汽油机电控燃油喷射系统的点火控制(上)
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(XX汽车电器研究所 )
摘要:在发动机控制系统中,电控点火装置对发动机的点火控制包括点火提前角控制、通电时间控制和爆震
控制3个方面。分别介绍了它们的控制原理、控制方式、控制方法、控制电路。
在发动机的集中电控系统中, ECU (电子控制
器)是一种电子综合控制装置。它不仅用来控制燃
油喷射系统,同时还具有点火控制、怠速控制、排
放控制、进气控制、增压控制、自诊断、失效保护
和备用控制等多项控制功能。其中的点火控制是重
要功能之一。在发动机控制系统中,电控点火装置
(Electronic Spark Advance,简称ESA)对发动机的
点火控制包括点火提前角控制、通电时间控制和爆
震控制3个方面。
1 发动机点火控制的发展
在传统的化油器式汽油机中,点火控制系统经
过了传统式(触点式)向无触点式发展的过程。在
这一过程中,系统中的分电器仍一直采用机械式离
心和真空提前机构来控制发动机的点火提前角。
燃油喷射控制系统经历了机械控制(K系统)、
机电混合式控制(K-E系统)到电子控制(EFI
系统)的过程。随着EFI系统的出现和发展,点火
控制系统开始采用电控点火装置(ESA)。
EFI系统的点火控制随着电子工业的发展也经
历了普通(传统)式到电控式的过程。在K系统或
带普通分电器式的EFI系统中,由于仍采用机械式
离心和真空提前机构,不能实现对影响发动机工况
的多种因素的多元及非线性控制,这类EFI系统被
称为普通EFI系统。而采用电控点火装置(ESA)
的EFI系统中,去掉了分电器的机械式离心和真空
提前机构,甚至去掉了分电器,其功能完全由ESA
来承担,它可以使发动机在任何工况下均处于最佳
点火提前状态,并实现3方面的功能:点火提前角
控制、通电时间控制和爆震控制。
2 ESA的点火提前角控制
在ECU中,预先存储记忆发动机在各种工况
及运行条件下最理想的点火提前角。发动机运转
时, ECU根据发动机的转速和负荷信号,确定基
本点火提前角,并根据其他有关信号进行修正,最
后确定点火提前角,并向点火电子组件输出点火指
示信号,以控制点火系统的工作。
2·1 最佳点火提前角
通常把发动机发出功率最大和油耗最小时的点
火提前角称为最佳点火提前角。对现代汽车而言,
最佳的点火提前角不仅应保证发动机的动力性和燃
油经济性都达到最佳,还必须保证排放污染最小。
2·2 影响点火提前角的因素
2·2·1 发动机转速 当发动机转速升高时,点火
提前角相应增大(但非线性关系),在普通式的
EFI系统中,由于采用的是机械式离心提前调节
器,所以调节曲线与理想点火调节曲线相差较大。
当采用ESA时,可以使发动机的实际点火提前角
接近于理想的点火提前角。
2·2·2 进气歧管绝对压力(负荷) 当进气歧管
压力高(真空度小、负荷大)时,要求点火提前角
小;当进气歧管压力低(真空度高、负荷小)时,
要求点火提前角大。但它们也非线性关系。在普通
式的EFI系统中,由于采用的是机械式真空提前调
节器,所以调节曲线与理想点火调节曲线相差较
大。当采用ESA时,可以使发动机的实际点火提
前角接近于理想的点火提前角。
2·2·3 汽油的辛烷值 发动机在一定条件下,会
出现爆震现象。爆震使发动机动力下降、油耗增
加、发动机过热,对发动机极为有害。发动机的爆
震与汽油品质有密切关系,常用辛烷值来表示汽油
的抗爆性能。汽油的辛烷值越高,抗爆性越好,点
火提前角可增大;辛烷值越低,抗爆性越差,点火
提前角则应减小。在无电控的普通点火系统中,是
靠人工对分电器初始位置进行调节来实现的。在
EFI中,为了适应不同辛烷值的汽油的需要,在
ECU中存储了2张点火正时图,在实际使用中,可
根据不同的汽油品种进行选择。在出厂时,一般开
关设定在无铅优质汽油的位置上。
2·2·4 其它因素 最佳点火提前角还与发动机燃
烧室的形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、
冷却水温度等因素有关。在普通EFI系统中,当上
述因素变化时,系统无法对点火提前角进行调整。
当采用ESA时,发动机在各种工况和运行条件下,
都能提供理想的点火提前角,因此发动机的动力
性、经济性和排放都可以达到最佳。
2·3 点火提前角控制系统的组成及功用(表1)
表1 点火提前角控制系统的组成及功用
名 称 功 用
传 感 器
空气流量计(用于L型EFI)
进气歧管绝对压力传感器(用于D型EFI)检测进气量
分电器曲轴位置传感器(NE信号)检测曲轴角度(转速)凸轮轴位置传感器(G1、G2信号)检测凸轮轴(曲轴)角度基准位置
节气门位置传感器向ECU输入点火提前角修正用信号
水温传感器检测发动机冷却水温度,向ECU输入点火提前角修正用信号
起动开关(起动信号)向ECU输入发动机正在起动中的信号
空调开关A/C向ECU输入空调的工作状态(ON、OFF)信号
车速传感器检测车速,向ECU输入车速信号
空档起动开关检测换档手柄置于N档或P档
爆震传感器检测发动机爆震信号
点火电子组件(点火模块) 根据ECU输出的点火控制信号,控制点火线圈初级电流
的通断,产生次级高压。同时,向ECU反馈点火确认信号
ECU 根据各传感器输入的信号,计算出最佳点火提前角,并
将点火控制信号输送给点火电子组件
2·4 点火提前角的控制方式
2·4·1 点火正时控制
在ESA中,点火提前角的控制包括发动机起
动期间和起动后的2种基本情况。
a·起动期间点火时间控制(图1a) 当发动
机在起动期间时,转速较低(通常在500 r/min以
下),由于进气歧管压力信号或进气量信号不稳定,
因此常将点火时间固定在初始点火提前角(其大小
随发动机而异)。此时点火时刻与发动机工况无关,
故不经ECU计算,直接由传感器信号控制一个固
定的初始点火提前角。当发动机转速超过一定值
时,自动转换为由ECU的点火正时信号IGT控制。
b·起动后点火时间控制(图1b) 根据有关
传感器送来的信号, ECU计算出最佳点火时刻,
输出点火正时信号IGT,控制点火电子组件点火。
此时,点火时间由进气歧管压力信号(或进气量信
号)和发动机转速确定的基本点火提前角和修正量
决定。修正项目随发动机而异,并根据发动机各自
图1 点火时间控制
(a)起动期间点火时间控制 (b)起动后点火时间控制
的特性曲线进行修正。
以上2种情况可归纳如下:
汽油机燃料供给系统的功用是根据发动机的工作需要,配制出定数量和浓度的可燃混合气并送入汽缸燃料供给系统有化油器式和电控燃油喷射式两种类型。化油器式燃料供给系统一般由汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进排气装置等组成(该系统已被淘汰):电控燃油喷射式燃料供给系统由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统组成
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力操控和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。主要区别于现在我们常见的汽油和柴油为燃料的内燃机汽车。
新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢动力汽车、其他新能源汽车等。
下面介绍几个市场主流的新能源汽车类型：
1、新能源包括混合动力汽车：采用燃油和电作为驱动原料的混合动力。目前各大品牌基本都有此类车型，比如：奔驰S400、宝马5系等，这些混动车辆都会标有Hybrid字样。
2、纯电动汽车：此款车完全脱离了燃油，完全靠电作为驱动原料的混合动力。
3、燃料电池汽车：这款车也是电池车，是一种氢氧混合燃料电池，您可以快速将电池燃料灌满，无需充电等待。
4、氢能源动力汽车：此款车也完全脱离了燃油，利用氢能源替代了燃料。
5、太阳能汽车：这款车大家比较容易理解，通过太阳能电池板，转化成电能来驱动车辆。
还有其他新能源汽车，如：双燃料汽车、天然气汽车等
