第3章点火系统

例如，电源电压为 14 V，导通时间 为 5 ms，发动机转速为 2 000 r／ min，则导通 5 ms相当于曲轴转角 （闭合角）为： （360°×2000/60）×（5/1000）＝ 60°
（二）点火提前角的控制
点火提前角的大小会对发动机油耗、功率、 排放污染、爆震、行驶特性等产生较大的影 响； 影响点火提前角的两个主要因素是：发动机 的转速和负荷。 根据汽车实际运行工况及不同工况的要求， 在实验室中可获得各种工况下的最佳点火提 前角。并将此数据储存在微机的存储器中。 如已知转速和负荷就可以从图中找出相应的 最佳点火提前角。
无触点电子点火系统的特点： （1）取消了断电器触点 （2）初级电流可通过电路加以控制 （3）仍需采用机械离心提前和真空 提前调节机构，无法精确控制点火 提前角。
三、微机控制点火系统
基本工作原理：
ECU根据曲轴位置传感器判断出各缸的活塞位置， 并由转速传感器脉冲信号计算出发动机转速， 再通过节气门位置传感器和空气流量传感器确 定出负荷的大小，对发动机的运行工况作出较 精确的判断。 根据发动机转速和负荷的大小， ECU从存储单 元中查出对应此工况的点火提前角和初级电路 导通时间（闭合时间），由这些数据对电子点 火器进行控制，从而实现点火系统的智能控制。 另外， ECU还可以根据其它影响因素对这两个 参数进行修正，实现点火系统的精确控制。
磁致伸缩式
2. 压电式：
用压电元件将振动压力转换成电压信号。
压电效应：某些晶体（如天然石英晶体、 人工极化陶瓷等）在一定方向外力作用 下或承受变形时， 其晶面或极化面上将 有电荷产生的现象。 Q=KF K-压电常数 F-作用在晶体上的力
1）非共振型 组成： 外壳 压电元件 配重块 引线
工作原理
传统触点式点火系主要存在以下缺点： 一、 闭合角不能变化，闭合时间随转速变化 较大。次级电压的最大值随发动机的转速升 高和气缸数的增加而下降。 二、由于触点打开时易产生火花，使触点容易 烧蚀。 三、由于初级电流大小受触点允许电流强度的 限制（一般不超过5A），因此火花能量的提 高受到了限制。 四、点火提前角的控制精度差。 五、由于传统点火系次级电压上升慢，因此对 火花塞积炭和污染很敏感。
机械触点式（传统点火系统）
点 火 系 统 分 类
有触点电子点火系统（晶体管辅助点火系统）
普通
电子式 无触点电子点火系统
有分电器微机控制点火系统
微机控制式 无分电器微机控制点火系统 图3-1 点火系统的分类
机械式点火系统
组成：电源（蓄电池）、发电机、点火开关、 点火线圈、断电器、配电器、电容器、火花 塞、高压导线、附加电阻。
同时点火方式工作原理
当初级电路断开后，将在两个活塞位置同步缸的 火花塞上同时产生点火火花。 其中运行至压缩上止点的气缸点燃作功。 运行至排气上止点的气缸为无效点火，由于缸 内压力低，废气中 有很多导电离子， 该缸火花塞很容易 被击穿放电，消耗 能量很小，不影响 点火缸火花能量。
传统点火系，在高转速时初级电流减小，次级电压 下降，影响了发动机动力性和经济性；而低转速时 初级电流增大，次级电压上升，点火线圈过热。
理想闭合角控制 三维图
闭合角控制
闭合角控制就是大功率晶体管导通时 间的控制。 一般是根据电源电压查图表得到的导 通时间，再根据发动机的转速换算成曲 轴的转角，以决定闭合角的大小。
爆 震 控 制 系 统
爆震的测量方法： 测汽缸压力：检测精度最佳，但传感 器耐久性差，安装困难。 测燃烧噪声：非接触式，耐久性好， 但精度和灵敏度差。 测发动机机体振动：较为实用，方便， 成本低。 • 爆震传感器的功用：是把爆震时传到缸 体上的机械振动频率转换成电压信号， 输出ECU作为爆震控制信号。 • 爆震传感器大多安装在汽缸体上。
爆震与点火时 刻的关系：
点火提前角越大， 燃烧的最大压力 越大，就越易产 生爆震。
试验证明：发 动机发出最大 扭矩的点火时 刻是在开始产 生爆震的点火 时刻的附近。
爆震控制系统
爆震控制系统，由爆震传感器检测爆震强度， 在产生爆震时，微机自动减少点火提前角使 点火时刻保持在爆震边界曲线的附近，提高 发动机的功率，降低燃料的消耗。 当发动机产生爆震时，微机通过爆震传感器 的输入信号和比较电路判别出发动机产生爆 震，并依据爆震强度输入信号，由微机控制 延迟点火提前角的大小。当爆震现象消失时， 则微机恢复正常的点火提前角的控制。
（一）闭合时间（闭合角）的控制
闭合角的概念来源于传统点火系，是指断电器 触点闭合期间，即初级电流接通期间分电器轴 转过的角度。在电子点火系中，多用闭合时 间——初级线圈中初级电流导通的时间。 为了使发动机在实际工作中的每种工况下，点 火系统都产生一定强度的高压火花，要求初级 线圈在开关断开时的电流具有稳定的值。而决 定初级线圈中电流大小的因素主要是线圈通电 时间（即闭合时间）和发动机电源系统电压。
（一）信号发生器
主要有三种： 光电式 磁感应式 霍尔式
光 电 式 信 号 发 生 器
实物图
磁感应式信号生器
实物图
霍尔式信号发生器
实物图
（二）电子点火器
电子点火器的作用： 对来自信号发生器的脉冲信号进行放大、 处理、识别，求出发动机的转速，并根据发动 机转速来控制点火线圈中初级电路电流的接通 时间和断开时刻。 电子点火器组成：一般由脉冲信号处理电路、 初级线圈电流控制电路、稳压电路和大功率三 极管输出驱动电路四部分组成。
4、防爆震控制方法 汽油机用火花塞跳火将混合气点燃， 使火焰在混合气内不断传播进行燃烧。 爆震燃烧是燃烧室内的末端混合气在正 常火焰到达之前，因其高温、高压引起 自燃，它在燃烧过程结束前发生。 爆震的主要危害： 噪音大， 很可能使发动机损坏，特别是在大负 荷条件下。
消除爆震的方法： （1）采用抗爆震性能好的燃料、 （2）改进燃烧室结构、 （3）加强冷却 水循环、 （4）推迟点火 时间，尤其是 推迟点火时间 对消除爆震有 明显的作用。 点火提前 角越大， 燃烧的最 大压力就 越大。
启动时点火提前角的控制
发动机启动时，启动开关作用，即进入启动 时点火提前角的控制模式 。
怠速及减速时点火提前角控制
当节气门位置传感器怠速触点闭合，进入怠速 或减速的状态，点火提前角根据发动机转速、 冷却水温及车速确定点火提前角。
2、基本点火提前X水温修正系数
3、原始设定点火提前角+基本点火提前角+ 修正点火提前角 （1） 原始点火提前角：有些车，如丰田 TCCS系统，其值大约在10度左右。 （2） 基本点火提前角：存储在微机的存储器 ROM中，可分为怠速和平常行驶时的点火提 前角。 （3） 修正点火提前角：可根据暖机、稳定怠 速的点火提前特性来确定点火提前角的大小， 为实现最佳点火提前角进行修正。如修正点 火提前角随水温升高而减小。
控制特点： 转速 点火提前角 负荷 点火提前角
点火系的分类
按点火系统的发展来分有： 机械触点式（传统点火系统） 普通电子式，又分为： 有触点电子点火 无触点电子点火 微机控制式 有分电器微机控制点火系统 无分电器微机控制点火系统
普通电子点火系统分类： 1. 按有无断电器触点可分为 有触点电子点火系或者半导体辅助点火系 无触点电子点火系 2．按点火信号产生的方式不同分 磁感应式 光电式 霍尔效应式等
第3章 电子点火系统
通过本章的学习，应做到 (1)了解并掌握各种电子点火系统的特点、 组成与原理。 (2)初步掌握点火控制及爆震控制的原理。 (3)掌握点火系统的控制要素及控制特点。
3.1 点火系统概述
点火系的功能：依据发动机的作功顺序适时向 发动机各缸提供强烈的高压火花。 主要体现在点火的时刻和点火火花的强度。 点火系的基本工作原理：通过断电开关控制 点火线圈初级线圈中的电流的大小和切断时 刻，从而控制点火时刻和点火的能量，保证 发动机混合气以最佳的速度及时的进行完全 的燃烧。
无分电器点火系统目前常采用以下两种 方式： 1．同时点火方式：两缸共用一个点火线 圈。 2．独立点火方式：一缸一个点火线圈
1、同时点火方式
两个活塞位置同步缸共一个点火线圈。 初级点火线圈连接在控制电路中由ECU控制， 次级点火线圈有两个高压输出端，分别接在两 个活塞位置同步缸的火花塞上。
活塞位置同步缸： 两缸活塞同时到 达上止点，一个 缸为压缩上止点， 另一个缸为排气 上止点
传感器及外壳一起安装在发动机缸体上，缸体 振动时，外壳与配重块之间产生相对运动外 壳与配重块之间的压电元件受振动压力产生交 变电压将控制组件的选频网络调至爆震频率， 使其仅能检测出爆震时振动产生的电压可根 据电压振幅的大小判断爆震的强度。
爆震传感器的信号
2）共振型 组成： •与爆震几乎具 有相同共振频 率的振子 •能够检测振子 并将其转换成 电压信号的压 电元件
二、无触点电子点火系统
无触点普通电子点火系的基本特点： 采用了各种型式的点火信号发生器来 代替断电器触点，由信号发生器产生触 发以控制点火信号，经过点火器的放大 电路，最后控制大功率三极管的导通和 截止，达到控制点火线圈初级电流通断 的目的。 结构特点：增加了信号发生器和电子点 火器。
1-蓄电池 2-点火开关 3-脉冲信号发生器 4-电子点火器 5-过压保护器 6-信号处理器 7-闭合角控制电路 8-外接电阻 9-点火线圈 10-高压线(至分电器)
四、微机控制无分电器
无分电器点火系统完全取消了传统的分电器， 没有配电器（分火头和分电器盖），由微机 ECU发出点火信号，点火线圈产生的高压电 直接送到火花塞。
特点：去掉分电器，由微机控制点 火模块和多个点火线圈直接给各缸 点火，提高了点火控制精度，消除 了分电器的电磁干扰。 缺点：多个点火线圈，造价高。
闭合角（闭合时间）控制特点：
（1）随电源电压的变化而变化： 闭合角 电压 （2）随转速变化而变化： 转速 闭合角 闭合时间不变 即在发动机转速变化时，控制大功率三极管导 通时间不变。以确保高转速时有足够的能量和 次级电压，不致发生断火，又能防低转速时点 火线圈和点火电子元件组件过度发热和损坏。