第六節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng) 電子點(diǎn)火系統(tǒng)對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻的調(diào)節(jié)，與傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)一樣，基本上仍采用離心提前和真空提前兩套機(jī)械式點(diǎn)火提前調(diào)整裝置，而它們只能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化來調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角，且調(diào)節(jié)特性為線性(或不同線性的組合)規(guī)律。而發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳點(diǎn)火提前角除了隨轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化外，還受諸多因素的影響，如環(huán)境狀況、車輛的技術(shù)狀況、使用狀況等，而且最佳點(diǎn)火提前角隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化的規(guī)律也不是線性的。因此，各種普通電子點(diǎn)火系統(tǒng)都存在著考慮的控制因素不全面、點(diǎn)火提前角控制不精確的缺陷，影響了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的充分發(fā)揮。此外，離心點(diǎn)火提前調(diào)整裝置和真空點(diǎn)火提前調(diào)整裝置中，機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的磨損、老化和臟污等，都會(huì)引起點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)特性的改變，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降。 一、有分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng) 1.有分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成 有分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)一般由傳感器、微機(jī)控制器、點(diǎn)火執(zhí)行器等組成。
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第六節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng) 二、無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng) 1.無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 1)在不增加電能消耗的情況下，進(jìn)一步增大了點(diǎn)火能量。 2)對(duì)無線電的干擾大幅度降低。 3)避免了與分電器有關(guān)的一些機(jī)械故障，工作可靠性提高。 4)高速時(shí)點(diǎn)火能量有保證。 5)節(jié)省了安裝空間，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的合理布置，為汽車車身的流線型設(shè)計(jì)提供了有利條件。 6)無需進(jìn)行點(diǎn)火正時(shí)方面的調(diào)整，使用、維護(hù)方便。 由于無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)具有上述突出特點(diǎn)，所以20世紀(jì)80年代問世以來，在美、日以及歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，帶來了點(diǎn)火系統(tǒng)發(fā)展的又一次飛躍。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，我國(guó)一汽大眾生產(chǎn)的部分奧迪轎車和捷達(dá)轎車、上海大眾汽車公司生產(chǎn)的部分桑塔納2000型轎車等也相繼采用了無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)。無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)正逐步成為點(diǎn)火系統(tǒng)的主流。(如下左圖)
無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)由低壓電源、點(diǎn)火開關(guān)、微機(jī)控制單元(ECU)、點(diǎn)火控制器、 點(diǎn)火線圈、火花塞、高壓線和各種傳感器等組成。有的無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)還將點(diǎn)火線圈直接安裝在火花塞上方，取消了高壓線。(如上右圖)3.無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理 無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)根據(jù)高壓配電方式的不同分為獨(dú)立點(diǎn)火方式和同時(shí)點(diǎn)火方式兩種，其工作原理也各不相同。 獨(dú)立點(diǎn)火方式是一個(gè)缸的火花塞配一個(gè)點(diǎn)火線圈，各個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)火線圈直接安裝在火花塞上，獨(dú)立向火花塞提供高壓電，各缸直接點(diǎn)火。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是去掉了高壓線，因此可以使高壓電能的傳遞損失和對(duì)無線電的干擾降低到最低水平。
由于一個(gè)線圈向一個(gè)氣缸提供點(diǎn)火能量，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)線圈中通過的電流要小得多，線圈不易發(fā)熱，所以這種線圈的初級(jí)電流可以設(shè)計(jì)得較大，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)以9000r/min高速運(yùn)行時(shí)，也能夠提供足夠的點(diǎn)火能量。獨(dú)立點(diǎn)火方式因車型的不同，其控制電路也存在一定的差異，有些采用一個(gè)點(diǎn)火控制器，如日產(chǎn)地平線2000轎車RB20DC發(fā)動(dòng)機(jī)。 有些則采用多個(gè)點(diǎn)火控制器，如奧迪五缸發(fā)動(dòng)機(jī)，但其工作原理相同。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，微機(jī)控制單元(ECU)不斷檢測(cè)傳感器的輸入信號(hào)，根據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)計(jì)算并求出最佳點(diǎn)火提前角和通電時(shí)間，以點(diǎn)火基準(zhǔn)傳感器為標(biāo)準(zhǔn)，按照發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的作功順序，確定每一缸點(diǎn)火線圈的接通時(shí)間和通電時(shí)間，并將其轉(zhuǎn)換為該缸點(diǎn)火線圈的控制信號(hào)IGi(i指第i個(gè)氣缸)。當(dāng)某缸的控制信號(hào)為低電平時(shí)，點(diǎn)火控制器中對(duì)應(yīng)此缸的功率晶體管導(dǎo)通，點(diǎn)火線圈通電；當(dāng)該缸的控制信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，對(duì)應(yīng)的晶體管截止，線圈中電流被切斷，次級(jí)線圈產(chǎn)生高壓電，將火花塞電極擊穿點(diǎn)火。獨(dú)立點(diǎn)火的點(diǎn)火控制器需要判別的點(diǎn)火氣缸的數(shù)目多，因此氣缸判別電路較復(fù)雜。 點(diǎn)火線圈配電方式是一種直接用點(diǎn)火線圈分配高壓電的同時(shí)點(diǎn)火方式。幾個(gè)相互屏蔽的、結(jié)構(gòu)獨(dú)立的點(diǎn)火線圈組合成一體，稱為點(diǎn)火線圈組件。4缸機(jī)的點(diǎn)火線圈組件有兩個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)火線圈，6缸機(jī)的點(diǎn)火線圈組件有三個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)火線圈。每個(gè)點(diǎn)火線圈供給配對(duì)的兩個(gè)缸的火花塞以高壓電。點(diǎn)火控制器中有與點(diǎn)火線圈數(shù)量相等的功率三極管，各控制一個(gè)點(diǎn)火線圈的工作。點(diǎn)火控制器根據(jù)電腦提供的點(diǎn)火信號(hào)，由氣缸判別電路按點(diǎn)火順序輪流激發(fā)功率三極管，使其導(dǎo)通或截止，以此控制點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組的通斷，產(chǎn)生次級(jí)電壓而點(diǎn)火。點(diǎn)火線圈配電方式點(diǎn)火系統(tǒng)是應(yīng)用最廣泛的一種無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)。 二極管配電方式是利用二極管的單向?qū)ㄌ匦?，?duì)點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電進(jìn)行分配的同時(shí)點(diǎn)火方式。與二極管配電方式相配的點(diǎn)火線圈有兩個(gè)初級(jí)繞組、一個(gè)次級(jí)繞組，相當(dāng)于是共用一個(gè)次級(jí)繞組的兩個(gè)點(diǎn)火線圈的組件。次級(jí)繞組的兩端通過四個(gè)高壓二極管與火花塞組成回路，其中配對(duì)點(diǎn)火的兩個(gè)活塞必須同時(shí)到達(dá)上止點(diǎn)，即一個(gè)處于壓縮行程上止點(diǎn)時(shí)，另一個(gè)處于排氣行程上止點(diǎn)。微機(jī)控制單元根據(jù)曲軸位置等傳感器輸入的信息，經(jīng)計(jì)算、處理，輸出點(diǎn)火控制信號(hào)，通過點(diǎn)火控制器中的兩個(gè)大功率三極管，按點(diǎn)火順序控制兩個(gè)初級(jí)繞組的電路交替接通和斷開。當(dāng)1、4缸點(diǎn)火觸發(fā)信號(hào)輸入點(diǎn)火控制器時(shí)，大功率三極管 V1、初級(jí)繞組 N1 斷電，次級(jí)繞組產(chǎn)生虛線箭頭所示方向的高壓電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)1、4缸高壓二極管正向?qū)ǘ够鸹ㄈ?。?dāng)2、3缸點(diǎn)火觸發(fā)信號(hào)輸入點(diǎn)火控制器時(shí)，大功率三極管 V2 截止，初級(jí)繞組 N1 斷電，次級(jí)繞組產(chǎn)生實(shí)線箭頭所示方向的高壓電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)2、3缸高壓二極管導(dǎo)通，故2、3缸火花塞跳火。二極管配電方式的主要特點(diǎn)是一個(gè)點(diǎn)火線圈組件為四個(gè)火花塞提供高壓電，因此特別適宜于四缸或八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。 4. 主要元器件的結(jié)構(gòu)及原理 無分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)與有分電器微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)相比，火花塞、高壓線和主要傳感器的結(jié)構(gòu)和原理基本相同，但是微機(jī)控制單元、點(diǎn)火控制器和點(diǎn)火線圈在結(jié)構(gòu)和原理方面存在一些差異。 1)微機(jī)控制單元2)點(diǎn)火控制器 由于無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)有兩個(gè)或多個(gè)點(diǎn)火線圈或點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組，所以點(diǎn)火控制器一般除了具有自動(dòng)斷電功能、導(dǎo)通角控制、恒流控制等電路外，還有氣缸判別電路和多個(gè)大功率三極管及相應(yīng)的控制電路。 3)點(diǎn)火線圈 由于無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)有兩個(gè)或多個(gè)點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組，發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組只通斷一次(獨(dú)立點(diǎn)火)或兩次(同時(shí)點(diǎn)火)，所以點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組能夠有較長(zhǎng)的通電時(shí)間，點(diǎn)火線圈可以采用完全的閉磁路結(jié)構(gòu)，提高能量利用率。點(diǎn)火線圈具體結(jié)構(gòu)因高壓配電方式的不同而不同。 (1)獨(dú)立點(diǎn)火方式配電用的點(diǎn)火線圈：采用獨(dú)立點(diǎn)火方式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸都有自己的點(diǎn)火線圈，每個(gè)點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)完全相同。 獨(dú)立點(diǎn)火方式特別適合在雙凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)上配用，點(diǎn)火線圈安裝在兩根凸輪軸中間，每一點(diǎn)火線圈壓裝在各缸火花塞上，在布置上很容易實(shí)現(xiàn)。 奧迪轎車四氣門五缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火線圈安裝情況，每個(gè)點(diǎn)火線圈通過導(dǎo)向座用四個(gè)螺釘固定在氣缸蓋的蓋板上，然后再扣壓到各缸火花塞上。
獨(dú)立點(diǎn)火方式特別適合在雙凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)上配用，點(diǎn)火線圈安裝在兩根凸輪軸中間，每一點(diǎn)火線圈壓裝在各缸火花塞上，在布置上很容易實(shí)現(xiàn)。 奧迪轎車四氣門五缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火線圈安裝情況，每個(gè)點(diǎn)火線圈通過導(dǎo)向座用四個(gè)螺釘固定在氣缸蓋的蓋板上，然后再扣壓到各缸火花塞上。
(3)二極管配電方式配用的點(diǎn)火線圈： 二極管配電方式配用的點(diǎn)火線圈有兩個(gè)初級(jí)繞組(或一個(gè)初級(jí)繞組被中心抽頭分成兩個(gè)部分，組成兩個(gè)初級(jí)繞組)和一個(gè)次級(jí)繞組。次級(jí)繞組有兩個(gè)輸出端，每個(gè)輸出端又分別接兩個(gè)方向相反的高壓二極管，這樣次級(jí)線圈通過四個(gè)高壓二極管與火花塞組成回路；兩個(gè)初級(jí)繞組的電路由點(diǎn)火控制器中的兩個(gè)大功率三極管控制輪流接通和斷開。點(diǎn)火線圈有兩種形式：一種是點(diǎn)火線圈只包含初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，不包含高壓二極管，高壓二極管裝在火花塞上方，便于高壓二極管檢修，點(diǎn)火線圈有兩個(gè)高壓插座；另一種是點(diǎn)火線圈既包含初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，又包含四個(gè)高壓二極管，點(diǎn)火線圈有四個(gè)高壓插座，這種結(jié)構(gòu)有利于簡(jiǎn)化線路結(jié)構(gòu)，高壓線連接簡(jiǎn)便，但是一旦有一個(gè)高壓二極管損壞，點(diǎn)火線圈就需要更換。 |
