發(fā)動機(jī)點火控制系統(tǒng)

摘 要：本文主要介紹了點火系統(tǒng)的功能、類型以及控制原理。目的在于更好的掌握點火系統(tǒng)的基本控制理論，為故障排除點火系統(tǒng)故障奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：控制；點火線圈；點火提前角

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）25-026-02

一、雙缸同時點火方式

雙缸同時點火方式具有下列優(yōu)點：（1）由于廢除了分電器，所以節(jié)省空間；（2）由于廢除了配電器，不存在分火頭與分電器蓋旁電極間產(chǎn)生的火花，因此可有效地降低點火系對無線電的干擾。同時因點火系高壓電路中阻抗減小，點火更加可靠。

在該點火系統(tǒng)中，點火線圈直接與火花塞連接，點火線圈的次級繞組有兩個高壓輸出端，次級繞組利用高壓線連接兩個氣缸的火花塞，通過它們的接地點串聯(lián)成一個閉合回路，一個點火線圈產(chǎn)生的高壓電可以向兩個氣缸的火花塞提供。該點火方式，點火線圈對處于壓縮行程上止點和排氣上止點兩個氣缸同時點火，例如，對1、4缸進(jìn)行同時點火，第1缸壓縮上止點時，第4缸則是排氣上止點，此時第1缸是有效點火（點燃混合氣體），第4缸則是空火，即無效點火，由于第4缸里的壓力比第1缸低得多，只需很少放電能量就能保證高壓電通過。曲軸轉(zhuǎn)過360°后，情況正好相反，第4缸是有效點火，第1缸是空火。上海大眾桑塔納2000 AYJ和3000 BKT、POLO 1.6 BCD、帕薩特2.0 BNL發(fā)動機(jī)均采用雙缸同時點火方式。

二、單缸獨(dú)立點火方式

單缸獨(dú)立點火方式具有下列優(yōu)點：（1）由于無機(jī)械分電器和高壓導(dǎo)線，因而能量損失、漏電損失小，各缸的點火線圈和火花塞均由金屬罩包覆，其電磁干擾大大減??；（2）由于采用了與氣缸數(shù)相同的特制點火線圈，該點火線圈的充放電時間極短，能在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)9000r/min時，提供足夠的點火電壓和點火能量；（3）由于無機(jī)械分電器，又恰當(dāng)?shù)貙Ⅻc火線圈安裝在雙凸輪軸的中間，充分利用了有限空間，因而節(jié)省了發(fā)動機(jī)周圍的安裝空間。

單缸獨(dú)立點火方式也稱獨(dú)立點火方式。這種方式是一個火花塞上配一個點火線圈。因此稱它為集成式火花塞，也有的稱它為單火花點火線圈。這種點火方式，點火線圈產(chǎn)生的高壓電單獨(dú)地直接向每一個氣缸點火。

三、電控點火系統(tǒng)控制

1、點火提前角控制

（1）點火提前角及其影響因素

①最佳點火提前角

對于現(xiàn)代汽車而言，最佳的點火提前角不僅應(yīng)保證發(fā)動機(jī)的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性都達(dá)到最佳，還必須保證排放污染最小。混合氣在氣缸內(nèi)燃燒，當(dāng)最高燃燒壓力出現(xiàn)在上止點后10左右時，發(fā)動機(jī)的輸出功率最大。

②影響點火提前角的因素

最佳點火提前角除了與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣歧管絕對壓力（負(fù)荷）有關(guān)之外，還與發(fā)動機(jī)燃燒室形狀、燃燒室內(nèi)溫度、空燃比、燃油品種、大氣壓力、冷卻液溫度等因素有關(guān)。在普通EFI系統(tǒng)中，當(dāng)上述因素變化時，系統(tǒng)無法對點火提前角進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)采用電子點火系統(tǒng)時，發(fā)動機(jī)在各種工況和運(yùn)行條件下，都可能提供理想的點火提前角，因此發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放都可以達(dá)到最佳。

（2）點火提前角控制

①起動期間的點火時間控制

在起動期間，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低（通常在500 r/min以下），由于進(jìn)氣歧管壓力信號或進(jìn)氣量信號不穩(wěn)定，點火時間固定在初始點火提前角（隨發(fā)動機(jī)而異）。此時的控制信號主要是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號和起動開關(guān)信號。

②起動后點火時間控制

實際點火提前角=初始提前角+基本點火提前角+修正點火提前角（或延遲角）

①基本點火提前角

在正常運(yùn)行工況運(yùn)行時，ECU根據(jù)進(jìn)氣歧管壓力信號（或進(jìn)氣量信號）、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號、節(jié)氣門位置信號、爆震信號等確定基本點火提前角。

在怠速工況運(yùn)行時，ECU根據(jù)節(jié)氣門位置信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號、空調(diào)開關(guān)信號確定基本點火提前角。

②點火提前角的修正

ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)冷卻液溫度、怠速穩(wěn)定性、空燃比反饋做出點火提前角的修正。

2、通電時間控制

對于電感儲能式電子點火系，當(dāng)點火線圈的初級電路被接通后，其初級電流是按指數(shù)規(guī)律增長的。初級電路被斷開瞬間初級電流所能達(dá)到的值即斷開電流與初級電路接通的時間長短有關(guān)，只有通電時間達(dá)到一定值時，初級電流才可能達(dá)到飽和。而次級電壓最大值U2max是與斷開電流成正比的。因此必須保證通電時間能使初級電流達(dá)到飽和。但如果通電時間過長，點火線圈又會發(fā)熱并使電能消耗增大。因此要控制一個最佳通電時間，兼顧上述兩方面的要求。同時，蓄電池的電壓變化也將影響初級電流。如蓄電池電壓下降時，在相同的通電時間里初級電流所達(dá)到的值將會減小，因此必須對通電時間進(jìn)行修正。

在有些點火裝置中，為了減小轉(zhuǎn)速對次級電壓的影響，提高點火能量，采用了初級線圈電阻很小的高能點火線圈，其飽和電流可達(dá)30 A以上。為了防止初級電流過大燒壞點火線圈，在點火控制電路中增加了恒流控制電路，保證在任何轉(zhuǎn)速下初級電流都能達(dá)到規(guī)定值（7A），改善了點火性能，又能防止初級電流過大而燒壞點火線圈。

3、爆震控制

爆震是汽油機(jī)運(yùn)行中最有害的一種故障現(xiàn)象。發(fā)動機(jī)工作如果持續(xù)產(chǎn)生爆震，火花塞電極或活塞就可能產(chǎn)生過熱、熔損等現(xiàn)象，造成嚴(yán)重故障，因此必須防止爆震的產(chǎn)生。

點火時刻提前，燃燒的最大壓力就高，因而容易產(chǎn)生爆震。發(fā)動機(jī)發(fā)出最大扭矩的點火時刻是在開始產(chǎn)生爆震點火時刻（爆震界限）的附近。因此在設(shè)定點火時刻時，應(yīng)留有離開爆震界限的余量。無爆震控制時，所留余量就必須大些，這時的點火時刻比發(fā)出最大扭矩時的點火時刻滯后，故扭矩有所降低。若用爆震傳感器能檢測到爆震界限，就可以把點火時刻控制到接近爆震極限的位置，以便能更有效地提高發(fā)動機(jī)的輸出功率。尤其是在裝有廢氣渦輪增壓器的發(fā)動機(jī)上，由于使用絕熱增壓的空氣燃燒。發(fā)生爆震的可能性增大，更需采用爆震控制。

爆震控制的方法：爆震傳感器安裝在氣缸體上，利用壓電晶體的壓電效應(yīng)，把爆震傳到氣缸體上的機(jī)械振動轉(zhuǎn)換成電信號輸入ECU，ECU把爆震傳感器輸出信號進(jìn)行濾波處理并判定有無爆震及爆震強(qiáng)度的強(qiáng)弱，推遲點火時間。爆震強(qiáng)推遲點火角度大；爆震弱推遲的角度小。每次調(diào)整都以一固定的角度遞減，直到爆震消失為止。而后又以一固定的角度提前，當(dāng)發(fā)動機(jī)再次出現(xiàn)爆震時ECU又使點火提前角再次推遲，調(diào)整過程如此反復(fù)進(jìn)行。

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