信号等
.
３、空燃比反馈修正
现在得发动机都装有氧传感器
,ECU
根据氧传感
器得反馈出来得电信号对空燃比进行
修正。随着修正喷油量得增加或减少，发动机转速在
一定范围内波动
.
为了提高怠速得稳
定
性，在反馈修正油量减少时
,
点火提前角会适当地增加。空燃比
反馈修正得控制信号主
要有：氧传感器信号、节气门位置信号、冷却液温度信号、车速信
号等。
4
、过热修正
发动机处于正常运行工况时（怠速触点断开），如果冷却液温
度过高，很可能造成发
动机爆燃
,
此时
应将点火提前角适当推迟
.
而在发动机处于怠速工况时
(
怠速触点闭合
)
，若
冷却液温度过高，
为了避免发动机长时间过热
< br>,
应将点火提前角增大
(
提高发
动机得转速）
。
过热时修正得主要控制信号有
< br>:
冷却液温度信号、节气门位置信号等。
点火导通角得控制思路
点火线圈得通
电时间就是以建立磁场形式蓄积点火能量得时间，对应得曲轴转角为闭
合角
;
通电时间控制得原则就是在不影响火花放电得前提下，在保证点火线
圈有足够
时间
蓄积能量下而不造成过热损失
与破坏
;
蓄电池电压变化影响点火线圈磁场建立
.
电压下降
,
通电时间加长
，关系如图。
爆震得控制
爆
震
控
制
时
间
工
作
< br>在
爆
坏
。
爆
震
控
制
即
使
在
不
利
得
燃
油
并
考
虑
发
济
性
鉴
于
< br>燃
通
电
时
间
思路
系
统
得
任
务
发<
/p>
动
机
如
较
长
燃
状
态
下
，
会
导
致
严
重
损
可防止因爆震导致得损坏，
条件下
尽可能利用低等级
动
机
得
各
个
工
况
来
提
高
经
油可利用性得逻辑优点
在
蓄电池
电压
整个大负荷区，具有低消耗、高扭矩输出
.
爆震控制系统得功能当出现爆震
,
< br>点火滞后会持续几个工作循环，然
后再逐渐恢复到原来
得点火时刻。可以对各气缸组独立地进行点火滞后调整
(
有
选择性地气缸组调整）。
１、爆震定义
汽油发动机利用火花
塞提供电火花将混合气点燃
,
火焰在混合气不断传播完成燃烧过
程；
期间如果某种原因导致压力升高
,
一些部位混合气（末端混合气）不等火焰传到，就
自行燃烧，造成瞬时爆发燃烧。
2
、爆震危害
破坏燃烧室壁得激冷层，
导致
散热量增加，
发动机各部分温度上升，
结果功
率
下降
,
爆震与点火时刻得关系
严重时活塞烧
结，活塞环粘着
,
轴承破坏，气门烧蚀。
5
扭
2
3
时
< br>点
火
刻
矩
转速
转速
１—爆震区域
2-
有爆震控制
3
－—
无爆震控制
4
—安全余量
5
—最大扭矩提前角（Ｍ
BT
）
3
、爆振传感器
爆震传感器：安装在缸体上专门检测发动机得爆燃状况，提供给
ECU
根据信号调整点
火提前角。
压力传感器主要用于检测
气缸负压、
大气压、
涡轮发动机得升压比、
气缸内压、
油压等。吸气负压式传感器主要用于吸气压、负压、油压检测。汽车用压
力传感器应用较
多得有电容式、压阻式、差动变压器式（
LVD
T
）、表面弹性波式
(SAW)
。
温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温
度、燃油温度以及催
化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式与热偶电阻式三
种主要类型。三种类
型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器
得精度高
,
但响应特
性差；热敏电阻式
温度传感器灵敏度高
,
响应特性较好，但线性差，适应温度较低
;
热偶电
阻式温度传感器得精度高，测
量温度范围宽，但需要配合放大器与冷端处理一起使用
.
爆振
传感器得作用就是对发动机得气缸压力或其她能对发动机爆振做出判断得相关
参数进行检
测，并将信号送入发动机
ECU
。
<
/p>
常见得爆振传感器有两种
,
磁致伸缩式爆
振传感器
,
压电式爆振传感器。
ａ．磁致伸缩式爆震传感器
:
利用
磁致伸缩效应得加速度计。爆震使传感器在特定得频率
产生异常高输出电压，把这个异常信号分离出来作为爆震信号。
磁致伸缩式爆振传感器得外形与结构
磁致伸缩式爆振传感成
b
、压电式爆震传感器
:
利用结晶与陶瓷多晶体得压
电效应，或利用掺硅压敏电阻效应
等原理。分为共振型与非共振型。共振型就是自振频率
与爆震频率相同得振子与能够检测
振子振动压力并将其转换为电信号压电元件构成
.
非共振爆震传感器利用压电元件直接检
测爆
震信号。
压电式爆震传感器如图所示
,
1
、
6-
电气接头
2-
配重
;3-
压电元件
4
—外壳
5
、
8
—安装部螺纹
7
—压电元件
4
、爆震控制原理
< br>点火过早时，
由于上止点附近得压力升高率迅速增大，
使
末端混合气得压力显著上升，
因而爆震容易发生；相反，推迟点火则可以减轻甚至避免爆
震
.
爆震控制得目得就就是根
据爆震传
感器得信号调整点火时刻使汽油发动机工作在临界爆震状态。
爆振控制系统组成
如图
爆振控制系统组成
硬件调整得三种方法
（ａ
)
缓慢推迟，缓慢提前：每当判定发生爆震时，慢慢推迟点火，一步步减少
修正
量
;
利弊：爆震会持续一段时间
.
（
b
）急速推迟
,
缓慢提前
:
一收到爆震得
判断信号
,
迅速大幅度推迟点火
,
再慢慢
恢复到原来得点火时间
;