中国电控点火系统的技术发展之路.doc

1、中国电控点火系统的技术发展之路二十世纪 70 年代，美国 GM 公司采用了集成电路（IC）点火装置，高能点火（HEI）系统，并在分电器内装上点火线圈和点火控制线路，力图将点火系统做成一体，这种电路具有结构紧凑、可靠性高、成本低、耗电少、不需冷却、响应性好等特点。后期又采用数字式点火时刻控制系统，称为迈塞（MISAR）系统。该系统体积小，由中央处理器（CPU） 、存储器（RAM/ROM）和模/数（A/D）转换器等组成。系统可根据输入的冷却液温度、转速和负荷等信号，计算出最佳点火时刻。美国克莱斯勒公司（Chrysler corporation）首先创立了模拟计算机对发动机点火时刻进行控制的控制系统

2、。传统的点火系统，其点火时刻的调整是依靠机械离心式调节装置和真空式调节装置完成的，由于机械的滞后、磨损及装置本身的局限性，故不能保证点火时刻在最佳值。而用 ECU 控制的点火系统，则可方便地解决以上问题。因为用微机可考虑更多的对点火提前角影响的因素，使发动机在各种工况下均能达到最佳点火时刻，从而提高发动机的动力性、经济性、改善排放指标。ECU 控制的点火系统是随着电子技术的进步而发展起来的一门新技术，也是汽车电子化的必然趋势。第一节 电控点火系统的组成和分类一、电控点火系统的组成与功能ECU 控制的点火系统主要有 ECU、传感器和点火执行器三大部分组成（图 7-1） ，其功能如下：1）ECU

3、接受各种传感器送来的信号经过数据处理后，输出信号（缸序信号和点火信号）并通过电能输出级传到点火执行器。2）传感器在点火系中应用的传感器主要有空气流量计、发动机转速传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器及爆震传感器等。3）点火控制装置具有缸序判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路，其主要功能是接受 ECU 发生的缸别信号（IGdA、IGdB）和点火信号（IGt） ， 驱动点火线圈工作，并向 ECU 输入安全信号（IGf） 。图 7-1 ECU 控制点火系统的组成简图1-传感器 2-ECU 3-点火控制装置 4-点火线圈二、电控点火系分类电控点火系可分为有分电器式和无分电器式两种型式。1有

4、分电器式点火控制系统有分电器式点火系统电路如图 7-2 所示。图 7-2 有分电器式点火系统电路1-信号发生器 2-ECU 3-点火控制器 4-点火线圈 5-点火开关 ECU 根据各输入信号，确定点火时刻，并将点火正时信号 IGt 送至点火器，当 IGt 信号变为低电平时，点火线圈一次侧被切断，二次线圈中感应出高压电，再由分电器送至相应缸火花塞点火。为了产生稳定的二次侧电压和保证系统的可靠工作，在点火器中设有闭合角控制回路和点火确认信号（IGf）安全保护电路。2无分电器的点火控制系统无分电器的点火控制系统有二极管分配式和点火线圈分配式两大类。（1）二极管分配式 二极管分配式无分电器点火系统采用

5、同时点火方式，工作原理如图 7-3 所示。图 7-3 二极管分配式同时点火的无分电器点火系工作原理图1-1、4 缸触发信号 2-电子点火控制器 3-控制部分 4-稳压器5、8-一次线圈 6-高压二极管 7-二次线圈 9-2、3 缸触发信号点火顺序为 1-3-4-2 的四缸发动机，当 ECU 接收到曲轴位置传感器相应信号时，向点火控制器发出点火信号，点火控制器的控制回路使 VT1 截止，一次线圈 5 中的电流被切断，在二次线圈中感应出下“+”上“-”的高压电，经 4 缸和 1 缸火花塞构成回路，两个火花塞均跳火，此时 1 缸接近压缩终了，混合气被点燃，而 4 缸正在排气，火花塞点空火。汽配人网：

6、http:/ 曲轴转过 180后，ECU 接收到传感器信号后再次向点火控制器发出触发信号，VT2 截止，一次线圈 8 中电流被切断，二次线圈感应出上“+”下“-”的高压电，并经 2 缸和 3 缸火花塞构成回路，同时跳火，此时 3 缸点火作功，2 缸火花塞点空火。依次类推，发动机曲轴转 2 圈，各缸作功一次。（2）点火线圈分配式 点火线圈分配式无分电器点火系统是将来自点火线圈的高压电直接分配给火花塞，有同时点火和单独点火两种形式。1）同时点火。同时点火即用一个点火线圈对到达压缩和排气上止点的两个气缸同时实施点火，处于压缩的一缸，混合气被点燃而作功，正在排气的另一缸火花塞点空火（图 7-4） 。E

7、CU 根据凸轮轴位置传感器信号，选择相应点火的气缸，并将点火信号送给点火组件，使相应的晶体管 VT 截止或导通，点火线圈直接向火花塞输出高压电。图 7-4 点火线圈分配式同时点火的无分电器点火系统2）单独点火。单独点火既为每一个气缸的火花塞配备一个点火线圈，单独直接地对每个气缸点火（图 7-5） 。图 7-5 单独点火式无分电器点火系统这种单独点火系统由于取消了高压线，能量损失小，效率高，电磁干扰少。第二节 点火提前角和闭合角的控制点火提前角的控制可分为开环控制和闭环控制两种。开环控制的基本点火提前角是靠预先在台架上用实验方法测得的数据来确定的。这些数据存入 ECU 的只读存储器 ROM 中，

8、工作时，ECU 根据发动机的工况来选择调取。发动机工作时，发动机转速、节气门开度、进气流量等基本参数通过相应的传感器检测出来，并输入 ECU，由 ECU 从其只读存储器 ROM 中查找相应的基本点火提前角（或由经验式计算得出） ，再根据冷却液温度、进气温度等参数，对查找出的（或计算出的）基本点火提前角进行修正，得到适应当前工况的最佳点火提前角，并存入随机存储器 RAM 中，然后利用发动机转速（或转角）信号和曲轴位置信号，将最佳点火提前角转换成点火时刻，即一次侧电流的切断时刻；ECU 还要根据电源电压、发动机转速等信号，从其只读存储器 ROM 中选取并换算成适应当前工况的一次线圈电流导通时间。由

9、 ECU 以方波的形式发出指令，指挥点火控制器或功率三极管，在所确定的时刻导通和切断点火线圈中的一次侧电流，使点火系统正常工作。由于开环控制方式所确定的点火时刻比传统的机械式点火正时调节装置所确定的点火时刻更接近于理想状态，因而发动机的动力性有不同程度的提高，经济性也可以提高 35。汽配人网：http:/ 但是，传感器工作状态的改变会引起开环控制精度的改变，而且 ECU 中所存数据无法适应发动机本身制造精度、磨损状况、使用条件等变化而引起的最佳点火提前角的变化。随着使用时间的增加，ECU 所存数据也会逐渐不能适应发动机对最佳点火提前角的要求，造成发动机性能逐渐下降，以至 ECU 控制点火正时的

10、优势逐渐减退。为解决上述问题，一些汽车公司正致力于开发具有自学习（或称自适应）功能的智能型 ECU 的工作。ECU 能够根据发动机本身制造精度、磨损状况、使用条件等，对其存储器中的数据进行自动调整，从而使发动机始终处于最佳点火提前角的状态下工作。闭环控制方式是根据发动机实际运行结果的反馈信息来控制点火提前角的，所以闭环控制又称为反馈控制。通常，闭环控制方式是利用爆震传感器反馈爆震信号来控制点火提前角的，有关内容在本章第三节中介绍。目前广泛应用的电控点火系统，是在开环控制方式的基础上再配以闭环控制方式的混合控制方式。一、点火提前角的控制影响点火提前角的因素较为复杂，在电控点火系统中，一般点火提前

11、角有几部分组成，即：实际点火提前角初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角（或延迟角） 。初始点火提前角是 ECU 根据发动机上止点位置确定的固定点火时刻，其大小随发动机而异。基本点火提前角是 ECU 根据发动机转速信号和进气歧管压力信号（或进气量信号） ，在存储器中查到这一工况下运转时相应的点火提前角。修正点火提前角（或延迟角）是 ECU 根据各种传感器传来的信号，对点火提前角进行修正，使控制更加准确。点火提前角的控制包括两种基本情况：起动期间的点火时刻控制，即发动机起动时工况，按固定的曲轴转角位置点火。起动后，发动机正常运行时，点火时刻由进气歧管压力信号（或进气量信号）和发动机转速确

12、定的基本点火提前角和修正量决定。修正项目随发动机而异，并根据发动机各自的特性曲线进行修正。表 7-1 为点火提前角的修正项目。表 7-1 点火提前角的修正项目起动时点火提前角 初始点火提前角点火提前角 基本点火提前角起动时点火提前角修正点火提前角暖机修正量稳定怠速修正量空燃比反馈修正量过热修正量爆震修正量最大提前和推迟控制量其它修正量1起动工况的点火时刻控制在起动期间，发动机转速较低（通常在 500r/min 以下） ，由于进气歧管压力信号或进气量信号不稳定，一般点火时刻固定在初始点火提前角（数值大小随发动机而异） 。初始点火角由 ECU 中的备用模块进行设定。在某些发动机中，ECU 还需输入

13、起动信号（STA） 。起动期间点火时刻控制如图 7-6 所示。此时的控制信号主要是发动机转速（Ne）信号和起动开关（STA）信号。图 7-6 点火时刻控制a）起动期间的点火控制 b）正常运行期间的点火控制2、起动后点火时刻控制（1）基本点火提前角 在正常工况下运转时，节气门位置传感器的怠速触点（IDL）断开，ECU 根据存储器的数据确定基本点火提前角，数据表格存储形式如图 7-7 所示。图 7-7 点火提前角数据表格存储形式在正常运行工况运行时，控制信号主要有：进气歧管压力信号（或进气量信号） 、发动机转速信号、节气门位置信号、汽油品种选择开关或插头（RP） 、爆震信号（KNK）等。在某些发动

14、机中，按汽油辛烷值不同，在存储器中存放着两张基本点火提前角的数据表格，驾驶员可根据使用汽油的辛烷值，通过汽油选择开关或插头进行选择。具有爆震控制功能的点火提前角系统（ESA） ，其 ECU 中还存有专用于爆震控制点火时刻的数据。在怠速工况下运行时，节气门位置传感器怠速触点闭合，此时，ECU 根据发动机转速和空调开关是否接通等确定基本点火提前角（图 7-8） 。图 7-8 怠速工况基本点火提前角在怠速工况运行时，控制信号主要有：节气门位置信号（IDL） 。发动机转速信号（Ne）空调开关信号（AC） 。（2）点火提前角的修正1）暖机修正。发动机冷车起动后，当发动机冷却液温度较低时，应增大点火提前角

15、，暖机过程中，随冷却液温度升高，点火提前角的变化如图 7-9 所示。修正曲线的形状与提前角的大小随车型不同而异。暖机过程中，控制信号主要有：冷却液温度信号（THW） 、进气歧管压力（或进气量）信号、节气门位置信号等。图 7-9 暖机修正曲线2）过热修正。发动机处于正常运行工况（怠速触点断开） ，当冷却液温度过高时，为了避免产生爆震，应将点火提前角推迟。发动机处于正常运行工况（怠速触点闭合） ，冷却液温度过高时，为了避免长时间过热，应将点火提前角增大。过热修正曲线的变化趋势如图 7-10 所示。图 7-10 过热修正曲线过热修正控制信号主要有：冷却液温度信号（THW） 、节气门位置信号（IDL）

16、 。3）怠速稳定性的修正。发动机在怠速运行期间，由于发动机负荷变化使发动机转速改变，ECU 要调整点火提前角，使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。怠速运转时，ECU 不断地计算发动机的平均转速。当发动机的转速低于规定的怠速转速时，ECU 根据与怠速目标转速差值的大小相应地增大点火提前角；反之，则推迟点火提前角（图 7-11） 。图 7-11 怠速稳定修正怠速稳定修正信号主要有：发动机转速信号（Ne） 、节气门位置（IDL） 、车速（SPD） 、空调信号（A/C）等。4）最大和最小提前角控制。如果发动机实际点火提前角（初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前或延迟角）不合理，发动机很难正常运

17、转。在初始点火提前角已设定时，受 ECU 控制的实际点火提前角则为基本点火提前角与修正点火提前角之和，该值应保证在某一范围内。最大提前角为 3545，最小提前角为-100。二、闭合角的控制闭合角控制电路的作用是：根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角，以保证足够的点火能量。汽配人网：http:/ 在发动机转速上升和蓄电池电压下降时，闭合角控制电路使闭合角加大，即延长一次侧电路的通电时间，防止一次侧储能下降，确保点火能量。在发动机转速下降和蓄电池电压较高时，闭合角控制电路使闭合角减小，即缩减一次侧电路的通电时间，确保一次线圈的安全。（1）ECU 对闭合角的控制 通常，ECU 根据电源电压查得导通时

18、间，再根据发动机转速换算成曲轴的转角，以确定闭合角的大小。例如，某六缸发动机，电源电压为 12V，若大功率晶体管导通时间为 5ms，若发动机转速为 2000r/min，则导通 5ms 相当于曲轴转角为：在这种状况下，大功率晶体管从导通到截止，必须保持 60的曲轴转角，即闭合角为 60。又因六缸发动机的作功间隔为 120，亦即大功率晶体管截止到下一次截止为 120。大功率晶体管截止时，曲轴的转角为 120-6060，那么 ECU 从大功率晶体管截止开始时计数 60 个 1信号，第 61 个 1信号起大功率晶体管开始导通，即一次侧电流开始导通（图 7-12） 。图 7-12 大功率晶体管导通时间的

19、控制00615623（2）电子点火器中闭合角的控制 电子点火器末级大功率晶体三极管的导通时间与发动机转速、集成块工作电压以及点火线圈的工作特性有关。例如：桑塔纳 2000 点火电子组件（图 7-13）中闭合角的控制可分成两部分：第一部分由 L497 集成块（图 7-14）与其脚 10 上的电容器 CT，脚 12 上的偏流电阻 R7组成一闭合时间基准定时器。当霍耳输入信号为“+” （脉冲的上升沿）时，CT 以一恒定电流 I10充电，其充电电流值一般为：-11A9.8A（UT=5.3V16V，U10=0.5V，t10ms 33ms） ，调节偏流电阻 R7，可调整I10的数值。CT 充电波形见图 6

20、-14 所示。第二部分由 L497 集成块与其脚 11 上的电容器 CV、脚 12 上的偏流电阻 R7 组成闭合时间控制及调整电路。必须指出的是，电容器CW上的电压取决于发动机转速和集成块的工作电压值的大小，若输入信号为“+” ， CW 上的电压亦为“+” ；若输入的霍耳信号下跳为“-” ， CW 以恒定的电流 I11放电，其放电电流值为 05AI111A（图 7-15） 。当 U10U11 时，便是点火线圈导通的起始点。由于在低速时流过线圈电流时间较长，为减少大功率管上产生的功率损耗，必须减少导通时的过饱和时间 td。图 7-13 霍耳电子点火系（点火器内装专用点火集成块）原理电路图 7-1

21、4 L497 集成块引出脚图 7-15 闭合角控制波形(3)1信号的产生 1信号由曲轴位置传感器产生。下面介绍磁脉冲式和光电式曲轴位置传感器的 1信号产生原理。如图 7-16 所示，为安装于曲轴前端（皮带轮之后）的盘式磁脉冲传感器的结构，主要由信号盘和信号发生器组成。信号盘随发动机曲轴一同转动，其边缘有均匀加工的细齿，齿与齿的间隔为 4，共有 90 个齿。另外，信号盘上每隔 120（六缸发动机）设计一个凸缘，共 3 个。信号发生器安装在信号盘的圆周外侧，其外形为长形盒，四孔插座作为信号线的连接插孔。信号发生器内有三个永久磁铁做成的磁头，磁头上分别绕有三组相互独立的线圈。磁头、安装得与信号盘上的

22、细齿对正，感受信号盘圆周上细齿的变化。磁头与信号盘上的凸缘安装在同一平面，感受凸缘的变化。图 7-16 磁脉冲式曲轴位置传感器结构发动机转动时，信号盘上的细齿和凸缘使磁头与信号盘之间的磁通发生变化，在磁头上的线圈中便产生与发动机转速和曲轴位置相关的周期信号。将这些信号进行放大、滤波和整形后，便可得到标准的矩形波。在磁头上产生的信号每 120 一个脉冲。每一个凸缘位置正好对应着六缸发动机的两个气缸活塞上止点前 70 的位置，所以又称此信号为上止点前 70 信号。如图 7-17 所示，磁头、的安装位置相隔 3，用于测量曲轴转角，两磁头所感应出的信号为同周期的矩形波（相位相差 90） 。将这两路信号

23、进行处理，那么，两信号合成的结果为一列周期为 1 的脉冲。通过这样的测量与处理，最终可以获得测量精度为 1 的发动机曲轴转角信号。并且可以得到每一时刻曲轴位置相对气缸上止点的角度。图 7-17 磁脉冲式曲轴位置传感器 1信号的产生光电式曲轴位置传感器一般安装在分电器内（图 7-18a） 。它由光电信号发生器和固定在分电器轴上随轴转动的带孔的遮光盘组成。遮光盘（图 7-18b）上刻有光孔，在其圆周外圈，均匀地刻有 360 条缝隙，在内圈的圆周上均匀地刻有 6 个较宽的缝隙。信号发生器固定在分电器壳上，并分作两部分分别位于遮光盘的上下两侧。上部装有两只发光二极管，分别对在遮光盘的两圈缝隙上，下部分

24、装有两只光敏二极管分别与遮光盘上边的两只发光管对正。发动机转动时，遮光盘随之而转，当遮光盘上的缝隙与光电传感器对准时，光线通过缝隙照在其下边的光敏二极管上，使光敏二极管导通。当光线被遮光盘挡住时，光敏二极管截止。这样，在光敏二极管上就会产生一定的电压信号，将此信号进行放大、处理，即可得到控制点火用的脉冲信号。由外圈一组产生的信号，其周期对应于分电器轴转动角度的 1 ，将此信号进行 2倍频，即可获得对应于曲轴转角为 1 的信号。内圈的一组光电传感器的信号周期为60（分电器轴转角） ，对应于曲轴转角为 120。图 7-18c 所示为光电式曲轴位置传感器的输出信号波形图。使用中，将内圈信号产生的缝隙

25、固定在发动机作功缸的上止点前 70 的位置，则此信号即可作为发动机各对应缸的压缩上止点参考信号。图 7-18 光电式曲轴位置传感器 1信号的产生第三节 发动机爆震的控制闭环控制所用的反馈信息可以是发动机的爆震信号、转速信号或气缸的压力信号等。最常见的是利用发动机的爆震信号作为反馈信息，用来控制大负荷等工况下的点火提前角；在怠速等工况，则常用发动机的转速信号作为反馈信息，从而尽可能维护怠速时稳定运转；中等负荷等工况，则一般采用开环控制方式，但在此工况下一旦发生爆震，又会自动转入利用爆震信号作为反馈信息的闭环控制方式。利用发动机爆震信号作为反馈信息的闭环控制方式中，爆震传感器将发动机的爆震状况反馈

26、给 ECU，一旦爆震程度超过规定的标准，ECU 立即发出点火系统推迟点火；当爆震程度低于规定的标准时，ECU 又会将点火时刻提前，循环调节点火时刻的结果，使发动机始终处于临界爆震的工作状态，此工作状态与发动机的技术状况无关。在此工作状态下，可使发动机获得最大的动力性能，经济性能也可以得到一定程度的改善。用于检测爆震信号的传感器有三类：第一类利用装于每个气缸内的压力传感器检测爆震引起的压力波动；第二类把一个或两个加速度传感器装在发动机缸体或进气管上，检测爆震引起的振动；第三类对燃烧噪声进行频谱分析。若用发生爆震的循环次数与实际工作循环的次数之比值（爆震率）来衡量爆震强度，可以定量地把爆震分为四个

27、等级：爆震率在 5以下时为微爆震；510为轻爆震；1025为中爆震；25以上为重爆震。当发动机出现 15的轻微爆震时，其动力性、经济性接近最佳值。闭环控制方式即按轻微爆震来确定最佳点火提前角。闭环控制时，ECU 测出的爆震率对点火提前角进行调节。一定时间内无爆震时，就逐步增大点火提前角，直至发生轻微爆震；爆震率大于 5时，又将点火提前角减小，直至爆震消除。闭环控制原理如图 7-19 所示。图 7-19 闭环控制原理框图ECU 对点火提前角的调节有快速调节法和慢速调节法两种。采用快速调节法时，一旦发生爆震并需要调整提前角，则将点火提前角减小一个较大的固定值（510） ，使爆震迅速消除。之后，曲轴

28、每转 5 周20 周，就将点火提前角增大 1或 0.5(图7-20)。采用慢速调节法时，则每次将点火提前角减小 1或其它较小值，直至爆震消除或进入轻微爆震区。一定时间内无爆震时，则每次将点火提前角增大 1或其它较小值，直至进入轻微爆震区(图 7-21)。慢速调节法比快速调节法更适合于闭环控制点火系统，因为它能较好地适应发动机技术状况缓慢的变化。有些系统则每次发生爆震均对点火提前角进行调节，爆震消除一段时间后，点火提前角又逐步增大。对发动机点火提前角实施闭环反馈控制，无需人工调整点火提前角，同时，可以适当提高发动机的压缩比，进一步改善其动力性和经济性。但排放性能将有一定程度的下降（主要是 NOX

29、排放增多） 。图 7-20 点火提前角的快速调节法图 7-21 点火提前角的慢速调节法第四节 典型电控点火系一、桑塔纳 2000GLi 型轿车点火系桑塔纳 2000GLi 型轿车采用的是带分电器电子控制点火系统，它是 Motrinic 1.5.4 发动机电子控制系统的的一个子系统,特点是将点火系统与汽油喷射系统复合在一起，由一个 ECU 来控制，结构简单、工作可靠。1点火系的组成ECU 控制的点火子系统，主要由点火线圈、分电器、火花塞、带抗干扰元件的连接插座、爆震传感器、点火导线等组成，结构如图 7-22 所示。桑塔纳采用霍耳式点火信号传感器，装在分电器上。分电器用压板装在发动机缸盖上，分电器

30、转子由凸轮轴驱动。点火线圈在蓄电池正极处点火开关的上方，当一次侧电流通过时，点火线圈的一次线圈经 ECU 中的点火晶体管搭铁，分电器将点火线圈中二次线圈的高压电分配到各个火花塞上。图 7-22 桑塔纳 2000GLi 型轿车点火系组成1-点火导线 2-连接插座 3-点火线圈 4-点火线圈插头 5-爆震传感器 6-螺钉 7-爆震传感器插头 8-火花塞插头 9-火花塞 10-分电器压板紧固螺钉11-分电器压板 12-O 型圈 13-高压分电器 14-防尘盖 15-霍耳传感器16-分火头 17-分电器盖 18- 屏蔽罩2点火系的工作原理点火开关接通时，蓄电池向点火线圈一次线圈供电，分电器轴上的触发器

31、转子转过霍耳传感器时，产生一个电动势信号，传输给晶体管点火控制装置。在霍耳传感器内有放大电路，在点火控制器内有按照转速控制导通角的电路和控制一次线圈电压及保护一次线圈的电路，由此实现对一次侧电流的导通与切断工作，使二次线圈感应出几万伏满足点火要求的电压，再由分电器通过高压导线，将高压电传给火花塞，点燃气缸中的可燃混合气。点火子系统根据发动机温度、进气温度、转速、节气门开度、蓄电池电压、爆震信号并利用 ECU 中的综合特性图，控制点火提前角（点火时刻） 、闭合角及爆震，使之处于最佳状态。二、捷达王轿车点火系的控制1点火系的组成点火线圈、火花塞、霍耳传感器、爆震传感器（两个）其组成如图 7-23

32、所示。图 7-23 捷达王点火系的组成1-点火高压线及抗干扰插头 2-点火线圈 3-固定螺栓 4-连接插头 5-盖 6-火花塞7-爆震连接插头 8、10-爆震传感器 9、13、15-固定螺钉 11-爆震连接插头12-霍耳传感器连接插头 14-霍耳传感器 16-垫片 17-霍耳传感器隔板2点火系的工作原理点火系统为无分电器的电子点火系统，它把点火线圈的二次高压直接送到火花塞，所以也称为电子点火模块或模块点火系统。此系统每两缸配有一个点火线圈，因此四缸发动机需要两个线圈。二次线圈分别连到两个火花塞上，每一端连接一个火花塞。两个点火线圈分别为 1、4 缸和 3、2 缸提供点火所需的高压电。点火顺序为

33、 1-3-4-2。霍耳传感器和发动机转速传感器提供点火信号，由 ECU 识别出一缸点火上止点位置，再将这些信号分别供给两个点火线圈的一次电路。当以正常方式切断一次电路，两个火花塞都产生高压火花，即 1、4 缸（或 3、2 缸）同时点火，此时只有一个缸需要点火，另一缸正开始排气（此缸的跳火不起作用，也称为废火） 。对于每个气缸来说每个工作循环有两次点火。点火时刻由储存在 ECU 中的特性曲线计算而得，主要影响因素是发动机转速和空气流量。ECU 同时考虑下述因素：冷却液温度、进气温度、节气门位置、怠速开关信号、爆震传感信号、霍耳传感器信号等。3丰田汽车公司无分电器点火（DLI）系统丰田汽车公司无分

34、电器点火（DLI）系统属于点火线圈分配式同时点火的点火系统（图 7-24） 。该系统主要由曲轴位置传感器、ECU、点火器、点火线圈组件、火花塞、高压线等组成，其控制原理框图见图 7-4。ECU 根据曲轴位置传感器所产生的曲轴位置信号，产生两组气缸判定信号 IGdA 和 IGdB；还根据其它传感器及开关信号，确定适合于当前工况的点火提前角，产生点火提前角控制信号 IGt；然后再将 IGt 信号、IGdA信号及 IGdB 信号一起输向点火器。点火器则根据接收到的两组气缸判定信号，实现点火气缸的判别；通过点火器内部电路，完成一次电流的导通角控制、恒电流控制、过电压保护、停车断电保护等，发出点火线圈组

35、件中某个点火线圈工作指令；点火器还根据各点火线圈中一次感应电动势，产生点火确认信号 IGf，并以方波的形式反馈给ECU，以便 ECU 对点火系统的工作状况进行监测，同时，点火确认信号 IGf 还向转速表提供转速信号。点火线圈组件中，每个点火线圈分别向两个气缸的火花塞同时提供高压电，使 1、6 缸（或 2、5 缸、或 3、4 缸）同时点火，保证发动机各缸按 1-5-3-6-2-4 的顺序轮流作功。图 7-24 丰田汽车公司无分电器点火系统（DLI）1-火花塞 2-点火线圈 3-点火器 4-ECU 5-曲轴位置传感器（1）曲轴位置传感器 点火系统采用了磁感应式曲轴位置传感器，用来产生曲轴位置、曲轴

36、转角及曲轴转速信号，使 ECU 实现对点火系统、汽油喷射系统等的集中控制。曲轴位置传感器的结构如图 7-25 所示，由 G1、G2 信号线圈、G1、G2 信号转子、Ne 信号线圈、Ne 信号转子及永久磁铁等组成，其中 G1、G2 信号转子和 Ne 信号转子共同由发动机的凸轮轴通过专用的转子轴驱动，其转速为发动机曲轴转速的12。G1、G2 信号转子位于 Ne 信号转子上部，G1、G2 信号转子上仅有一个凸齿。与该信号转子对应的 G1、G2 信号线圈分别设置于信号转子的两边，即两者互相间隔 180（相当于 360曲轴转角） ；Ne 信号转子上共有 24 个凸齿。与 Ne 信号转子对应的 Ne信号线

37、圈只有一个。图 7-25 曲轴位置传感器结构1-G1 信号线圈 2-G1、G2 信号转子 3-G2 信号线圈 4-Ne 信号转子5-Ne 信号线圈 6-永久磁铁 7-转子轴1）G1 信号。G1 信号用来判断第 6 缸活塞是否接近压缩行程上止点，即为曲轴位置信号。G1 信号的产生原理如图 7-25 所示，两块铁心把永久磁铁夹在中间，其中一块铁心上绕有 G1 信号线圈，永久磁铁产生的磁通大部分都要从 G1 信号线圈中通过，其磁回路如图 7-26 中虚线所示。G1、G2 信号转子随转子轴旋转时，信号转子与铁心间的空气隙会发生周期性变化，引起磁回路总磁阻的周期性变化，G1 信号线圈中的磁通量也随之周期

38、性变化，在 G1 信号线圈中产生与磁通量变化速率成正比的感应电动势。由图 7-25 可以看出，G1、G2 信号转子上的凸齿接近铁心时，空气隙减小，磁回路的磁阻减小，G1 信号线圈中磁通量增大，因而产生正向感应电动势；G1、G2 信号转子上的凸齿对正铁心时，空气隙最小，磁回路磁阻最小，G1 信号线圈中磁通量最大，但磁通量的变化速率为零，因而 G1 信号线圈中的感应电动势为零；当 G1、G2 信号转子上的凸齿离开铁心时，G1 信号线圈中又产生负向感应电动势。因此，在 G1、G2 信号转子上的凸齿对正铁心的附近区域，G1 信号线圈中会产生图 7-27 所示的感应电动势信号（ G1 信号） 。由于 G

39、1、G2 信号转子及 G1 信号线圈与发动机曲轴之间的装配关系，使该感应电动势信号仅出现于第 6 缸压缩上止点前附近区域，因而可使 ECU 准确地判断出曲轴所处的位置。图 7-26 G1、G2、Ne 信号的产生原理1-空气隙 2-铁心 3-G1 信号线圈 4-永久磁铁 5-转子轴6-磁场回路 7-Ne 信号线圈 8-G1、G2 信号转子图 7-27 感应电动势信号2）G2 信号。G2 信号用来判断第 1 缸活塞是否接近压缩行程上止点，该信号也为曲轴位置信号。G2 信号的产生原理及波形同 G1 信号，只是由于 G2 信号线圈安装位置与 G1 信号线圈相隔 180，相当于 360曲轴转角，因此 G

40、2 信号线圈中的感应电动势（G2 信号）出现于第 1 缸压缩上止点前附近区域。3）Ne 信号。由于 Ne 信号转子上共有 24 个凸齿，因而 Ne 信号转子每转一圈，在 Ne 信号线圈中就会产生 24 个感应电动势信号（Ne 信号） 。这期间曲轴转过了720，相当于曲轴每转 30便产生一个 Ne 信号。ECU 根据 Ne 信号，可以准确掌握曲轴所转过的角度；根据 Ne 信号出现的频率，还可以准确掌握曲轴的转速。因此，Ne 信号又称为曲轴转角与转速信号。（2）点火系统的控制原理 ECU 接收到的 G1、G2、Ne 信号先将其转化为相对应的方波信号，并输入 ECU 进行处理。1）点火提前角控制信号

41、 IGt 的产生。ECU 存储有各工况下最佳点火提前角数据及有关计算程序，可根据各传感器及开关输入的信号（包括进气歧管绝对压力信号、转速信号、冷却液温度信号、节气门位置信号、空档开关信号、车速信号、起动开关信号、空调开关信号、爆震传感器信号等） ，确定适合于当前工况的最佳点火提前角，并产生点火提前角控制信号 IGt。产生 IGt 信号的方法是：在起动等工况下，从 G1 信号（或 G2 信号）出现后的第一个 Ne 信号开始，先产生一个 IGt 信号方波，随后，每出现 4 个 Ne 信号（相当于 120曲轴转角） ，就产生 1 个 IGt 信号方波，共产生 3 个 IGt信号方波。又从 G2 信号

42、（或 G1 信号）出现后的第一个 Ne 信号开始，产个 IGt 信号方波。之后，每出现 4 个 Ne 信号，就产生 1 个 IGt 信号方波，共产生 3 个 IGt 信号方波。直到下一次 G1 信号（或 G2 信号）重新出现，曲轴共转过 720，ECU 共产生 6 个IGt 信号方波，可供 6 缸发动机完成一个工作循环点火之用。起动等工况下，IGt 信号输送给点火器的点火提前角信息为存储器中的 Ne 信号决定的原始点火提前角，原始点火提前角的大小不受 ECU 控制。发动机正常工作时，ECU 可根据所确定的最佳点火提前角的大小，将用上述方法产生的 IGt 信号方波适当改变相位后，再输向点火器，从

43、而实现对点火提前角的控制。2）气缸判定信号 IGdA 和 IGdB 的产生。IGdA 信号的产生：ECU 接收到 G1 信号（或 G2 信号）后，便产生一个一定宽度的IGdA 信号方波，收到 G2 信号（或 G1 信号）后，又产生一个同样宽度的 IGdA 信号方波。由于曲轴每转 720共有两个 G 信号（G1 和 G2 信号） ，所以发动机每工作循环内，将产生两个 IGdA 信号方波。IGdB 信号的产生：IGdA 信号产生后，ECU 会随之产生 IGdB 信号。产生 IGdB 信号的方法是：在每个 IGdA 信号方波的下降沿处，产生 IGdB 信号方波的上升沿，经过一定时间之后又转变为下降沿

44、。与 IGdA 信号一样，发动机每工作循环内，也产生两个IGdB 信号方波。不论是 IGdA 信号还是 IGdB 信号，信号方波的宽度（以曲轴转角计算）不随发动机转速而变。3）对点火系统工作的监测。ECU 除向点火器输送点火提前角控制信号 IGt、气缸判定信号 IGdA 和 IGdB 外，还监测由点火器反馈回来的点火确认信号 IGf，并将 IGt 信号与 IGf 信号进行对比。一旦发现 IGf 信号与 IGt 信号不一致，即认为点火系统出了故障，ECU 会将故障编码后存储起来，以便检修时调取，同时点亮报警指示灯，以提醒驾驶员系统出了故障。4）1信号。Ne 信号转子每转一圈，转子上的 24 个凸

45、齿，产生 24 个感应电动势信号，此时曲轴转过了 720，即曲轴每转 30产生一个信号，将此信号频率提高 30倍，就得到曲轴转角为 1的脉冲信号。（3）点火器控制原理调整 点火器控制电路框图如图 7-28 所示。点火器从 ECU接收到的点火提前角控制信号，气缸判定信号 IGdA 和 IGdB（图 7-29） 。当 IGdA 信号为低电平、IGdB 信号为高电平时，气缸判定电路将点火提前角控制信号 IGt 输向前置放大电路 9，到达点火时刻时，点火线圈 A 中的一次电流被切断，二次线圈所产生的高压电输向 1、6 缸火花塞，使 1、6 缸同时点火，其中，压缩缸中的电火花有效，排气缸中的电火花为废火

46、；当 IGdA 信号为低电平、IGdB 信号也为低电平时，气缸判定电路将点火提前角控制信号 IGt 输向前置放大电路 10，到达点火时刻时，点火线圈 B 中的一次电流被切断，使 2、5 缸同时点火；当 IGdA 信号为高电平、IGdB 信号为低电平时，气缸判定电路将点火提前角控制信号 IGt 输向前置放大电路 11，到达点火时刻时，点火线圈 C 中的一次电流被切断，使 3、4 缸同时点火。图 7-28 点火器控制电路框图1-接转速表 2-转速表信号产生电路 3-过电压保护电路 4-点火确认信号产生电路5-蓄电池 6-ECU 7-输入电路 8-气缸判定电路 9、10、11-前置放大电路12-导通

47、角控制电路 13-输入电路 14-停车断电保护电路 15-恒电流控制电路 16-点火器 A、B、C-点火线圈图 7-29 气缸判定信号 IGdA 和 IGdB由于所有点火线圈中一次电流均在 IGt 信号方波下降沿处被切断，因此，ECU 通过改变 IGt 信号的相位，即可改变一次电流被切断的时刻，从而实现对发动机点火提前角的控制。点火确认信号产生电路根据各点火线圈中一次电流被切断时产生的自感电动势作为点火确认信号 IGf，并以方波的形式反馈给 ECU，由 ECU 对点火系统的工作状况进行监测。转速表信号产生电路则根据点火确认信号 IGf，产生转速表信号 TAC 并输给电子转速表，以便指示发动机的

48、转速。点火器中，导通角控制电路、恒电流控制电路、停车断电保护电路、过电压保护电路等的作用与普通电子点火系统中的有关电路相同，此处不再赘述。（4）点火线圈组件 DLI 系统所配置的点火线圈组件由 3 个独立的点火线圈组成，3 个点火线圈共同安装在一个托架上（图 7-30） 。每个点火线圈均有两个高压输出端，分别通过高压线与两个气缸的火花塞相连。点火时，总是使 1、6 缸同时点火，或 2、5 缸同时点火，或3、4 缸同时点火。每个点火线圈内部均设置有高压二极管，使二次电压只能单向导通。高压二极管的作用是：防止一次电流导通时二次线圈所产生的感应电动势造成发动机误点火。因为一次电流导通时，在点火线圈二次线圈中会产生与正常点火时方向相反的、幅值达 V 以上的感应电动势，该电动势很有可能造成与该二次线圈相连的两个410气缸中的火花塞跳火，从而造成误点火。图 7-30 点火线圈组件a）点火线圈的内部结构 b）点火线圈组件外形1-铁心 2-高压二极管 3-高压接线住（插孔） 4-盖 5-点火线圈 6-托架7-填充材料 8-低压接线端子 9-外壳 10-二次线圈 11-一次线圈对处于压缩上止点附近和排气上止点附近的两个气缸进行串联、同时点火时，由于压缩气缸内的压力较高，放电较为困难，所需要的跳火电压较高，而排气气缸内的压力较