第六节 微机控制点火系统

电子点火系统对点火时刻的调节，与传统点火系统一样，基本上仍采用离心提前和真空提前两套机械式点火提前调整装置，而它们只能根据发动机转速和负荷的变化来调节点火提前角，且调节特性为线性(或不同线性的组合)规律。而发动机的最佳点火提前角除了随转速和负荷变化外，还受诸多因素的影响，如环境状况、车辆的技术状况、使用状况等，而且最佳点火提前角随发动机转速和负荷变化的规律也不是线性的。因此，各种普通电子点火系统都存在着考虑的控制因素不全面、点火提前角控制不精确的缺陷，影响了发动机性能的充分发挥。此外，离心点火提前调整装置和真空点火提前调整装置中，机械运动部件的磨损、老化和脏污等，都会引起点火提前角调节特性的改变，使发动机性能下降。

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一、有分电器微机控制点火系统

1.有分电器微机控制点火系统的组成

第六节 微机控制点火系统

二、无分电器微机控制点火系统

1.无分电器微机控制点火系统的优点

1)在不增加电能消耗的情况下，进一步增大了点火能量。

2)对无线电的干扰大幅度降低。

3)避免了与分电器有关的一些机械故障，工作可靠性提高。

4)高速时点火能量有保证。

5)节省了安装空间，有利于发动机的合理布置，为汽车车身的流线型设计提供了有利条件。

6)无需进行点火正时方面的调整，使用、维护方便。

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无分电器微机控制点火系统由低压电源、点火开关、微机控制单元(ECU)、点火控制器、

3.无分电器微机控制点火系统的工作原理

无分电器微机控制点火系统根据高压配电方式的不同分为独立点火方式和同时点火方式两种，其工作原理也各不相同。

独立点火方式是一个缸的火花塞配一个点火线圈，各个独立的点火线圈直接安装在火花塞上，独立向火花塞提供高压电，各缸直接点火。这种结构的特点是去掉了高压线，因此可以使高压电能的传递损失和对无线电的干扰降低到最低水平。

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由于一个线圈向一个气缸提供点火能量，因此在发动机转速相同时，单位时间内线圈中通过的电流要小得多，线圈不易发热，所以这种线圈的初级电流可以设计得较大，即使在发动机以9000r/min高速运行时，也能够提供足够的点火能量。独立点火方式因车型的不同，其控制电路也存在一定的差异，有些采用一个点火控制器，如日产地平线2000轿车RB20DC发动机。

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有些则采用多个点火控制器，如奥迪五缸发动机，但其工作原理相同。发动机工作时，微机控制单元(ECU)不断检测传感器的输入信号，根据存储器存储的数据计算并求出最佳点火提前角和通电时间，以点火基准传感器为标准，按照发动机各缸的作功顺序，确定每一缸点火线圈的接通时间和通电时间，并将其转换为该缸点火线圈的控制信号IGi(i指第i个气缸)。当某缸的控制信号为低电平时，点火控制器中对应此缸的功率晶体管导通，点火线圈通电；当该缸的控制信号变为高电平时，对应的晶体管截止，线圈中电流被切断，次级线圈产生高压电，将火花塞电极击穿点火。独立点火的点火控制器需要判别的点火气缸的数目多，因此气缸判别电路较复杂。

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点火线圈配电方式是一种直接用点火线圈分配高压电的同时点火方式。几个相互屏蔽的、结构独立的点火线圈组合成一体，称为点火线圈组件。4缸机的点火线圈组件有两个独立的点火线圈，6缸机的点火线圈组件有三个独立的点火线圈。每个点火线圈供给配对的两个缸的火花塞以高压电。点火控制器中有与点火线圈数量相等的功率三极管，各控制一个点火线圈的工作。点火控制器根据电脑提供的点火信号，由气缸判别电路按点火顺序轮流激发功率三极管，使其导通或截止，以此控制点火线圈初级绕组的通断，产生次级电压而点火。点火线圈配电方式点火系统是应用最广泛的一种无分电器微机控制点火系统。

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二极管配电方式是利用二极管的单向导通特性，对点火线圈产生的高压电进行分配的同时点火方式。与二极管配电方式相配的点火线圈有两个初级绕组、一个次级绕组，相当于是共用一个次级绕组的两个点火线圈的组件。次级绕组的两端通过四个高压二极管与火花塞组成回路，其中配对点火的两个活塞必须同时到达上止点，即一个处于压缩行程上止点时，另一个处于排气行程上止点。微机控制单元根据曲轴位置等传感器输入的信息，经计算、处理，输出点火控制信号，通过点火控制器中的两个大功率三极管，按点火顺序控制两个初级绕组的电路交替接通和断开。当1、4缸点火触发信号输入点火控制器时，大功率三极管 V₁、初级绕组 N₁ 断电，次级绕组产生虚线箭头所示方向的高压电动势，此时1、4缸高压二极管正向导通而使火花塞跳火。当2、3缸点火触发信号输入点火控制器时，大功率三极管 V₂ 截止，初级绕组 N₁ 断电，次级绕组产生实线箭头所示方向的高压电动势，此时2、3缸高压二极管导通，故2、3缸火花塞跳火。二极管配电方式的主要特点是一个点火线圈组件为四个火花塞提供高压电，因此特别适宜于四缸或八缸发动机。

4. 主要元器件的结构及原理

无分电器微机控制点火系统与有分电器微机控制点火系统相比，火花塞、高压线和主要传感器的结构和原理基本相同，但是微机控制单元、点火控制器和点火线圈在结构和原理方面存在一些差异。

1)微机控制单元由于无分电器点火系统取消了机械式高压配电而改为电子式高压配电，因此，微机控制单元不再只控制一个点火线圈初级绕组的通断，而是要根据曲轴的不同位置，按一定顺序控制两个或多个点火线圈初级绕组，以实现电子式高压配电。微机控制单元除了包括输入接口电路、A/D转换器、微机控制单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)等组成部分外，还增加了气缸判别(简称判缸)电路(又称为分电电路)，以根据曲轴位置传感器或气缸判别信号传感器确定需要控制的点火线圈初级绕组。同理，输出接口电路也不只输出一路点火控制信号，而是依次输出多路点火控制信号，分别控制点火控制器中与各点火线圈初级绕组对应的大功率三极管的通断；或者输出接口电路在输出一路点火控制信号的同时输出一路判别气缸信号，由点火控制器根据点火控制信号和判别气缸信号控制与各点火线圈初级绕组对应的大功率三极管的通断，使需要点火气缸的火花塞适时跳火。

2)点火控制器

由于无分电器点火系统有两个或多个点火线圈或点火线圈初级绕组，所以点火控制器一般除了具有自动断电功能、导通角控制、恒流控制等电路外，还有气缸判别电路和多个大功率三极管及相应的控制电路。

3)点火线圈

由于无分电器点火系统有两个或多个点火线圈初级绕组，发动机的一个工作循环，每个点火线圈初级绕组只通断一次(独立点火)或两次(同时点火)，所以点火线圈初级绕组能够有较长的通电时间，点火线圈可以采用完全的闭磁路结构，提高能量利用率。点火线圈具体结构因高压配电方式的不同而不同。

(1)独立点火方式配电用的点火线圈：采用独立点火方式时，发动机每个气缸都有自己的点火线圈，每个点火线圈的结构完全相同。

独立点火方式特别适合在双凸轮轴发动机上配用，点火线圈安装在两根凸轮轴中间，每一点火线圈压装在各缸火花塞上，在布置上很容易实现。 奥迪轿车四气门五缸发动机的点火线圈安装情况，每个点火线圈通过导向座用四个螺钉固定在气缸盖的盖板上，然后再扣压到各缸火花塞上。

独立点火方式特别适合在双凸轮轴发动机上配用，点火线圈安装在两根凸轮轴中间，每一点火线圈压装在各缸火花塞上，在布置上很容易实现。 奥迪轿车四气门五缸发动机的点火线圈安装情况，每个点火线圈通过导向座用四个螺钉固定在气缸盖的盖板上，然后再扣压到各缸火花塞上。

(2)点火线圈配电方式配用的点火线圈：发动机采用点火线圈配电方式时，点火线圈实际是由若干个相互屏蔽的、独立的点火线圈组装起来形成的一个点火线圈组件。每个独立的点火线圈初级绕组的一端通过点火开关与电源正极相连，另一端由点火控制器的大功率三极管控制搭铁；次级绕组两端分别接到两个气缸的火花塞上，使两个气缸的火花塞同时跳火。 六缸发动机无分电器独立点火系统采用的点火线圈组件的结构及电路图。

(3)二极管配电方式配用的点火线圈： 二极管配电方式配用的点火线圈有两个初级绕组(或一个初级绕组被中心抽头分成两个部分，组成两个初级绕组)和一个次级绕组。次级绕组有两个输出端，每个输出端又分别接两个方向相反的高压二极管，这样次级线圈通过四个高压二极管与火花塞组成回路；两个初级绕组的电路由点火控制器中的两个大功率三极管控制轮流接通和断开。点火线圈有两种形式：一种是点火线圈只包含初级绕组和次级绕组，不包含高压二极管，高压二极管装在火花塞上方，便于高压二极管检修，点火线圈有两个高压插座；另一种是点火线圈既包含初级绕组和次级绕组，又包含四个高压二极管，点火线圈有四个高压插座，这种结构有利于简化线路结构，高压线连接简便，但是一旦有一个高压二极管损坏，点火线圈就需要更换。