电子点火控制系统电路用于实现最佳的点火时间控制,不同的车型,其发动机电子点火控制系统电路的结构型式也有所不同,总体上可分为带分电器的点火控制电路和无分电器的点火控制电路两大类。
1.带分电器的电子点火控制系统电路
电子点火控制系统的分电器无点火提前调节装置,由配电器和发动机转速与曲轴位置传感器组成。带分电器的电子点火控制电路典型实例如图4-59所示。
图4-59 丰田2JZ-GE发动机点火控制电路
1—蓄电池 2—点火开关 3—分电器 4—点火线圈 5—点火控制模块 6—传感器转子 7—传感器线圈 8—火花塞
(1)电路的组成及特点
图4-59所示的点火控制电路应用于丰田2JZ-GE发动机,分电器内有发动机转速与曲轴位置传感器,在分电器轴转动时,产生发动机转速信号Ne和曲轴位置信号G1、G2。
发动机ECU向电子点火器输出点火定时信号IGt,触发点火控制模块工作,并由点火控制模块中的开关晶体管通断点火线圈初级电流。ECU接收电子点火器输出的反馈信号IGf,根据IGf信号判断点火系统工作是否正常。
点火控制模块(ICM)根据ECU的点火定时信号及时地通断点火线圈初级回路,使点火线圈次级产生高压。本例点火控制模块可根据点火线圈初级绕组的工作情况,产生一个矩形波脉冲信号IGf,并输出送给ECU,用以反馈点火工作状态。点火控制模块向转速表也输出一个脉冲宽度恒定、脉冲频率与点火频率同步的脉冲信号,用以驱动发动机转速表工作。
(2)电路工作原理
发动机工作时,分电器内的发动机转速与曲轴位置传感器产生G1、G2和Ne信号,并输入ECU,ECU根据G1、G2和Ne信号判断曲轴的位置和发动机的转速,并根据进气压力传感器(有的发动机点火控制系统用空气流量传感器)及发动机冷却液温度传感器、节气门位置传感器等其他传感器信号确定点火时间,输出点火定时信号IGt。点火控制模块在ECU点火定时信号IGt的触发下及时地通断点火线圈初级绕组电流,使点火线圈次级产生高压,并通过配电器将点火线圈产生的高压电按点火次序分配至各缸火花塞。
(3)电路检测要点
1)点火线圈+接线柱:接通点火开关(ON),检测点火线圈+接线柱与搭铁之间的电压,应为蓄电池电压。如果电压为0V,需检查点火开关及其连接线路。
2)点火控制模块ICM的+B端子:接通点火开关(ON),检测点火线圈+接线柱与搭铁之间的电压,应为蓄电池电压。如果电压为0V,需检查点火开关及其连接线路。
3)分电器的G1、G2、Ne端子:点火开关拨至起动档,使起动机带动发动机转动,测量G1、G2、Ne端子对G-端子的电压波形,应有电压脉冲。如果无电压脉冲,需检查或更换分电器。
4)ECU的IGt端子:点火开关拨至起动档,使起动机带动发动机转动,测量IGt端子对G-端子的电压波形,应有电压脉冲。如果无电压脉冲,需检查或更换ECU。
5)点火控制模块ICM的IGf端子:点火开关拨至起动档,使起动机带动发动机转动,测量IGf端子对搭铁电压波形,应有电压脉冲。如果无电压脉冲,需检查或更换ICM。
2.无分电器的点火控制系统电路
无分电器的点火控制系统电路采用电子高压配电方式,由点火控制模块ICM产生气缸识别信号,并按点火顺序触发相应的点火线圈驱动电路工作。
(1)电子高压配电的类型
按点火方式不同分有分组同时点火方式和单独点火方式两大类。
1)分组同时点火方式。每次点火都是成对的两缸火花塞同时进行,其中一缸为压缩行程,是有效点火,成对的另一缸为排气行程,是无效点火。由于排气行程缸内的温度高、压力低,因此,跳火电压很低,能量的损失很小。
分组同时点火方式的高压配电形式又有二极管分配式和点火线圈分配式两种。
2)单独点火方式。每缸火花塞都单独配有一个点火线圈,一般是将点火线圈直接安装在火花塞的上面,因此,可省去高压导线。
(2)二极管分配同时点火方式
1)电路特点分析。二极管分配的同时点火方式如图4-60所示。这种高压配电方式的点火线圈的初级绕组被分为两个,各由驱动电路中的VT1、VT2控制其通断,气缸识别电路根据ECU的气缸识别信号产生点火触发信号,交替触发VT1、VT2的导通和截止。
2)电路工作原理。当ECU输出1、4缸点火控制信号时,VT1由导通转为截止,初级绕组A断电,次级绕组便产生实线箭头方向的电动势e。e使VD1、VD4导通,1、4缸火花塞电极电压迅速升高直至跳火。当ECU输出2、3缸点火控制信号时,VT2由导通转为截止,初级绕组B断电,使次级绕组产生虚线箭头方向的电动势e′。e′使VD2、VD3导通,2、3缸火花塞跳火。
图4-60 二极管分配同时点火方式
(3)点火线圈分配同时点火方式(www.daowen.com)
1)电路特点分析。点火线圈分配的高压配电方式是采用一个点火线圈直接供给成对的两缸火花塞点火,电路结构如图4-61所示。
2)电路工作原理。气缸识别电路按点火顺序轮流触发VT1、VT2导通和截止,控制各个点火线圈轮流产生高压,通过高压导线直接输送给成对的两缸火花塞。
(4)单独点火方式
1)电路特点分析。每一个气缸的火花塞单独配一个点火线圈,点火线圈直接与火花塞连接,如图4-62所示。
图4-61 点火线圈分配同时点火方式
图4-62 单独点火方式
2)电路工作原理。点火线圈一般直接安装在火花塞的上方。气缸识别电路根据ECU送入的点火定时及气缸识别信号,按点火顺序轮流触发VT1、VT2、VT3、VT4导通和截止,控制各个点火线圈轮流产生高压,并将高压电直接输送给与之连接的火花塞。
(5)无分电器点火控制电路典型实例
无分电器点火控制电路典型实例如图4-63所示。本例高压配电采用点火线圈分配同时点火方式,因此点火控制模块ICM中有气缸判别功能电路;点火线圈中的二极管用于防止点火线圈初级绕组通路时产生误点火。
图4-63 丰田1G-GZEU型发动机点火控制电路
1)电路工作原理。电路工作原理如下:
①点火定时信号IGt的产生:曲轴位置传感器的G1、G2分别为第6缸、第1缸上止点信号,Ne是转速信号,同时用于确定初始点火定时,其电压波形如图4-64a所示。ECU根据G1或G2信号后的第一个Ne信号确定第六缸或第一缸点火信号,然后以每4个Ne信号波形产生一个点火信号,并产生点火定时脉冲IGt(图4-64b)。
图4-64 点火触发信号的产生原理
a)G、Ne传感器信号电压波形 b)ECU输出的控制信号电压波形
根据Ne信号所确定的点火时间为初始点火时间。工作时,电子控制器根据发动机的工况、状态信息对点火提前角进行调整。
②气缸识别信号的产生:ECU根据传感器的G1、G2信号产生气缸识别信号IGdAIGdB,其波形如图4-64b所示。IGdA、IGdB及IGt信号输入气缸识别电路,用于产生能按点火顺序控制各点火线圈工作的触发信号。
③顺序点火触发信号的产生:点火控制模块ICM内的气缸识别电路具有表4-1所示的逻辑功能,在每一个点火定时波形IGt下降沿时,气缸识别电路根据IGdA和IGdB的电平高、低情况,触发相应的晶体管截止,使相应的点火线圈初级绕组断电、次级产生高压,使成对的两缸火花塞点火。
表4-1 ICM中气缸识别电路逻辑功能
单独点火方式的顺序点火触发信号产生方式与同时点火方式的相似,但其点火线圈驱动电路要多一倍,气缸判别电路也要复杂一些。
2)电路检测要点。该电路检测要点如下:
①点火线圈+接线柱:接通点火开关(ON),检测点火线圈+接线柱与搭铁之间的电压,应为蓄电池电压。如果电压为0V,需检查点火开关及其连接线路。
②点火控制模块ICM的+B端子:接通点火开关(ON),检测点火线圈+接线柱与搭铁之间的电压,应为蓄电池电压。如果电压为0V,需检查点火开关及其连接线路。
③发动机转速与曲轴位置传感器的G1、G2、Ne端子:点火开关拨至起动档,使起动机带动发动机转动,测量G1、G2、Ne端子对G—端子的电压波形,应有电压脉冲。如果无电压脉冲,需检查或更换发动机转速与曲轴位置传感器。
④ECU的IGt端子:点火开关拨至起动档,使起动机带动发动机转动,测量IGt端子对G—端子的电压波形,应有电压脉冲。如果无电压脉冲,需检查或更换ECU。
⑤点火控制模块ICM的IGf端子:点火开关拨至起动档,使起动机带动发动机转动,测量Gf端子对地电压波形,应有电压脉冲。如果无电压脉冲或电压脉冲有缺失,需检查或更换ICM。
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