微机控制电子点火系统中没有机械式点火系统的提前调节装置(即离心点火提前调节装置和真空点火提前调节装置),点火提前角的控制主要由监测发动机运行状态的传感器,处理信号、发出指令的ECU和响应指令的点火控制器及点火线圈等来完成对点火提前角的调节。微机控制式电子点火系统广泛应用于电控发动机,主要有带分电器的微机控制式点火系统和不带分电器的直接点火系统(DLI点火系统)这两种。
微机控制点火系统点火提前角的控制方式与电控燃油喷射系统相同,也有开环控制和闭环控制两种。
开环控制:ECU根据有关传感器提供的发动机工况信息,从存储器中提取相应的基本点火提前角与实际工况相比对,运算后得出最佳点火提前角,控制点火控制器,从而控制点火线圈初级电流切断,产生点火高压电。但不检测控制的结果。
闭环控制:闭环控制点火控制系统在控制点火提前角的同时,还不断检测发动机的有关工作情况(如是否发生爆燃、怠速是否稳定、空燃比是否适合等),并将信息又反馈给电控单元ECU,电控单元及时对点火提前角进行进一步修正,使发动机始终保持最佳点火工作状态。
3.4.1 有分电器微机控制点火系统
在有分电器微机控制点火系统中,采用一个点火线圈,点火的高压电还是由分电器中的配电器按照发动机点火顺序分配到各缸火花塞。
(1)组成
微机控制电子点火系统主要包括与点火有关的各种传感器、电子控制器(ECU)、点火器(点火模块)、点火线圈、分电器(配电器)、火花塞等,如图3.20所示。
图3.20 有分电器微机控制点火系统的组成
(2)有分电器微机点火系统的控制
1)点火提前角的控制
实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角
2)通电时间的控制
为了防止初级电流过大而烧坏点火线圈,在点火控制电路中,必须控制一个最佳通电时间,以保证在任何转速下初级电流都能达到规定值7A。这样既能改善点火性能,又能防止初级电流过大而烧坏点火线圈。
3)爆燃控制
有爆燃时,则逐渐减小点火提前角(推迟点火),直到爆燃消失为止;无爆燃时,则逐渐增大点火提前角(提前点火),当再次出现爆燃时,ECU又开始逐渐减小点火提前角。爆燃控制过程就是对点火提前角进行反复调整的过程。
(3)各种传感器
1)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微机,微机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,如图3.21所示。
2)进气压力传感器
对于D形电控燃油喷射系统的发动机,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微机,微机以此作为确定点火提前角的基本信号,实物如图3.22所示。
图3.21 曲轴转角和转速传感器
图3.22 进气压力传感器
3)空气流量传感器
在L形电控燃油喷射系统中,空气流量传感器用来测量进入汽缸的空气量,作为发动机的负荷信号,同时也作为点火提前的基本信号,实物如图3.23所示。
图3.23 空气流量传感器
图3.24 进气温度传感器
4)进气温度传感器
此传感器用来测量发动机的进气温度,微机可根据此信号对点火提前角进行修正,实物如图3.24所示。
5)冷却液温度传感器
该传感器将冷却液温度信号送入微机,微机根据此信号对点火提前角进行修正,并控制启动和暖机期间的点火提前角,实物如图3.25所示。进气温度传感器和冷却液温度传感器常采用热敏电阻式传感器。
图3.25 冷却液温度传感器
图3.26 节气门位置传感器
6)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,微机通过这个信号来判定节气门所处的位置及发动机的工况,依此修正点火提角前,实物如图3.26所示。
7)爆燃传感器
爆燃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,微机将自动减小点火提前角。常见的爆燃传感器有两种,即一种是磁致伸缩式爆燃传感器,另一种是压电式爆燃传感器。磁致伸缩式爆燃传感器的外形与结构如图3.27(a)所示,压电式爆燃传感器的结构如图3.27(b)所示。
图3.27 爆燃传感器
除了以上传感器外,还有凸轮位置传感器。
(4)电控单元ECU
电控单元ECU是点火控制系统的核心,ECU中存储了设定的该型发动机在各种工况下的最佳点火提前角。其作用是根据发动机各传感器输入的信息与内存的数据及程序,进行分析、比较、运算、处理、判断,然后向点火控制器发出指令,点火控制器控制点火线圈初级电流的通断。
3.4.2 无分电器配电式微机点火系统
无分电器式电子点火系统取消了分电器配电方式,用点火线圈直接配电,所以称直接配电式点火系统。
无分电器式点火系统的配电方式主要有单独点火方式和双缸同时点火方式这两种。
(1)单独点火方式微机点火系统
单独点火方式微机点火系统如图3.28所示。
图3.28 单独点火方式微机点火系统
在独立点火式点火系统中,发动机每个汽缸都配有一个闭磁路式(高能)点火线圈,并安装在火花塞上方,直接与火花塞连接。在点火控制器中,设置有与点火线圈相同数量的大功率三极管,分别控制每个点火线圈初级电流的通断。
独立点火的优点是省去了高压配电线,点火能量损耗减小,同时所有高压部件都可安装在发动机汽缸盖上的金属屏蔽罩内,点火系对无线电的干扰降低。
(2)双缸同时点火方式微机点火系统
双缸同时点火是指一个点火线圈同时为两个汽缸点火。这种方式要求一只点火线圈同时为两个火花塞点火,同时点火的两个缸工作相位相差360°曲轴转角,这样,当一缸为做功行程,另一缸必然为排气行程,同时点火式点火系统又分线圈配电式和二极管配电式两种。
1)线圈配电式电子点火系统
它主要由各传感器、电控单元(ECU)、点火控制器、点火线圈(数量为发动机汽缸数的一半)、火花塞等组成,如图3.29所示。
图3.29 双缸同时点火线圈配电式微机点火系统
2)二极管配电点火方式微机点火系统
二极管配电式的特点是4个汽缸共用一个点火线圈,点火线圈有两个初级绕组和一个次级绕组,次级绕组有两个输出端,在通往4个火花塞的高压电路中串联有4个高压二极管,利用其单向导电性交替完成1,4缸和2,3缸配电过程。如图3.30所示。
图3.30 二极管配电点火方式微机点火系统
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