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1、第三章 點火系統(tǒng)閉環(huán)控制子系統(tǒng),一 概述 二 電子點火系統(tǒng)的組成 三 電子點火系統(tǒng)分類 四 點火系統(tǒng)的使用與故障診斷,曲軸位置傳感器是發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)中最主要的傳感器之一，它提供點火時刻（點火提前角）、確認(rèn)曲軸位置的信號，用于檢測活塞上止點、曲軸轉(zhuǎn)角及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。曲軸位置傳感器所采用的結(jié)構(gòu)隨車型不同而不同，可分為磁脈沖式、光電式和霍爾式三大類。它通常安裝在曲軸前端、凸輪軸前端、飛輪上或分電器內(nèi)。,曲軸位置及凸輪軸傳感器,曲柄連桿機(jī)構(gòu)簡介,機(jī)體組,活塞連桿組,曲軸飛輪組,1.曲軸飛輪組功用：,1) 將做功沖程從連桿傳來的力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪傳到傳動機(jī)構(gòu)；,2) 靠慣性通過連桿反過來推動各缸活塞的
2、進(jìn)氣、壓縮、排氣沖程；,3) 驅(qū)動配氣機(jī)構(gòu)和其他附屬裝置。,2.曲軸飛輪組主要組成,結(jié)構(gòu)：由前端軸、若干個曲拐和后端軸三部分組成。,3.曲軸的結(jié)構(gòu),1）曲拐的數(shù)量與取決于發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)和排列方式。 2）曲柄是用來連接主軸頸和連桿軸頸。 3）平衡重的作用是平衡各機(jī)件產(chǎn)生的離心力及其力矩。,四缸發(fā)動機(jī)的曲拐布置,四缸發(fā)動機(jī)的發(fā)火順序1 3 4 2,4.曲軸形狀和曲拐的布置形式,四缸發(fā)動機(jī)的發(fā)火順序1 3 4 2,四缸發(fā)動機(jī)曲軸運動示意圖,六缸發(fā)動機(jī)的曲拐布置,16,25,34,120,直列六缸發(fā)動機(jī)發(fā)火順序,153624,六缸發(fā)動機(jī)曲軸運動示意圖,一、磁脈沖式傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理,磁脈沖式傳感器
3、,,（1）磁電式傳感器,當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)子信號盤通常安裝在曲軸或凸輪軸上，也可安裝在分電器內(nèi)。,,（2）霍爾效應(yīng)式傳感器,當(dāng)觸發(fā)葉輪上的葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間時，磁場被葉片旁路，不產(chǎn)生霍爾電壓；當(dāng)缺口部分進(jìn)入磁鐵與霍爾元件之間時，磁力線進(jìn)入霍爾元件，傳感器輸出電壓信號。,信號發(fā)生器固裝在分電器殼體上，主要由兩只發(fā)光二極管、兩只光敏二極管和電子電路組成。兩只發(fā)光二極管分別正對著光敏二極管，信號盤位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間，當(dāng)信號盤隨發(fā)動機(jī)曲軸運轉(zhuǎn)時，因信號盤上有光孔，產(chǎn)生透光和遮光的交替變化，造成信號發(fā)生器輸出表征曲軸位置和
4、轉(zhuǎn)角的脈沖信號。,,,光電式傳感器,信號盤隨分電器軸轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生透光和遮光交替變化。當(dāng)發(fā)光二極管的光束照到光敏二極管時，光敏二極管產(chǎn)生電壓；當(dāng)發(fā)光二極管光束被擋住時，光敏二極管電壓為0。,（3）光電式傳感器,一 對點火系統(tǒng)的要求,,無論是哪一類的點火裝置，均有共同的技術(shù)性能要求，即應(yīng)在發(fā)動機(jī)各種工況和使用條件下保證可靠而準(zhǔn)確地點火，為此應(yīng)滿足以下三個方面的要求： 1能產(chǎn)生足夠高的次級電壓 2要有足夠的點火能量 3點火時間要適當(dāng),四缸點火演示簡圖,1) 高壓電的產(chǎn)生，由點火線圈和分電器中的斷電器完成。 2) 高壓電的分配由分電器中的配電器完成。,點火線圈,配電器,斷電器,1能產(chǎn)生足夠高的次級電壓
5、 火花塞電極擊穿而產(chǎn)生火花時所需要的電壓稱為擊穿電壓。點火系產(chǎn)生的次級電壓必須高于擊穿電壓，才能使火花塞跳火。擊穿電壓的大小受很多因素影響，其中主要有： （1）發(fā)動機(jī)的工況 （2）火花塞電極的溫度 （3）火花塞電極間隙和形狀 （4）氣缸內(nèi)混合氣體的壓力和溫度,2、應(yīng)具有足夠的能量 發(fā)動機(jī)正常工作時，由于混合氣壓縮終了的溫度接近其自燃溫度，僅需要15mJ的火花能量。 但在混合氣過濃或是過稀時，發(fā)動機(jī)起動、怠速或節(jié)氣門急劇打開時，則需要較高的火花能量。 經(jīng)濟(jì)性和排氣凈化要求提高提高火花能量。 電子點火系一般應(yīng)具有80100mJ的火花能量，起動時應(yīng)產(chǎn)生高于100mJ的能量。,3點火時間要適當(dāng)
6、 影響最佳點火提前角的因素很多，主要有： （1）發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 （2）發(fā)動機(jī)負(fù)荷 （3）汽油辛烷值 （4）混合氣的濃度 （5）進(jìn)氣壓力 （6）發(fā)動機(jī)的溫度 （7）壓縮比 （8）火花塞的數(shù)量,二 點火系統(tǒng)的發(fā)展概況,一、 傳統(tǒng)觸點式點火系統(tǒng)的工作原理,1基本工作原理,動畫,傳統(tǒng)點火系統(tǒng)組成,4.1.2 電子控制點火系統(tǒng)的組成,1-傳感器 2-電子控制單元ECU 3-執(zhí)行器,4.1.3 電子控制點火系統(tǒng)的工作原理,,4.1 電控點火系統(tǒng)的組成與工作原理,4.1.1 電子控制點火系統(tǒng)的類型 有分電器式的電子控制點火系統(tǒng) 特點：由于仍然有機(jī)械裝置，因此發(fā)動機(jī)在一些工況下仍存在缺陷，無法保證在各種工況下
7、點火提前角均處于最佳。此外，由于分電器在工作運轉(zhuǎn)過程中有磨損的情況，所以也無法保證點火提前角的穩(wěn)定與準(zhǔn)確性。 無分電器式的電子控制點火系統(tǒng) 特點：不存在機(jī)械磨損，因此不存在各間隙間跳火的能量損失及由于機(jī)械的不確定性對點火的干擾；無分電器也使得發(fā)動機(jī)上的構(gòu)件在布置上更方便與合理，方便檢測與維修；外界的人為因素不能改變點火時刻，取消了在維修作業(yè)中的失誤情況，比如在安裝的時候，由于裝配不到位而使點火時刻不正確的現(xiàn)象等。,4.3 無分電器式點火系統(tǒng),組成,,4.2.2 爆燃與爆燃傳感器 爆燃 爆燃是汽油機(jī)運行過程中產(chǎn)生的一種最有害的故障現(xiàn)象，是在火花塞點燃汽缸內(nèi)的可燃混合氣之前的自燃。 產(chǎn)生的
8、原因 積碳聚集過多； 發(fā)動機(jī)過熱； 燃油使用不當(dāng)。,爆震定義： 汽缸內(nèi)未燃部分混合氣的在火焰前峰到來之前自行燃燒，在汽缸內(nèi)形成無方向的爆炸燃燒，簡稱爆燃，又因為爆燃時會引起強(qiáng)烈的振動，并伴有強(qiáng)烈的金屬敲擊聲，又稱為爆震。 爆震的危害： 一是爆震破壞發(fā)動機(jī)的正常燃燒，從而使發(fā)動機(jī)動力性、 經(jīng)濟(jì)性變差，排污加重； 二是爆震燃燒是在局部產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，將破壞發(fā)動機(jī)汽缸壁上的潤滑油膜，使發(fā)動機(jī)工作條件惡化； 三是爆震燃燒容易造成發(fā)動機(jī)過熱使各部機(jī)件熱負(fù)荷增加，冷卻水溫度失去控制，時間長后，將會造成冷卻水沸騰而使發(fā)動機(jī)無法工作。,控制 從最佳點火提前角控制原理中可知，為了最大限
9、度地發(fā)揮汽油機(jī)的功率，應(yīng)把點火提前角控制在接近臨界爆燃點，同時又不能使發(fā)動機(jī)發(fā)生爆燃的邊緣。,影響因素：點火時刻；點火時刻提前角 預(yù)防措施： 減小點火提前角，可防止爆震，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩降低。,爆燃控制系統(tǒng),1爆燃傳感器 2ECU 3其它傳感器 4點火控制器 5分電器 6火花塞,爆震控制：使點火時刻到爆震邊緣只有一個較小余量，即可控制爆震發(fā)生 又可有效得到發(fā)動機(jī)的輸出功率。 控制方法：利用爆震傳感器感知發(fā)動機(jī)有無爆震現(xiàn)象，并將信號送至ECU，ECU利用此信號調(diào)整點火提前角。 有：推遲點火；無：提前點火，以保證點火提前角都處于接近發(fā)生爆震的最佳角度。 爆震檢測：氣缸壓力檢測； 發(fā)動機(jī)機(jī)體振動檢測
10、；燃燒噪聲檢測,爆震傳感器的作用,檢測發(fā)動機(jī)的燃燒過程中是否發(fā)生爆震，并把爆震 信號輸送給發(fā)動機(jī)ECU作為修正點火提前角的重要參考信號。,1、爆震傳感器（EGS）,爆震傳感器的分類,1、磁致伸縮式爆震傳感器 2、壓電式： 非共振型壓電式爆震傳感器 共振型壓電式爆震傳感器,爆震傳感器的安裝位置： 發(fā)動機(jī)缸體上,（1）、磁致伸縮式爆震傳感器,信號輸出特點,（2）非共振型壓電式爆震傳感器,傳感器的信號輸出特點,該爆震傳感器的突出優(yōu)點是檢測頻率范圍寬，可設(shè)計成由零至數(shù)十千赫茲，能檢測很寬頻帶的發(fā)動機(jī)振動頻率。當(dāng)用于不同的發(fā)動機(jī)上時，只需將濾波器的過濾頻率調(diào)整即可使用，而不需更換傳感器。,（
11、3） 共振型壓電式爆震傳感器,共振型壓電式爆震傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由壓電元件和振蕩片組成。壓電元件緊壓在振蕩片上，振蕩片又固定在傳感器的基座上。振蕩片隨發(fā)動機(jī)的振動而振蕩，波及壓電元件，使其變形而產(chǎn)生電壓信號。當(dāng)發(fā)動機(jī)爆震時的振動頻率與振蕩片的固有頻率相等時振動片將產(chǎn)生共振，此時，壓電元件將產(chǎn)生最大的電壓信號。,傳感器的信號輸出特點,4爆震傳感器的輸出信號波形,爆燃傳感器 壓電式爆燃傳感器 磁致伸縮式爆燃傳感器,（一）點火線圈,1點火線圈的結(jié)構(gòu) (1) 開磁路點火線圈 (2) 閉磁路點火線圈,1點火線圈的結(jié)構(gòu),(2) 閉磁路點火線圈,通常的點火線圈里面有兩組線圈，初級線圈和次級線圈。初
12、級線圈用較粗的漆包線，通常用0.5-1毫米左右的漆包線繞200-500匝左右；次級線圈用較細(xì)的漆包線，通常用0.1毫米左右的漆包線繞15000-25000匝左右。初級線圈一端與車上低壓電源（+)聯(lián)接，另一端與開關(guān)裝置（斷電器）聯(lián)接。次級線圈一端與初級線圈聯(lián)接，另一端與高壓線輸出端聯(lián)接輸出高壓電。,點火線圈之所以能將車上低壓電變成高電壓，是由于有與普通變壓器相同的形式，初級線圈比次級線圈的匝數(shù)比大。但點火線圈工作方式卻與普通變壓器不一樣，普通變壓器的工作頻率是固定50Hz，又稱工頻變壓器，而點火線圈則是以脈沖形式工作的，可以看成是脈沖變壓器，它根據(jù)發(fā)動機(jī)不同的轉(zhuǎn)速以不同的頻率反復(fù)進(jìn)行儲能及放能。,點火線圈分配式無分電器點火系統(tǒng)是將來自點火線圈的高壓電直接分配給火花塞，有同時點火和單獨點火兩種形式。,,,2、點火線圈分配式電控點火系 分為同時點火和單獨點火兩類。,（1）同時點火：兩個火花塞配一個點火線圈。用一個點火線圈對到達(dá)壓縮和排氣行程上止點的兩個氣缸同時實施點火，處于壓縮行程上止點的氣缸混合氣被點燃而作功，處于排氣行程的氣缸火花塞點空火。,（2）單獨點火：每個火花塞配一個點火線圈，根據(jù)ECU指令單獨直接對每個氣缸點火。,點火系統(tǒng)工作電路,,
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