【正文】 天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設計 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)調汽車的各部 分 工作，同時 ECU 還有自動診斷功能 。 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，按預先編好的程序處理這些數據 ， 并存入隨機存儲器 RAM 中；同時 ECU 還要根據電源電壓大 小、從其只讀存儲器 ROM 中選取出適應當前工況的高壓變壓器初級線圈電流導通時間，（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，實現對高壓輸 出 電壓大小的控制） ECU 綜合這些數據，從其只讀存儲器 ROM 中查找出（計算出）適應當前發(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)動機轉速（或轉角）信號和曲軸位置信號，將最佳點火提前角轉換成點火時刻 ,即切斷高壓變壓器初級電流的時刻 。 C、 節(jié)氣門全開時 。 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。 節(jié)氣門位置傳感器 將節(jié)氣門開啟角度轉換為電信號輸入 ECU， ECU 根據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。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。 火花塞：在電路中把高壓電引進汽缸并把電能量轉換成熱能 ]5[ 。目前汽車使用的絕大部分點火系統(tǒng)為電感儲能式 。 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[ 。 當功率三極管 T1 或 T2 導通時 ， 電流 經 發(fā) 射極負反饋 電阻 Rf 到地。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[ 。 無分電器同時點火方式 四缸電噴發(fā)動機無分電器同時點火的基本電路 （見 圖 31）。在兩個缸的火花塞同時跳火時，只有處于壓縮行程氣缸的火花塞的跳火才是有效的，而處于排氣行程的另一個氣缸的火花塞的跳火是無效的多余的，所以也有稱這種點火為 “ 浪費 ” 火花型點火。點火線圈的次級繞組電路中增加的一只高壓 二極管 ，是為了防止三極管 T1 和 T2 在導通的瞬間，次級繞組產生的感應 電動勢 使火花塞跳火 。這時初級繞組的 L1 中的電流中斷，次級繞組中感應產生高壓電，其極性為上負下正。 當發(fā)動機的曲軸旋轉 180176。其電流流向為：次級繞組的ａ端 → 二極管 D2→ 2 缸火花塞的中央電極和旁電極 → 蓄電池負極（車身） → 3 缸火花塞的旁電極和中央電極 →二極管 D3→ 次級繞組的ｂ端。 無分電器單獨順序點火方式 （見 圖 32） 是一個四缸電噴發(fā)動機無分電器單獨順序點火的基本電路。這時三極管 T1 截止，使點火線圈的初級繞組中的 電流 中斷，次級繞組便感應產生高壓電，使１缸的火花塞跳火。對于四缸發(fā)動機來說，在其飛輪的 相對方向上天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設計 9 各有均等的 4 個槽。 圖 33 點火正時信號產生原理 曲軸位置 傳感器 多由霍爾傳感器擔任，當發(fā)動機飛輪旋轉時，其上的槽齒經過霍爾傳感器時產生霍爾效應輸出 5V 的高 電平 信號。 圖 34 脈沖信號 圖 35 曲軸 位置與 ECU 工作關系 四缸發(fā)動機工作時有兩個氣缸的活塞同時到達上止點：一是排氣行程的上止點；另一個是壓縮行程的上止點。 點火時序（判缸）的控制 點火時序也就是發(fā)動機工作時每個氣缸的先后點火順序。發(fā)動機 曲 軸轉兩圈（ 720176。這時 ECU 再結合曲軸位置傳感器送來的曲軸位置信號， 對 1 缸發(fā) 出正確的點火指令。天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設計 11 它對發(fā)動機工作時的動力性和經濟性影響很大。不同發(fā)動機的最佳點火提前角 不盡 相同，且同一發(fā)動機在不 同的 工況下最 佳點火提前角也不相同。點火提前角是廠家設定的固定模式，一般為 10176。 （ 3） 修正點火提前角 發(fā)動機工作暖機后，由于各項外界參數變化較大，尤其是發(fā)動機的轉速和負荷以及水溫（發(fā)動機溫度）變化最大。這時也應稍減小點火提前角，降低缸內燃燒溫度。 發(fā)生爆震時不僅會產生 噪聲 ，降低發(fā)動機的功率，嚴重時會損壞缸內的部件。這時應適當減小點火提前角 。爆震的檢測一般采用壓電 傳感器 ，分為共振式和非共振式兩種。 ECU 實行開環(huán)控制，不處理爆震 傳感器 的信號，只按正常時其存儲器的數據控制點火提前角的大小。為了不降低發(fā)動機的最大輸出功率，減小點火提前角是一點點地調整的。 ECU 根據爆震傳感器送來的信號反復地調整點火提前角，使發(fā)動機始終工作在爆震的邊緣，保證發(fā)動機輸出功率最大，而又不產生爆震。 氣 缸 內的 氣體密度大（混合氣濃），單位體積中氣體的中性分子數量越多，分子間距離越小 ， 正離子或負離越容易與分子相撞，加速的距離短，速度不高動能小，難以擊破中性分子產生新的離子 。據測定，冷車啟動時，跳火電壓最高約為 15kv25kv，溫 度正 常后，汽車則只需要 8kv— 12 kV 的 擊穿電壓 ]14[ 。在發(fā)動機正常工作時，電火花只要有 1～ 10mJ 的能量即可。發(fā)動機的點火提前角表示式： （ 2） 實際點火提前角＝初始點火提前角 +基本點火提前角 +修正點火提前角（或延遲角）。如果 我們不了解電子點火系統(tǒng)的結構和原理，沒有掌握正確的故障檢修方法， 就會面對故障束手無策，或者進行盲目和錯誤的操作，不能排除故障，反而造成新的故障。但是在作故障檢查時，一般我們應該先檢查控制系統(tǒng)以外的可能故障部位。 對故障可能的原因應心中有數，避免故障檢查的盲目性 在故障檢查前，應先對此種故障現象的可能原因進行分析，心中已清楚可能的故障部位有哪些，在進行故障檢查時，就可使故障檢查避免盲目 性。必須注意的是，不同車型，有關的電路和元器件參數是不盡相同的，不能盲目照搬。 電子點火系統(tǒng)故障分析 電子點火系統(tǒng)的常見故障是 : （ 1）不點火而使發(fā)動機不能啟動。排氣管放炮、進氣管回火、不能啟動等。當時診斷是節(jié)氣門太臟，怠速時進氣不暢所以引起怠速不穩(wěn)?？墒菫槭裁醋鐾瓯ｐB(yǎng)后，節(jié)氣門也洗了，發(fā)動機反而抖動的更加厲害了。 4）火花塞是新換的不會存在積炭原因引起跳火強度不夠。火花塞的電極間隙如果過小，在發(fā)動機低速運轉時，容易產生缺火現象，兩電極間也容易形成積炭造成高壓 電流 短路。 天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設計 18 5 教具 的總體設計方案 本 教具實 驗臺主要是為了更好的促進從事汽車專業(yè)教學的師生以及維修人員 更好的學習而設計制作的，所以教具 在設計與制作時要從能夠讓學生更容易掌握現代汽車電子控制 點火 系統(tǒng)的結構、原理、使用維修等方面的內容考慮， 要力求做到形象直觀，以使學生對于 點火系統(tǒng) 各部分的組成及工作原理的學習起到事半功倍的效果；另外此 教具 實驗臺可以根據實車上的故障在 教具 實驗臺上進行故障模擬，學生可以在實驗臺上進行故障排除的實驗，學習如何進行性能檢測、故障診斷、進 行故障點的電壓檢測等 ， 并可利用電腦故障診斷儀和萬用表進行故障診斷與排除的訓練。 第 二 步，設計 教具 實驗臺面板，面板設計包括面 板電路圖的設計、故障檢測點設計 。 第六步，臺架的設計。 實驗臺面板電路的設計是整個面板設計的中心，也是整個設計的關鍵所在。包括各種傳感器執(zhí)行器連接線以及診斷座。電路 遵循原車電路圖 原理 進行繪制 ，略有改動 ， 主要是刪減掉一些不必要的附屬電路，如 圖 81。 2)、 控制開關：點火開關。 點火系統(tǒng)各電控元件的功能及其檢測點的設置 奧迪獨立點火系統(tǒng)： 1)、點火開關： 此開關用于通斷點火系統(tǒng)工作電路。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。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。除了用于計算基本噴油時間外，還用作負荷信號來計算和讀取基本點火提前。天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設計 22 該傳感器在曲軸旋轉至某一特定的位置時，輸出一個脈沖信號， ECU 將這一脈沖信號作為計算曲軸位置的基準信號，再利用曲軸轉角信號計算出曲軸任一時刻所處的具體位置。 ECU 可根據爆震傳感器輸出的信號來判斷發(fā)動機是否發(fā)生爆震，從而對點火提前角進行修正。 圖 67 節(jié)氣門位置傳感器 檢測點的設置：節(jié)氣門閥控制單元信號線與 ECU 之間。 檢測點的設置：點火線圈 I 信號線與 ECU 之間。 10)、點火線圈 III：通過通斷初級線圈電路，在次級繞組中感 應出很高的電動勢，該高壓電經分電器分配給 3 缸火花塞，擊穿火花塞 電極 間隙，點燃可燃混合氣。 檢測點的設置：點火線圈 IV 電源線與 ECU 之間。 圖 71 試驗臺接線圖 圖 71 實驗臺接線圖 在實驗臺控制電路上設有獨立點火模塊工作指示燈，執(zhí)行元件的顯示是為了在教學過程中，直觀的看到被設置故障的執(zhí)行元件對點火系統(tǒng)性能的影 響，即出現何種故障現象，讓學習者根據故障現象來分析故障原因，以提高學習效率。 %讀數 +1 字，濕度 RH45%～ 75%。 — 自動調零 — 自動極 性轉換 — 取樣周期： 40ms — 超量程指示：最左位數字顯示（ 1）或（ 1） — 可以用外部跳線任意設定小數點的位置 — 供電電源： DC 5V177。 實驗臺的故障設置可以迅速使點火系統(tǒng)切換進入不同的故障狀態(tài)，學生可以觀 察各種故障對點火系統(tǒng)的影響，確定故障 現象，并可以利用解碼器、萬用表等儀器在實驗臺上進行檢測和故障診斷與排除。 故障原因：內部集成電路不良而信號不準或無信號輸出；硅片損壞而無信號輸出；真空管接頭或內部有漏氣而使信號不準。 故障原因：熱敏電阻不良而使信號不準確。 故障原因：怠速觸點接觸不良而無怠速信號；滑片與電阻接觸不良而使節(jié)氣門開度信號不準確或時有時無。 故障原因：初級繞組或次級繞組斷路、短路、搭鐵，絕緣蓋破裂漏電，附加電阻燒斷，接線柱銹蝕。 故障原因：發(fā)動機轉速信號是發(fā)動機及和各系統(tǒng)工作的最基本信號。在 實驗臺 上我們用集成穩(wěn)壓塊 7805將 12 伏直流電變?yōu)?5 伏直流電為儀 表提供工作電源。為了能夠使其正常工作，所以必須為其提供合適的工作電壓。 故障原因：初級繞組或次級繞組斷路、短路、搭鐵，絕緣蓋破裂漏電，附加電阻燒斷，接線柱銹蝕。 故障原因：內部線路斷路或搭鐵而無信號輸出；壓電元件損壞而無信號輸出或信號不準確。 故障原因：由于內部電路問題，無判缸信號輸出。 故障原因：傳感器內部線路接觸不良或斷線而無信號輸出；傳感器內熱敏元件性能不良而使信號不準確。每個故障點均采用開關斷開 或模擬信號 ， 利用開關的通斷來實現線路的通路和斷路。 天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設計 27 本實驗臺與以往實驗臺的不同之處是將靠近 ECU 端的故障檢測端子集中到面板右邊的 ECU 端子圖上，端子圖按照奧迪 A6 實車 ECU 端子繪制并標有端子號。 — 顯 示： 15 ㎜（ LED） 紅色或綠色。 天津工程師范學院 20xx 屆本科畢業(yè)設計 26 圖 72 執(zhí)行元件工作情況 電壓表的設計與選配 在實驗臺面板的第一部分安裝有六塊數字式電壓表 （如圖 73） ，其中我們可以通過正、負表筆對 任何傳感 器 端子 進行電壓檢測及對 故障點進行檢測，顯示檢測電壓。 圖 68 點火線圈 12）發(fā)動機轉速傳感器 （如圖 69）： 檢測