汽车电子点火控制系统

一、传统点火装置

发动机的点火方式有炽热点火、压缩点火和电火花点火三种。在汽车所使用的发动机中，柴油机采用压缩点火方式，而汽油机均采用电火花点火方式。

点火系统的功能主要有两方面：

（1）将电源低压转换为高电压，为发动机缸内的火花塞提供高压脉冲，产生电火花。

（2）将所产生的电火花适时、按次序地送到各个气缸之中，点燃压缩混合气使发动机作功，以获得高效的燃烧。

二、点火装置的要求

（1）提供足以击穿火花塞电极间隙的高压电（1万多伏）

（2）提供足够的电火花能量与持续时间（1--5ms）

（3）提供适时的点火时刻（最大压力后15°）

三、传统点火装置缺陷

（1）不能满足发动机多缸、高转速的要求

（2）火花塞积碳难以清洁

（3）触点间隙需要经常调整

在传统点火系统中，触点直接通断初级电流，因电流大，触点间火花放电难以避免，容易产生烧蚀。触点烧蚀后，接触电阻增大，使得初级电流减小，次级电压下降。尤其在发动机低速运转时，触点火花较强，触点烧蚀加重，应及时打磨触点，调整触点间隙。

四、电子点火装置

按储能方式分类，电子点火装置按照点火储能方式的不同可以分为电感储能式电子点火装置和电容储能式电子点火装置两大类。

1、电感储能式电子点火装置是用点火线圈作为储能元件，初级线圈断电后，由电感线圈磁场能量的快速泄放产生点火高压。

电感储能式点火装置的结构组成：①蓄电池 ②点火开关 ③点火线圈 ④传感器 ⑤点火真空提前角 ⑥火花塞 ⑦分电器组成 ⑧电子点火控制器

2、电容储能式电子点火装置是电容作为储能元件，点火线圈仅起到电压变化作用，初级线圈断电后，由电容器电场能量的快速泄放在点火线圈上产生高压，以此来实现点火。

电容式无触点电子点火装置的组成由触发器、升压器、可控硅开关、储能电容、点火线圈和火花塞等组成。

3、无触点电子点火装置的主要优点：

（1）可以得到很高的效率

（2）简化了维护保养

（3）改善了发动机的经济性和排气净化性能

（4）提高了发动机的动力性、经济性以及能使排放指标达到最佳状态。

五、电子控制点火系统的特点及其组成

随着汽车的发展，人们对汽车发动机的功率、油耗、排气净化等提出了越来越高的要求。

汽车点火装置从初期的机械触点替代，已逐步发展到自适应的电子控制点火系统。

1、点火控制包括点火提前角的控制、通电时间控制和爆震控制等三个方面，并具有以下三个特点：

（1）在各种工况及环境条件下，均可获得最佳点火提前角，从而使发动机在动力性、经济性、排放性及工作稳定性扥方面处于最理想的情况。

（2）在全部工作范围内，均可对点火线圈的导通时间进行控制，从而使线圈中存储的点火能量保持恒定不变，提高了点火的可靠性，有效地防止点火线圈过热，减少了能源消耗。

（3）通过采用闭环控制技术，可使各缸点火提前角控制在刚好不发生爆震的临界状态，从而获得较高的燃烧效率，有利于提高发动机的各种性能。

2、数字点火控制系统一般由电源、传感器、电子控制系统（ECU）、点火控制模块、点火线圈、火花塞等组成。

数字点火控制系统组成：①传感器②ecu③点火控制装置④点火线圈

（1）电源：供给点火系统所需要的点火能量，一般由蓄电池和发电机共同组成。

（2）传感器：用于检测发动机各种运行参数的变化，为ECU提供点火提前角的控制依据。

（3）电子控制系统：点火系统的中枢，向点火控制装置发出点火指令。

（4）点火控制模块：ECU的一个执行机构，驱动点火线圈工作。

（5）点火线圈：在火花塞电极间产生击穿点火。

（6）分电器：将点火线圈产生的高压依次送到各缸火花塞

（7）火花塞：将点火线圈产生的具有一定能量的电火花引入气缸，点燃气缸内的可燃混合气。

3、点火提前角控制

影响发动机点火提前角控制的主要因素是发动机的转速和负荷，通过实验方法获得发动机在不同转速、负荷时所对应的最佳点火提前角，以确定三维控制模型图，再将该模型图转换成二维表格，便可将这些数据存储在微机的存储器中，以供实际的点火提前角控制之用。

（1）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

出现下列情况之一时，实际点火提前角等于初始点火提前角：

①当发动机起动或发动机起动转速在400rpm以下时

②节气门位置传感器怠速触点闭合，车速在2Km/h时

③当发动机ECU的后备系统工作时

（2）基本点火提前角：基本点火提前角通常以二维表格的形式存储在ECU的ROM存储器中，又分为怠速和正常两种情况。

当空调不工作时，怠速基本点火提前角则定为4°；当空调工作时，应适当地增大点火提前角，以利于发动机运转速度的稳定，此时定为8°。由此可见，两种情况所对应的实际点火提前角分为为14°和18°，初始点火提前角设置为10°。

正常行驶时的基本点火提前角值主要是依据发动机的转速和进气量表示的发动机负荷而定。ECU根据传感器的输出信号，利用查表发从ECU的ROM存储器中找出基本点火提前角的最佳值即可。

（3）点火提前角修正包括：①暖机修正 ②怠速稳定修正 ③过热修正 ④空燃比反馈修正

①暖机修正：指的是当节气门传感器怠速触点闭合时，微机根据发动机冷却水温度进行修正点火提前角。

②怠速稳定修正：ECU可以根据实际发动机转速与目标发动机转速的转速差来动态地修正点火提前角。

③过热修正：若冷却水温度过高，应适当的减小点火提前角。但发动机处于怠速运行工况时，若冷却水温度过高，则应适当地增大点火提前角。

④空燃比反馈修正：为了提高发动机转速的稳定性，当反馈修正修正导致油量减少，进而导致混合气变稀时，应适当地增加点火提前角，反之则应适当地减小点火提前角。

4、通电时间控制

对于电感储能式电子点火系统，当点火线圈的初级电路被接通后，其初级电流是按指数规律增长的。当蓄电池的电压变化时，也将影响初级电流，如蓄电池电压下降，在相同的通电时间里，初级电流所达到的值将会减小，因此必须对通电时间进行修正。

电感储能式电子点火系统的组成：

①达林顿功率管 ②偏流电路 ③过电压保护电路 ④磁电敏感元件 ⑤波形整形回路 ⑥通电时间产生回路 ⑦放大回路 ⑧发火器 ⑨通电时间控制回路 ⑩恒定电流控制回路 ⑪电流检测电阻

如果蓄电池的电压越高，点火装置需要的通电时间越短。

在点火装置中，为了减小转速对次级电压的影响，提高点火能量，采用了初级线圈电阻很小的高能点火线圈，其饱和电流可达30A以上，这一技术被称之为高能点火技术（HEI）。为了防止初级电流过大烧坏点火线圈，在点火控制电路中增加了恒流控制电路。

5、爆震控制

汽车发动机利用点活法将混合气点燃，并以火焰传播方式使混合气燃烧，如果在传播过程中，火焰还未到达时，混合气局部地自行着火燃烧，使得气流运动加速加快，缸内压力温度迅速增加，造成瞬时爆燃，这种现象称为爆震。

点火提前角越大，燃烧压力越高，则越容易产生爆震。

让发动机发出最大转矩的点火时刻出现在爆震界限的附近，可以提高混合气的燃烧性能。

（1）爆震检测

爆震传感器大多数安装在发动机缸体上，利用压电元件的压电效应把爆震传到缸体上的机构振动状态转换为电压信号，再通过ECU对信号进行处理和识别，进而控制发动机的点火提前角。

爆震传感器种类很多，可分为共振型、非共振型和火花塞座金属垫型三种。现在广泛采用的是宽幅共振压电式爆震传感器。

（2）爆震的控制方法

安装在发动机缸体上的爆震传感器可以感应出发动机不同频率范围内的震动，且当发动机发生爆震时，传感器可以产生较大振幅的电压信号。

实际点火提前角的控制过程

爆震强度一般是根据爆震信号超过基准值的次数来判定，其次数越多，爆震强度越大，次数越少，则爆震强度越小。

其次，由于发动机运行时震动频率频繁而剧烈，为了提高控制系统的可靠性，故并非任何时间均进行反馈控制。

7、无分电器点火系统

DLI点火系统：DLI是Distributor-Less Igniton的简称，即无分电器点火系统。

DLI点火系统的优点：①失误率小 ②无机构磨损 ③无需调整 ④减小无线电干扰 ⑤减小能量损失

双缸同时点火配电方式要求共用一个点火线圈的两个气缸工作相位相差360°曲轴转角，以确保点火线圈点火时，同时点火的两个气缸中，处于排气行程中的气缸由于缸内气体的压力较小，且缸内混合气又处于后燃期，易产生火花，故放电能量损失很少。

根据发动机进气歧管压力传感器、水温传感器、起动开关等信号，ECU可实现点火提前角的精准控制，以及点火能量要求的闭合角控制。

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