三、電子控製點火係統的結構
1.微機控製點火係統可根據發動機的工況,計算出最佳點火提前角及閉合角,通過控製三極管的通、斷時刻來控製初級線圈的電流,使發動機的動力性、經濟性、排放等方麵的性能達到最優。另外,微機控製點火係統通過爆震傳感器對爆震進行反饋控製,使汽油機在大部分運行工況都處於剛好不致產生爆震的臨界狀態,使汽油機的動力性潛力得到充分發揮。
2.微機控製點火係統主要有兩種形式:微機控製有分電器點火係統和微機控製無分電器點火係統。
3.ECU通過傳感器得到發動機的轉速和負荷的大小信號,查閱存於其內部存儲器中的最佳控製參數獲得這一工況下的點火提前角和點火線圈初級電路通電時間,將其轉換成點火正時信號(IGt)送至點火器。點火線圈初級電流被切斷時,觸發IGf信號發生電路,輸出一個點火確認信號IGf並反饋給ECU。如果點火器中的功率三極管不能正常導通和截止,則ECU的微處理器接收不到反饋信號IGf,即表明點火係統發生故障,ECU立即中止燃油噴射。
4.微機控製點火係統與傳統點火係統的分電器相比,取消了斷電器等裝置,因此不再承擔初級點火線圈通斷控製的任務,僅起到對高壓電的分配作用。
5.微機控製點火係統的點火線圈都采用閉磁路式,因為其鐵芯是閉合的,磁通全部經過鐵芯內部。
6.無分電器點火係統完全取消了傳統的分電器,點火線圈產生的高壓電直接送到火花塞,因此也稱為直接點火係統。由於沒有分電器,節省了空間,同時不存在分火頭與分電器蓋旁電極間產生的火花,因此可有效地降低點火係對無線電的幹擾。
7.目前常用的無分電器式電控點火係統有兩種方式,即雙缸同時點火方式和獨立點火方式。
8.雙缸同時點火方式是指兩個汽缸共用一個點火線圈,其次級繞組的兩端分別與兩個汽缸上的火花塞相連接,同時點火方式的一個點火線圈上有兩個火花塞串聯,當產生高壓電時,它對兩個火花塞同時點火。當一個汽缸處於壓縮行程準備點火時,另一個汽缸處於排氣行程。對於壓縮行程的汽缸,由於汽缸壓力較高,放電較困難,所需的擊穿電壓較高;而處於排氣行程的汽缸,接近於大氣壓,放電容易,所需的擊穿電壓低,很容易擊穿。因此當兩汽缸的火花塞同時跳火時,其阻抗幾乎都在壓縮汽缸的火花塞上,它承受了絕大部分電壓降,與普通的隻有一個火花塞跳火的點火係相比較,其擊穿電壓相差不大,而在排氣汽缸火花塞上的電能損失也很小。
9.無分電器雙缸同時點火方式中,點火線圈采用小型閉磁路點火線圈,次級線圈的兩端分別與兩個火花塞相連接。汽缸組合的原則是:一個缸處於壓縮行程的末期,另一缸處於排氣行程的末期,曲軸旋轉360°後兩缸所處的衝程正好相反。當初級電流突然切斷後,在次級線圈上會感應出上萬伏的高壓電動勢,加到火花塞電極之間,跳出高壓火花,點燃汽缸內的混合氣。然後,當晶體管導通瞬間,初級電流也發生突變,這樣在次級線圈中便產生約1000 V的電壓。在一般的分電器式點火係統中,1000 V的高壓電不足以擊穿火花塞產生跳火,因為分電器中的分火頭與旁電極之間的間隙較大,必須要有比這更高的電壓才足以跳過這麼大的間隙。而在無分電器點火係統中,這樣的電壓很有可能點燃處於進氣行程中汽缸內的混合氣。特別是火花塞間隙較小,火花塞誤跳火的可能性就更大。這將會引起回火等現象的發生,使發動機無法正常運轉。為防止產生這種現象,在點火線圈的次級繞組中串聯一個高壓二極管。當功率管導通時,產生的感應電動勢反向加在高壓二極管上,由於二極管的反向截止功能,1000 V的高壓電就無法使火花塞跳火。而當功率三極管截止時,次級繞組產生的高壓電與前相反,二極管導通,對此不產生影響,使火花塞順利跳火。
10.無分電器獨立點火方式指每一個汽缸的火花塞上各配一個點火線圈,單獨對本缸進行點火。這種點火方式中,點火線圈與火花塞是製成一體的,直接安裝在缸蓋上,特別適合於四氣門發動機使用。
11.微機控製點火係統的控製內容包括點火提前角的控製、通電時間控製和爆震控製三個方麵。
12.在微機控製點火係統中,電控單元對點火提前角的控製分為發動機啟動時點火提前角的控製和啟動後點火提前角的控製。發動機啟動時,電控單元不進行最佳點火提前角調整控製,而是根據發動機轉速信號Ne和啟動開關信號輸入,以固定不變的點火提前角點火。當發動機轉速超過一定值時(大於500 r/min),則自動轉入由電控單元控製的最佳點火提前角計算及控製程序。發動機啟動後,電控單元對最佳點火提前角的計算和控製一般按照如下步驟進行:首先根據G信號和Ne信號確定初始點火提前角,然後根據發動機轉速和負荷確定基本點火提前角,最後根據有關傳感器的信號確定修正點火提前角,這三項點火提前角的代數和即為實際的最佳點火提前角: