發動機點火控制系統

摘 要：本文主要介紹了點火系統的功能、類型以及控制原理。目的在于更好的掌握點火系統的基本控制理論，為故障排除點火系統故障奠定良好的基礎。

關鍵詞：控制；點火線圈；點火提前角

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）25-026-02

一、雙缸同時點火方式

雙缸同時點火方式具有下列優點：（1）由于廢除了分電器，所以節省空間；（2）由于廢除了配電器，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系對無線電的干擾。同時因點火系高壓電路中阻抗減小，點火更加可靠。

在該點火系統中，點火線圈直接與火花塞連接，點火線圈的次級繞組有兩個高壓輸出端，次級繞組利用高壓線連接兩個氣缸的火花塞，通過它們的接地點串聯成一個閉合回路，一個點火線圈產生的高壓電可以向兩個氣缸的火花塞提供。該點火方式，點火線圈對處于壓縮行程上止點和排氣上止點兩個氣缸同時點火，例如，對1、4缸進行同時點火，第1缸壓縮上止點時，第4缸則是排氣上止點，此時第1缸是有效點火（點燃混合氣體），第4缸則是空火，即無效點火，由于第4缸里的壓力比第1缸低得多，只需很少放電能量就能保證高壓電通過。曲軸轉過360°后，情況正好相反，第4缸是有效點火，第1缸是空火。上海大眾桑塔納2000 AYJ和3000 BKT、POLO 1.6 BCD、帕薩特2.0 BNL發動機均采用雙缸同時點火方式。

二、單缸獨立點火方式

單缸獨立點火方式具有下列優點：（1）由于無機械分電器和高壓導線，因而能量損失、漏電損失小，各缸的點火線圈和火花塞均由金屬罩包覆，其電磁干擾大大減小；（2）由于采用了與氣缸數相同的特制點火線圈，該點火線圈的充放電時間極短，能在發動機轉速高達9000r/min時，提供足夠的點火電壓和點火能量；（3）由于無機械分電器，又恰當地將點火線圈安裝在雙凸輪軸的中間，充分利用了有限空間，因而節省了發動機周圍的安裝空間。

單缸獨立點火方式也稱獨立點火方式。這種方式是一個火花塞上配一個點火線圈。因此稱它為集成式火花塞，也有的稱它為單火花點火線圈。這種點火方式，點火線圈產生的高壓電單獨地直接向每一個氣缸點火。

三、電控點火系統控制

1、點火提前角控制

（1）點火提前角及其影響因素

①最佳點火提前角

對于現代汽車而言，最佳的點火提前角不僅應保證發動機的動力性和燃油經濟性都達到最佳，還必須保證排放污染最小。混合氣在氣缸內燃燒，當最高燃燒壓力出現在上止點后10左右時，發動機的輸出功率最大。

②影響點火提前角的因素

最佳點火提前角除了與發動機的轉速和進氣歧管絕對壓力（負荷）有關之外，還與發動機燃燒室形狀、燃燒室內溫度、空燃比、燃油品種、大氣壓力、冷卻液溫度等因素有關。在普通EFI系統中，當上述因素變化時，系統無法對點火提前角進行調整。當采用電子點火系統時，發動機在各種工況和運行條件下，都可能提供理想的點火提前角，因此發動機的動力性、經濟性和排放都可以達到最佳。

（2）點火提前角控制

①起動期間的點火時間控制

在起動期間，發動機轉速較低（通常在500 r/min以下），由于進氣歧管壓力信號或進氣量信號不穩定，點火時間固定在初始點火提前角（隨發動機而異）。此時的控制信號主要是發動機轉速信號和起動開關信號。

②起動后點火時間控制

實際點火提前角=初始提前角+基本點火提前角+修正點火提前角（或延遲角）

①基本點火提前角

在正常運行工況運行時，ECU根據進氣歧管壓力信號（或進氣量信號）、發動機轉速信號、節氣門位置信號、爆震信號等確定基本點火提前角。

在怠速工況運行時，ECU根據節氣門位置信號、發動機轉速信號、空調開關信號確定基本點火提前角。

②點火提前角的修正

ECU根據發動機冷卻液溫度、怠速穩定性、空燃比反饋做出點火提前角的修正。

2、通電時間控制

對于電感儲能式電子點火系，當點火線圈的初級電路被接通后，其初級電流是按指數規律增長的。初級電路被斷開瞬間初級電流所能達到的值即斷開電流與初級電路接通的時間長短有關，只有通電時間達到一定值時，初級電流才可能達到飽和。而次級電壓最大值U2max是與斷開電流成正比的。因此必須保證通電時間能使初級電流達到飽和。但如果通電時間過長，點火線圈又會發熱并使電能消耗增大。因此要控制一個最佳通電時間，兼顧上述兩方面的要求。同時，蓄電池的電壓變化也將影響初級電流。如蓄電池電壓下降時，在相同的通電時間里初級電流所達到的值將會減小，因此必須對通電時間進行修正。

在有些點火裝置中，為了減小轉速對次級電壓的影響，提高點火能量，采用了初級線圈電阻很小的高能點火線圈，其飽和電流可達30 A以上。為了防止初級電流過大燒壞點火線圈，在點火控制電路中增加了恒流控制電路，保證在任何轉速下初級電流都能達到規定值（7A），改善了點火性能，又能防止初級電流過大而燒壞點火線圈。

3、爆震控制

爆震是汽油機運行中最有害的一種故障現象。發動機工作如果持續產生爆震，火花塞電極或活塞就可能產生過熱、熔損等現象，造成嚴重故障，因此必須防止爆震的產生。

點火時刻提前，燃燒的最大壓力就高，因而容易產生爆震。發動機發出最大扭矩的點火時刻是在開始產生爆震點火時刻（爆震界限）的附近。因此在設定點火時刻時，應留有離開爆震界限的余量。無爆震控制時，所留余量就必須大些，這時的點火時刻比發出最大扭矩時的點火時刻滯后，故扭矩有所降低。若用爆震傳感器能檢測到爆震界限，就可以把點火時刻控制到接近爆震極限的位置，以便能更有效地提高發動機的輸出功率。尤其是在裝有廢氣渦輪增壓器的發動機上，由于使用絕熱增壓的空氣燃燒。發生爆震的可能性增大，更需采用爆震控制。

爆震控制的方法：爆震傳感器安裝在氣缸體上，利用壓電晶體的壓電效應，把爆震傳到氣缸體上的機械振動轉換成電信號輸入ECU，ECU把爆震傳感器輸出信號進行濾波處理并判定有無爆震及爆震強度的強弱，推遲點火時間。爆震強推遲點火角度大；爆震弱推遲的角度小。每次調整都以一固定的角度遞減，直到爆震消失為止。而后又以一固定的角度提前，當發動機再次出現爆震時ECU又使點火提前角再次推遲，調整過程如此反復進行。

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