第二節(jié)微機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)的組成與原理

1、第二節(jié)微機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)的組成與原理微機(jī)控制的點(diǎn)火系是70年代末開(kāi)始使用無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火裝置后的又一重大進(jìn)展，其最大的成功在于實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)火提前角的自動(dòng)控制，即可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行適時(shí)控制。因而可獲得混合氣的最佳燃燒，從而能最大限度的改善發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性能，提高其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，減少排氣污染。而普通的無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火系采用機(jī)械方式調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻，因?yàn)闄C(jī)械裝置本身的局限性，無(wú)法保證在各種狀況下點(diǎn)火提前角均處于最佳。此外，由于分電器中的運(yùn)動(dòng)部件的磨損，又會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)部件松曠，影響點(diǎn)火提前角的穩(wěn)定性和均勻性。全電子點(diǎn)火系則可完全避免此類(lèi)現(xiàn)象產(chǎn)生。在微機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)中，點(diǎn)火控制包括點(diǎn)火提前角的控制、通電時(shí)間

2、控制和爆燃控制等三個(gè)方面，并具有以下特點(diǎn): 1)在所有的工況及各種環(huán)境條件下，均可自動(dòng)獲得理想的點(diǎn)火提前角，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性及工作穩(wěn)定性等方面均處于最佳。 2)在整個(gè)工作范圍內(nèi)，均可對(duì)點(diǎn)火線(xiàn)圈的導(dǎo)通時(shí)間進(jìn)行控制。從而使線(xiàn)圈中存儲(chǔ)的點(diǎn)火能量保持恒定不變，提高了點(diǎn)火的可靠性，可有效地減少能源消耗，防止線(xiàn)圈過(guò)熱二此外，該系統(tǒng)可很容易實(shí)現(xiàn)在整個(gè)工作范圍內(nèi)提供稀薄燃燒所需恒定點(diǎn)火能量的目標(biāo)。 3)采用閉環(huán)控制技術(shù)后，可使點(diǎn)火提前角控制在剛好不發(fā)生爆燃的狀態(tài)，以此獲得較高的燃燒效率，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)各種性能的提高。微機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)一般由電源、傳感器、電子控制系統(tǒng)(ECU)、點(diǎn)火控制模塊、

3、分電器、火花塞等組成，如圖5-1所示。 l）電源一般由蓄電池和發(fā)電機(jī)共同組成，可供給點(diǎn)火系統(tǒng)所需的點(diǎn)火能量。 2)點(diǎn)火線(xiàn)圈能將點(diǎn)火瞬間所需的能量存儲(chǔ)在線(xiàn)圈的磁場(chǎng)中，還可將電源提供的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)樽阋栽陔姌O間產(chǎn)生擊穿點(diǎn)火的15 - 20kV高壓電。 3)分電器可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)序，將點(diǎn)火線(xiàn)圈產(chǎn)生的高壓電依次送到各缸火花基。 4)火花塞將具有一定能量的電火花引人氣缸，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的混合氣。 5)傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行參數(shù)的變化，為ECU提供點(diǎn)火提前角的控制依據(jù)。其中，最主要的傳感器是轉(zhuǎn)速傳感器、曲軸位置傳感器和空氣進(jìn)氣量傳感器。 6)電子控制系統(tǒng)是點(diǎn)火系統(tǒng)的中樞。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，它不斷地采

4、集各傳感器的信息，按事先設(shè)置的程序計(jì)算出最佳點(diǎn)火提前角，并向點(diǎn)火控制裝置發(fā)出點(diǎn)火指令。 7)點(diǎn)火控制模塊是ECU的一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它可將電子控制系統(tǒng)輸出的點(diǎn)火信號(hào)進(jìn)行功率放大后，再驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火線(xiàn)圈下作。 其工作原理及控制過(guò)程如圖5-1所示。 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，ECU不斷地采集發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度等信號(hào)，并根據(jù)存儲(chǔ)器ROM中存儲(chǔ)的有關(guān)程序與有關(guān)數(shù)據(jù)，確定出該工況下最佳點(diǎn)火提前角和初級(jí)電路的最佳導(dǎo)通角，并以此向點(diǎn)火控制模塊發(fā)出指令。 點(diǎn)火控制模塊根據(jù)ECU的點(diǎn)火指令，控制點(diǎn)火線(xiàn)圈初級(jí)回路的導(dǎo)通和截止。當(dāng)電路導(dǎo)通時(shí)，有電流從點(diǎn)火線(xiàn)圈中的初級(jí)線(xiàn)圈通過(guò)，點(diǎn)火線(xiàn)圈此時(shí)將點(diǎn)火能量以磁場(chǎng)的形式儲(chǔ)存起

5、來(lái)。當(dāng)初級(jí)線(xiàn)圈中電流被切斷時(shí)，在其次級(jí)線(xiàn)圈中將產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(15-20kV),經(jīng)分電器送至工作氣缸的火花塞，點(diǎn)火能量被瞬間釋放，并迅速點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的混合氣，發(fā)動(dòng)機(jī)完成作功過(guò)程。 此外，在帶有爆燃傳感器的點(diǎn)火提前角閉環(huán)控制系統(tǒng)中，ECU還可根據(jù)爆燃傳感器的輸入信號(hào)來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的爆燃程度，并將點(diǎn)火提前角控制在輕微爆燃的范圍內(nèi)，使發(fā)動(dòng)機(jī)能獲得較高的燃燒效率。第三節(jié)點(diǎn)火提前角控制 因點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、燃油消耗率、排氣凈化等性能產(chǎn)生直接影響，因此必須予以控制。 但由于點(diǎn)火提前角的控制本身屬于相當(dāng)復(fù)雜的多元求解問(wèn)題，因此難以找到精確的數(shù)學(xué)模型。但考慮影響發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角的主要因素是轉(zhuǎn)速和負(fù)

6、荷，人們普遍采用了實(shí)驗(yàn)法，來(lái)獲得發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速、不同負(fù)荷時(shí)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火提前角的最佳點(diǎn)(集)，以此找出三維控制模型圖(參見(jiàn)圖5-2a)，再將模型圖轉(zhuǎn)換成二維表，便可將這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在微機(jī)的存儲(chǔ)器中(參見(jiàn)圖5-2b)，以供實(shí)際的點(diǎn)火提前角控制之用。 在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，ECU通常根據(jù)各傳感器輸入的信息，從這些二維表中找出點(diǎn)火提前角的最佳值，對(duì)點(diǎn)火系進(jìn)行適時(shí)控制。一、豐田汽車(chē)TCCS系統(tǒng)點(diǎn)火提前角的控制 點(diǎn)火提前角控制系統(tǒng)，因制造廠家開(kāi)發(fā)點(diǎn)火裝置的型號(hào)不同而各異，豐田汽車(chē)TCCS系統(tǒng)點(diǎn)火提前角的控制如下式所示: 實(shí)際點(diǎn)火提前角=初始點(diǎn)火提前角十基本點(diǎn)火提前角十修正點(diǎn)火提前角 公式中各項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際內(nèi)

7、容如下: 點(diǎn)火提前角的修正隨發(fā)動(dòng)機(jī)而異，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)各白的特性曲線(xiàn)來(lái)進(jìn)行修正。 1.初始點(diǎn)火提前角 初始點(diǎn)火提前角為原始設(shè)定的，也稱(chēng)為固定點(diǎn)火提前角。對(duì)于豐田汽車(chē)的IG-GEL發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)講，其值為上止點(diǎn)前10。此外，在下列之一情況出現(xiàn)時(shí)，實(shí)際點(diǎn)火提前角等于初始點(diǎn)火提前角: 1)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化大，無(wú)法正確計(jì)算點(diǎn)火提前角; 2)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速在400r/min 下時(shí); 3)當(dāng)T端頭短路或節(jié)氣門(mén)位置傳感器怠速觸點(diǎn)閉合時(shí)，當(dāng)車(chē)速在2km/h時(shí); 4)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU內(nèi)的后備系統(tǒng)工作時(shí)。 2.基本點(diǎn)火提前角 基本點(diǎn)火提前角通常以二維表的形式儲(chǔ)存在CPU的ROM存儲(chǔ)器中，又分為怠

8、速和正常行駛兩種情況: 1)怠速時(shí)的基本點(diǎn)火提前角，是指節(jié)氣門(mén)位置傳感器的怠速觸點(diǎn)閉合時(shí)所對(duì)應(yīng)的基本點(diǎn)火提前角。其值還根據(jù)空調(diào)是否工作及發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速略有不同(參見(jiàn)圖5-3 。如空調(diào)工作時(shí)，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)怠速的目標(biāo)轉(zhuǎn)速的提高，應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾狱c(diǎn)火提前角，以利于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的穩(wěn)定，此時(shí)怠速基本點(diǎn)火提前角定為8?？照{(diào)不工作時(shí)，怠速基本點(diǎn)火提角則定為4。由此可見(jiàn)，兩種情況所對(duì)應(yīng)的實(shí)際點(diǎn)火提前角應(yīng)分別為18和14。 2)正常行駛時(shí)的基本點(diǎn)火提前角。是指節(jié)氣門(mén)位置傳感器怠速觸點(diǎn)打開(kāi)時(shí)所對(duì)應(yīng)的基本點(diǎn)火提前角。該值主要是依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷(用進(jìn)氣量表示)而定。ECU根據(jù)傳感器的輸出信號(hào)，利用查表法從CPU的

9、ROM存儲(chǔ)器中找出基本點(diǎn)火提前角的最佳值即可，如圖5-4所示。 3)點(diǎn)火提前角的修正 通過(guò)上述方法得到點(diǎn)火系初始點(diǎn)火提前角與基本點(diǎn)火提前角后。再通過(guò)修正方可得到最終的用來(lái)進(jìn)行實(shí)際控制的最佳點(diǎn)火提前兔。點(diǎn)火提前角修正一般分為暖機(jī)修正、怠速穩(wěn)定修正、過(guò)熱修正及空燃比反饋修正等四種。 (1)暖機(jī)修正 圖5-5所示為點(diǎn)火提前角暖機(jī)修正特性。主要是指當(dāng)節(jié)氣門(mén)位置傳感器怠速觸點(diǎn)閉合時(shí)，微機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫進(jìn)行修正的點(diǎn)火提前角。當(dāng)冷卻水溫較低時(shí)，混合氣的燃燒速度較慢，因此應(yīng)適當(dāng)?shù)卦龃簏c(diǎn)火提前角，以促使發(fā)動(dòng)機(jī)盡快暖機(jī)。但隨著溫度的升高點(diǎn)火提前角修正值應(yīng)逐漸減小。 (2怠速穩(wěn)定修正 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，由于負(fù)載的變

10、化(如空調(diào)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向等動(dòng)作)會(huì)引起轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。ECU可根據(jù)轉(zhuǎn)速差(實(shí)際轉(zhuǎn)速一目標(biāo)轉(zhuǎn)速)動(dòng)態(tài)地修正點(diǎn)火提前角(參見(jiàn)圖5-6)。若發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，控制系統(tǒng)將相應(yīng)地增加點(diǎn)火提前角，以利于怠速的穩(wěn)定。 此外，為使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速能穩(wěn)定在目標(biāo)轉(zhuǎn)速上，點(diǎn)火提前角的怠速穩(wěn)定修正與怠速控制系統(tǒng)中的怠速調(diào)整同步迸行。這樣有助于提高怠速轉(zhuǎn)速的控制精度及怠速穩(wěn)定性，有效地防止發(fā)動(dòng)機(jī)怠速熄火的現(xiàn)象產(chǎn)生。(3)過(guò)熱修正 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于正常行駛運(yùn)行工況(節(jié)氣門(mén)位置傳感器無(wú)怠速信號(hào)輸出)時(shí)，若冷卻水溫度過(guò)高，為了避免爆燃，應(yīng)適當(dāng)?shù)臏p小點(diǎn)火提前角。但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速運(yùn)行工況時(shí)，若冷卻水溫度過(guò)高，為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間

11、過(guò)熱，則應(yīng)增加點(diǎn)火提前角。其過(guò)熱修正特性如圖5一7所示。 (4)空燃比反饋修正 當(dāng)裝有氧傳感器的電控燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)控制時(shí)，ECU通常根據(jù)氧傳感器的反饋信號(hào)對(duì)空燃比進(jìn)行修正。隨著修正噴油量的增加或減少，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，當(dāng)反饋修正油量減少而導(dǎo)致混合氣變稀時(shí)，點(diǎn)火提前角應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾樱粗畡t相反。其修正特性如圖5-8所示。 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際的點(diǎn)火提前角就是上述三項(xiàng)點(diǎn)火提前角之和。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸每旋轉(zhuǎn)一圈，ECU就會(huì)根據(jù)所測(cè)的參數(shù)值確定點(diǎn)火提前角并發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)，并隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化進(jìn)行適時(shí)控制。 但是，當(dāng)ECU計(jì)算出的實(shí)際點(diǎn)火提前角超過(guò)允許的最大值

12、及最小值范圍時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將難以運(yùn)轉(zhuǎn)。由于在初始點(diǎn)火提前角已被固定的情況下，受ECU控制的部分只是后兩部分之和，因此該值應(yīng)保證在某一允許范圍之內(nèi)。當(dāng)超過(guò)此范圍時(shí)，則ECU就應(yīng)以設(shè)定的最大或最小點(diǎn)火提前角進(jìn)行控制二、日產(chǎn)公司ECCS系統(tǒng)點(diǎn)火提前角的控制 日產(chǎn)公司的ECCS控制系統(tǒng)如圖5-9所示。日產(chǎn)公司的ECCS控制系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制裝置、點(diǎn)火控制模塊、點(diǎn)火線(xiàn)圈、分電器及火花塞等組成。電子控制裝置的輸人信號(hào)主要來(lái)自于曲軸傳感器及空氣流量計(jì)。曲軸傳感器可提供點(diǎn)火所需的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)及點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)(各缸上止點(diǎn)的120信號(hào)、曲軸轉(zhuǎn)角1信號(hào))，而空氣流量計(jì)則可提供發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)氣量的信號(hào)。日產(chǎn)公司的E

13、CCS系統(tǒng)點(diǎn)火時(shí)刻的控制原理如圖5-10所示。 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，來(lái)自曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的1和120點(diǎn)火基準(zhǔn)信號(hào)被輸入到控制裝置中，控制裝置便以此設(shè)定一個(gè)比120滯后4的點(diǎn)火時(shí)刻基準(zhǔn)信號(hào)。由于120信號(hào)設(shè)定在各缸壓縮行程前70處，故實(shí)際的點(diǎn)火時(shí)刻基準(zhǔn)設(shè)定在各缸壓縮行程上止點(diǎn)前66處。 控制裝置以點(diǎn)火時(shí)刻基準(zhǔn)為依據(jù)，再根據(jù)各傳感器的輸人信號(hào)從CPU的ROM中查找出最佳點(diǎn)火提前角及最佳導(dǎo)通角，并以此計(jì)算最佳Z值(Z=66最佳點(diǎn)火提前角)。CPU在接到點(diǎn)火時(shí)刻基準(zhǔn)信號(hào)的同時(shí)，其計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的1信號(hào)，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于Z時(shí)，便向點(diǎn)火控制模塊發(fā)出點(diǎn)火指令。點(diǎn)火控制模塊立即切斷點(diǎn)火線(xiàn)圈的初級(jí)電流，使次級(jí)

14、線(xiàn)圈產(chǎn)生高壓，并在火花塞電極處產(chǎn)生擊穿跳火。此外，控制系統(tǒng)可根據(jù)最佳通電時(shí)間及發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算最佳導(dǎo)通角6，完成對(duì)點(diǎn)火線(xiàn)圈儲(chǔ)能過(guò)程的控制，使點(diǎn)火能量保持恒定，以此節(jié)省能源消耗，防止線(xiàn)圈過(guò)熱。實(shí)際上，在RDM中存放的初級(jí)線(xiàn)圈導(dǎo)通時(shí)間并不是常數(shù)，可根據(jù)蓄電池電壓進(jìn)行修正(參見(jiàn)圖5-11). 日產(chǎn)ECCS系統(tǒng)對(duì)于點(diǎn)火系的控制，隨發(fā)動(dòng)機(jī)的工況不同則有所不同，主要分為以下三種控制模式; 1.正常行駛時(shí)點(diǎn)火提前角的控制 當(dāng)ECU得到節(jié)氣門(mén)位置傳感器的怠速觸點(diǎn)打開(kāi)的信號(hào)時(shí)，即進(jìn)人正常行駛時(shí)點(diǎn)火提前角的控制模式。其實(shí)際點(diǎn)火提前角的控制內(nèi)容可用下式表示: 實(shí)際點(diǎn)火提前角=基本點(diǎn)火提前角x水溫修正系數(shù) 式中的基本

15、點(diǎn)火提前角已被事先設(shè)定并存儲(chǔ)在CPU的ROM存儲(chǔ)器中。只要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速和負(fù)荷便可從中查出各種工況所對(duì)應(yīng)的最佳點(diǎn)火提前角。水溫修正系數(shù)的特性曲線(xiàn)如圖5-12所示。水溫修正系數(shù)也是微機(jī)根據(jù)水溫傳感器的信號(hào)利用查表法從ROM中求得。由此便可得到當(dāng)前條件下的最佳點(diǎn)火提前角。 2.怠速及滑行時(shí)點(diǎn)火提前角控制當(dāng)節(jié)氣門(mén)位置傳感器怠速觸點(diǎn)閉合時(shí)，即進(jìn)人怠速或滑行時(shí)的點(diǎn)火提前角控制模式。此時(shí)，主要是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度及車(chē)速來(lái)控制點(diǎn)火提前角，其工作特性如圖5-13所示。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速或汽車(chē)滑行時(shí)，通常是根據(jù)轉(zhuǎn)來(lái)控制點(diǎn)火時(shí)刻，當(dāng)?shù)∷俚霓D(zhuǎn)速低于1000r/min時(shí)，點(diǎn)火提前角設(shè)定為15;反之，則應(yīng)根據(jù)水

16、及車(chē)速來(lái)控制點(diǎn)火時(shí)刻(參見(jiàn)圖5-12)。當(dāng)冷卻水溫低于50、車(chē)速低于8km/h時(shí)，應(yīng)按B特性曲線(xiàn)來(lái)推遲點(diǎn)火時(shí)刻，以此加快發(fā)動(dòng)機(jī)及催化反應(yīng)器達(dá)到正常工作溫度的速度，使運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。但是當(dāng)冷卻水溫大于50或車(chē)速高于8km/h時(shí)，則應(yīng)按A特性曲線(xiàn)來(lái)加大點(diǎn)火提前角，即利用進(jìn)氣管真空度的上升，補(bǔ)償著火延遲期?；袝r(shí)，也希望混合氣在氣缸內(nèi)燃燒完全，以保護(hù)排氣凈化用的三元催化裝置。 3.起動(dòng)時(shí)點(diǎn)火提前角的控制 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)開(kāi)關(guān)處于“ON”狀態(tài)，控制系統(tǒng)即進(jìn)人點(diǎn)火提前角的起動(dòng)控制模式。為使發(fā)動(dòng)機(jī)盡快著火運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)根據(jù)冷卻水的溫度選擇最佳點(diǎn)火提前角(如圖5一14所示)。從圖5-14中看出，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在水溫0上起動(dòng)

17、時(shí)，其點(diǎn)火提前角為設(shè)定16,而當(dāng)水溫在0以下時(shí)，則應(yīng)根據(jù)冷卻水溫度適當(dāng)?shù)卦黾狱c(diǎn)火提前角. 但是當(dāng)起動(dòng)轉(zhuǎn)速低于100r/min時(shí)，為了可靠點(diǎn)火，應(yīng)根據(jù)起動(dòng)轉(zhuǎn)速的下降而適當(dāng)降低點(diǎn)火提前角，其點(diǎn)火提前角為:第四節(jié)無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng) 無(wú)分電器點(diǎn)火(DLI)系統(tǒng)是在微機(jī)控制的基礎(chǔ)上將點(diǎn)火系中的分電器總成用電子控制裝置取而代之后制造而成，又稱(chēng)直接點(diǎn)火系。它利用電子分火控制技術(shù)將點(diǎn)火線(xiàn)圈的次級(jí)繞組直接與火花塞相連，即把點(diǎn)火線(xiàn)圈產(chǎn)生的高壓電直接送給火花塞進(jìn)行點(diǎn)火，由此實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)火系全電子化的目標(biāo)。由于無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的機(jī)械式分火方式，即用微機(jī)控制電子配電方式取而代之，故失誤率小、無(wú)機(jī)構(gòu)磨損、無(wú)需調(diào)整，且

18、高壓電由點(diǎn)火線(xiàn)圈直接作用在火花塞上，故可減小無(wú)線(xiàn)電于擾及能量損失。DLI系統(tǒng)的組成如圖5-15所示。 與前面介紹的點(diǎn)火控制系統(tǒng)不同的是，DLI系統(tǒng)的點(diǎn)火控制模塊同時(shí)還具備電子配電功能，即可控制點(diǎn)火線(xiàn)圈組中的點(diǎn)火線(xiàn)圈導(dǎo)通與截止的時(shí)序，以此控制火花塞依次擊穿點(diǎn)火的時(shí)序，完成點(diǎn)火控制過(guò)程。 DLI系統(tǒng)根據(jù)配電方式又可分為單獨(dú)點(diǎn)火的配電方式、雙缸同時(shí)點(diǎn)火的配電方式及二極管配電點(diǎn)火方式三種類(lèi)型(參見(jiàn)圖5-16 )。其中，單獨(dú)點(diǎn)火配電方式可將點(diǎn)火線(xiàn)圈直接安裝在火花塞的頂上，這樣不僅取消了分電器也同時(shí)取消了高壓線(xiàn)，故分火性能較好，相比而言，其結(jié)構(gòu)與點(diǎn)火控制電路最為復(fù)雜。雙缸同時(shí)點(diǎn)火配電方式因兩個(gè)火花塞共用一

19、個(gè)點(diǎn)火線(xiàn)圈且同時(shí)點(diǎn)火，故這種分火方式只能用在缸數(shù)為雙數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)上。此外，與單獨(dú)點(diǎn)火配電方式相比，其結(jié)構(gòu)與點(diǎn)火控制電路相對(duì)簡(jiǎn)單，仍保留了點(diǎn)火線(xiàn)圈與火花塞之間的高壓線(xiàn)，因此能量損失略大。其次，串聯(lián)在高壓回路的二極管，可用來(lái)防止點(diǎn)火線(xiàn)圈在初級(jí)繞組導(dǎo)通瞬間所產(chǎn)生的次級(jí)電壓(約1000-2000V)加在火花塞上后發(fā)生的誤點(diǎn)火。目前這種分火方式應(yīng)用得較多。 雙缸同時(shí)點(diǎn)火配電方式要求共用一個(gè)點(diǎn)火線(xiàn)圈的兩個(gè)氣缸工作相位相差360曲軸轉(zhuǎn)角，以確保點(diǎn)火線(xiàn)圈點(diǎn)火時(shí)，同時(shí)點(diǎn)火的兩個(gè)氣缸中，處于排氣行程的氣缸由于缸內(nèi)氣體的壓力較小，且缸內(nèi)混合氣又處于后燃期，易產(chǎn)生火花，故放電能量損失很少口而大部分的點(diǎn)火高壓和點(diǎn)火能量被

20、加在壓縮行程的火花塞上，故處于壓縮行程的火花塞的跳火情況與單獨(dú)點(diǎn)火的火花塞跳火情況基本相同。 二極管配電點(diǎn)火方式的特點(diǎn)是四個(gè)氣缸共用一個(gè)點(diǎn)火線(xiàn)圈，但點(diǎn)火線(xiàn)圈則為內(nèi)裝雙初級(jí)繞組、雙輸出次級(jí)繞組的特制點(diǎn)火線(xiàn)圈，且利用四個(gè)二極管的單向?qū)щ娦越惶嫱瓿蓪?duì)1、4缸和2、3缸配電過(guò)程。這種點(diǎn)火配電方式與雙缸同時(shí)點(diǎn)火配電方式相比，具有相同的特性，但對(duì)點(diǎn)火線(xiàn)圈要求較高，而且發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)應(yīng)是數(shù)字4的倍數(shù)。此外，無(wú)分電器點(diǎn)火系同樣可采用點(diǎn)火提前角自動(dòng)控制方式(參見(jiàn)圖5-17)。圖中所示的 DLI系統(tǒng)是一種典型的雙缸同時(shí)點(diǎn)火配電方式無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)。其ECU的輸人信號(hào)主要來(lái)自于進(jìn)氣歧管壓力傳感器、水溫傳感器、曲軸位

21、置傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、空調(diào)開(kāi)關(guān)信號(hào)、起動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)等。其中，曲軸位置傳感器分別輸出G1、 G2和Ne信號(hào)。G1與G2用于提供各缸點(diǎn)火時(shí)刻基準(zhǔn)及判缸信號(hào)，Ne除了向控制系統(tǒng)提供用于計(jì)量的1曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)外，還可提供發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。 圖5-18為日本豐田公司1G-GZEU型發(fā)動(dòng)機(jī)采用的DLI系統(tǒng)電路圖，ECU除向點(diǎn)火控制模塊輸出點(diǎn)火信號(hào)IGt外，還可同時(shí)輸出氣缸判別信號(hào)IGdA、 IGdB，為點(diǎn)火控制模塊提供氣缸的點(diǎn)火時(shí)序。下面以此為例加以說(shuō)明。 1.來(lái)自曲軸位置傳感器的信號(hào) 曲軸位置傳感器由G1、G2及 Ne等三個(gè)線(xiàn)圈組成(參見(jiàn)圖5-17 ) ,其功能是用于判別氣缸及檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角的位置，以此來(lái)

22、確定點(diǎn)火提前角和導(dǎo)通角。 (1) G1信號(hào) G1信號(hào)產(chǎn)生的原理與普通磁電式信號(hào)發(fā)生器的工作原理相同。因?yàn)镚1傳感線(xiàn)圈的曲軸轉(zhuǎn)角位置對(duì)應(yīng)于第六缸壓縮行程上止點(diǎn)附近。因此只要G1線(xiàn)圈信號(hào)波峰出現(xiàn)時(shí)，就表示第六缸處于壓縮行程上止點(diǎn)附近，該信號(hào)主要用于點(diǎn)火時(shí)刻基準(zhǔn)的確定。 (2) G2信號(hào) G2信號(hào)與G1信號(hào)相同，但由于G2線(xiàn)圈與G1線(xiàn)圈相位相差360曲軸轉(zhuǎn)角，因此當(dāng)G2信號(hào)波峰出現(xiàn)時(shí)，即表示第一缸活塞處于壓縮行程上止點(diǎn)的附近。其作用與G1信號(hào)相同。 (3) Ne信號(hào) Ne轉(zhuǎn)子有24個(gè)齒，它每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)將產(chǎn)生24個(gè)信號(hào)，其信號(hào)產(chǎn)生原理同上。但信號(hào)的周期長(zhǎng)度為15分電器軸轉(zhuǎn)角或30發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角。此外，為了

23、保證點(diǎn)火精度，需將這個(gè)脈沖信號(hào)整形，再通過(guò)電路將24個(gè)脈沖進(jìn)行720個(gè)脈沖分頻，即可產(chǎn)生1曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)。該信號(hào)主要用于計(jì)量點(diǎn)火提前角和點(diǎn)火線(xiàn)圈的導(dǎo)通角。 2.微機(jī)的輸出信號(hào) 當(dāng)ECU檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量、水溫、起動(dòng)開(kāi)關(guān)等信號(hào)后，便可精確計(jì)算點(diǎn)火提前角，以此向點(diǎn)火控制模塊發(fā)出IGd1, , IGd2及IG1。信號(hào)(參見(jiàn)圖5-19 ) .其中，IG1為點(diǎn)火信號(hào)，用于各缸點(diǎn)火提前角的控制，而信號(hào)IGd1和IGd2偏為判缸信號(hào)，其信號(hào)狀態(tài)如表5-1所示。點(diǎn)火控制模塊由此可判定發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的點(diǎn)火次序，依次完成對(duì)各點(diǎn)火線(xiàn)圈點(diǎn)火過(guò)程的控制，使火花塞依次產(chǎn)生擊穿電壓，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外作功

24、。此外，各點(diǎn)火線(xiàn)圈導(dǎo)通角的控制，則是由點(diǎn)火控制模塊中的導(dǎo)通角控制模塊完成的。 其次，由于電子控制的燃油噴射系統(tǒng)中，噴油器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)也來(lái)自于曲軸位置傳感器，若點(diǎn)火系出故障使火花塞不點(diǎn)火，而曲軸位置傳感器工作正常，噴油器會(huì)照常噴油，因此會(huì)造成氣缸內(nèi)噴油過(guò)多，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)再起動(dòng)困難或行車(chē)時(shí)三元催化反應(yīng)器過(guò)熱。為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，特設(shè)定當(dāng)完成點(diǎn)火過(guò)程后，點(diǎn)火控制模塊應(yīng)及時(shí)向ECU返回Igf點(diǎn)火確認(rèn)信號(hào)，若其3 -5次均無(wú)Igf信號(hào)返回時(shí)，則ECU便以此判定點(diǎn)火系有故障，且強(qiáng)行斷油，致使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。 第五節(jié)爆燃控制 汽油機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣點(diǎn)燃后，通過(guò)火焰?zhèn)鞑シ绞竭M(jìn)行燃燒，以此完成可燃?xì)怏w在氣缸內(nèi)膨脹作功過(guò)

25、程。如果氣缸壓力和溫度異常升高，有可能會(huì)造成部分混合氣不等火焰?zhèn)鞑ィ妥孕兄鹑紵默F(xiàn)象發(fā)生。此時(shí)整個(gè)燃燒室內(nèi)會(huì)瞬時(shí)形成多火源燃燒，并伴隨產(chǎn)生高溫和強(qiáng)大的壓力波，這種現(xiàn)象就稱(chēng)為爆燃。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，如果持續(xù)產(chǎn)生爆燃，會(huì)引起氣缸體、氣缸蓋和進(jìn)氣歧管等薄壁構(gòu)件的高頻振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)件機(jī)構(gòu)產(chǎn)生沖擊載荷，導(dǎo)致很大的噪聲和損壞。此外，火花塞電極或活塞很可能產(chǎn)生過(guò)熱、熔損等現(xiàn)象，造成發(fā)動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重故障。若采用帶有爆燃傳感器的點(diǎn)火閉環(huán)控制系統(tǒng)，則可有效地防止爆燃的產(chǎn)生。 一、爆燃與點(diǎn)火時(shí)刻的關(guān)系爆燃與點(diǎn)火時(shí)刻有著密切的關(guān)系，其關(guān)系如圖5-20所示。由此可見(jiàn)，點(diǎn)火提前角越大，燃燒壓力越高，則越容易產(chǎn)生爆燃。此外，從圖5

26、-21中還可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩的點(diǎn)火時(shí)刻(MBT曲線(xiàn))出現(xiàn)在爆燃界限的附近。因此，在有爆燃傳感器的點(diǎn)火系閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以利用爆燃傳感器的反饋控制，把點(diǎn)火時(shí)刻控制在爆燃界限的附近，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。 尤其是在裝有廢氣渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)上，由于使用的是絕熱增壓的空氣燃燒，發(fā)生爆燃的可能性會(huì)增加，更需要采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。為了有效地防止發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃，在有的控制系統(tǒng)中，除了可控制點(diǎn)火提前角外，還可同時(shí)控制廢氣旁通閥的動(dòng)作，更有效的抑制爆燃的產(chǎn)生。 二、爆燃控制系統(tǒng) 1爆燃的檢測(cè) 發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生爆燃，可用爆燃傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。爆燃傳感器大多數(shù)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體上，利用壓電元件的壓電效應(yīng)把爆燃傳