學習情境微機控制點火系故障的檢修第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五

隨著電子技術的高速發展，超微計算機在汽車工業廣泛應用。采用微機控制點火系統，發動機實際點火提前角接近理想點火提前角。在各種運轉條件下，點火提前角可獲得復雜而精確的控制：怠速時，最佳點火提前角使發動機運轉更平穩、排放污染最低、油耗最小；部分負荷時，可降低油耗和提高行駛特性；大負荷時，能滿足發動機最大轉矩輸出和避免工作中產生爆震的要求。第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五一、微機控制點火的組成及功能

1.微機控制點火系的組成

微機控制的點火系主要由傳感器、電子控制單元(ECU)、執行器(點火器、點火線圈、火花塞等)組成，如圖所示。

傳感器（包括各種開關）主要有曲軸位置傳感器、空氣流量計（或絕對壓力傳感器）、水溫傳感器、進氣溫度傳感器、氧（O2）傳感器、節氣門位置傳感器、車速傳感器、爆震傳感器、空調開關信號等。

電子控制單元(ECU)的作用是根據發動機各傳感器輸入的信息及內存的數據，進行運算、處理、判斷，然后輸出指令（信號）控制有關執行器（如點火器）動作，實現對點火系的精確控制。

執行器根據電子控制單元(ECU)或其它控制元件的指令(信號)，執行各自的功能。

第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2.微機控制點火系的作用與分類

微機控制點火系統的功能主要包括點火提前角、通電時間及爆燃控制三個方面。

微機控制的點火系統按有無分電器，可分為有分電器的微機控制點火系統和無分電器的微機控制點火系統兩大類。目前有分電器的微機控制點火系統正在被淘汰，而廣泛應用無分電器的微機控制點火系；按微機控制的方式分，可分為開環控制和閉環控制兩種。

開環控制是指微機檢測發動機各種工作狀態信息，并根據這些信息從內部存儲器中調出相應的點火提前角(這一點火提前角是綜合考慮到經濟性、動力性、排放等要求，并經過大量的試驗優化的結果)，然后輸出控制信號對點火時刻進行控制。這種控制方式對控制結果不予以反饋。

第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五

閉環控制是指微機以一定的點火提前角控制發動機工作的同時，還不斷地檢測發動機的有關工作狀態，然后將檢測到的有關信息反饋給控制單元(ECU)，控制單元(ECU)根據需要對點火提前角進行修正，如圖所示。閉環控制的反饋信號可以有多種，如爆震信號、轉速信號汽缸壓力信號等。目前廣泛采用的是通過檢測爆震傳感器的爆震信號，來判斷點火時刻的早晚，進而實現點火提前角的最佳控制。第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五二.微機控制點火系的工作原理

在了解微機控制點火系統的控制原理之前，首先讓我們來了解微機控制點火系統是怎樣實現點火提前角、通電時間及爆燃控制三個主要功能的。其中通電時間的控制（也就是閉合角的控制）在普通電子點火系統中已作描述，這里不再贅述。

1.點火提前角的控制

在微機控制點火系統的控制單元(ECU)內，首先存儲了通過實驗得出的發動機在各種工況及運行條件下最理想的點火提前角。并按起動時點火提前角控制、起動后點火提前角控制兩種模式來實現控制。

發動機起動時，按ECU內存儲的初始點火提前角(設定值)對點火提前角進行控制。起動時點火提前角的設定值隨發動機而異，對某一發動機而言，起動時的點火提前角一般設定固定值10°左右。第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五

發動機起動后為正常運轉模式，此時ECU根據發動機的轉速和負荷信號，確定基本點火提前角，再根據其它有關信號進行修正，最后確定實際的點火提前角，并向電子點火控制器輸出執行點火信號，以控制點火系的工作。

發動機正常運轉模式下，實際點火提前角的確定(計算)方法各車型有所不同，主要有以下兩種類型：

豐田車系：實際的點火提前角＝初始點火提前角＋基本點火提前角＋修正點火提前角

日產車系：實際的點火提前角＝基本點火提前角×點火提前角修正系數

第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五1）起動模式點火提前角的控制

在發動機起動過程中，發動機轉速變化大，且由于轉速較低(一般低于500r／min)，進氣管絕對壓力傳感器信號或空氣流量計信號不穩定，ECU無法正確計算點火提前角，故一般將點火提前角設定為某一初始值(10°左右)。此時的主控制信號是發動機轉速信號(Ne信號)和起動開關信號(STA信號)。

第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2）發動機正常運轉模式點火提前角的控制

（1）基本點火提前角的確定

發動機起動后正常運轉模式時，ECU根據發動機的轉速和負荷(單位轉數的進氣量或基本噴油量)確定基本點火提前角，不同轉速和負荷時的基本點火提前角數值存儲在ECU內的存儲器中，當ECU檢測到發動機某一轉速和某一負荷時，即調取相對應的存儲值作為點火控制的基本點火提前角。

發動機起動后正常運轉模式主控信號有：進氣管絕對壓力傳感器信號(PIM信號)或空氣流量計信號(Vs信號)、發動機轉速信號(Ne信號)、節氣門位置傳感器信號(IDL信號)、燃油選擇開關或插頭信號(R—P)、爆燃信號(KNK)等。第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五（2）點火提前角的修正

不同的微機控制點火系統，對點火提前角的修正項目和修正方法也有所不同。修正方法有修正系數、修正點火提前角兩種。修正系數(或修正點火提前角)與修正項目之間的關系曲線都是存儲在ECU中，ECU根據初始點火提前角、基本點火提前角和修正系數(或修正點火提前角)計算出實際點火提前角來作為輸出指令控制點火執行器。

微機控制點火系的主要修正項目有：

①水溫修正。

②怠速穩定修正。

③空燃比反饋修正。第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2.爆震控制

爆震是可燃混合氣不正常燃燒時，高壓氣體的沖擊波反復撞擊缸壁時所發出尖銳的敲缸聲。

產生爆震的原因很多，如點火提前角過早,可燃混合氣的濃度與質量、燃油辛烷值不符合要求等。其中點火提前角是最主要的原因，消除爆震最有效的途徑就是減小點火提前角。因此發動機的爆震控制也就是點火提前角的控制。

第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五

在控制單元ECU中存儲某一設定時間T，如果ECU在t≥T的時間段沒有收到爆震信號，則ECU將實際執行的點火時間提前角在原提前角的基礎上提前某一角度，如下圖中的t1、t2時間段大于等于設定時間T，則點火提前角得到了提前；如果ECU在t＜T的時間段內收到了爆震信號，則ECU將實際執行的點火時間提前角在原提前角的基礎上減小某一角度，如下圖中的t3時間段小于設定時間T，則點火提前角被減小，再收到，再減小。這樣，微機控制的點火系統總能將點火提前角控制在爆震的邊緣，從而等到最佳的點火提前角控制。第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五3、微機控制點火系的工作過程

1）有分電器微機控制點火系的工作過程

有分電器微機控制的點火系統如下圖所示，為豐田1S-E發動機用微機控制的點火系統。該系統將點火線圈、點火模塊、傳感器等部件設計在分電器內，減少了外部線路的連接，從而降低了故障率。其工作過程如下：

發動機工作時，ECU根據接收到的各傳感器信號，通過運算確定該工況下最佳點火提前角和點火線圈初級電路閉合角(通電時間)，并以此向點火器發出指令(IGt)。點火器則根據ECU的執令，控制點火線圈初級電路的導通和截止。當電路導通時，有電流從點火線圈中的初級電路通過，點火線圈將點火能量以磁場的形式儲存起來。當初級電路中的電流被切斷時，在其次級線圈中將產生很高的感應電動勢(15～20kV)，經分電器分配到工作氣缸的火花塞。

第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五點火模塊在接受ECU指令工作的同時，還反饋一個IGf信號給ECU，ECU根據IGf信號來確認點火模塊的工作情況。如果ECU連續6次未收到IGf信號，則ECU認為點火模塊不工作或工作不正常，于是ECU將停止噴油。

需要說明的是：微機控制的點火系統是如何實現點火提前角的精確控制的呢？這是因為控制單元ECU接收到兩個非常重要的信號，即凸輪軸位置傳感器產生G信號和曲軸位置傳感器產生的Ne信號作為主控制信號。

①G信號。G信號指活塞運行到壓縮上止點位置的判別信號，它是根據凸輪軸位置傳感器產生的信號經過整形和轉換而獲得的脈沖信號。G信號在微機控制的點火系統中主要用來確定點火時刻控制基準和氣缸的判別(第一缸或第一缸的對應缸的壓縮上止點時刻)。G信號發生時，一般不是活塞運行到壓縮上止點的時刻，而是在各缸活塞的壓縮上止點前某一時刻相對于曲軸的轉角。這一轉角值因車型而異，一般為上止點前70°。

第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五②Ne信號。Ne信號指發動機曲軸轉角信號，它是根據曲軸位置傳感器產生的信號經過整形和轉換而獲得的脈沖信號。在微機控制的點火系統中，Ne信號主要用來計量點火提前角和通電時間。如果采用轉子有24個齒的電磁感應式曲軸位置傳感器時，曲軸每轉720°只能向ECU輸送24°個Ne信號，也就是說曲軸每轉30°，才能給ECU輸送1個轉速信號。這一信號對精確控制點火提前角和通電時間微機控制的點火系統而言，是不能滿足要求的。故這樣的Ne信號一般都經過ECU進行整形和轉換，形成周期為1°的Ne信號。

發動機工作時，ECU根據Ne信號，可準確地計算出曲軸每轉1°所用時間，根據G信號，可以計算出各缸所處在工作循環的任一時刻(精確到1°)。從而實現最佳點火提前角的精確控制。

第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五2）無分電器的微機控制點火系統

無分電器的微機控制點火系統又稱直接點火系或全電子化點火系統。其主要特點是：用電子控制裝置取代了分電器，利用電子分火控制技術將點火線圈產生的高壓電直接送給火花塞進行點火，點火線圈的數量比有分電器電控點火系統多。

根據點火線圈的數量和高壓電分配方式的不同，無分電器的微機控制點火系統又可分為獨立點火方式、分組點火方式和二極管配電點火方式三種類型。第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五（1）獨立點火的微機控制點火獨立點火的微機控制點火系統如下圖所示。其特點是各缸均有一個點火線圈，即點火線圈的數量與氣缸數相等。由于每缸都有各自獨立的點火線圈，所以即使發動機的轉速很高，點火線圈也有較長的通電時間(閉合角大)，可提供足夠高的點火能量。與有分電器電控點火系統相比，在發動機轉速和點火能量相同的情況下，單位時間內通過點火線圈初級電路的電流要小得多，點火線圈不易發熱，且點火線圈的體積又可以非常小巧，一般直接將點火線圈壓裝在火花塞上。獨立點火的微機控制點火系統工作時，電控單元ECU根據各種傳感器的信號綜合計算，最后確定各缸點火提前角的精確時刻，向點火模塊發出指令IGt1、IGt2、…IGt6、由點火模塊直接控制各缸點火線圈初級電路的搭鐵，并產生次級高壓直接傳給火花塞。與此同時，點火模塊向電控單元ECU反饋IGf信號。第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五（2）分組點火的微機控制點火系統

分組點火的微機控制點火系統如下圖所示。在設計上將兩個活塞同時到達上止點位置的氣缸(一個為壓縮行程的上止點，另一個為排氣行程的上止點)分為一組，共用一個點火線圈。系統中點火線圈的總數量等于氣缸數的一半。

從圖中可以看出，與獨立點火的微機控制點火系統相比，電控單元ECU只給點火器提供了一種IGt信號，但多了IGdA和IGdB輔助判缸信號。這是因為IGt信號只指令點火器執行點火，但到底該哪一組共用的點火線圈點火，還需IGdA和IGdB輔助判斷，其判斷真值表如下表所示。IGt、IGdA、IGdB三種信號共同控制點火器的工作過程如下圖所示。

第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五IGdA信號狀態IGdB信號狀態1、6缸點火012、5缸點火003、4缸點火10第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五

當IGt信號為高電位時，根據上表控制情況，使相應缸點火的初級電路接通，當IGt信號為低電位時，切斷被接通的初級電路，在相應點火線圈的次級繞組產生高壓，點燃可燃混合氣使發動機做功。例如，當第一個IGt信號為高電位時，此時的IGdA和IGdB均為“0”，根據上表的控制情況，此時2、5缸點火線圈的初級電路被接通，當第一個IGt信號變為低電位時，2、5缸點火線圈的初級電路被切斷，在2、5缸的次級繞組產生高壓，經火花塞跳火，使發動機做功。與獨立點火方式相比，采用分組點火方式的微機控制點火系統，其結構和控制電路較簡單，所以應用也比較多。但由于保留了點火線圈與火花塞之間的高壓線，能量損失略大。此外，串聯在高壓回路的二極管，可用來防止點火線圈初級電路導通的瞬間所產生的二次電壓(約1000～2000V)加在火花塞上后發生的誤點火。第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五圖5-50分組點火的微機控制過程

第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期五（3）二極管配電點火方式

二極管配電點火方式的微機控制點火系統如下圖所示，主要是針對4缸或4的整數倍氣缸發動機而設計的點火系統。其特點是：四個氣缸共用一個點火線圈，點火線圈為內裝兩個級繞組N1和N2、次級繞組N3兩端輸出的特制點火線圈，利用四個二極管的單向導電性交替完成對1、4缸和2、3缸配電過程。

二極管配電點火方式微機控制點火系統的工作過程與分組點火的微機控制過程基本相似，工作時，VT