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汽车电子的点火控制系统

高工
2026-01-11 10:07:34     打赏

    汽油发动机利用电火花点燃缸内可燃混合气,使之燃烧释放出巨大能量,推动活塞运动完成做功过程。能适时在燃烧室内产生电火花的装置,称为点火系统。近年来,汽车发动机向着多缸、高转速、高压缩比的方向发展,人们还力图通过改善混合气的燃烧状况,以及燃用稀混合气,以达到减少排气污染和节约燃油的目的。这些都要求汽车的点火系统能够提供足够高的次级电压、火花能量和最佳点火时刻。电子点火系统具有以下优点:

    (1)可以减少触点火花,避免触点烧蚀,延长触点的使用寿命;有的还可以取消触点,因而克服了与触点相关的一切缺点,改善了点火性能。

    (2)可以不受触点的限制,增大初级电流,提高次级电压,改善发动机高速时的点火性能。一般传统点火系统的低压电流不超过5A,而电子点火系统可提高到7~8A,次级电压可达30kV。

    (3)由于次级电压和点火能量的提高,使其对火花塞积炭不敏感,且可以加大火花塞电极间隙,点燃较稀的混合气,从而有利于改善发动机的动力性、经济性和排气净化性能。

    (4)大大减轻了对无线电的干扰。

    (5)结构简单,质量轻,体积小,使用和维修方便

点火系统的基本特点:

    电子控制的点火系统是开始使用无触点点火装置后的又一重大进展,其最大的特点在于实现了点火提前角的自动控制,即可根据发动机的运转工况对点火提前角进行适时控制。因而可获得混合气的最佳燃烧,最大限度地提高发动机的高速性能,改善其动力性、经济性和排放性。普通的无触点点火系统采用机械方式调整点火时刻,由于机械装置本身的局限性,无法保证在各种状况下点火提前角均处于最佳。同时分电器中的运动部件的磨损、松旷,影响点火提前角的稳定性和均匀性。电子控制点火系统则可完全避免此类现象产生。

(一)电子控制点火系统的控制内容

电子控制的点火系统的控制包括点火提前角的控制、通电时间控制和爆震控制三个方

面,它具有以下特点:

(1)在所有的运行工况及各种运行环境下,均可自动获得最佳的点火提前角,使发动机在动力性、经济性、排放性及工作稳定性等方面均处于最佳状态。

(2)在整个工作范围内,均可对点火线圈的导通时间进行控制,使线圈中存储的点火能量保持恒定,不仅提高了点火的可靠性,同时又可有效地减少能源消耗,防止线圈过热。此外,该系统可很容易实现在整个工作范围内提供稀薄燃烧所要求恒定点火能量的目标。

(3)采用闭环控制技术,可使发动机燃烧过程控制在接近爆震状态,以此获得最佳的燃烧效率,有利于发动机各种性能的提高。

(二)电子控制点火系统的基本组成

电子控制点火系统的组成如图下所示:

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1.电源

电源由蓄电池和发电机共同组成,向点火系统提供所需的点火能量。

2.点火线圈

通常的点火线圈里面有两组线圈,初级线圈和次级线圈。初级线圈用较粗的漆包线,通常用0.5~1mm左右的漆包线绕200~500匝左右;次级线圈用较细的漆包线,通常用0.1mm左右的漆包线绕15000~25000匝左右。初级线圈一端与车上低压电源(十)连接,另一端与开关装置(断电器)连接。次级线圈一端与初级线圈连接,另一端与高压线输出端连接输出高压电。

点火线圈之所以能将车上低压电变成高电压,是由于有与普通变压器相同的形式,初级线圈与次级线圈的匝数比大。但点火线圈工作方式却与普通变压器不一样,普通变压器是连续工作的,而点火线圈则是断续工作的,它根据发动机不同的转速以不同的频率反复进行储能及放能。并将储存的能量转变成15~20kV高压电,击穿火花塞电极,产生电火花。

3.分电器

分电器可根据发动机的工作顺序,将点火线圈产生的高压电依次分配到各缸火花塞。

4.火花塞

火花塞的作用是把高压导线送来的脉冲高压电放电,击穿火花塞两电极间可燃混合气,产生电火花以此引燃气缸内的可燃混合气。

5.器

传感器主要用于检测发动机的运行工况,向ECU提供点火提前角的控制参数。其中,最主要的传感器是转速传感器、曲轴位置传感器和空气进气量传感器。

6.ECU

ECU是点火系统的中枢。发动机工作时,它不断地采集各传感器的信号,按设计的控制程序计算出最佳点火提前角,向点火控制装置发出点火指令。

7.点火控制模块

点火控制模块是ECU的一个执行机构,它可将电子控制系统输出的点火信号进行功率放大后,再驱动点火线圈工作。

以上前四项是传统点火系统就具有的元件,后三项是微机控制点火系统新增加的元件。

(三)电子控制点火系统的控制过程

    电子控制点火系统的工作原理是由微处理机检测进气压力,转速,流速,温度等传感器送来的信号,根据信号识别发动机的工作状态,然后对比微处理器内储存的数据再发出指令给点火执行器点火。由于这些点火装置不但具有无触点点火的功能,还具有控制精确的点火时间功能和配电功能,代替了机械式的离心提前装置和真空提前装置,保证了高速汽油发动机的工作性能。发动机运行时,ECU不断地检测发动机的转速、负荷、冷却水温度、进气量等信号,并根据存储在ROM中的控制程序和参数,计算出该工况下最佳点火提前角和初级回路的最佳导通时间,并向点火控制模块发出指令。

    点火控制模块根据ECU的点火指令,控制点火线圈初级回路的导通和截止。当初级回路导通时,点火线圈将初级电流的能量以磁场的形式储存起来。当初级线圈中电流被切断时,在其次级回路中将产生很高的感应电动势(15~20kV),经分电器送至火花塞,点火能量被瞬间释放,迅速点燃气缸内的混合气,发动机完成做功过程。在有爆震控制的闭环控制系统中,ECU还可根据爆震传感器的信号来判断发动机是否发生爆震,并将点火提前角控制在使发动机处于接近爆震的范围内,获得最佳的燃烧效率。




关键词: 汽车电子     点火     控制系统    

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