【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 火提前角，反應(yīng)速度慢，控制精度低。目前，傳統(tǒng)的點(diǎn)火系已經(jīng)淘汰。 有觸電電子點(diǎn)火系 統(tǒng) 有觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系是最早機(jī)電相結(jié)合的產(chǎn)品之一，其組成如圖 所示， 圖 有觸電 電子點(diǎn)火系 它保留了原分電器中的機(jī)械觸點(diǎn)，增加了一個(gè)電子驅(qū)動(dòng)電路，大功率開關(guān)晶體三極管串聯(lián)在點(diǎn)火線圈初級(jí)電路中，機(jī)械觸點(diǎn)接在三極管的基極電路中。當(dāng)觸點(diǎn)閉合時(shí)，大功率三極管導(dǎo)通，接通初級(jí)電路；當(dāng)觸點(diǎn)打開時(shí)，大功率三極管截 7 止，斷開初級(jí)電路，次級(jí)線圈產(chǎn)生高壓電而點(diǎn)火。 其優(yōu)點(diǎn)是：減小了機(jī)械觸點(diǎn)的電流，消除了觸點(diǎn)燒蝕現(xiàn)象 ,并取消了和觸點(diǎn)并聯(lián)的電容器，降低了故障率。缺點(diǎn)是：由于機(jī)械觸點(diǎn)的存在，繼承了傳統(tǒng)點(diǎn)火系的缺點(diǎn)，仍然采用機(jī)械調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角，無(wú)閉合角調(diào)節(jié)功能，這些限制了點(diǎn)火性能的提高。 無(wú)觸點(diǎn)普通電子 點(diǎn)火系 統(tǒng) 無(wú)觸點(diǎn) 普通 電子點(diǎn)火系 主要由 點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器、點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈、分電器以及火花塞組成。如圖 所示： 1 點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器； 2點(diǎn)火器； 3分電器； 4火花塞； 5點(diǎn)火線圈 圖 無(wú)觸點(diǎn)普通電子點(diǎn)火系統(tǒng) 其特點(diǎn)是利用各種無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器來(lái)代替上述斷電器觸點(diǎn)產(chǎn)生點(diǎn)火信號(hào)。 因此，與觸點(diǎn)有關(guān)的各種故障和保修作業(yè)均不復(fù)存在。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，分電器信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)電子點(diǎn)火組件的放大、整形后，控制末級(jí)大功率晶體管的導(dǎo)通與截止，使點(diǎn)火線圈中的初級(jí)電流發(fā)生變化，在次級(jí)繞組中感應(yīng)出高電壓。 由 于采用了閉合角和恒流控制，普通電子點(diǎn)火系統(tǒng)的初級(jí)電流在發(fā)動(dòng)機(jī)高速或低速時(shí)都為一定值，從而在次級(jí)繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為一定值，從而提高了點(diǎn)火性能。另外，從根本上解決了由觸點(diǎn)帶來(lái)的問(wèn)題，使之具有一定的免維修化。該點(diǎn)火系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)是點(diǎn)火提前角仍采用傳統(tǒng)的真空和離心機(jī)構(gòu)機(jī)械控制，點(diǎn)火提前角控制不夠精確。另外，點(diǎn)火觸發(fā)信號(hào)仍采用機(jī)械控制，點(diǎn)火可靠性仍有待提高。 8 微機(jī)控制電子點(diǎn)火系 統(tǒng) 上述點(diǎn)火系統(tǒng)均采用機(jī)械調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角，一方面，機(jī)械裝置反應(yīng)慢，實(shí)時(shí)性差，控制精度低；另一方面，點(diǎn)火提前角不僅與發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載有關(guān)，而且與其它因素有關(guān)，如汽油的抗爆性能、混合氣的空燃比、發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度和進(jìn)氣終了的壓力等，因而越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。隨著微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在 70 年代中期，汽車上開始應(yīng)用微處理機(jī)控制點(diǎn)火。該系統(tǒng)根據(jù)各種傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況信息，由控制單元對(duì)點(diǎn)火提前角和閉合角進(jìn)行精確的控制，點(diǎn)火時(shí)機(jī)更準(zhǔn)確、合理，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能更加優(yōu)越。該點(diǎn)火系中的分電器只起到分配高壓電的作用，取消了點(diǎn)火提前角機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) [2]。 微機(jī)控制點(diǎn)火系可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火提前角控制、閉合角控制和爆震控制的功能，具有如下特點(diǎn)： 各種工況及環(huán)境條件下，均可獲得最佳點(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理想的情況。 ，均可對(duì)點(diǎn)火線圈的導(dǎo)通時(shí)間進(jìn)行控制，從而使線圈中存儲(chǔ)的點(diǎn)火能量保持不變，提高了點(diǎn)火的可靠性，有效地防止了點(diǎn)火線圈過(guò)熱，減少了能源消耗。此外，該系統(tǒng)很容易實(shí)現(xiàn)在全部工作范圍內(nèi)提供稀薄燃燒所需恒定點(diǎn)火能量的目標(biāo)。 ，可使各缸點(diǎn)火提前角控制在剛好不發(fā)生爆震的臨界狀態(tài)，從而獲得較高的燃燒效率，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的各種性能。 微機(jī)控制點(diǎn)火系一般由電源、傳感 器、電控單元（ ECUElectronic Control Unit）、點(diǎn)火控制器、分電器、高壓線、火花塞等組成，如圖 所示。 9 圖 微機(jī)控制電子點(diǎn)火系組成 ：供給點(diǎn)火系統(tǒng)所需的點(diǎn)火能量，一般由蓄電池和發(fā)電機(jī)共同組成。 ：檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)各種狀態(tài)參數(shù)，為 ECU 提供點(diǎn)火提前角的控制依據(jù)。 ：點(diǎn)火系統(tǒng)中的控制元件。其作用是不斷地采集各傳感器的信息，按特定的程序進(jìn)行判斷、運(yùn)算，向點(diǎn)火控制器或點(diǎn)火線圈發(fā)出最佳控制信號(hào)。 ： ECU 的一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其作用是將電控單元 輸出的點(diǎn)火信號(hào)進(jìn)行功率放大，再驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火線圈工作。 ：其作用是存儲(chǔ)點(diǎn)火能量，并將電源的低電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠妷骸? ：其作用是將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電按點(diǎn)火順序依次分配至各缸火花塞。 ：其作用是將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電引入氣缸，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣。 10 第 3章 現(xiàn)代瑞納點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理 現(xiàn)代瑞納點(diǎn)火系統(tǒng)所采用的是當(dāng)今世界所普遍通用的微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)，了解其結(jié)構(gòu)與工作原理對(duì)故障診斷與維修起著很大的作用。 瑞納點(diǎn)火系統(tǒng)的組成 現(xiàn)代瑞納點(diǎn)火系統(tǒng) 由電源、傳感器、電子控制單元（ ECU，也稱電子控制器）、點(diǎn)火器、分電器、火花塞等組成，如圖 圖 瑞納點(diǎn)火系統(tǒng)圖 1. 電源 ： 由蓄電池和發(fā)電機(jī)組成，供給點(diǎn)火系統(tǒng)所需的點(diǎn)火能量 。 2. 點(diǎn)火線圈 ： 將電源提供的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)樽阋該舸┗鸹ㄈg隙的高壓電， 并將點(diǎn)火瞬間所需的能量存儲(chǔ)在線圈的磁場(chǎng)中。 3. 分電器 ： 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)序，將點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電依次送到各缸火花塞。 4. 火花塞 ： 將具有一定能量的電火花引入汽缸，點(diǎn)燃缸內(nèi)可燃混合燃?xì)狻? 5. 傳感器 ： 用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行參數(shù)變化，為 ECU 提供點(diǎn)火提前角的控制依據(jù)。 6. ECU： 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)， ECU 不斷采 集各個(gè)傳感器信息，按事先設(shè)置的程序計(jì)算出最佳點(diǎn)火提前角，向點(diǎn)火裝置發(fā)出點(diǎn)火指令。 7. 點(diǎn)火器 ： ECU 的一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可將控制系統(tǒng)輸出的點(diǎn)火信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火線圈工作。 11 瑞納點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理 在瑞納 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)， 點(diǎn)火系統(tǒng)中的 EUC 不斷的采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度等信號(hào)，并根據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的有關(guān)程序和數(shù)據(jù)，確定出某工況下最佳點(diǎn)火提前角和初級(jí)電路的最佳導(dǎo)通時(shí)間，并以此向點(diǎn)火器發(fā)出指令。點(diǎn)火器則根據(jù) EUC 的指令 ，控制點(diǎn)火線圈初級(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)火線圈的初級(jí)線圈流 過(guò)，點(diǎn)火線圈此時(shí)將點(diǎn)火能量以磁場(chǎng)能的形式儲(chǔ)存起來(lái)。當(dāng)初級(jí)線圈電流被切斷時(shí)，在其次級(jí)線圈 中將產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)， 由 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)燃汽缸內(nèi)的可燃混合氣，發(fā)動(dòng)機(jī)完成做 功 過(guò)程。另外，在帶有爆震傳感器的點(diǎn)火提前角控制系統(tǒng)中， ECU 還可根據(jù)爆震傳感器的輸入信號(hào)來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震程度，并將點(diǎn)火提前角控制在爆震界限的范圍內(nèi)，使發(fā)動(dòng)機(jī)能獲得最佳的燃燒。瑞納轎車點(diǎn)火系統(tǒng)控制的內(nèi)容包括：點(diǎn)火提前角的控制、通電時(shí)間的控制和爆震控制。 點(diǎn)火提前角的控制 在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工況，電控單 元不進(jìn)行最佳點(diǎn)火提前角調(diào)整控制，而是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和啟動(dòng)開關(guān)信號(hào)輸入，以固定不變的點(diǎn)火提前角點(diǎn)火。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)一定值時(shí)，則自動(dòng)轉(zhuǎn)入由電控單元控制的最佳點(diǎn)火提前角計(jì)算及控制程序。 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，電控單元對(duì)最佳點(diǎn)火提前角的計(jì)算和控制步驟進(jìn)行：首先根據(jù) G 信號(hào)和 Ne 信號(hào)確定初始點(diǎn)火提前角；然后根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷確定基本點(diǎn)火提前角；最后根據(jù)有關(guān)傳感器的信號(hào)確定修正點(diǎn)火提前角。這三項(xiàng)點(diǎn)火提前角的代數(shù)和為實(shí)際最佳點(diǎn)火提前角。即最佳點(diǎn)火提前角 =初始點(diǎn)火提前角 +基本點(diǎn)火提前角 +修正點(diǎn)火提前角 ： 為 了控制點(diǎn)火正時(shí)，電控單元根據(jù)上止點(diǎn)位置來(lái)確定點(diǎn)火提前角。發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元把 G1 或 G2 信號(hào)出現(xiàn)后第一個(gè) Ne 信號(hào)過(guò)零點(diǎn)定為壓縮行程上止點(diǎn)前 10176。，并以這個(gè)角度作為點(diǎn)火正時(shí)計(jì)算的基準(zhǔn)點(diǎn)，稱之為初始點(diǎn)火提前角。 ： 基本點(diǎn)火提前角以二維表的形式儲(chǔ)存在 CPU 中的只讀存儲(chǔ)器中， 發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電控單元按怠速工況和非怠速工況兩種情況，確定基本點(diǎn)火提前角。 ①發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況時(shí)，電控單元根據(jù)節(jié)氣門位置信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào) 12 及空調(diào)開關(guān)信號(hào)，確定基本點(diǎn)火提前角， 例 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)脑黾狱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)火提前角為 18176?？照{(diào)不工作時(shí)，怠速基本點(diǎn)火提前角則定位 14176。如圖 所示。 圖 怠速工況下點(diǎn)火提前角變化規(guī)律 ②發(fā)動(dòng)機(jī)處于非怠速工況時(shí)，電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和節(jié)氣 門位置信號(hào)，從預(yù)置在儲(chǔ)存器中的數(shù)據(jù)表中查出相應(yīng)的基本點(diǎn)火提前角 ， ECU 根據(jù)傳感器的輸入信號(hào)，利用查表法從 CPU 的 ROM 中找出基本點(diǎn)火提前角的最佳值。 ： 除了轉(zhuǎn)速和負(fù)荷外，其他對(duì)點(diǎn)火提前角有重要影響的因素均歸入到修正點(diǎn)火提前角中。修正點(diǎn)火提前角包括的修正值有：暖機(jī)修正、過(guò)熱修正、空燃比修正、怠速穩(wěn)定性修正。 ①暖機(jī)修正： 發(fā)動(dòng)機(jī)冷車起動(dòng)后，冷卻水溫度較低時(shí)，為達(dá)到暖機(jī)目的電控單元選擇增大點(diǎn)火提前角。如圖 所示。 當(dāng)冷卻液溫度較低時(shí)，混合氣的燃燒速度較慢，應(yīng)適當(dāng)?shù)脑龃簏c(diǎn)火提前角， 促使發(fā)動(dòng)機(jī)盡快暖機(jī)，在暖機(jī)過(guò)程中，隨冷卻水溫度的升高，點(diǎn)火提前角修正值逐漸減小， 修正值的變化規(guī)律及大小隨發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)修正的主要控制信號(hào)包括冷卻水溫度信號(hào)、空氣流量信號(hào)、節(jié)氣門開度信號(hào)等。 13 圖 暖機(jī)修正 ②過(guò)熱修正： 發(fā)動(dòng)機(jī)處于 正常運(yùn)行工況時(shí)，若冷卻水溫度過(guò)高，為了避免產(chǎn)生爆震，電控單元選擇將點(diǎn)火提前角推遲。發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況時(shí)，若冷卻水溫度過(guò)高，為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)熱，應(yīng)將點(diǎn)火提前角增大。如圖 所示。 過(guò)熱修正的主要控制信號(hào)包括冷卻水溫度信號(hào)、節(jié)氣門開度信號(hào)等。 圖 過(guò)熱修正 ③ 空燃比修正： 電控單元根據(jù)氧傳感器的反饋信號(hào)對(duì)空燃比進(jìn)行修正。隨著修正噴油的增加或減少，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。為了提高怠速的穩(wěn)定性，在反饋修正油量減少 而導(dǎo)致混合氣變稀 時(shí)，點(diǎn)火提前角相應(yīng)地增加， 反之則相反 如圖 所示。空燃比反饋修正的 控制信號(hào)主要有氧傳感器信號(hào)、節(jié)氣門位置信號(hào)、冷卻水溫度信號(hào)、車速信號(hào)等。 14 圖 空燃比修正 ④怠速穩(wěn)定性修正： 發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況時(shí)， 由于負(fù)荷的變化 會(huì)引起轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。 ECU 可根據(jù)轉(zhuǎn)速差動(dòng)態(tài)的修正點(diǎn)火提前角， 電控單元不斷地計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的平均轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低于規(guī)定的怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，電控單元根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速差值的大小相應(yīng)地增大點(diǎn)火提前角； 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，則減小點(diǎn)火提前角；此外，為使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速能穩(wěn)定在目標(biāo)轉(zhuǎn)速，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)整同步進(jìn)行。 爆震控制 通常爆震傳感器會(huì)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)有無(wú)爆震現(xiàn)象，并將信號(hào)送至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，控制單元根據(jù)此信號(hào)來(lái)調(diào)整點(diǎn)火提前角。爆震發(fā)生時(shí)，微機(jī)通過(guò)爆震傳感器的輸入信號(hào)和比較電路判別發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的爆震，并依據(jù)爆震強(qiáng)度輸入信號(hào)，有微機(jī)控制會(huì)推遲點(diǎn)火，爆震未發(fā)生時(shí)，則會(huì)適當(dāng)提前點(diǎn)火，以保證在任何工況下的點(diǎn)火提前角都處于接近發(fā)生爆震的最佳角度。爆燃控制過(guò)程中點(diǎn)火提前角的變化，如圖 所示。 圖 爆 震 控制 當(dāng)任何一缸產(chǎn)生爆震時(shí)， ECU 立刻減少一定的點(diǎn)火提前角，依據(jù)點(diǎn)火順序 15 汽缸再次產(chǎn)生爆震時(shí)，同樣再減少點(diǎn)火提前角，每次逐漸減少 點(diǎn)火提前角。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生爆震時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)，維持當(dāng)前點(diǎn)火提前角。若無(wú)爆震產(chǎn)生，則又逐漸增大點(diǎn)火提前角，一直到產(chǎn)生爆震再重復(fù)前述反饋控制。 通電時(shí)間控制 通斷時(shí)間的控制又稱閉合角控制。次級(jí)線圈高壓的最大值與初級(jí)斷開電流成正比，而初級(jí)點(diǎn)火線圈被斷開瞬間所能達(dá)到的斷開電流值與初級(jí)線圈接通時(shí)間長(zhǎng)成正比。 當(dāng)點(diǎn)火線圈初級(jí)電路接通后，初級(jí)電流是按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)的。初級(jí)電路被斷開瞬間初級(jí)電流所能達(dá)到的值與初級(jí)電路接通的上啥時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。只有通電時(shí)間達(dá)到一定值時(shí) ，初級(jí)電流才可能達(dá)到飽和，使次級(jí)電壓達(dá)到最大值，因 此，必須保證足夠的通電時(shí)間，但是，如果通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，點(diǎn)火線圈又會(huì)發(fā)熱并使電能消耗增大。最佳通電時(shí)間控制要兼顧上述兩方面要求，同時(shí)當(dāng)蓄電池電壓變化時(shí)，也將影響初級(jí)電流。為了保證在不同的蓄電池供電電壓和不同的轉(zhuǎn)速下都有相同的初級(jí)斷開電流，電控單元根據(jù)蓄電池電壓和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，從預(yù)置的閉合角數(shù)據(jù)表中查處相應(yīng)的數(shù)值。對(duì)閉合角進(jìn)行控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，適當(dāng)增大閉合角，以防止初級(jí)線圈通過(guò)電流值下降，造成次級(jí)高壓下降，點(diǎn)火困難。蓄電池電壓下降時(shí)，基于相同的理由，也應(yīng)適當(dāng)增大閉合角 [4]。 瑞納轎車點(diǎn)火系統(tǒng) 的 優(yōu)點(diǎn) 1. 消除觸點(diǎn)多帶來(lái)的缺點(diǎn)，如觸點(diǎn)燒蝕、觸電間隙的變化對(duì)點(diǎn)火正時(shí)的影響；次級(jí)電壓高且穩(wěn)