摩托车点火系统的发展进化历史 4

        图31为此款改装点火的设置显示界面。

        点火提前角可以随发动机转速不同而做出不同的角度控制，但是这种点火提前角的变化只能满足某个单一使用条件下的要求。摩托车在实际行驶时，工况变化很多，影响到发动机最佳点火提前角的因素也很多，在不同的工况下发动机的最佳点火提前角变化规律很复杂，只能在实验室中通过大量的台架试验，才能获得所有工况下的最佳点火提前角。例如在怠速时，最佳点火提前角就是使尾气中的有害气体排放量最低，运转平稳和耗油量最小的点火时间提前。在中速小负荷范围，主要是提高行驶性能和降低油耗。而在高速大负荷工况下，重点是提高发动机输出扭力，避免产生爆震。从而使发动机在各种工况下的动力性，经济性和排放等方面都达到最好。这些工作本文中上述那些点火系统是无法实现的，只能是使用微电脑点火系统，即ECM点火控制方式才能做到。
ECM点火系统
         ECM是发动机管理系统，它和我们人的大脑一样，具有记忆能力，同时还有判断和执行能力。ECM控制点火的原理如图32所示，它收集输入的发动机转速信号，节气门开度，进气道负压，进气温度，发动机温度等信号，然后通过内部存储器内的点火正时查找表来确定当前工况下最佳的点火提前角度，进而控制点火正时。在存储器内的点火正时表分为几个细化的分表，用来满足各种工况下对点火时间的修正需要。如图33所示的节气门开度与点火时间表，在发动机的全转速范围内，节气门开度增加后发动机的负荷也上升，负荷增加引起发动机的压缩终了压力与混合气浓度发生变化，为了适应此变化，点火提前角必须在一个大的范围内能够满足发动机最佳动力输出的需要。图34为在某个固定转速段，节气门开度不同时的点火时间表。当转速是固定时，节气门开度越大说明发动机负荷越重，重负荷下点火提前不利用动力输出，会引起点火爆震削弱动力，ECM根据不同转速下不同的节气门开度，对应的做出点火正时调节。





        节气门开度与发动机转速反应的是发动机的负荷情况，除此之外，发动机的温度也会对点火提前角造成影响，图35为发动机温度与点火角度的修正表，当发动机处于不同温度下，在原有点火提前角的基础上再进行温度修正，基本是温度上升后开始逐渐减小点火提前角。而对于那些使用增压系统的发动机，由于发动机不是自然吸气，增压压力不同时每次发动机的进气量不同，ECM必须要根据增压后的进气压力来修改点火时间，如图36所示，存储器内的进气增压压力与点火角度修改的关系表。通过各种传感器信号的输入，ECM不断的在内存中寻找最佳点火提前角控制点火时间，但是这些数据是台架试验时得出的一个定值数据，只能满足全新发动机的工作需要。随着发动机使用时间的推移，多少会出现些偏差，而且如果发动机进行过后期的改装，改变过诸如凸轮轴，进排气系统，发动机排量，压缩比等等这些方面后，整体的发动机构成将发生重大变化。台架采集的数据不再能满足最佳的动力性和经济性以及排放的要求。要在每种上述情况下都去设计一套对应的点火正时查找表基本是不可能的。为了让发动机发挥出更好的性能，引入了爆震控制系统。



配置爆震控制的ECM点火系统
        ECM控制的点火是只管查找表发出指令，至于指令发出后实际效果如何它是一概不知。这就等于是不看后果的遵循指令操作，这属于是开环点火控制方式。在发动机实际使用中，爆震是不可避免的，点火时间开环控制的ECM为了解决可能的爆震问题，将点火提前角设计到比较远离爆震的范围，这样一来爆震基本上可以说能避免了，但是发动机的动力性能无法发挥到最佳。最好的动力性能是发动机工作的爆震的临界边沿，这将得到最大的动力输出。更先进的ECM采用爆震传感器来探测发动机是否出现爆震，这样可以将点火控制在临界状态，获得优秀的动力输出。探测爆震能够易于实现的方式是安装爆震传感器或者使用燃烧电压检测手法，后者灵敏度和精度稍差些。
         爆震通常是点火提前角过大引起的，混合气过稀时也容易引起爆震。爆震时气缸内燃烧压力上升过多，火焰传播速度极高，气体体积来不及膨胀，温度和压力急剧升高而形成冲击波并以声速向前推进，撞击到气缸壁后发出尖锐的敲缸声，并且产生震动。爆震发生时由于冲击波的作用产生极高的温度，最高可达4000K，此时二氧化碳等燃烧生成物发生高温分解而析出游离碳，使排气出现断续的黑烟和火星。同时由于压力波的冲击，破坏了气缸壁上的润滑油膜，使气缸壁传热量大大增加，发动机出现过热，导致机械部件加速磨损。严重的爆震会使发动机发生重大机械损坏，例如活塞顶部烧穿就是爆震造成的结果。爆震时发动   机会出现功率下降，油耗上升，同时还会形成积碳，破坏活塞，环，气门以及火花塞等零件的工作状态。
        发动机出现爆震对机械以及性能都会带来影响，但是要想获得最大动力输出又必须要使发动机工作在爆震开始的临界状态，如此一来只有实时监测发动机的燃烧状况，一旦出现爆震时推迟点火提前角，将爆震消除后再开始逐渐增大点火提前角。ECM监控爆震传感器的输入信号，在得到爆震信号输入后立刻控制相应气缸的点火提前角，图37为一款车型的ECM数据流监测数据显示。从实时监测数据中可以看到，由于出现了爆震，前缸的点火提前角被延迟了7度，后缸的点火提前角被延迟了9度。在多缸发动机中，点火提前角并非各个缸之间是一致的，会存在些轻微的差别，这是由于进气效率和发动机散热速度的差别造成的。
        引入爆震控制系统的ECM点火器，是发动机点火控制方式中目前最为先进的一种控制方式。但是传统的点火线圈是通过一条高压导线将次级线圈的高压电传导到火花塞中心电极，高压导线不可避免的存在高压电离辐射，电离辐射会影响ECM的正常工作，造成辐射干扰，甚至是死机。电喷摩托车ECM基本都布置在远离高压线的位置，维修手册中也特别强调将高压包和高压线远离ECM，此举动就是出于防止两者之间距离过近出现辐射干扰。为了完善的解决高压线辐射问题，直接点火的高压包被使用到发动机当中，如图38所示。



直接点火系统
        直接点火的高压包是每缸各使用一个高压包，采用超小型闭磁路点火线圈。没有高压线，直接安装在火花塞上。由于取消了高压线，点火线圈直接向火花塞供电，因而点火能量损失少，效率高，电磁干扰也少。这种高压包有两类，一类是两线插脚，内部只封装了点火线圈；还有一类是三线插脚，控制点火线圈初级的驱动晶体管也同时被封装在内。
        直接点火的系统的高压包与一般带高压线的高压包是同样的工作原理，有所区别的地方就是不能直接测试到高压次级的波形，必须要使用专用的延长线来操作。直接测量时只能获得初级线圈的电压和电流波形，如图39所示。在三线插脚的直接点火系统中，由于驱动晶体管也同时被封装在内部，所以除了初级波形外，还能同时看到ECM对晶体管控制时输出的5V方波驱动信号，如图40的波形所示。驱动信号只有0V，5V两种状态，在0V时晶体管处于截止状态，一旦5V电压输入，初级线圈开始被通电充磁。当5V电压被切断后，晶体管再次截止，初级线圈的电流通道被瞬间切断，对比两个波形的时间位置可以看到它们之间的对应关系。
        摩托车点火电路从有触点点火，电容放电点火，电感放电点火，一直发展到直接点火系统，所有这些点火系统皆是从电磁感应定律演化发展出来的。感应电压的大小取决于：初级绕组线圈的圈数；与初级电路电流成正比的磁通量；磁场消失速率，取决于晶体管关断的速度。

学习了。
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学习，顶

学习了。

学习了  。

对电脑的工作原理理解更透彻了，谢谢程老师。
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haowenz

好文章

等我慢慢学习
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好好学习积累