爆燃控制的实质就是对点火提前角的控制。在现代发动机集中控制系统中，爆燃控制作为一个子系统，只需在电控点火系统的基础上，增加一个爆燃传感器，ECU中增加相应的爆燃信号作为点火提前角的反馈信号输入，由点火提前角控制器进行运算处理，对点火时刻进行控制（一般是推迟点火时刻），从而实现点火提前角闭环控制。图2-20所示为爆燃控制系统框图。
发动机爆燃一般出现在大负荷、中低转速（小于3000/min）工况下，爆燃传感器输出电压的振幅随发动机转速变化而变化，如图2-21所示。
图2-20 爆燃控制系统框图
图2-2 1转速不同时非共振型压电式爆燃传感器的输出波形
图2-22 基准电压的确定方法
因此，判定发动机是否发生爆燃不能依据爆燃传感器输出电压的绝对值进行判断，常用的方法是将发动机无爆燃时的传感器输出电压与产生爆燃时的输出电压进行比较，然后作出判断。
1.基准电压的确定
判定爆燃的基准电压通常利用发动机即将爆燃时的传感器输出信号电压来确定，如图2-22所示。
首先对传感器输出电压信号进行滤波和半波整流，通过平均电路求得信号电压平均值，然后乘以常数倍形成基准电压UB，平均值的常数倍由试验取得。因为发动机转速升高时，爆燃传感器输出电压幅值增大，所以基准电压并不是一个固定值，而是随发动机转速变化而变化。
2.爆燃强度的判别
发动机爆燃的强度取决于爆燃传感器输出电压信号的振幅和持续时间。电压信号幅值超过基准电压值的次数越多，爆燃强度越大；超过基准电压值的次数越少，爆燃强度越小。爆燃强度判定方法如图2-23所示。
图2-23 爆燃强度判定方法
用基准电压值对传感器输出信号进行整形处理，整形后的波形进行积分，求得积分值UI。爆燃强度越大，积分值UI越大；反之，爆燃强度越小，积分值UI越小。当积分值超过基准电压值UB时，ECU将判定发动机发生爆燃。
3.发动机爆燃的控制过程
为使ECU监测到的爆燃信号准确无误，排除汽车运行时的振动误差，监测爆燃采用间歇方式，一般在发出点火信号后的一定范围内进行，因为爆燃发生的概率在点火后的一定时间内最大。
发动机工作时，ECU根据各传感器（转速传感器、节气门位置传感器、温度传感器等）信号，从存储器中查询出相应的点火提前角控制点火时刻，控制结果由爆燃传感器反馈到ECU输入端，再由ECU对点火提前角进行修正。
爆燃传感器信号输入ECU后，ECU便将积分值UI与基准电压UB进行比较。当UI＞UB时，ECU立刻控制点火时刻推迟，一般以0.5°～1.5°曲轴转角为调节幅值进行调节，直到爆燃消除；当UI＜UB时，说明爆燃已消除，ECU又递增一定量的点火提前角，直到下一次爆燃产生。点火提前角的爆燃控制如图2-24所示。
图2-24 点火提前角的爆燃控制
对于发动机的起动工况和带故障运行工况等，爆燃传感器的输出信号对点火提前角没有影响，ECU不对发动机进行爆燃控制。
【技能训练】
项目1 点火高压波的检测、描绘与分析
一、实训目的
1）熟悉示波器的功能及使用方法。
2）能分析高压波的常见故障波形。
二、实训内容
1）示波器的使用。
2）用示波器观察并分析高压波形。
三、实训器材
1）发动机一台。
2）汽车示波器一台及其他工具。
3）图册及其他资料。
四、实训步骤
1.示波器的功能及使用方法
示波器可显示电压随时间变化而变化的波形，是一种多用途的检测设备。示波器显示信号的速度比一般电子检测设备要快得多，是唯一能即时显示瞬态波形的仪器。
汽车点火示波器是示波器的一种，专门用来检测和诊断发动机点火系统的技术状况。使用汽车专用的点火示波器可以查看点火系统的工作波形，并根据点火的波形判断点火系统的故障。
当点火示波器连接在运转的发动机点火系统电路上时，示波器屏幕上将显示出点火系统中电压随时间变化而变化的曲线，即点火波形。示波器屏幕上显示的波形，在垂直方向上表示电压，在水平方向上表示时间，基线的上方为正电压，基线的下方为负电压。
2.观察高压波波形
将电缆正确地连接发动机和示波器，发动机转速保持在1500r/min，将各缸直列波调出，按下KV键，调整上/下旋钮和左/右旋钮，把各缸波形调整到屏幕的坐标刻度上，高压波形底端与横坐标重合。高压波的标准波形如图2-25所示。
3.高压波的常见故障波形分析
高压波可以综合反映分电器、点火线圈、火花塞的工作性能及绝缘状况，一般用于次级电路的故障检查。常见高压故障波形如图2-26所示。将示波器显示的波形与图2-25所示的标准波形和图2-26所示的故障波形进行比较，就可以判断点火系统可能存在的故障。
图2-25 高压波的标准波形
图2-26 常见高压故障波形
1）各缸点火电压均过高，可能是由于火花塞间隙过大或烧蚀、混合气过稀引起的。
2）个别气缸点火电压过高，如图2-26中的3、4缸，可能是由于这两个气缸的火花塞烧蚀所致。
3）全部气缸点火电压过低，可能原因是电源电压过低、火花塞间隙过小、混合气过浓等。
4）个别气缸点火电压过低，如图2-26中的3缸，可能原因是该缸的火花塞间隙小或绝缘体损坏。
5）拔下某缸的高压线，电压应在20～30kV，否则说明高压线、分电器盖绝缘不良或点火线圈、电容器性能不良。
6）拔下某缸的高压线，电压低于20kV，说明点火线圈性能不好或分电器和高压线有漏
电故障。
7）将发动机的转速提高到2500r/min，各缸点火电压减小，保持在15kV以上，说明点火系统能够正常工作。
8）发动机转速升高后，个别气缸的电压高于其他气缸，说明该缸火花塞的间隙过大。
9）发动机转速升高后，个别气缸的电压低于其他气缸，说明该缸火花塞的间隙过小，脏污或绝缘体绝缘不良。
项目2 点火系统的检修
一、实训目的
1）掌握怠速控制系统的诊断与检测方法。
2）掌握各种怠速控制阀的检查和测试方法。
3）掌握怠速基本设定的方法与程序。
二、实训内容
1）节气门直动式怠速控制机构的检修。
2）步进电动机式怠速控制机构的检修。
三、实训器材
设备：桑塔纳2000轿车AJR型发动机故障试验台，丰田车一台，万用表及常用工具，各种怠速控制阀，相关资料。
四、实训步骤
1.火花塞的检测
拆下火花塞，检查火花塞的螺纹及绝缘体有无损坏。如有异常，应更换火花塞。
用万用表电阻档测量火花塞绝缘电阻，如图2-27所示，电阻值应为10MΩ或更大。
2.测量火花塞的绝缘电阻
检查火花塞电极间隙，如图2-28所示。可通过弯曲搭铁电极来调整新火花塞的电极间隙；使用过的火花塞电极间隙不可调整，只能更换火花塞。若火花塞电极有湿炭痕迹，则待其干燥后用火花塞清洁器以低于588kPa的压力清洗火花塞电极20s左右。若有润滑油痕迹，则在使用火花塞清洁器之前，先用汽油清除润滑油。
3.点火线圈的检测
用万用表测量点火线圈的电阻。初级绕组的电阻应为1.2～1.4Ω，次级绕组的电阻应为6～8kΩ。若测量的电阻不符合规定，则应更换点火线圈，同时应保证点火线圈绝缘盖板清洁、干燥、不漏电。
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图2-27 测火花塞绝缘电阻
图2-28 检查火花塞电极间隙
4.高压元件的检测
用万用表分别检测分电器、火花塞、高压导线和防干扰插头的电阻，如图2-29～图2-32所示。如果被测部件的电阻值不在规定范围内，则应更换新件。
图2-29 检测分电器电阻
图2-30 检测火花塞电阻
图2-3 1检测高压导线电阻
图2-32 检测防干扰插头电阻
5.点火器的检测
桑塔纳轿车AJR型发动机点火系统采用无分电器双火花直接点火系统。点火线圈发生故障，发动机立即熄火或不能起动。ECU不能检测到该故障信息。如果一个火花塞由于断路而使这个点火回路断开，那么与它共用一个点火线圈的火花塞也会因电气电路故障而不能跳火。如果一个火花塞由于短路而不能跳火，但电气电路没有断开，那么与它共用一个点火线圈的火花塞则仍然能够跳火。图2-33所示为AJR型发动机点火系统接线电路。
（1）测试点火器的供电电路 拔下点火线圈4芯插头，如图2-34所示。用发光二极管试灯连接蓄电池正极和插头上的端子4，发光二极管试灯应发亮。如果试灯不亮，则检查端子4和搭铁点的线路是否有断路。
图2-33 AJR型发动机点火系统接线电路
图2-34 点火线圈4芯插头
（2）测试点火线圈的供电电压 拔下点火线圈的4芯插头，将发光二极管试灯连接在发动机搭铁点和插头上的端子2之间，打开点火开关，发光二极管试灯应闪亮。如果试灯不亮，则检查中央电器D插头端子23与4芯插头端子2之间的线路是否短路。
（3）测试点火器工作情况 拔下4个喷油器的插头和点火线圈的4芯插头，打开点火开关，用发光二极管试灯连接发动机搭铁点和插头端子1，接通起动机数秒，试灯应闪亮，然后用试灯连接发动机搭铁点和端子3，接通起动机数秒，试灯应闪亮。如果试灯不亮，则检查点火线圈插头上的端子与发动机ECU线束插头之间的导线是否断路或短路。如果线路正常，则应更换发动机ECU。
【习题2.2】
一、填空题
1.汽油的牌号越____，所含辛烷值比例越____，其辛烷值越____，抗爆性能越____，点火提前角可越____。
2.ECU控制的点火提前角θ由____、____和____三部分组成。
3.闭合角的概念源自____点火系统，闭合角越____，初级绕组的通电时间越____。
4.非共振型压电式爆燃传感器主要由____、____和____等组成。
5.点火提前角的主要修正项目有____、____和____等。
6.点火线圈初级电路的接通时间取决于____和____。
7.最佳点火提前角的数值与____、____、____和____等很多因素有关。
8.随着发动机转速的提高和电源电压的下降，初级电流通电时间需____。
9.发动机工作时，ECU根据____信号判断发动机负荷的大小。
10.汽油机电控点火系统的功能主要包括____、____和____三个方面。
二、判断题
1.点火提前角过大，会导致发动机温度升高。（ ）
2.不同的发动机电控系统中，对点火提前角的修正项目和修正方法都是相同的。（ ）
3.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。（ ）
4.发动机负荷较小时，发生爆燃的倾向几乎为零。（ ）
5.发动机起动时，按ECU内存储的初始点火提前角对点火提前角进行控制。（ ）
6.发动机怠速工况下，空调工作时的基本点火提前角比空调不工作时小。（ ）
7.发动机冷车起动后的暖机过程中，随着冷却液温度的升高，点火提前角也应适当地增大。（ ）
8.发动机工作时，随着冷却液温度的升高，爆燃倾向逐渐增大。（ ）
9.蓄电池的电压变化也会影响初级电流的大小。（ ）
10.采用爆燃传感器进行反馈控制，可使点火提前角在不发生爆燃的情况下尽可能地增大。（ ）
三、选择题
1.在装有（ ）系统的发动机上，发生爆燃的可能性增大，更需要采用爆燃控制。
A.废气再循环 B.涡轮增压 C.可变配气相位 D.排气制动
2.发动机工作时，随冷却液温度提高，爆燃倾向（ ）。
A.不变 B.增大 C.减小 D.与温度无关
3.下列说法正确的一项是（ ）。
A.在怠速稳定修正中，ECU根据目标转速修正点火提前角。
B.辛烷值较低的汽油，抗爆性差，点火提前角应减小。
C.初级电路被断开瞬间，初级电流所能达到的值与初级电路接通时间长短无关。
D.随着发动机转速的提高和电源电压的下降，闭合角增大。
4.起动时点火提前角是固定的，一般为（ ）左右。
A.15° B.10° C.30° D.20°
5.采用电控点火系统时，发动机实际点火提前角与理想点火提前角的关系为（ ）。
A.大于 B.等于 C.小于 D.接近于
6.混合气在气缸内燃烧，当最高压力出现在上止点（ ）左右时，发动机输出功率最大。
A.前10° B.后10° C.前5° D.后5°
四、问答题
1.影响点火提前角的因素有哪些？
2.对发动机点火提前角的控制是为了达到什么目的？
3.在电控点火系统中，发动机的基本点火提前角如何确定？
4.电控点火系统中高压电的分配方式有哪几种？
5.ECU对点火提前角的控制分为哪两步？是如何控制的？
6.什么是发动机爆燃？其危害是什么？检测发动机爆燃的方法有哪些？
【案例分析】 捷达前卫轿车急加速时进气管回火放炮故障的检测与排除
故障现象：一辆2002年4月生产的捷达前卫轿车行驶里程为55000km，故障现象为急加速时进气管回火放炮，将塑料滤清器壳和纸质滤芯崩裂。
诊断与排除：根据维修经验，造成发动机进气管回火放炮的常见原因有点火顺序错乱、点火时刻（点火提前角）不对、混合气过稀等。捷达前卫轿车点火系统采用无分电器直接点火，点火正时无须人工调整，经检查4根缸线顺序也没有插错，故怀疑燃油系统有问题，如果混合气过稀，其燃烧速度就变慢，当排气行程接近终了时，燃烧过程仍未结束，此时进、排气门叠开，燃烧着的混合气从进气门窜入进气管，造成进气管回火放炮，产生“砰、砰”异响，这在化油器式发动机或喷油器严重堵塞的电喷车上都能见到。由以上分析，拆下4个喷油器，在洗清测试仪上清洗并检测后，没有发现堵塞，又测量了燃油系统压力为250kPa，也正常，说明故障不在燃油喷射系统。更换一组高压线，试车发动机不再回火放炮，故障排除。为验证是第几缸高压线工作不良，把更换下来的高压线再逐一换回去，发现当换回1缸高压线时，故障重现，证明1缸缸线不良。测量损坏的1缸缸线阻值为5.5kΩ，与正常值相符，由此可见，这种故障无法用测量电阻来判断，故障原因是高压线绝缘不良，耐压不够，在火花塞插头的中心极与外壳（与机体相连）间产生击穿漏电，造成高压泄漏。
为什么高压线不良会造成进气管回火放炮呢？这与捷达前卫轿车无分电器直接点火系统的工作原理有关。捷达前卫轿车取消分电器后，采用两个双火花点火线圈，分别给1、4缸和2、3缸点火，最佳点火时刻由ECU通过各传感器的信号及ECU内部存储的点火脉谱图并经过计算确定。
捷达前卫轿车点火系统电路如图2-35所示，点火线圈初级的一端接接线柱15（正极），另一端接ECU的端子112脚，ECU通过其端子112控制点火线圈初级的通断，在点火线圈次级感应出高压，在点火线圈次级的两端接有两个火花塞，故称为无分电器二极管点火电路，高压击穿火花塞的电极间隙，产生电火花，点燃气缸内的混合气。由图2-35可知，两个火花塞电路串联，其中一个气缸的高压线或火花塞断路，将影响另一个气缸产生高压。
捷达前卫轿车因两缸共用一个点火线圈和一个功率输出末级同时进行点火，所以两个气缸的选择必须保证一个气缸为压缩行程上止点，而另一个气缸为排气行程上止点，当4缸为排气行程上止点时，1缸内的高压电火花点燃气缸内的高压可燃混合气，4缸内的电火花是无效点火。因为此时1缸压力高，混合气浓度大，击穿火花塞电极间隙需要较大的能量和较高的电压，而4缸的点火能量极小，可视为电流短路，这样虽然两个火花塞同时产生两个火花，但能量主要集中在一个气缸内。2、3缸分析与此相同。
发动机急加速时，气缸内的混合气浓度增大，压力增高，需要的点火能量和电压增大。若此时是1缸压缩行程上止点，则因1缸高压线损坏，高压线因不能承受此高压而产生击穿漏电，1缸缸内的可燃混合气未被点燃；当发动机运转360°至4缸处于压缩行程上止点时，1、4缸同时点火，1缸处于排气行程上止点，未燃烧的可燃混合气压力降低，所需点火能量较小，因此1、4缸内未燃烧的混合气同时被点燃。又因为此时进、排气门有一定时间的开启重叠，燃烧气体从1缸进气门窜入进气管，造成进气管回火放炮。
图2-35 捷达前卫轿车点火系统的工作原理
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