电子控制点火系统也称微机控制的点火系统,与电控喷油系统一样,电子控制点火系统主要由监测发动机运行状况的传感器、处理信号和发出点火指令的电子控制单元(ECU)、对点火指令做出响应的执行器等组成。 电子控制点火系统,按是否配有分电器分为有分电器电子控制点火系统和无分电器电子控制点火系统两种。图2-1所示为有分电器电子控制点火系统的组成示意图,图2-2所示为大众桑塔纳2000 GSi AJR发动机电子控制点火系统(无分电器)的组成。
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1.传感器。
传感器用来检测与点火有关的发动机工况信息,并将检测结果输入电子控制单元(ECU),作为计算和控制点火时刻的依据。虽然各种汽车电子控制点火系统采用的传感器类型、数量结构和安装位置不尽相同,但主要有曲轴位置(转速与转角)传感器、凸轮轴位置(上止点位置)传感器、空气流量(负荷)传感器、节气门位置(负荷)传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、车速传感器和爆振传感器。这些传感器大多与汽油喷射系统、怠速控制系统等电子控制系统共用,而且都由一个ECU集中控制。
在传感器输入ECU的信号中,曲轴位置信号和凸轮轴位置信号是保证ECU控制电子点火系统正常工作最基本的信号。曲轴位置传感器向ECU提供发动机转速、曲轴转角信号,转速信号用于计算确定点火提前角,转角信号用于控制点火时刻(点火提前角)。凸轮轴位置传感器采集凸轮轴的位置信号输入ECU,以便ECU识别1缸压缩上止点,从而进行点火时刻控制和爆振控制。由于凸轮轴位置传感器能够识别是哪一缸活塞即将到达上止点,所以又称其为判缸传感器。
爆振传感器是电子控制点火系统专用的一个传感器,ECU可根据爆振传感器输出的信号来判断发动机是否发生爆振,从而对点火提前角进行修正,实现点火提前角的闭环控制。需要指出的是,由于电子控制点火系统是发动机电子控制系统的一个组成部分,因此,除了专用的部件(爆振传感器和执行器)外,其他所有传感器包括ECU,都是共用的。如汽油喷射系统中的空气流量传感器检测的是发动机单位时间内吸入的空气流量,为确定每次循环符合最佳空燃比的喷油量,应求得每次循环吸入的空气量。即在已知单位时间空气流量的基础上,应检测发动机转速。另外,在采用顺序喷射和分组喷射时,为有效提高发动机的性能,需要选取特定的喷油时刻,而这是相对曲轴转角而言的。因此,与空气流量(负荷)传感器、节气门位置(负荷)传感器、冷却液温度传感器等一样,曲轴位置(转速与转角)传感器是电子控制汽油喷射系统和电子控制点火系统所共用的。
2.电子控制单元。
现代汽车发动机大多数都采用集中控制系统,电子控制单元(ECU)既是汽油喷射控制系统的控制核心,也是点火控制系统的控制核心。在ECU的只读存储器(ROM)中,除存储有监控和自检等程序之外,还存储有由台架试验测定的该型发动机在各种工况下的最佳点火提前角。随机存储器(RAM)用来存储微机工作时暂时需要存储的数据,如输入输出数据、单片机运算得出的结果、故障码、点火提前角修正数据等,这些数据根据需要可随时被调用或被新的数据改写。CPU不断接收上述各种传感器发送的信号,并按预先编制的程序进行计算和判断后,向点火控制器发出最佳点火提前角和点火线圈初级电路导通时间的控制信号。
3.执行器。
执行器主要包括点火控制器、点火线圈、分电器(有分电器电子控制点火系统)及火花塞等。
点火控制器又称为点火模块、点火电子组件、点火器或功率放大器,是微机控制点火系统的功率输出级,它接受ECU输出的点火控制信号并进行功率放大,以便驱动点火线圈工作。
点火控制器的电路、功能与结构根据车型的不同而不同,有的与ECU制作在同一块电路板上,有的为独立总成,并用线束与ECU相连。由于无分电器电子控制点火系统有两个或多个点火线圈或点火线圈初级绕组,所以点火控制器一般除了具有自动断电、导通角控制、恒流控制等电路外,还有气缸判别电路和多个大功率晶体管及相应的控制电路。由于大功率晶体管工作电流大、温度高,故障率相对较高,为了便于散热、检修,许多无分电器点火系统将点火控制器分为两部分:控制电路和大功率晶体管输出电路。控制电路直接合入电子控制单元(ECU),大功率晶体管输出电路则自成一体,成为结构单一的点火控制器(如部分三菱汽车采用的无分电器电子点火系统)或与点火线圈集成在一起(如桑塔纳2000 GSIAJR、一汽大众捷达EA1135V发动机无分电器电子点火系统)。
由于无分电器点火系统有两个或多个点火线圈初级绕组,发动机的一个工作循环,每个点火线圈初级绕组只通断一次(独立点火)或两次(同时点火),所以点火线圈初级绕组能够有较长的通电时间,点火线圈可以采用完全的闭磁路结构,提高能量利用率。点火线圈具体结构因高压配电方式的不同而分为独立点火方式配电用的点火线圈、点火线圈配电方式配用的点火线圈和二极管配电方式配用的点火线圈三种。
分电器、火花塞及高压线的结构原理与普通电子点火系统基本相同,不再赘叙。
