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用于偶数气缸的发动机。当产生高压电时,点火线圈对2 个火花塞同时点火,处于压缩行程的气缸为有效点火,处于排气行程的气缸为无效点火。桑塔纳 2000、赛欧、奇瑞、伊兰特、富康、别克凯越、捷达等 5 气门发动机轿车采用这种点火系统的较多,其最大的缺点是有部分能量损失。
②独立点火方式:是指每个气缸的火花塞上各配 1 个点火线圈,而且二者制成一体,直接安装在气缸盖上,单独对本缸进行点火,适用于任意缸数的发动机,特别适合4 气门的发动机。这种点火方式不仅省去了分电器分火头与旁电极之间的能量损耗,而且省去了高压线的能量损耗,同时还避免了同时点火方式的弊端,减少了电磁干扰,因而点火更为可靠。这种点火系统一般应用在一些中高级轿车上,如奥迪、奔驰、宝马、沃尔沃、雷克萨斯、皇冠、花冠、东风本田 CR-V、尼桑骐达、颐达、福特福克斯等。
下面介绍一下汽车发动机无分电器直接点火系统,图2-12是微机控制点火系统原理图、实物图:
图 2-12 微机控制点火系统原理图
无分电器点火系统的工作原理是蓄电池经点火开关向三个双点火线圈提供初级电流,三个点火线圈的初级电路分别经点火控制器的搭铁。
发动机ECU根据发动机转速信号、曲轴位置信号、凸轮轴位置信号、进气歧管压力传感器(安装在发动机ECU中)信号、冷却液温度信号等计算最佳点火提前角,并判断缸位,向点火控制器发出点火信号和汽缸缸序判别信号(IGD):点火控制器由此可判断发动机汽缸的点火次序,依次使各点火线圈初级电路由导通变为截止,各点火线圈的次级绕组依次产生高压电,使其对应的两个火花塞同时跳火,点燃其中处于压缩行程汽缸内的混合气。
有汽车的发动机的1缸和6缸、2缸和4缸、3缸和5缸同时处于上止点,并且总是一个汽缸为压缩行程的上止点,另一个汽缸为排气行程的上止点,每两个汽缸共
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用一个双点火线圈。点火时,由点火控制器交替地控制三个点火线圈,每个点火线圈产生高压电时,两个汽缸的火花塞同时跳火:其中一个火花塞点燃处于压缩相差汽缸内的可燃混合气,另一个火花塞虽然也点燃,但是由于该汽缸处于排气行程,因而不起作用。
随着汽车发动机点火系统的发展,其结构性能的不断提高,到目前为止,无配电器微机控制点火系统是技术最先进的点火系统。
2.4 现代汽车电子点火系统及其应用
随着时代的进步,科技的发展,现代汽车电控发动机上大都采用无分电器直接点火系统,这种点火方式特别适合在四气门发动机上配用,如奥迪A6发动机,桑塔纳2000发动机,韩国大宇王子发动机,丰田皇冠发动机等都采用无分电器点火控制系统。下面介绍无分电器点火系统在几种汽车发动机上的应用与结构原理:
韩国大宇王子轿车发动机直接点火系
下图(图2-13)所示为韩国大宇王子轿车发动机的直接点火系统电路。它是四缸发动机,除了相关连线和ECM的EST (电子点火正时控制)外,还包括两个独立的点火线圈、一个DLS点火控制模块以及曲轴位置传感器等。
图 2-13韩国大宇王子轿车发动机的直接点火系统
这种无分电器的直接点火系统是利用一种无效点火的火花分配方法,即每个气缸都与相对应的气缸组成一对(如1-4 缸 、2-3 缸)。每一对的两个气缸有一个点火线圈 ,点火时点火线圈产生两个火花,同时出现在即将到达上止点的处于压缩行程的气缸和处于排气行程的气缸。由于处于排气行程的气缸只需要很少的能量就能使火花塞跳火,因此点火时大部分能量被用于处于压缩行程的气缸点火。尽管从同一个点火线
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圈引出的两个火花塞电极彼此是断开的 (气隙),但在没有负荷的情况下火花塞是可以跳火的。这两个彼此断开的火花塞电极就像是电容器的一个极板,而发动机缸体则是另一极板。当火花塞跳过相连的火花塞气隙时,这两个“电容器极板”便充电。当次级电容量耗散于跨越火花塞气隙的振荡电流时,这两个“电容器极板”便放电。
因为初级线圈中电流方向的缘故,在次级线圈中,一个火花塞的电流方向是由中心电极至侧电极放电;而另一个火花塞的电流方向则是由侧电极流向中心电极放电。与配备有点火提前角控制的有分电器的点火系统一样,这些系统利用来自ECM的EST信号来控制点火正时。发动机转速低于40r/min时,由DIS控制(采用固定的初始点火提前角)模块控制点火正时;当发动机转速高于40r/min时,则自动转换为由ECM根据发动机工况传感器的信息来控制点火正时(EST模式)。曲轴位置传感器 (安装在排气支管下方的缸体上)为磁电式传感器,产生一个信号至点火模块,引起一个脉冲信号传送ECM。ECM使用这个信号来计算曲轴所处位置、发动机转速和喷油脉冲宽度。点火控制模块的旁路线L0接地,以保证点火模块和ECM之间的接地回路无电压降。当发动机转速为 40r/min时,或发动机转速低于40r/min时,,ECM给旁路线加上5V的电压 ,把点火正时控制自动地切换至ECM控制。当发动机起动时,DIS控制模块向ECM发出一个参考信号,由DIS控制模块点火正时。
一、奥迪A6轿车2.8L V6发动机无分电器直接点火系统
由三个双头点火线圈组成的点火线圈组件,分别控制各缸的点火。其点火系由齿轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、发动机冷却液温度传感器、发动机转速传感器、爆震传感器Ⅰ和Ⅱ、功率输出器(点火器 )、三个双头点火线圈组件、点火高压线、点火线电阻器/接头和火花塞等组成。如图2-14所示:
图2-14 奥迪A6发动机点火系统电路图
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(1)工作工程
发动机控制模块ECM根据各个传感器输人的信号,确定点火时刻,并通过功率输出器来驱动每个双头点火线圈。功率输出器实际是一种电子转换装置,用来触发点火线圈产生点火高压电。功率输出器位于发动机舱发动机后面的前壁板上。当点火线圈点火时,两个气缸的火花塞同时产生火花。如第一点火线圈产生高压时,第一缸火花塞在压缩行程上止点着火时,第六缸火花塞则在排气行程排气作无效点火。当曲轴转动360°后,第六缸位于压缩行程上止点时,第一缸则位于排气行程,两个火花寨也同时产生火花,但第六缸混合气被点燃。其2-4缸和3-5缸的点火情况亦如此过程。 (2)爆震防止
爆震传感器Ⅰ和Ⅱ用来防止发动机出现爆震。当发动机出现爆震,ECM接收到爆震信号,立即控制火花以3°—12°的步长滞后,直至爆震消失为止。由于发动机爆震极限对各缸来说是不尽相同,所以爆震的控制情况各缸之间也是有差异的。当发动机冷却液温度在40℃以上时,ECM就开始进行爆震监测控制。如果自动延迟点火后气缸仍出现爆震,ECM则会从最佳点火控制模式转换至常规控制模式,这样可使点火时间再延迟约3°左右,以使爆震消失。当爆震消失后又自动恢复到ECM控制点火正时的状态工作。
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第三章 汽车发动机无分电器微机控制点火系统
3.1 无分电器点火系统的基本组成及结构
DLI系统一般由曲轴位置传感器或凸轮位置传感器(也有同时采用二者的)、微机、电子点火器??点火模块、点火线圈和火花塞等组成。图3-1所示是日本皇冠车上采用的日本电装公司生产的DLI系统的组成、原理图。
图3-1 日本皇冠汽车的DLI系统的组成、原理图
3.1.1 曲轴位置传感器
曲轴位置传感器也称之为曲轴转角传感器 ,是微机控制点火系统中最重要的传感器。该传感器的作用是感测上止点(TDC)信号、曲轴转角信号和发动机转速信号,并把这些信号输送给点火器和微机,从而控制点火时间。曲轴位置传感器通常可分为电磁式、光电式和霍尔式3种。形式不同,其点火控制方式和控制精度也不相同。电磁式曲轴位置传感器位于曲轴皮带轮后端,由定时转子、信号线圈和整形电路等组成;光电式曲轴位置传感器由信号转盘、发光二极管、光电二极管和整形电路等组成,安装于凸轮轴前端霍尔式曲轴位置传感器实质上是利用霍尔效应制成的霍尔信号发生器。[17]
3.1.2 微机控制系统
微机控制系统通常由中央处理器(CPU)、模数转换器(ADC)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入输出电路(I/O)、和稳压电源等组成。如图3-2所示:
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