电子点火系统的工作原理

任务二　电子点火系统的工作原理

【任务目标】

1.掌握电子点火系统的工作原理。

2.掌握电子点火系统各主要构件的工作原理。

【任务分析】

通过本任务的学习，让学生掌握电子点火系统的工作原理，掌握电子点火系统各主要构件的工作原理，使学生对电子点火系统的工作原理有一个全面的认识。

【相关理论】

一、点火信号发生器的工作原理

（一）电磁式点火信号发生器的工作原理（见图4-9）

信号转子有与发动机气缸数相对应的叶片数，由分电器轴驱动，信号转子转动时由于其叶片的作用使信号转子与导磁铁芯之间的空气间隙发生变化，磁路的磁阻随之改变，导致通过感应线圈的磁通量发生变化，于是，感应线圈就产生了与发动机曲轴位置相对应的感应电压信号。点火信号电压的大小会随发动机转速的变化而变化。发动机转速升高时，磁路磁阻变化速率升高，磁通量变化升高，信号电压升高，使点火的击穿电压提前到达，使点火相应提前。即能实现自动调节点火提前。故若设计合理，可省去离心点火提前调节器。

图4-9　电磁式点火信号发生器的工作原理示意图

（二）霍尔式点火信号发生器的工作原理（见图4-10）

1.霍尔效应

当I_V通过放在磁场中的半导体基片，并且电流方向与磁场方向垂直时，在垂直于电流与磁场的半导体基片的横向侧面上，即产生一个与电流和磁场强度成正比的霍尔电压。这样一种现象叫做霍尔效应。

2.霍尔式点火信号发生器的工作原理

触发叶轮的叶片数等于发动机缸数，叶轮由分电器轴或飞轮带动旋转，叶片不断地进出磁场的空气隙，叶轮以其缺口对着空气隙时，磁铁产生的磁通经导板、空气隙到半导体基片构成回路，这时传感器输出霍尔电压。当叶轮的叶片进入空气隙时，原磁路被叶片旁通，此时，传感器无霍尔电压输出。此电压用于触发点火。

图4-10　霍尔式点火信号发生器的工作原理示意图

（三）光电式点火信号发生器的工作原理（见图4-11）

信号盘有与气缸数相对应的缺口，信号盘转动时，发光二极管照射到光敏二极管上的光线有规律地时通、时断。当光敏二极管接收到光线时，光敏二极管导通，产生点火信号电压脉冲；当光敏二极管没接收到光线时，光敏二极管就截止，无点火信号电压脉冲。

图4-11　光电式点火信号发生器的工作原理示意图

二、点火控制器的工作原理（见图4-12）

接收点火信号发生器的脉冲信号，并将信号进行整形、放大，控制串接在点火线圈初级回路中的功率三极管VT₅的通断。当无脉冲信号时，VT₅导通，点火线圈初级回路导通建立磁场；当产生脉冲信号时，VT₅截止，点火线圈初级回路断电磁场发生变化，在次级线圈中感应出高压电，击穿火花塞点火。

图4-12　点火控制器的工作原理示意图

三、点火线圈的工作原理（见图4-13）

点火线圈初级回路导通建立磁场，点火线圈初级回路断电磁场发生变化，在次级线圈中感应出高压电。

图4-13　点火线圈的工作原理示意图

四、电子控制点火系统的工作原理（见图4-14）

点火开关打开，点火控制器（点火模块）通电准备工作。发动机带动分电器轴转动，点火信号发生器转子转动使点火信号发生器产生信号电压。信号电压送入点火控制器（点火模块），经过多级放大驱动功率三极管工作。当无信号电压时，功率三极管导通，点火线圈初级电路通电建立磁场；当产生信号电压时，功率三极管截止，点火线圈初级电路断电磁场发生变化，变化的磁场在点火线圈次级回路中通过互感产生高压电，击穿火花塞点火。

图4-14　电子控制点火系统的工作原理示意图

五、点火控制

（一）点火提前角的确定与控制

点火提前角的控制类型：分为发动机启动时点火提前角的控制和发动机启动后点火提前角的控制。

1.发动机启动时点火提前角的控制

发动机启动时，电控单元不进行最佳点火提前角调整控制，而是根据发动机转速信号Ne和启动开关信号STA，以固定不变的点火提前角点火。当发动机转速超过一定值时（大于500r/min），则自动转入由电控单元控制的最佳点火提前角计算及控制程序。

2.发动机启动后点火提前角的控制

发动机启动后，电控单元对最佳点火提前角的计算和控制一般按照如下步骤进行：首先根据G信号和Ne信号确定初始点火提前角（固定值），然后根据发动机转速和负荷确定基本点火提前角，最后根据有关传感器的信号确定修正点火提前角。

3.最佳点火提前角

最佳点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角（或点火延迟角）。

（1）初始点火提前角

为了控制点火正时，电控单元根据上止点位置来确定点火提前角。有些发动机电控单元把G_l或G₂信号出现后的第一个Ne信号过零点定位为第一缸压缩行程上止点前10°，并以这个角度作为点火正时计算的基准点，称之为初始点火提前角，其大小随发动机型号不同而不同。

（2）基本点火提前角

发动机正常运转时，电控单元按怠速工况和非怠速工况两种情况，确定基本点火提前角。发动机处于怠速工况时，电控单元根据节气门位置信号（怠速触点闭合）、发动机转速信号及空调开关信号，确定基本点火提前角；发动机处于非怠速工况时，电控单元根据发动机转速和节气门位置信号，从预置存储在ECU中的数据表中查出相应工况的基本点火提前角，控制系统的正常可靠工作。

（3）修正点火提前角

除了转速和负荷外，其他对点火提前角有重要影响的因素均归入修正点火提前角中。电控单元根据有关传感器的信号，分别求出对应的修正值，它们的代数和就是修正点火提前角。

1）暖机修正

发动机冷启动后，当冷却液温度低时，应增大点火提前角。暖机过程中，随冷却液温度升高，点火提前角将作出相应的变化，修正曲线的形状与提前角的大小因车型而异。

2）过热修正

当发动机处于正常运行工况（怠速触点IDL断开），冷却液温度过高时，为了避免爆燃发生，应将点火提前角推迟。

3）怠速稳定性修正

发动机在怠速期间，由于发动机负荷变化（如空调、动力转向等）而使转速改变，ECU随时调整点火提前角，使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。发动机处于怠速工况时，ECU不断地计算发动机的平均转速，当平均转速低于规定的怠速目标转速时，ECU根据两者的差值相应地增加点火提前角；当平均转速高于规定的怠速目标转速时，相应地推迟点火提前角。

4）空燃比反馈修正

装有氧传感器的电控燃油喷射系统进行闭环控制时，ECU根据氧传感器的反馈信号对空燃比进行修正。随着修正喷油量的增加或减少，发动机的转速在一定范围内波动。为了提高发动机转速的稳定性，在反馈修正油量减少时，适当地增大点火提前角。

4.最大和最小提前角控制

当ECU计算出的实际点火提前角（初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角或点火延迟角）超过一定范围时，发动机将不能正常运转。为了防止出现这种情况，在电控点火系统中，由电控单元对实际点火提前角的数值范围进行限制。

最大和最小点火提前角的一般范围为：最大点火提前角：35°～45°；最小点火提前角：－10°～0°；

（二）闭合角的控制（通电时间控制）

1.控制意义

对于电感储能式点火系而言，当点火线圈初级线圈通电后，其初级电流是按指数规律增长的。初级线圈被断开瞬间所能达到的断开电流值的大小与初级线圈接通时间长短有关，只有通电时间达到一定值时，初级电流才可能达到饱和。而次级线圈高压的最大值与初级断开电流成正比，为了获得足够的点火能量，必须使初级电流达到饱和。但是，如果通电时间过长，点火线圈又会发热，并使电能消耗增大。因此要控制一个最佳的通电时间，以兼顾上述两方面要求。

2.控制方法

初级线圈通过电流的主要影响因素有发动机转速和蓄电池电压。为了保证在不同的蓄电池供电电压和不同的转速下都具有相同的初级断开电流，电控单元根据蓄电池电压和发动机转速信号，从预置的闭合角数据表中查出相应的数值，对闭合角进行控制。当发动机转速升高时，适当增大闭合角，以防止初级线圈通过电流值下降，造成次级高压下降，点火困难。蓄电池电压下降时，基于相同的理由，也应适当增大闭合角。

（三）爆震控制

通过爆震传感器对爆震进行反馈控制，使汽油机在大部分运行工况下都处于刚好不致产生爆震的临界状态，使汽油机的动力性潜力得到充分发挥。

【工作页】

1.电磁式点火信号发生器的工作原理是信号转子有与发动机＿＿＿＿＿数相对应的叶片数，由分电器轴驱动，信号转子转动时由于其叶片的作用使信号转子与导磁铁芯之间的＿＿＿＿＿的变化，磁路的＿＿＿＿＿随之改变，导致通过感应线圈的＿＿＿＿＿发生变化，于是，感应线圈就产生了与发动机曲轴位置相对应的＿＿＿＿＿电压信号。点火信号电压的大小会随发动机的＿＿＿＿＿不同而不同。发动机转速升高时，磁路磁阻变化升高，磁通量变化升高，信号电压＿＿＿＿＿，使点火的击穿电压提前到达，使点火相应＿＿＿＿＿。即能实现自动调节点火提前。故若设计合理，可省去＿＿＿＿＿点火提前调节器。

2.霍尔效应是当I_V通过放在磁场中的＿＿＿＿＿基片，并且电流方向与磁场方向＿＿＿＿＿时，在垂直于电流与磁场的半导体基片的横向侧面上，即产生一个与电流和磁场强度成正比的＿＿＿＿＿电压。这样一种现象叫做霍尔效应。

3.霍尔式点火信号发生器的工作原理是触发叶轮的＿＿＿＿＿数等于发动机缸数，叶轮由＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿带动旋转，叶片不断地进出磁场的空气隙，叶轮以其＿＿＿＿＿对着空气隙时，磁铁产生的磁通经导板、空气隙到半导体基片构成回路，这时传感器输出＿＿＿＿＿电压。当叶轮的＿＿＿＿＿进入空气隙时，原磁路被叶片旁通，此时，传感器无霍尔电压输出。此电压用于触发点火。

4.光电式点火信号发生器的工作原理是信号盘有与气缸数相对应的缺口，信号盘转动时，发光二极管照射到光敏二极管上的光线有规律＿＿＿＿＿、时断。当光敏二极管接收到光线时，光敏二极管＿＿＿＿＿，产生点火信号电压脉冲；当光敏二极管没接收到光线时，光敏二极管就＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，无点火信号电压脉冲。

5.点火控制器的工作原理是接收点火信号发生器的＿＿＿＿＿信号，并将信号进行整形、放大，控制串接在点火线圈初级回路中的＿＿＿＿＿的通断。当无脉冲信号时，VT₅＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，点火线圈初级回路导通建立磁场；当产生脉冲信号时，VT₅截止，点火线圈初级回路断电＿＿＿＿＿发生变化，在次级线圈中感应出高压电点火。

6.点火线圈的工作原理是点火线圈初级回路＿＿＿＿＿建立磁场，点火线圈初级回路＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿磁场发生变化，在次级线圈中感应出高压电。

7.电子控制点火系统的工作原理是点火开关打开，点火控制器（点火模块）通电准备工作。发动机带动分电器轴转动，点火信号发生器转子转动使＿＿＿＿＿产生信号电压。信号电压送入点火控制器（点火模块），经过多级放大＿＿＿＿＿功率三极管工作。当无信号电压时，功率三极管＿＿＿＿＿，点火线圈初级电路通电建立磁场；当产生信号电压时，功率三极管＿＿＿＿＿，点火线圈初级电路断电磁场发生变化，变化的磁场在点火线圈____________回路中通过互感产生高压电，击穿火花塞点火。

8.点火提前角的控制类型分为发动机＿＿＿＿＿点火提前角的控制和发动机＿＿＿＿＿点火提前角的控制。

9.发动机启动时，电控单元不进行＿＿＿＿＿点火提前角调整控制，而是根据发动机＿＿＿＿＿信号Ne和＿＿＿＿＿开关信号STA，以＿＿＿＿＿的点火提前角点火。当发动机转速超过一定值时（大于500r/min），则自动转入由电控单元控制的最佳点火提前角计算及控制程序。

10.发动机启动后，电控单元对最佳点火提前角的计算和控制，一般按照如下步骤进行：首先根据＿＿＿＿＿信号和＿＿＿＿＿信号确定＿＿＿＿＿点火提前角（固定值），然后根据发动机＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿确定基本点火提前角，最后根据有关传感器的信号确定＿＿＿＿＿点火提前角，

11.最佳点火提前角=＿＿＿＿＿点火提前角+＿＿＿＿＿点火提前角+＿＿＿＿＿点火提前角（或点火延迟角）。

12.最大和最小提前角控制，最大点火提前角是＿＿＿＿＿；最小点火提前角是＿＿＿＿＿。

13.闭合角的控制（通电时间控制）的控制意义是对电感储能式点火系而言的。当点火线圈初级线圈通电后，其初级电流是按＿＿＿＿＿规律增长的。初级线圈被断开瞬间所能达到的断开值＿＿＿＿＿与初级线圈接通时间＿＿＿＿＿有关，只有通电时间达到一定值时，初级电流才可能达到饱和。而次级线圈高压的最大值与初级断开＿＿＿＿＿成正比，为了获得足够的点火能量，必须使初级电流达到饱和。但是，如果通电时间过长，点火线圈又会＿＿＿＿＿，并使＿＿＿＿＿消耗增大。因此要控制一个最佳的通电时间，以兼顾上述两方面的要求。

14.爆震控制是通过爆震传感器对爆震进行＿＿＿＿＿控制，使汽油机在大部分运行工况下都处于刚好不致产生爆震的临界状态，使汽油机的＿＿＿＿＿潜力得到充分发挥。

通过对任务二的学习，你能给自己和老师一个评价吗？

1.老师的讲解生动、形象，态度和蔼可亲吗？　　　（　　　　）

2.工作页是独立完成的吗？给自己一个客观的评价。（　　　　）

［成绩等级］＿＿＿＿＿