分配式电子点火系统由于原理简单,便于制造,成本低,现在广泛地运用在中低档轿车中,本节将以丰田公司生产的有分电器式电子点火系统为例进行讲解。丰田汽车发动机微机控制系统,常称为TCCS系统,其基本组成如图7-33所示,该系统除控制点火外,还对燃油喷射、怠速、自动变速等进行控制,此外还具有故障保险、设备功能以及自诊断功能等。
丰田微机控制点火系统,其主要作用是控制点火提前角,称为ESA系统,该系统框图如图7-34所示。系统工作时,电子控制器根据传感器输入的发动机工作信息,经过计算、处理判断,输出控制信号到点火器,适时地控制点火器中大功率三极管导通和截止,进而控制初级电流的通断,达到点火的目的。该系统为非直接点火系统,保留了分电器中的配电器,点火线圈产生的高压电经配电器送至各缸火花塞。
1.组成。
1.传感器。
(1)曲轴转角传感器。曲轴转角传感器的作用是向电子控制器输入活塞位置(上止点)曲轴转角、曲轴转速等信息。它按照工作原理分可分为磁电式、霍尔式、光电式。其安装位置可在曲轴前端、飞轮壳上、分电器内或分设在曲轴、凸轮轴前端。曲轴转角传感器基本结构如图7-35所示。
曲轴转角传感器由上部的G信号发生器和下部的Ne信号发生器组成。Ne信号是曲轴转角及发动机转速信号。Ne信号装置主要由信号转子、传感线圈组成,如图7-36所示。
当信号转子(固定在分电器轴上)随曲轴转动时,轮齿与传感线圈凸缘部的空气隙交替变化,导致传感线圈内磁通变化而产生交变电动势信号Ne,因有24个轮齿,每个交变信号相当于30°曲轴转角,由此计算出发动机转速。G信号是测试曲轴转角的基准信号,用来判别气缸及检测活塞上止点的位置。G信号发生器由带有凸缘的信号转子和G1、G2两个传感线圈组成,见图7-37。
当G信号转子上的凸缘通过G1传感线圈凸缘时,产生G1信号,检测第六缸上止点位置当G信号转子上的凸缘通过G2传感线圈凸缘时,产生G2信号,检测第一缸上止点位置。G1G2相差180°,分电器转一圈,分别出现一次。Ne信号与G信号关系见图7-38。
(2)爆震传感器。检测发动机爆震时产生的特殊频率的振动,并转变为电信号,作为爆震时点火提前角修正的依据。
(3)进气温度传感器。由热敏电阻组成,安装在节气门后进气支管上,用来将进气温度转变为电信号,作为根据进气温度修正点火时刻的依据。
(4)冷却液温度传感器。安装在发动机冷却水套上,用来将冷却水温度转变为电信号,作为根据水温修正点火时刻的依据。
(5)怠速节气门开关。安装在节气门总成的底部,怠速(节气门关闭)时产生电压信号,输入控制器作为稳定怠速、控制喷油量和调整点火时刻的依据。
(6)全负荷节气门开关。安装在节气门总成的顶部,当节气门全开时输出电压信号,作为全负荷修正的依据。
2.电子控制器。
工作时,电子控制器根据各传感器输入的发动机信息,经过处理,从存储器中选择最佳点火提前角,根据G1、G2、Ne信号,判断发动机曲轴到达规定位置时,发出控制信号IGt至点火器,当1Gt为低电位时,大功率三极管截止,初级绕组电路切断,次级绕组产生高压电。
起动时,点火时刻直接由传感器信号控制一个固定的点火提前角,当转速超过一定值时,自动转换成由微机输出的IGt控制。
3.点火器。
ESA系统点火器的控制电路如图7-39所示。该点火器可以根据电子控制器输出的IGt信号,控制点火时刻;还具有闭合角控制、恒流控制、点火监视、加速检出、锁止保护和过压保护等功能。
2.点火时刻(提前角)控制。
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。
初始点火提前角初始点火提前角也称为固定点火提前角,对丰田 IG-GEU发动机,其值为上止点前10当发动机起动时、发动机转速在400r/min以下时、检查点火初始角和发动机电子控制器的后备系统工作时,实际点火提前角为固定点火提前角。
2.基本点火提前角基本点火提前角数据存储在微机的ROM中,可分为怠速时的基本点火提前角和平常行驶时的基本点火提前角,见表7-3和图7-40。
3.修正点火提前角。
为使实际点火提前角更符合发动机实际运转状况,在“初始提前角+基本点火提前角”基础上,根据相关因素加以修正。丰田ESA系统有暖机修正(指节气门位置传感器触点闭发动机水温变化时的修正)和怠速稳定性修正(为了保持怠速稳定运转而对点火提前角的修正),如图7-41和图7-42所示。
现代发动机的点火提前角还有一些其他修正。
(1)过热修正:发动机水温过高时的修正。过热修正曲线见图7-43。
(2)空燃比反馈修正:装有氧传感器的发动机,微机通过氧传感器反馈的信号对空燃比进行修正。空燃比反馈修正见图7-44。
(3)爆震修正:产生爆震时,微机根据爆震传感器输入的信号,将爆震程度分为强、中弱三个级别,根据爆震程度的强弱,自动减小点火提前角。其控制电路见图7-45。
它是一种闭环控制,微机工作时,可根据发动机各传感器信号,从存储器中查出相应的点火提前角来控制点火,同时对控制结果通过特设的爆震传感器进行反馈,通过反馈信号再对点火提前角进行控制,如图7-46所示。
