點火控制

點火控制最基本的原理是通過斷電開關控制點火線圈一次電流的大小和斷電時間，從而控制點火的能量和時刻，保證發動機汽缸內的混合氣徹底燃燒。

在傳統的化油器式汽油機中，點火控制系統經過了傳統式（觸點式）向無觸點式發展的過程。在這一過程中，系統的分電器仍一直採用機械式離心和真空提前機構來控制發動機的點火提前角。傳統的點火系統， 其點火時刻的調整是依靠機械離心式調節裝置和真空式調節裝置完成的，由於機械的滯後、磨損及裝置本身的侷限性，故不能保證點火時刻在最佳值。

隨着 EFI 系統的出現和發展，點火控制系統開始採用電控點火裝置（ ESA）。它可以使發動機在任何工況下均處於最佳點火提前狀態，並實現 3 方面的功能：通電時間控制，點火提前角控制和爆震控制。電子點火控制可方便地解決傳統點火控制系統的問題。因為用微機可考慮更多的對點火提前角影響的因素，使發動機在各種工況下均能達到最佳點火時刻，從而提高發動機的動力性、經濟性、改善排放指標。 ECU控制的點火系統是隨着電子技術的進步而發展起來的一門新技術，也是汽車電子化的必然趨勢。

點火控制系統可分為：

（1）傳統點火系統。它可分為磁電機點火系統和蓄電池點火系統。缺點是高速易斷火，不適合高速發動機;斷電器觸點易燒蝕，工作可靠性差；點火能量低，點火可靠性差。

（2）微機控制的點火系統。它採用計算機根據各傳感器信號對點火提前角進行控制。 電控點火系統的類型有有分電器和無分電器式。

雙缸同時點火控制具有下列優點：（1）由於廢除了分電器所以節省空間；（2）由於廢除了配電器，不存在分火頭與分電器蓋旁電極間產生的火花，因此可有效地降低點火系對無線電的干擾。同時因點火系高壓電路中阻抗減小，點火更加可靠。

在該點火系統中，點火線圈直接與火花塞連接，點火線圈的次級繞組有兩個高壓輸出端。次級繞組利用高壓線連接兩個氣缸的火花塞，通過它們的接地點串聯成一個閉合迴路。一個點火線圈產生的高壓電可以向兩個氣缸的火花塞提供。該點火方式，點火線圈對處於壓編行程上止點和排氣上止點兩個氣缸同時點火例如，對1、 4缸進行同時點火，第1缸壓縮上止點時，第4缸則是排氣上止點。此時第1缸是有效點火(點燃混合氣體)，第4缸則是空火，即無效點火，由於第4缸裏的壓力比第1缸低得多，只需很少放電能最就能保證高壓電通過。曲軸轉過

後，情況正好相反，第4缸是有效點火，第1缸是空火。上海大眾桑塔納2000 AXJ和3000 BKT、 POLO 1.6 BCD、帕薩特2.0 BNL發動機均採用雙缸同時點火控制。

單缸獨立點火方式具有下列優點：（1）由於無機械分電器和高壓導線，因而能量損失、漏電損失小，各缸的點火線圈和火花塞均由金屬罩包覆，其電磁干擾大大減小；（2）由於採用了與氣缸數相同的特製點火線圈，該點火線圈的充放電時間極短，能在發動機轉速高達9000r/min時，提供足夠的點火電壓和點火能量；（3）由於無機械分電器，又恰當地將點火線圈安裝在雙凸輪軸的中間，充分俐用了有限空間，因而節省了發動機周圍的安裝空間。

單缸獨立點火方式也稱獨立點火方式。這種方式是一個火花塞上配一個點火線圈。因此稱它為集成式火花塞，也有的稱它為單火花點火線圈。這種點火方式，點火線圈產生的高壓電單獨地直接向每-個氣缸點火。 ^[1] 

現代點火控制系統都是計算機控制的電子控制系統。它可以分為兩大類，一類是有分電器的，一類是沒有分電器的。但是它們的主要組成及控制原理是相同的。

它們的主要組成為：

（1）點火器： 包括點火控制電路等、閉合角控制電路、點火器信號電路、功率晶體管及其驅動電路等。

（2）點火線圈及分電器：點火線圈採用一次線圈電阻值很小的高能點火線圈。在有分電器的系統中，各汽缸共用一個點火線圈；在無分電器的系統中，將氣缸分組，每組共用一個點火線圈，或者是每個氣缸獨立用一個線圈。

電子點火控制系統的組成如圖1所示。

（1） ECU 的輸入信號：ECU 的輸入信號，除了節氣門位置傳感器、輸入信號，除了節氣門位置傳感器、空氣流量計、水温傳感器等送來的信號外，還有曲軸位置傳感器送來的以下信號：

1） G 信號：所謂 G 信號，即上止點參考位置信號。它的週期對應的曲軸轉角等於發動機各缸工作間隔所對應的曲軸轉角（四缸發動機為 180 度，六缸發動機為 120 度），G 信號的相位所對應的曲軸位置與各組活塞的上止點位置有一定的角度，一般為上止點前 10 度。

2） Ne 信號：所謂 Ne 信號，即發動機曲軸轉速信號。Ne 信號的每一個脈衝，表示發動機曲軸轉過一個固定的角度。一般的系統中， Ne 信號週期為轉軸轉過 30 度所對應的時間，在較精密的系統中， Ne 信號週期為曲軸轉過 1 度所對應的時間。

（2） ECU 的輸出信號：

1） 點火控制信號 IGt ：IGt 實際上就是點火器中功率晶體管的通斷控制信號。它是 ECU 輸出到點火組件的點火命令信號， 也是點火組件計算閉合角的基準信號。 IGt 信號輸出後，在活塞位置達到存儲器所記憶的最佳點火時間時， IGt 信號消失，也就是發出了點火指令。

2） 辨缸信號 IGdA 、IGdB ：曲軸每轉一週將產生多個 G 信號，而每個 G 信號與點火氣缸的對應關係應該是確定不變的。在有分電器的系統中，由於點火氣缸是由分火頭的指向決定的，所以不會出現問題。但是在無分電器的系統中，僅有 G 信號不能決定具體的點火氣缸，所以 ECU 輸出信號中增加了辨缸信號 IGd，以便與 G 信號一同決定需要點火的氣缸。在無分電器同時點火方式中，又把 IGd 分為IGdA 和 IGdB 。

（1）點火提前角及其影響因素：

1）最佳點火提前角：對於現代汽車而言，最佳的點火提前角不僅應保證發動機的動力性和燃油經濟性都達到最佳，還必須保證排放污染最小。混會氣在氣缸內撇燒，當最高燃燒壓力出現在上止點後10左右時，發動機的輸出功率最大。

2）影響點火提前角的因素：最佳點火提前角除了與發動機的轉速和進氣歧管絕對壓力(負簡)有關之外，還與發動機燃燒室形狀、燃燒室內温度、空燃比、燃油品種、大氣壓力冷卻液温度等因素有關。在普通EFI系統中，當上述因素變化時，系統無法對點火提前角進行調整。當採用電子點火系統時，發動機在各種工況和運行條經濟性和排放都可以達到最佳。

（2）點火提前角控制：

1）起動期間的點火時間控制：在起動期間，發動機轉速較(通常在500 r/ min以下)。由於進氣歧管壓力信號或進氣量信號不穩定，點火時間固定在

初始點火提前角(隨發動機而異)。此時的控制信號主要是發動機轉速信號和起動開關信號。

2）起動後點火時間控制：實際點火提前角=初始提前角十基本點火提前角+修正點火提前角(或延遲角)。

基木點火提前角：在正常運行工況運行時。ECU根據進氣歧管壓力信號(或進氣量信號)、發動機轉速信號、節氣門位置信號，爆震言號等確定基本點火提前角。在怠速工況運行時，ECU根據節氣門位置信號、發動機轉速信號、空調開關信號確定基本點火提前角。

點火提前角的修正：ECU根據發動機冷卻液温度、怠速穩定性、空燃比反饋做出點火提前角的修正。

對於電感儲能式電子點火系，當點火線圈的初級電路被接通後，其初級電流是按指數規律增長的。初級電路被斷開瞬間初級電流所能達到的值即斷開電流與初級電路接通的時間長短有關。只有通電時間達到一定值時，初級電流才可能達到飽和。而次級電壓最大值U2max是與斷開電流成正比的。因此必須保證通電時間能使初級電流達到飽和。但如果通電時間過長，點火線圈又會發熱並使電能消耗增大。因此要控制一個最佳通電時間，兼顧上述兩方面的要求。同時，蓄電他的電壓變化也將影響初級電流。如蓄電池電壓下降時，在相同的通電時間裏初級電流所達到的值將會減小，因此必須對通電時間進行修正。

爆震是汽油機運行中最有害的一種故障現象。發動機工作如果待續產生爆震。火花塞電極或活塞就可能產生過熱、熔損等現象，造成嚴重故障，因此必須防止爆震的產生。

點火時刻提前，燃燒的最大壓力就高，因而容易產生爆震。發動機發出最大扭矩的點火時刻是在開始產生爆震點火時刻(爆震界限)的附近。因此在設定點火時刻時，應留有離開爆震界限的餘量。無爆震控制時，所留餘量就必須大些，這時的點火時刻比發出最大扭矩時的點火時刻滯後，故扭矩有所降低。若用爆震傳感器能檢測到爆震界限，就可以把點火時刻控制到接近爆震極限的位置，以便能更有效地提高發動機的輸出功率。尤其是在裝有廢氣渦輪增壓器的發動機上，由於使用絕熱增壓的空氣燃燒。發生爆震的可能性增大，更需採用爆震控制。

爆震控制的方法：爆震傳感器安裝在氣缸體上，利用壓電晶體的壓電效應，把爆震傳到氣缸體上的機械振動轉換成電信號輸入ECU，ECU把爆震傳感器輸出信號進行濾波處理並判定有無爆震及爆震強度的強弱，推遲點火時伺。爆震強推遲點火角度大；爆震弱推遲的角度小。每次調整都以一固定的角度遞減，直到爆震消失為止。而後又以一固定的角度提前，當發動機再次出現爆震時ECU又使點火提前角再次推遲。調整過程如此反覆進行。 ^[1]