计算机控制点火系统

计算机控制点火系统是根据各传感器输入信号，计算确定最佳点火提前角和初始电路导通角，并将点火控制信号输送给点火控制器，通过点火控制器快速、准确地控制点火线圈的工作。 计算机控制点火系统示意图如4.30所示。

图4.30 计算机控制点火系统示意图

1. 计算机控制点火系统的组成

计算机控制点火系统主要由传感器、ECU、执行器等组成。

(1)传感器(包括各种开关)。

传感器主要有:曲轴位置传感器、空气流量计或压力型传感器、进气温度传感器、水温传感器、节气门位置传感器、车速传感器、爆震传感器、空调开关信号、动力转向开关信号等。 不同的车安装的传感器有所不同，但是曲轴位置传感器、空气流量计或压力传感器、水温传感器、节气门位置传感器、车速传感器是计算机控制点火系必须有的，爆震传感器可以对点火时刻进行闭环控制。 其他的响应传感器根据车的具体配置而定。

(2)ECU。

ECU(又称电子控制器)的作用是根据发动机各传感器输入的信息及内存的数据，进行对比、分析、运算、处理、判断，然后输出指令控制相关执行器的动作，达到快速、准确控制发动机工作的目的。 电子控制器的基本构成如图4.31所示。 主要包括输入回路、输出回路、A/D转换器、微型计算机以及电源电路、备用电路等。

图4.31 电子控制器的基本组成

在计算机的只读存储器ROM中，存放着各种程序和该车在各种工况下最优化的点火提前角等数据。 发动机工作时，计算机根据各传感器及开关信号输入的发动机信息，时刻检测曲轴位置、活塞运行位置及发动机负荷和转速，根据此时的发动机负荷和转速，查出此时此刻的基本点火提前角，并根据此时的工况进行修正，计算出最佳的点火提前角。 计算机适时按最佳点火提前角向输出回路发出指令，控制点火器切断点火线圈一次电路电流，产生高压电，并按发动机的点火顺序分配到各缸火花塞进行点火。

(3)执行器。

执行器也可以称为点火组件、点火器，是控制点火的执行器。 它的作用是根据电子控制器输出的指令，通过内部的大功率晶体管的导通和截止，控制一次电流的通断，使点火线圈产生高压电，之后分配给各缸，完成点火工作。

2. 计算机控制点火系统的分类

计算机控制点火系统根据控制的方式、器件等有不同的分类方式。

(1)计算机控制点火系统根据控制的方式分类。

计算机控制点火系统根据控制的方式分为两种:开环控制和闭环控制。

1)开环控制方式。 开环控制方式是指计算机检测发动机各种工作状态信息，并根据这些信息，从内部存储器中查出相应的点火提前角，然后输出控制信号对点火时刻进行控制。 这种控制方式对控制结果不予反馈。 开环控制所用的控制数据是经过大量的试验优化的结果，是综合考虑到经济性、动力性、排放等要求而确定的。

2)闭环控制方式。 闭环控制方式是指计算机以一定的点火提前角控制发动机工作时，同时还不断地检测发动机的有关工作状态，然后根据检测到的反馈信号的相关信息再对点火提前角进行修定，从而更理想地控制点火。 在进行闭环控制时，可以有多种对信号进行反馈控制的传感器，如爆震传感器、转速信号等，但是目前汽车上最实用的是使用爆震传感器检测发动机是否有爆震信号，对点火提前角实现最佳控制。

(2)计算机控制点火系统按照有无分电器分类。

计算机控制点火系统按照有无分电器可分为两种:有分电器式和无分电器式。

有分电器式也称为非直接点火系统，该点火系统仍然保留分电器，点火线圈产生的高压电是经过分电器中的配电器进行分配的，如图4.32所示。

图4.32 有分电器式点火系统

3. 计算机控制点火系的工作原理

(1)计算机控制点火系的基本工作原理。

计算机控制点火系统是通过计算机综合各传感器输入信息，从存储器中选出适当的点火提前角，再根据曲轴位置传感器判别出曲轴转速、位置及各缸工作位置，然后通过控制大功率晶体管的导通和截止来控制点火线圈一次电路的通断，从而来控制点火线圈一次电流的变化。

(2)点火提前角控制。

因为点火提前角的大小会对发动机的油耗、功率、排放污染、爆震、行驶特性等产生较大的影响，而决定点火提前角大小的两个主要因素是发动机的转速和负荷。 根据汽车实际运行状况及不同工况的各种要求，在实验室中可以获得各种工况下的最佳点火提前角，并将此数据储存在计算机的存储器中。 例如在怠速时，最佳点火提前角就是使有害气体排放最低，运转平稳和油耗最小的点火提前角。 在部分负荷范围，主要要求提高行驶特性和降低油耗。 在大负荷工况，重点是提高最大扭矩，避免产生爆震。

(3)无分电器点火系统的工作原理。

目前越来越多的车采用无分电器式点火系统，无分电器式也称为直接点火系统。 该系统又分两种控制方式，一种方式是每两缸共用一个点火线圈，双缸同时点火，但是只有一缸做功的点火系统，如图4.33所示；另外一种方式是每缸一个点火线圈，各缸独立进行控制，如图4.34所示。

图4.33 两缸共用一个点火线圈的点火系统的电路示意图

(a)点火线圈配电式；(b)二极管配电式

图4.34 每缸一个点火线圈的点火系统电路示意图

无分电器点火系统具有以下优点:

具有上述计算机控制点火系统的一切优点；由于取消了分电器，节省空间；由于没有配电器，不存在分火头与分电器盖旁电极间产生的火花，因此可有效地降低点火系统对无线电的干扰，同时也消除了多缸发动机的误点火现象。

同时点火方式两缸采用一个点火线圈，其中一缸在排气末期，另一缸在压缩末期同时串联点火，如图4.35所示。

图4.35 双缸同时点火时的放电电路

图4.36所示为丰田皇冠无分电器电子点火系统的组成，主要由传感器、电子控制器、点火线圈组成。

图4.36 丰田皇冠无分电器电子点火系统的组成

丰田皇冠采用电磁感应式凸轮轴位置传感器，由G和Ne两部分信号组成，图4.37为丰田皇冠无分电器电子点火系统的原理图，ECU根据量信号判别气缸的位置、检测曲轴的转角、决定点火时刻的初始点火提前角。 ECU根据传感器输入的信号，经计算、处理，将点火时刻信号IGt和气缸辨别信号IGd A、IGd B送至电路，控制相应的点火线圈的三极管导通或截止，从而产生高压电，点燃可燃混合气。1缸和6缸，2缸和5缸，3缸和4缸分别同时点火，但是由于一缸处于压缩行程，气缸压力高，因而所需的点火电压高，火花塞产生强烈的火花点燃可燃混合气，而另外一缸处于排气行程，气缸压力低，所需的点火电压低，火花塞产生微弱的火花，不足以点燃缸内的废气。

图4.37 丰田皇冠汽车无分电器电子点火系统原理图