基于凸轮轴位置传感器和双缸点火的无分电器点火系统

以某些6缸发动机配装的日本电装公司生产的无分电器点火系统（DLI）为例，DLI的组成如图1-61所示。发动机控制单元的作用是根据凸轮轴位置传感器（CMP）的信号，选择应该点火的气缸，并把点火提前角信号（IGT）输送给点火模块（ICM）。点火线圈的作用是直接向火花塞输出高压电。图1-62所示为DLI系统框图，由图可知，其点火顺序是1—5—3—6—2—4。

图1-61 日本电装公司DLI系统组成

图1-62 日本电装公司DLI系统框图

（1）凸轮轴位置传感器 凸轮轴位置传感器（CMP）的外观与结构如图1-63所示。凸轮轴每转一周，各发出一个G₁、G₂信号和24个Ne信号。发动机控制单元根据G₁、G₂及Ne信号判别气缸、检测曲轴转角以及决定点火正时。

图1-63 凸轮轴位置传感器

图1-64 G₁、G₂和Ne信号之间的关系

1）G₁信号传感器线圈一般对应第6缸压缩行程上止点前（BTDC）10°。G₁信号产生后的第一个Ne信号过零点处就是初始点火时刻，即初始点火角约为BTDC10°。计算机接收到G₁信号后，即开始为第6缸点火做准备。所以G₁信号是第6缸的判别信号。

2）由于G₂信号传感器线圈与G₁信号线圈安装位置相差180°，所以G₂信号传感器线圈对应第1缸压缩行程上止点前（BTDC）10°，是第1缸的判别信号。

G₁、G2、Ne信号的关系如图1-64所示

3）点火顺序和点火时刻的确定。起动时，G₁信号产生并输入发动机控制单元后，发动机控制单元便知道6缸要点火，并完成点火的准备工作，紧接着G₁出现的第1个Ne信号过零点的位置，便是6缸的触发点火信号，即初始点火提前角。6缸触发点火信号产生后，点火信号便分3次给出，每出现4个Ne信号即曲轴每转120°便给出1次点火信号，使2缸、4缸依次点火。G₁信号转过180°后，便出现G₂信号，同理依次分别给1、5、3缸发出点火信号。如此反复，信号转子每转360°即曲轴每转720°，各缸按1—5—3—6—2—4的点火顺序轮流点火1次。

（2）发动机控制单元 发动机控制单元（ECU）收到凸轮轴位置传感器（CMP）发出的G₁、G₂、N_e信号后，根据如图1-65所示的各种传感器的信号，从存储的点火数据中选出最佳点火提前角，向点火模块（ICM）输出点火信号IGT、缸序判别信号IGdA、IGdB。这些信号之间和与发火顺序的时序关系如图1-66所示。

1）IGT信号。IGT信号就是点火提前角信号。发动机控制单元以G₁或G₂信号产生后第一个Ne过零点处为基准，根据计算的点火提前角，按Ne信号计时，当活塞再次到达点火提前角位置时即发出IGT信号，并每隔4个Ne（Ne信号曲轴夹角为30°）信号发出一次IGT信号，每720°曲轴转角发出6个IGT信号，并分别对应6—2—4—1—5—3的发火顺序。如果ECU计算的点火提前角和上一次不一样，ECU将按上述方法重新设定。(www.xing528.com)

图1-65 最佳点火提前角的确定和ECU点火信号输出

图1-66 各个信号与点火顺序之间的时序关系

图1-67 IGdA和IGdB信号状态

2）IGdA、IGdB信号。发动机控制单元发出周期为480°，宽度为120°，相位差为120°曲轴转角的IGdA、IGdB信号，并且IGdA的上升沿与IGT下降沿同步。于是，在360°曲轴转角内IGdA、IGdB信号有3种电位组合，360°～720°又重复出现一次。如果每种组合对应一个点火线圈，就把6个IGT信号分配给了三个点火线圈，如图1-67所示，并见表1-1。发动机控制单元根据G₁、G₂及Ne信号确定的点火线圈，选择IGdA、IGdB的信号状态，并将IGdA和IGdB信号连续输出，这一组合信号与气缸点火顺序一致。点火模块中的气缸识别电路根据这些信号的组合，将IGT信号分配给晶体管驱动电路，这一驱动电路又与相关的点火线圈相连，最终控制相应的火花塞点火。

表1-1 IGdA，IGdB信号状态

（3）点火模块 点火模块（ICM）由气缸判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路组成。其主要功能是接收发动机控制单元发出的IGT、IGdA、IGdB信号，并依次驱动各个点火线圈工作。另外，它还向发动机控制单元反馈点火监测信号IGF。

点火模块中的气缸判别电路是根据判缸信号IGdA、IGdB的状态，决定哪条驱动电路接通，并将IGT点火提前角信号送往与此驱动电路相连接的点火线圈，完成对某缸的点火。例如，如果IGdA、IGdB的信号状态分别为0和1，则气缸判别电路使功率晶体管Tr₁导通，将点火提前角信号送给1缸和6缸的点火线圈，使其工作，完成对1缸和6缸的点火。

点火监测信号IGF是将点火模块切断点火线圈初级电流的信号反馈给发动机控制单元的信号，使点火模块具有安全功能。如果点火模块（ICM）出现故障，未能切断点火初级线圈电流，但曲轴位置传感器工作正常，则喷油器会照常喷油，造成喷油过多，空燃比失控，结果会造成火花塞淹死，起动困难或三元催化转化器过热等现象。为避免这种现象发生，当IGF信号连续8～11次（如雷克萨斯LS400）无反馈信号送入发动机控制单元时，发动机控制单元判断点火系统有故障，并强行停止喷油器工作。

（4）点火线圈 一般点火线圈的次级线圈有一端与初级线圈相接，是一种自感式线圈。无分电器点火系统采用小型闭磁路的点火线圈（DLI），是互感式线圈，次级线圈的两端分别与两个气缸上的火花塞相连接。点火线圈由铁心、高压二极管、外壳、次级线圈、初级线圈等组成，如图1-68所示。

图1-68 DLI闭磁路点火系统