无分电器点火控制系统(简称DIS或DL)是一种全电子化的点火系统,结构组成如图2-6所示。其主要特点是完全取消了传统的分电器总成(包括分火头和分电器盖等),由ECU中附加的点火控制电路和分电电路控制点火控制模块,实现对点火的控制。点火线圈次级绕组与火花塞直接相连,即点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火。由于没有机械传动,减少了分火头与旁电极这一中间跳火间隙的能量损耗和干扰;由于无分电器,也使发动机各部件的布置更容易、更合理。 无分电器点火控制系统又可分为两个活塞位置同步缸共用一个点火线圈的同时点火方式(双缸直接点火)和每缸一个点火线圈的独立点火方式(单缸直接点火)。 1.同时点火方式。 同时点火是指点火线圈每产生一次高压电,都使两个缸的火花塞同时跳火,即双缸同时点火。次级绕组产生的高压电将直接加在四缸发动机的同步缸—1、4缸或2、3缸(六缸发动机的I、Ⅵ缸、Ⅱ、V缸或Ⅲ、Ⅳ缸)火花塞电极上跳火,如图2-7所示。
双缸同时点火时,一个气缸处于压缩行程末期,是有效点火,另一个气缸处于排气行程末期,缸内温度较高而压力很低,火花塞电极间隙的击穿电压很低,对有效点火气缸火花塞的击穿电压和火花放电能量影响很小,是无效点火。曲轴旋转一圈后,两缸所处行程恰好相反。
双缸同时点火时,高压电的分配有二极管分配和点火线圈分配两种形式。
(1)二极管分配式。利用二极管分配高压电的双缸同时点火电路原理如图2-8所示。
点火线圈由两个初级绕组和一个次级绕组构成,次级绕组的两端通过4只高压二极管与火花塞构成回路。4只二极管有内装式(安装在点火线圈内部)和外装式两种。对于点火顺序为1-3-4-2的发动机,1、4缸为一组,2、3缸为另一组。点火控制器中的两只功率晶体管分别控制一个初级绕组,两只功率晶体管由电子控制单元(ECU)按点火顺序交替控制其导通与截止。
当电子控制单元(ECU)将1、4缸的点火触发信号输入点火控制器时,功率晶体管VT1截止,初级绕组A中的电流切断,次级绕组中就会产生高压电动势,方向如图2-8中实线箭头方向所示。在该电动势的作用下,二极管VD1、VD4正向导通,1、4缸火花塞电极上的电压迅速升高直至跳火,高压放电电流经图中实线箭头所指方向构成回路;VD2、VD3反向截止,不能构成放电回路,因此2、3缸火花塞电极上无高压火花放电电流而不能跳火。当ECU将2、3缸点火触发信号输入点火控制器时,晶体管VT2截止,初级绕组B中的电流切断,次级绕组产生高压电动势,方向如图2-8中虚线箭头方向所示。此时二极管VD1、VD4反向截止,VD2、VD3正向导通,因此2、3缸火花塞电极上的电压迅速升高直至跳火,高压放电电流经图中虚线箭头所指方向构成回路。
4个高压二极管有安装在点火线圈内部的和外部的两种结构型式,这里为内装的结构而电子点火器中的两个稳压管,用于吸收初级线圈断路时产生的自感电动势,保护功率三极管。
(2)点火线圈分配式。利用点火线圈直接分配高压同时点火电路原理如图2-9所示。桑塔纳2000GSi AJR发动机点火系统采用了这种配电方式。
点火线圈组件由两个(四缸发动机)或三个(六缸发动机)独立的点火线圈组成,每个点火线圈供给成对的两个火花塞工作(四缸发动机的1、4缸和2、3缸分别共用一个点火线圈六缸发动机1、6缸、2、5缸和3、4缸分别共用一个点火线圈)。电子点火控制器中配有与点火线圈数量相等的功率晶体管,分别控制一个点火线圈工作。点火控制器根据电子控制单元(ECU)输岀的点火控制信号,按点火顺序轮流触发功率晶体管导通、截止,从而控制每个点火线圈轮流产生高压电,再通过高压线直接输送到成对的两缸火花塞电极间隙上跳火点着可燃混合气。
在部分点火线圈分配高压同时点火系统中,点火线圈次级回路中连接有一只高压二极管,如图2-10所示,该高压二极管的作用是防止次级绕组在初级电流接通瞬间产生的感应电压(约为1000V)在进气行程末期或压缩行程初期加到火花塞电极上而导致误跳火。
2.独立点火方式。
如图2-11所示,点火系统采用独立点火方式时,每一个气缸都配有一个点火线圈,且直接安装在火花塞上方,其基本组成和工作原理与同时点火方式相同。独立点火的优点是省去了高压线,点火能量损耗进一步减少;由于每缸都有独立的点火线圈,所以即使发动机的转速高达9000r/min,线圈也有较长的通电时间(大的闭合角),可以提供足够高的点火能量。此外,所有高压部件都可安装在发动机气缸盖上的金属屏蔽罩内,点火系对无线电的干扰可大幅度降低。与分电器系统相比,在相同的转速和相同点火能量下,单位时间内点火线圈的电流要小的多,因此,线圈不易发热而体积又可以非常小巧,一般是将点火线圈压装在火花塞上,这种点火方式控制系统特别适合于多气门发动机。
综上所述,微机控制无分电器点火系统消除了分电器高压配电的不足。由于增加了点火线圈(或初级绕组)个数,对每一个点火线圈来说,初级绕组允许通电时间可增加2.6倍,因此,即使发动机髙速运转时,初级绕组也有足够充裕的通路时间。换句话说,无分电器点火系统具有足够大的点火能量和足够高的次级电压来保证发动机在任何工况都能可靠点火。
