【正文】 ............................................. 26 儀表控制電路的設(shè)計 .......................................................................................... 28 8 教具臺架圖的設(shè)計 ......................................................................................................... 30 9 教具的使用 ..................................................................................................................... 34 Ⅰ 點火系統(tǒng)實驗臺 .................................................................................................. 34 日常維護保養(yǎng) ...................................................................................................... 34 注意事項 .............................................................................................................. 34 總 結(jié) ............................................................................................................................. 35 參考文獻 ............................................................................................................................. 36 致 謝 ............................................................................................................................. 37 天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計 1 1 引 言 一百多年來，點火技術(shù)伴隨著汽車的發(fā)展而逐漸提高。 1886 年第一輛以四沖程內(nèi)燃機為動力的汽車使用的是磁電機點火系統(tǒng)。一直到了 1931 年，美國人才首先使用了能自動根據(jù)發(fā)動機負荷和轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)點火提前角的真空、離心點火提前調(diào)節(jié)裝置。此后，這種點火裝置逐步得到 完善，并在汽車上得到了廣泛的使用，故也被稱之為“傳統(tǒng)點火系統(tǒng)” ]1[ 。 隨著人們對汽車發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性及排放控制要求的日益提高，傳統(tǒng)點火系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身固有的缺陷也越來越顯現(xiàn)出來。 為了從根本 上克服傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的缺陷 ,早在 50年代初期人們就已經(jīng)開始探索用晶體管控制點火系統(tǒng)的工作，即用電子手段來控制點火線圈初級電流的通斷。 60年代，美國摩托羅拉公司生產(chǎn)了有觸點電容放電式半導(dǎo)體輔助點火系統(tǒng)，并安裝在美國部分小轎車上，以解決觸點燒蝕、火花塞積碳及高速斷火等問題。在這種系統(tǒng)中，電容器所儲存的能量可達 80MJ，點火線圈不再起儲能作用而只起變壓器的作用。電容器儲存的電能突然通過點火線圈初級繞組放電時，次級繞組感應(yīng)出很高的次級電壓并輸向火花塞。因次級電壓上升速率很高，火花塞積碳而漏電所造成的能量損失較小，因而 提高了點火系統(tǒng)的抵抗火花塞積碳的能力；因電容器所儲存的能量幾乎不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響，使點火系統(tǒng)在各種轉(zhuǎn)速下均有一個較恒定的點火能量輸出，改善了高低速時的點火能量特性；因通過觸點的電流較小，基本排除了觸點燒蝕現(xiàn)象。由于上述優(yōu)點，特別是抵抗火花塞積碳能力較強，這種點火系統(tǒng)至今仍在一些二沖程發(fā)動機上應(yīng)用。但這種點火系統(tǒng)也存在火花持續(xù)時間短、對無線電干擾強、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、造價高等缺陷，因而只在汽車上得到短期的應(yīng)用，沒有能進一步發(fā)展和推廣。緊隨上述點火系統(tǒng)之后。摩托羅拉公司又開發(fā)、生產(chǎn)了有觸點電感式半導(dǎo)體輔助點 火系統(tǒng)，并在短期內(nèi)應(yīng)用于汽車發(fā)動機。因該系統(tǒng)保留了斷電器觸點，雖然解決了觸點燒蝕等問題，但磨損等傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的部分缺陷依然存在，故也未得到推廣，而很快被無觸點電子點火系統(tǒng)所取代。 60年代末至 70年代初，摩托羅拉公司已開始大量生產(chǎn)無觸點電子點火系統(tǒng)，完全取消了機械式斷電器及其觸點，從而避免了凸輪，頂塊等機械磨損所造成的點火正時變化、觸點燒蝕及初級能量消耗過大等缺陷。該系統(tǒng)用點火信號發(fā)生器取代了傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的斷電器和觸點，用點火模塊 (電子點火控制器 )控制初級電流的通斷 。不僅提高了點火系統(tǒng)的工作可靠性，點火能量也 得到一定的提高。其點火信號發(fā)生器也出現(xiàn)了磁感應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式、光電效應(yīng)式、電磁振蕩式等多種形式。這種點火系統(tǒng)至今仍被廣泛應(yīng)用于多種汽車上。 1976 年美國通用公司首次將微處理器應(yīng)用于點火時刻控制，此后微機控制的電天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計 2 子點火系統(tǒng)的應(yīng)用日漸增多，并與汽車噴射、怠速等發(fā)動機其他電子控制系統(tǒng)一起，進行綜合控制，其點火性能也有了進一 步的提高。目前，全電子點火控制裝置已在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。各種點火系統(tǒng)基本構(gòu)成比較 如 圖 11 所示 ]2[ ： 圖 11 各種點火系統(tǒng)基本構(gòu)成比較 a)傳統(tǒng)觸電式點火系統(tǒng) b)晶體管輔助點火系統(tǒng) c)無觸點電子點火系統(tǒng) 點火開關(guān) 點火線圈附加電阻 點火線圈 觸電 火花塞 電容 點火信號感應(yīng)線圈 電子點火器 電子放大器 天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計 3 2 微機控制電子點火系統(tǒng)主要組成部件 ECU（電子控制單元） 就是整部汽車的智能控制中心，指揮協(xié)調(diào)汽車的各部 分 工作，同時 ECU 還有自動診斷功能 。 其中處理控制點火系統(tǒng)工作是 ECU 眾多工作重要的一項。 ECU 只讀存儲器 ROM 中存有 500 多萬組數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)大多數(shù)是發(fā)動機通過各種實際工作情況測量優(yōu)選得出的，包括了整個汽油機工作范圍內(nèi)各種轉(zhuǎn)速和負荷下的最佳點火提前角及噴油脈寬等有關(guān)全部數(shù)據(jù)。不同型號整車的 ECU 的存儲數(shù)據(jù)是不同的，各廠家對數(shù)據(jù)都是保密不公開的；這些數(shù) 據(jù)保證了汽油機在功率性、加速性、經(jīng)濟性和排放控制方面達到最優(yōu)組 合 ]3[ 。 ECU 控制點火原理 發(fā)動機啟動后， ECU 每 10ms 采集一次發(fā)動機的各傳感器動態(tài)參數(shù)，按預(yù)先編好的程序處理這些數(shù)據(jù) ， 并存入隨機存儲器 RAM 中；同時 ECU 還要根據(jù)電源電壓大 小、從其只讀存儲器 ROM 中選取出適應(yīng)當前工況的高壓變壓器初級線圈電流導(dǎo)通時間，（即 ECU 輸出寬度不同的方波電壓控制高壓輸出 系 統(tǒng)變壓器初級線圈電流大小，實現(xiàn)對高壓輸 出 電壓大小的控制） ECU 綜合這些數(shù)據(jù)，從其只讀存儲器 ROM 中查找出（計算出）適應(yīng)當前發(fā)動機工況的最佳點火提前角存入隨機存儲器 RAM 中 ， 然后利用發(fā)動機轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)角）信號和曲軸位置信號，將最佳點火提前角轉(zhuǎn)換成點火時刻 ,即切斷高壓變壓器初級電流的時刻 。 在下列情況下 ECU 點火實行開環(huán)控制，點火按預(yù)設(shè)程序工作 。 A、 發(fā)動機啟動時。 B、 重負荷時。 C、 節(jié)氣門全開時 。 傳感器 傳感器就是各種不同類型及功用的測量元件，安裝在發(fā)動機不同的有關(guān)部位，把發(fā)動機工況各種參數(shù)變化反饋給 ECU 作計算數(shù)據(jù)。在點火系統(tǒng)中應(yīng)用的傳感器主要有空氣流量計及進氣溫度傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、冷卻液溫度傳感器及爆震傳感器、氧傳感等 ]4[ 。 發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器 用來檢測發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)速，作為控制系統(tǒng)進行運算的主要依據(jù)。 凸輪軸位置傳感器 確定曲軸基準位置和點火基準的傳感器。它是保證 ECU控制電子點火系統(tǒng)正常工作最基 本的信號。 空氣流量傳感器 確定進氣量大小的傳感器，其除了用于計算基本噴油時間之外，還用作負荷信號來計算和讀取基本點火提前。 爆震傳感器 用于點火提前角閉環(huán)控制系統(tǒng)， ECU 可根據(jù)它輸出的信號來判天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計 4 斷發(fā)動機是否發(fā)生爆震，從而對點火提前角進行修正。 節(jié)氣門位置傳感器 將節(jié)氣門開啟角度轉(zhuǎn)換為電信號輸入 ECU， ECU 根據(jù)該信號和車速傳感器信號來綜合判斷發(fā)動機所處的工況（怠速、中等負荷、大負荷、減速），并對點火提前角進行修正。 發(fā)動機冷卻液溫度傳感器 此傳感器信號反映發(fā)動機工作溫度的高低。在微機 控制點火系統(tǒng)中， ECU 除了利用該信號對基本點火提前角進行修正之外，還要利用該信號控制啟動和發(fā)動機暖機期間的點火提前角。 發(fā)動機進氣溫度傳感器 此傳感器信號反映發(fā)動機吸入空氣的溫度。在微機控制電子點火系統(tǒng)中， ECU 利用該信號對基本點火提前角進行修正。 高壓輸出 高壓輸出功率三極管：在電路中起開關(guān)作用。 高壓輸出變壓器：在電路中把低電壓轉(zhuǎn)換成高電壓供火花塞點火。 高壓線：在電路中把高壓電傳輸?shù)交鸹ㄈ? 火花塞：在電路中把高壓電引進汽缸并把電能量轉(zhuǎn)換成熱能 ]5[ 。 點火控制器 點火控制器又稱為點火電子組件、點火器或功率放大器，是微機控制點火系統(tǒng)的功率輸出級，它接受 ECU 輸出的點火控制信號并進行功率放大，以便驅(qū)動點火線圈工作。點火控制器的電路、功能與結(jié)構(gòu)依車而異，有的與 ECU 制作在同一塊電路板上如北京切諾基 發(fā)動機集中控制系統(tǒng)；有的為獨立總成，并用線束和連接器與 ECU相連接，如豐田轎車采用的 TCCS 系統(tǒng)；有的點火控制器結(jié)構(gòu)十分簡單，如奧迪 200型轎車發(fā)動機電控系統(tǒng)和日本日產(chǎn)公司的 ECCS 系統(tǒng)，其點火控制器僅是一只控制點火線圈初級 電流的大功率開關(guān)三極管，該點火控制器與點火線圈安裝在一起并配有較大面積的散熱器散熱 ]6[ 。 點火系統(tǒng)的分類： 電感蓄能式點火系統(tǒng) 點火系統(tǒng)產(chǎn)生高壓前以點火線圈建立磁場能量的方式儲存點火能量。目前汽車使用的絕大部分點火系統(tǒng)為電感儲能式 。 電感蓄能式點火系統(tǒng)主要有微型電子計算機（ ECU）、各種傳感器、高壓輸出部分（功率管、變壓器、高壓線、火花塞）三大部分組成。 其基本組成 如 圖 21 所示 ： 天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計 5 圖 21 電感儲能式點火系統(tǒng) 點火 信號發(fā)生器 電子點火器 附加電阻 點火線圈 點火開關(guān) 火花塞 電容儲能式點火系 統(tǒng) 點火系統(tǒng)產(chǎn)生高壓前，先從電源獲取能量以蓄能電容建立電場能量的方式儲存點火能量。多應(yīng)用于高轉(zhuǎn)速發(fā)動機上，如賽車。 其基本組成 如 圖 22 所示 ： 圖 22 電容儲能式點火系統(tǒng) 振蕩器 觸發(fā)電路 點火信號發(fā)生器 C、儲能電容 天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計 6 3 微機控制電子點火系統(tǒng)的控制過程 電噴發(fā)動機是電控燃油噴射（ EFI）發(fā)動機的簡稱，電噴發(fā)動機點火系統(tǒng) 的控制主 要 包括：點火 電流 的恒定控制、無分電器點火控制、點火正時 控制、點火時序（判缸）控制以及點火提前與爆震的控制等 ]7[ 。 點火 電流 的恒定控制 圖 31 點火 電流 的恒定控制原理 點火線圈的初／次級繞組的匝數(shù)比確定后，點火時的高壓（點火線圈的 次級 電壓 ）主要由初級繞組中通過的 電流 大小來決定?，F(xiàn)代的發(fā)動機電子點火系統(tǒng)為了提高點火時的高壓，點火線圈的初級均采用粗導(dǎo)線繞制，其內(nèi)阻只有 左右，但這又會引起電流過大，如不加以控制會使點火線圈因電流過大而影響壽命 。 點火 電流 的恒定控制原理 （見 圖 31） 。 當功率三極管 T1 或 T2 導(dǎo)通時 ， 電流 經(jīng) 發(fā) 射極負反饋 電阻 Rf 到地。通過 電阻 Rf的電流越大，其上的壓降也越大。如果點火電流超過規(guī)定值時（一般為 ），電路Rf 上的壓降增大，恒流控制電路開始 控制 使閉合角減小。繼而減小了三極管 T T2的導(dǎo)通時間，最終通過點火線圈的初級繞組中的電流減小，避免點火線圈發(fā)熱和三極管 T T2 的損壞。若點火電流小于規(guī)定值 時，恒流控制電路也將起控，增大閉合角使三極管 T1 或 T2 的導(dǎo)通時間增加，使點 火電流增大，最終恒定在 的標準值上 ]8[ 。 無分電器電子點火 控制 為了進一步提高發(fā)動機工作時