微机控制点火系统

与传统点火系统一样，电子点火系统对点火时刻的调节基本上仍采用离心提前和真空提前两套机械式点火提前调整装置，而它们只能根据发动机转速和负荷的变化来调节点火提前角，且调节特性为线性(或不同线性的组合)规律，如图5-28所示。而发动机的最佳点火提前角除了随转速和负荷变化外，还受诸多因素的影响，如环境状况、车辆的技术状况、使用状况等，而且最佳点火提前角随发动机转速和负荷变化的规律也不是线性的。因此，各种普通电子点火系统都存在着考虑的控制因素不全面、点火提前角控制不精确的缺陷，影响了发动机性能的充分发挥。此外，离心点火提前调整装置和真空点火提前调整装置中，机械运动部件的磨损、老化和脏污等，都会引起点火提前角调节特性的改变，使发动机性能下降。

图5-28 点火提前角随转速与真空度的变化规律和调节特性

(a)点火提前角随进气歧管真空度的变化规律;(b)点火提前角随发动机转速的变化规律

1—理想点火正时曲线;2—微机控制点火正时曲线;3—机械调节点火正时曲线

在20世纪70年代后期，随着计算机技术的飞速发展和发达国家对汽车排放限制及对其他性能要求的提高，微机开始在汽车上获得应用——用微机控制点火正时，形成了微机控制点火系统。由于微机具有响应速度快、运算和控制精度高、抗干扰能力强等优点，通过微机控制点火提前角要比机械式的离心点火提前调整装置和真空点火提前调整装置的精度高得多。微机控制点火系统可以通过各种传感器感知多种因素对点火提前角的影响，使发动机在各种工况和使用条件下的点火提前角都与相应的最佳点火提前角比较接近，并且不存在机械磨损等问题，克服了离心点火提前调整装置和真空点火提前调整装置的缺陷，使点火系统的发展更趋完善，发动机的性能得到进一步改善和更加充分的发挥。因此，微机控制点火系统是继无触点的普通电子点火系统之后，点火系统发展的又一次飞跃。微机控制点火系统按是否配有分电器分为有分电器微机控制点火系统和无分电器微机控制点火系统两种。

5.6.1 有分电器微机控制点火系统

有分电器微机控制点火系统一般由传感器、微机控制器、点火执行器等组成，如图5-29所示。

图5-29 有分电器微机控制点火系统组成

发动机点火系统的结构不尽相同，但其工作原理相似。奥迪200型轿车五缸涡轮增压发动机微机控制点火系统结构如图5-30所示。

图5-30 奥迪200型轿车五缸涡轮增压发动机微机控制点火系统结构

5.6.2 无分电器微机控制点火系统

1.优点

(1)在不增加电能消耗的情况下，进一步增大了点火能量。

(2)对无线电的干扰大幅度降低。

(3)避免了与分电器有关的一些机械故障，工作可靠性提高。

(4)高速时点火能量有保证。

(5)节省了安装空间，有利于发动机的合理布置，为汽车车身的流线型设计提供了有利条件。

(6)无须进行点火正时方面的调整，使用和维护方便。

由于无分电器微机控制点火系统具有上述突出特点，所以20世纪80年代问世以来，在美、日以及欧洲发达国家得到迅速发展和广泛应用，带来了点火系统发展的又一次飞跃。进入20世纪90年代后，无分电器微机控制点火系统在发达国家的应用已经比较普遍，我国一汽大众生产的部分奥迪轿车和捷达轿车、上海大众生产的部分桑塔纳2000型轿车等也相继采用了无分电器微机控制点火系统。无分电器微机控制点火系统正逐步成为点火系统的主流，其怠速的基本点火提前角如图5-31所示。

图5-31 怠速时的基本点火提前角

2.组成

无分电器微机控制点火系统由低压电源、点火开关、微机控制单元(ECU)、点火控制器、点火线圈、火花塞、高压线和各种传感器等组成，如图5-32所示。有的无分电器点火系统还将点火线圈直接安装在火花塞上方，取消了高压线。

图5-32 无分电器微机控制点火系统组成

3.主要元器件的结构及原理

与有分电器微机控制点火系统相比，无分电器微机控制点火系统的火花塞、高压线和主要传感器的结构和原理基本相同，但是微机控制单元、点火控制器和点火线圈在结构和原理方面存在一些差异。

1)微机控制单元

由于无分电器微机控制点火系统取消了机械式高压配电而改为电子式高压配电，因此微机控制单元不再只控制一个点火线圈初级绕组的通断，而是要根据曲轴的不同位置，按一定顺序控制两个或多个点火线圈初级绕组，以实现电子式高压配电。微机控制单元除了包括输入接口电路、A/D转换器、CPU、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)等组成部分外，还增加了汽缸判别(简称判缸)电路(又称为分电电路)，以根据曲轴位置传感器或汽缸判别信号传感器确定需要控制的点火线圈初级绕组。同理，输出接口电路也不只输出一路点火控制信号，而是依次输出多路点火控制信号，分别控制点火控制器中与各点火线圈初级绕组对应的大功率三极管的通断;或者输出接口电路在输出一路点火控制信号的同时输出一路判别汽缸信号，由点火控制器根据点火控制信号和判别汽缸信号控制与各点火线圈初级绕组对应的大功率三极管的通断，使需要点火汽缸的火花塞适时跳火。

2)点火控制器

由于无分电器点火系统有两个或多个点火线圈或点火线圈初级绕组，所以点火控制器一般除了具有自动断电功能、导通角控制、恒流控制等电路外，还有汽缸判别电路和多个大功率三极管及相应的控制电路。

3)点火线圈

由于无分电器微机控制点火系统有两个或多个点火线圈初级绕组，发动机的一个工作循环，每个点火线圈初级绕组只通断一次(独立点火)或两次(同时点火)，所以点火线圈初级绕组能够有较长的通电时间，点火线圈可以采用完全的闭磁路结构，提高能量利用率。点火线圈具体结构因高压配电方式的不同而不同。

Ⅰ.独立点火方式配电用的点火线圈

采用独立点火方式时，发动机每个汽缸都有自己的点火线圈，每个点火线圈的结构完全相同。

独立点火方式特别适合在双凸轮轴发动机上配用，点火线圈安装在两根凸轮轴中间，每一点火线圈压装在各缸火花塞上，在布置上很容易实现。奥迪轿车四气门五缸发动机的点火线圈安装情况如图5-33所示，每个点火线圈通过导向座用四个螺钉固定在汽缸盖的盖板上，然后再扣压到各缸火花塞上。

Ⅱ.点火线圈配电方式配用的点火线圈

发动机采用点火线圈配电方式时，点火线圈实际是由若干个相互屏蔽的、独立的点火线圈组装起来形成的一个点火线圈组件。每个独立的点火线圈初级绕组的一端通过点火开关与电源正极相连，另一端由点火控制器的大功率三极管控制搭铁;次级绕组两端分别接到两个汽缸的火花塞上，使两个汽缸的火花塞同时跳火。六缸发动机双火花点火系统采用的点火线圈组件的结构及电路图如图5-34所示。

Ⅲ.二极管配电方式配用的点火线圈

二极管配电方式配用的点火线圈有两个初级绕组(或一个初级绕组被中心抽头分成两个部分，组成两个初级绕组)和一个次级绕组。次级绕组有两个输出端，每个输出端又分别接两个方向相反的高压二极管，这样次级线圈通过四个高压二极管与火花塞组成回路;两个初级绕组的电路由点火控制器中的两个大功率三极管控制轮流接通和断开。点火线圈有两种形式:一种是点火线圈只包含初级绕组和次级绕组，不包含高压二极管，高压二极管装在火花塞上方，便于高压二极管检修，点火线圈有两个高压插座;另一种是点火线圈既包含初级绕组和次级绕组，又包含四个高压二极管，点火线圈有四个高压插座，这种结构有利于简化线路结构，高压线连接简便，但是一旦有一个高压二极管损坏，点火线圈就需要更换。二极管配电方式配用的点火线圈如图5-35所示。

图5-33 奥迪轿车四气门五缸发动机点火线圈安装

图5-34 六缸发动机双火花点火系统的点火线圈组件结构和电路

图5-35 二极管配电方式配用的点火线圈