点火提前角与爆燃控制流程详解

影响发动机点火前提角的因素很多，例如发动机转速、负荷、进气压力、进气温度、大气压力等，但其中最主要的是转速和负荷。在ECU内存储了大量的数据，发动机在工作时，各种传感器分别将每个瞬间发动机转速、负荷、冷却液温度等信号输入电脑。电脑再对各种信号处理来决定点火提前角。

点火提前角也叫点火时刻，即点火正时。实际上的点火时刻都在压缩上止点之前的某一曲轴转角处。点火提前角是汽油发动机运行中的一个重要参数，它对发动机的动力性、经济性和环保性都有重大的影响。在自动变速器换档时，点火正时也延迟来降低输出转矩和缓冲换档中的冲击。

在发动机电控系统中，点火提前角通常包括三部分内容：初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角，实际的点火提前角为这三部分之和：

最佳点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角

日本丰田汽车公司TCCS系统采用这种点火提前角控制方法。丰田IG-GEL发动机的原始点火提前角、基本点火提前角及修正点火提前角分别如下所述。

原始点火提前角（也称为固定点火提前角）为上止点前10°，适用以下工况：

①发动机起动。

②发动机转速在400r/min以下。

③节气门位置传感器怠速触点闭合。

④车速为2km/h。

⑤发动机ECU内后备系统开始工作。

基本点火提前角分为怠速和平常行驶两种情况。

怠速的基本点火提前角在空调系统工作时为8°，空调不工作时为4°。由于怠速时点火提前角不必修正，所以实际的点火提前角为原始点火提前角加上怠速时的基本点火提前角，即空调系统工作时的实际点火提前角=原始点火提前角+空调系统工作时的基本点火提前角=10°+8°=18°。

空调系统不工作时的实际点火提前角=原始点火提前角+空调系统不工作时的基本点火提前角=10°+4°=14°。

平常行驶时的基本点火提前角以表格的形式存储在ECU的存储器中，如图7-18所示。

修正的点火提前角分为暖机和稳定怠速两种特性，如图7-19和图7-20所示。

图7-18 丰田IG-GEL发动机平常行驶的基本点火提前角

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图7-19 丰田IG-GEL发动机暖机时的点火提前特性

平常行驶时，发动机的实际点火提前角就是上述三种点火提前角之和。

点火提前角的修正，除暖机和稳定怠速修正外，在有的车型上还采用空燃比反馈修正。由于空燃比反馈控制系统是根据氧传感器的反馈信号调整喷油量的多少来达到最佳空燃比控制的，所以这种喷油量的变化必然带来发动机转速的变化。为了稳定发动机转速，点火提前角需根据喷油量的变化进行修正，喷油量与点火提前角的关系如图7-21所示。

图7-20 丰田IG-GEL发动机稳定 怠速时的点火提前特性

图7-21 喷油量与点火提前角的关系

气缸内的混合气的正常燃烧是由火花塞处有序地向外推进的。如果因为某种原因而部分混合气的温度和压力都很高，以致在火花塞点燃的火焰前锋到来之前自燃，会形成无方向的爆炸燃烧，简称爆燃。爆燃会引起发动机的强烈振动并伴有金属敲击声。爆燃是一种非正常燃烧，危害极大。它使发动机的动力下降、经济性变差、排污加重；使发动机过热，各机件的热负荷加重，冷却液温度失控；局部产生强烈的冲击波，破坏气缸壁上的润滑油膜，使发动机的工作条件恶化。

产生爆燃的原因主要有：发动机温度过高、负荷过大，或者是汽油本身的抗爆性差。

推迟点火是消除爆燃的有效办法，但是如果点火时刻远离爆燃，那么发动机的动力性将下降，油耗也增加。现代的点火爆燃控制的目标是点火时刻在爆燃的界面上工作。

爆燃控制的点火提前角如图7-22所示。爆燃控制系统实际就是加了爆燃传感器的点火控制闭环系统。

爆燃传感器安装在发动机缸体上，它把缸体的振动转换成电信号输入ECU，ECU内部经滤波电器，滤除与爆燃无关的信号，而只允许含有爆燃信号的特定频率范围的信号通过。然后，再将此信号与设定的爆燃强度基准值进行比较，若该信号大于基准值，说明该振动信号为爆燃引起的，则比较器输出爆燃信号至ECU，以便进行爆燃控制处理。

图7-22 爆燃控制的点火提前角

由于发动机振动频繁且剧烈，为防止错误的爆燃判别，ECU只在容易发生爆燃的气缸点火之后的一段时间内允许振动信号进入比较电路进行比较，即只在此时间范围内进行爆燃判别。

当ECU有爆燃信号输入时，点火控制系统采用闭环控制方式，并在原点火提前角的基础上推迟点火；如果爆燃不消失，则再推迟点火，直至爆燃消失。当爆燃消失后，在一段时间内维持当前的点火提前角。若无爆燃发生，则逐渐加大点火提前角一直到爆燃发生，然后又重复上述控制过程。可见，这是一种反馈控制过程，其控制流程如图7-23所示。

图7-23 爆燃反馈控制流程