【正文】 方法是通過試驗來獲得發(fā)動機在不同轉速、不同負荷時所對應的最佳點火提前角，以此獲得三維點火正時脈譜圖，再將該脈譜圖儲存在控制電腦的存儲器中，電腦再根據(jù)發(fā)動機轉速傳感器、進氣流量傳感器的檢測參數(shù)，從對應的數(shù)據(jù)表中找出對應的點火提前角，再根據(jù)其他傳感器信息進行修正，就可得到最佳點火提前角。 三維點火正時脈譜圖點火提前角控制系統(tǒng)，因各制造廠家開發(fā)點火裝置的型號不同而各異。下面以日本豐田公司開發(fā)的豐田計算機控制系統(tǒng)（TCCS）為例說明點火提前角的控制。該系統(tǒng)的點火提前角控制包括兩種基本情況：一種是起動期間的點火提前角控制，另一種是發(fā)動機正常運行期間的點火提前角控制。本文主要論述發(fā)動機正常運行期間的點火提前角控制。發(fā)動機正常運行期間的點火提前角是由電腦根據(jù)發(fā)動機轉速傳感器、進氣流量（或進氣壓力）傳感器的檢測參數(shù)，從三維點火正時脈譜圖中找出對應的基本點火提前角，再根據(jù)其他傳感器信息進行修正而得到的實際點火提前角。所以實際點火提前角=初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火提前角初始點火提前角是原始設定的，是由機械安裝位置所確定的，又稱固定點火提前角。初始點火提前角一般為上止點前5176。10176。，豐田汽車的IGGEL發(fā)動機的初始點火提前角為上止點前10176。出現(xiàn)下列情況之一時，實際點火提前角等于初始點火提前角：（1）當發(fā)動機起動或發(fā)動機起動轉速在400r/min以下時；（2）節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點閉合，車速在2km/h時；（3）當發(fā)動機ECU的后備系統(tǒng)工作時。基本點火提前角是電腦根據(jù)發(fā)動機轉速傳感器、進氣流量（或進氣壓力）傳感器的檢測參數(shù)，由三維點火正時脈譜圖確定的點火提前角。又分為怠速和正常運行兩種情況：（1）怠速時的基本點火提前角所謂怠速，一般指發(fā)動機在無負荷的情況下(對外無功率輸出)的穩(wěn)定運轉工況，此時節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點閉合。在怠速工況下發(fā)動機轉速不穩(wěn)定，轉速存在急變情況，此時與正常的控制邏輯不同，由于其轉速變化沒有規(guī)律，所以點火控制不能采用自適應控制，而是采用開環(huán)控制。而噴油系統(tǒng)此時采用以氧傳感器作為反饋環(huán)節(jié)的閉環(huán)控制，以改善排放特性。怠速工況下的點火提前角的確定有使用怠速時的MAP圖再結合其他修正量進行控制的，這固然能對點火提前角進行精確控制，但是對發(fā)動機怠速狀態(tài)的點火提前角的標定卻加大了標定的工作量，而且怠速時發(fā)動機無負荷，燃燒混合氣較濃，排放特性的控制主要依靠噴油量的調(diào)節(jié)，且發(fā)動機轉速變化無規(guī)律，所以對點火提前角的控制的意義不是很大。在該系統(tǒng)中怠速時的基本點火提前角是根據(jù)發(fā)動機的怠速轉速及空調(diào)是否工作而控制的。當空調(diào)不工作時，怠速基本點火提前角定為4176。；當空調(diào)工作時，隨發(fā)動機怠速轉速的提高，點火提前角增大為8176。再考慮到初始點火提前角，兩種工況所對應的實際點火提前角分別為14176。和18176。（2）正常運行時的基本點火提前角正常運行時的基本點火提前角是指節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點打開時所對應的基本點火提前角。當發(fā)動機正常工作時，發(fā)動機工作穩(wěn)定，氣缸燃燒充分，此時的基本點火提前角是根據(jù)轉速和負荷的信息，通過查找儲存在MAP圖中的值來確定的，它是通過發(fā)動機的臺架實驗測量得到的，發(fā)動機在某一轉速、負荷下的最佳點火提前角存儲在點火MAP圖中，形成一個三維表，查找時需要插值計算。通過上述方法獲得初始點火提前角和基本點火提前角之后，再根據(jù)其他傳感器的檢測參數(shù)進行修正，就可能得到實際點火提前角。點火提前角的修正項目隨發(fā)動機各異，TCCS系統(tǒng)的修正項目有暖機修正、穩(wěn)定怠速修正、過熱修正、空燃比反饋修正、爆燃修正等。 閉合角優(yōu)化控制閉合角控制又稱通電時間控制。當閉合角不變時，發(fā)動機轉速或蓄電池電壓變化會引起初級線圈通電時間的變化，從而引起次級電壓變化。在ECU中存儲有閉合角控制模型，閉合角隨發(fā)動機轉速的增大和蓄電池電壓的減小而增大。發(fā)動機工作時，ECU根據(jù)發(fā)動機轉速信號和蓄電池電壓信號確定最佳的閉合角，保證初級線圈導通時間不變。 閉合角控制模型 爆震優(yōu)化控制增大點火提前角，發(fā)動機燃燒的最高壓力增大，燃油利用率提高，同時爆震傾向加劇。所以，如果根據(jù)爆震傳感器的信號對點火提前角進行閉環(huán)控制（爆震控制），就可以控制點火提前角，使發(fā)動機工作在微爆震狀態(tài)，獲得最佳燃油利用率。 爆震傳感器輸出信號處理框圖，爆震傳感器把缸體震動信號轉換成電信號輸入ECU，ECU對這些信號進行放大、濾波、比較、計算等處理后，判定是否發(fā)生爆震，再由CPU根據(jù)此信號調(diào)整點火提前角。即當發(fā)生爆震時，減小點火提前角；當無爆震時，增大點火提前角，實現(xiàn)點火提前角的閉環(huán)控制。除了上述通過調(diào)節(jié)點火時刻控制爆震外，由于影響汽油發(fā)動機爆震的因素很多，如壓縮比、辛烷值、進氣壓力、進氣溫度、轉速、負荷、燃燒室結構等參數(shù)，優(yōu)化改進這些結構、運行參數(shù)，也可以有效地抑制爆震的發(fā)生。爆震是汽油發(fā)動機發(fā)展過程中長期存在的問題。近年來人們對汽車動力性、經(jīng)濟性的追求，推動了對汽油發(fā)動機爆震問題的研究。隨著汽車電子技術的發(fā)展，如何精確地檢測和有效地控制爆震，將是內(nèi)燃機工作者面臨的永久性挑戰(zhàn)。 微機控制電子點火系統(tǒng)的發(fā)展趨勢本章針對普通電子點火系統(tǒng)存在的缺點，探討汽車點火系統(tǒng)今后的發(fā)展趨勢。日趨嚴格的排放標準及對發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性的要求，對電子點火系統(tǒng)中的傳感器、微處理器、點火器件等各類電子元件的性能提出了更高的要求，同時在對點火角度進行精確控制的基礎上，對點火能量的控制也在逐步完善。 微機控制微機控制電子點火系統(tǒng)的電子控制器通過各種傳感器把發(fā)動機的工作狀態(tài)信號，采集到內(nèi)存RAM中。然后微機不斷檢測基準脈沖，微機收到基準信號后開始對曲軸轉角脈沖的計數(shù)，同時檢測此時的發(fā)動機轉速和負荷，并修正到標準工況；并根據(jù)此標準工況對存儲器進行二維查詢，找到發(fā)動機在該工況下的最佳點火時刻。目前的微機控制系統(tǒng)大都采用復雜的可編程通用微處理器，編程復雜，精確度低，且處理器之間存在干涉，因此專門用于汽車電子的微處理器開發(fā)成為緊迫的課題，使其能實現(xiàn)精確控制，且易于編程。隨著集成度更高、控制功能更復雜的微處理器的不斷研制及人們對汽車的動力性、經(jīng)濟性、舒適性等方面越來越高的要求，使點火系統(tǒng)在汽車的各種工況下保持在最佳狀態(tài)的微機控制電子點火系統(tǒng)成為今后點火系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。 傳感器技術傳感器是汽車的神經(jīng)，目前，一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達二百余只。要實現(xiàn)對點火的最優(yōu)控制就對傳感器的數(shù)量、精度及穩(wěn)定性等方面提出更高的要求，如轉速傳感器、負荷傳感器、進氣溫度傳感器、氧傳感器以及車速傳感器等，各種傳感器都要具有在高溫、高壓、高腐蝕等不利條件下高穩(wěn)定性、高精度和高可靠性。傳感器技術的發(fā)展趨勢是實現(xiàn)多功能化、集成化和智能化，不僅要能提供用于模擬和處理的信號，而且還能對信號作放大和處理。同時，它還能自動進行時漂、溫漂和非線性的自校正，具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號的質(zhì)量不受影響，即使在特別嚴酷的使用條件下仍能保持較高的精度。 控制理論控制理論是編制應用和優(yōu)化控制軟件的理論基礎。利用自動控制理論而建立的開環(huán)、閉環(huán)、最優(yōu)、自適應控制系統(tǒng)，在汽車優(yōu)化控制中都有采用。建立汽車電子控制系統(tǒng)的一般規(guī)律是首先對汽車的某個系統(tǒng)，如點火提前角優(yōu)化控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)辨識，建立數(shù)學模型，然后采用相應的控制方法進行優(yōu)化控制。但是發(fā)動機結構比較復雜，影響點火的因素較多，理論推導出優(yōu)化點火狀態(tài)下的數(shù)學模型比較困難。因此，一般采用實驗方法找出各種工況下的最佳點火提前角，然后以數(shù)據(jù)形式存入微機內(nèi)存。在實行控制的過程中，微機不斷檢測發(fā)動機工況，用查表的方法查出該工況下的最佳點火提前角，經(jīng)修正，輸出信號控制點火，這是目前國外應用較多的優(yōu)化控制方法。此外，目前應用較成熟的另一種控制方法為自適應在線搜索法，它包括頂點保持法和登山法。該方法并不需要知道模型的原型，而是由微機在汽車運行中自行搜索最優(yōu)工況，使控制接近或達到最優(yōu)化。頂點保持法是在發(fā)動機穩(wěn)定工作后先正方向增加輸入量，并不斷檢測輸出量，若輸出量增加，便一直增加下去直到輸出量下降后再反方向控制，這樣可以一直保持輸出量在最大值附近，而達到優(yōu)化控制的目的，但該方法對多輸入量系統(tǒng)不太適宜。登山法控制原理和頂點保持法基本類似，可比喻為蒙上眼睛爬山，邁出一步看一下，如果高了就按照那個方向前進，若是低了就朝著相反的方向前進，如此反復，直至爬到山頂。這也是一種試探錯誤的方法，發(fā)現(xiàn)錯誤即改變方向，總會找到正確的途徑，不過應該設法盡量減少錯誤的次數(shù)，把找到正確途徑的時間縮短至最低限度。目前國外也在研究通過系統(tǒng)辨識，建立數(shù)學模型，進行汽車的優(yōu)化控制，已部分應用在實際系統(tǒng)中。模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制是近年來出現(xiàn)的新的控制理論。模糊控制是模仿人工控制活動中人腦的模糊概念和成功的控制策略，運用模糊數(shù)學，把人工控制策略用計算機實現(xiàn)。，它采用閉環(huán)模糊控制與程序控制相結合的控制方案，由程序控制部分給出基本點火時刻，閉環(huán)模糊控制部分控制跟蹤理想工況，自動調(diào)整發(fā)動機點火時刻，從而使發(fā)動機始終運行于理想工況。 控制系統(tǒng)邏輯框圖神經(jīng)網(wǎng)絡是一種信息處理系統(tǒng)，由許多彼此之間高度連接的處理單元組成，這些處理單元是模仿大腦中的神經(jīng)元設計而成，并由大量的加權重聯(lián)系在一起。神經(jīng)網(wǎng)絡以其分布式并行信息處理、自適應、自學習以及理想記憶等優(yōu)點，為解決故障診斷系統(tǒng)的知識表示、獲取和并行推理等問題開辟了新途徑，受到高度的重視并得到廣泛的研究和應用。 低耗能電