CKP.CMP工作原理===
CKP.CMP工作原理===
2010年02月27日
传感器的作用是把反映发动机运行状态的各参数转变为电信号并向微电脑输送。微电脑根据这些信号控制各执行器的工作，使发动机在各种工况下稳定工作。
1.2.1曲轴位置传感器
曲轴位置传感器是电控汽油喷射系统中最重要的传感器之一，其作用是把汽油机运转过程中曲轴的转角（即转速）以及活塞在汽缸中的位置（即曲轴位置）转换成电信号。该信号输入微电脑后用于：
①和进气流量信号一起决定发动机在各种工况下的基本喷油量(即主喷油量)和基本点火提前角。
②控制点火时刻和喷油时刻。
③影响怠速控制阀的动作。
④影响排放控制系统（EGR、活性炭罐等）的工作。
一、曲轴位置传感器的结构与工作原理
曲轴位置传感器常见的安装位置有曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上以及分电器内部。常见的曲轴位置传感器根据其工作原理的不同可分为电磁感应式、霍尔式和光电式三种。
1、电磁感应式曲轴位置传感器
电磁感应式曲轴位置传感器是利用电磁感应原理制成的，它主要由转子（即触发齿轮）、永久磁铁、铁心和感应线圈等组成，如图1-6所示，永久磁铁的磁力线经转子、感应线圈和铁心构成封闭回路（即传感器的工作磁路）。转子安装在分电器轴上。
发动机运转时带动转子转动，磁路中的气隙便不断发生变化，穿过感应线圈的磁通量也不断变化，从而在感应线圈中感应出电信号。如图所示，当转子上的齿逐渐接近铁心时，磁路中的气隙逐渐变小，通过线圈的磁通量逐渐增大，于是在线圈中产生感生电动势；当转子上的齿正对铁心时，磁路中的气隙最小，此时通过线圈的磁通量最大，但其变化率为零，因而在感应线圈中产生的感生电动势为零；当转子上的齿逐渐离开铁心时，磁路中的气隙逐渐增大，通过线圈的磁通量逐渐变小，于是在感应线圈中产生一反向电动势。如此反复，即可产生脉冲式曲轴位置传感器信号。
丰田公司电控汽车喷射系统中所采用的电磁感应式曲轴位置传感器安装在分电器内部。该传感器分上、下两部分，上面部分为带一个齿的转子和两个对称布置的耦合线圈；下部分为带24个齿的转子和耦合线圈。这两个转子均装在分电器轴上，随分电器轴转动。
G1 和G2耦合线圈产生的信号用于检测活塞在汽缸中的位置。当发动机工作时，分电器轴转过一圈（曲轴转两圈），其上的G转子也转过一圈，耦合线圈G1和G2各产生一个电脉冲信号。通过合理的设计，使G转子上的齿分别在1缸和6缸压缩上止点前100时与两线圈最接近，即在1缸、6缸压缩上止点前100时，耦合线圈G1、G2各产生一个脉冲信号。微电脑以此信号为基准来判定各缸活塞的工作位置。
Ne耦合线圈用来产生曲轴转角信号。Ne转子上有24个齿，如图1-9所示，当Ne转子随分电器轴转一圈（即曲轴转两圈）时，Ne耦合线圈产生24个电压脉冲信号。微电脑根据此脉冲信号的脉冲间隔时间计算出发动机转速。同时，为提高喷油时刻和点火时刻的控制精度，微电脑内部的分频器将每个Ne电压脉冲信号等分成30个脉冲信号，每个脉冲信号相当于10曲轴转角。
2、霍尔式曲轴位置传感器
霍尔式曲轴位置传感器是根据1879年爱德华?霍尔提出的霍尔效应原理制成的。如图1-10所示，把一个通有电流的霍尔半导体基片（即霍尔元件）放置在与电流方向垂直的磁场中时，在垂直于电流和磁场的方向上就会产生一个微量电压，我们把该电压称为霍尔电压。霍尔电压与通过的电流和外加磁场的强度成正比。
图1-10 霍尔效应原理图
图1 -11为霍尔式曲轴位置传感器的工作原理图。霍尔元件固定在支座上，永久磁铁装在其对面，两者之间有空气间隙。霍尔元件的工作电流由A、B端供给，霍尔电压由C、D端输出。触发叶轮上有个数和发动机汽缸数目相同的缺口和叶片，它们随同分电器轴或曲轴一起旋转。当叶片离开磁铁与霍尔元件之间的间隙时，永久磁铁的磁场穿过霍尔元件，产生霍尔电压；当叶片进入磁铁与霍尔元件之间的间隙时，磁场被叶片隔离，没有磁场加在霍尔元件上，霍尔电压为零。如此反复，即产生曲轴位置传感信号脉冲。
图1-12所示为北京切诺基汽车电控汽油喷射系统霍尔式曲轴位置传感器，这是一种利用触发齿改变霍尔元件和磁铁之间空气间隙的触发齿盘式曲轴位置传感器，其工作原理与叶轮式曲轴位置相似。从图中可以看出，2.5L4缸发动机的飞轮上有8个槽，分成两组，每4个槽为一组，两组相隔1800，每组中相邻两个槽间隔200。在4.0L6缸发动机的飞轮上有12个槽,每4个槽为一组，分成三组，每组相隔1200，每组中相邻两个槽也相隔200。
图1-12 北京切诺基汽车电控汽油喷射系统霍尔式曲轴位置传感器
当飞轮齿槽通过传感器顶部时，传感器就产生约 5.0V的霍尔信号电压；当飞轮齿顶与传感器顶部对正时，传感器产生约0.3V的低电压。当飞轮上的每组齿槽通过传感器顶部时，传感器将产生4个电压脉冲。其中4缸发动机曲轴每转一圈产生两组脉冲信号，6缸发动机曲轴每转一圈产生3组脉冲信号。通过合理设计，使每组齿槽的第4个槽的电压脉冲下降沿对应活塞上止点前40。这样，在4缸发动机上可利用一组传感器信号判断1缸和4缸活塞接近上止点的位置；利用另一组传感器信号，可判断2缸和3缸活塞接近上止点位置。同理，在6缸发动机上利用3组传感器信号可分别判断1缸和6缸活塞、3缸和4缸活塞、2缸和5缸活塞接近上止点的位置。另外，微电脑可以根据各脉冲间通过的时间很容易地计算出发动机转速。
利用这种曲轴位置传感器，微电脑可以判断出有两个缸的活塞同时接近上止点，但不能判断哪个缸是压缩上止点，哪个缸是排气上止点，因此，还需要另一个同步信号传感器配合来确定发动机的点火时刻和喷油时刻。
北京切诺基汽车的同步信号传感器也是霍尔式传感器，它安装在分电器内（见下图1-13所示），脉冲环随分电器轴一起转动。当脉冲环进入信号发生器时，传感器输出5.0V高电压；当脉冲环离开信号发生器时，传感器输出0V低电压。脉冲环占分电器轴转角的1800，所以在分电器轴转一周的过程中高、低电压各占 1800。
当脉冲环的前沿进入信号发生器（即高电位脉冲上升沿出现）时，对4缸发动机来说，表示下面相继进入压缩行程的是1、3缸活塞。如果此时曲轴位置传感器提供的信号表示1、4缸到达上止点（压缩上止点或排气上止点），综合这两个信号，微电脑就可判断出是1缸到达压缩上止点，从而控制该缸的点火。同样，微电脑可判断4缸到达排气行程上止点，据此可确定4缸在排气行程上止点前640时喷油。
当脉冲环离开信号发生器（即信号电压降为0V）时，表示下面相继进入压缩行程的是4、2缸。如果此时曲轴位置传感器提供的信号表示1、4缸到达上止点，综合这两个信号，微电脑就可以判断出是4缸到达压缩上止点，从而控制该缸点火。同样，微电脑可判定1缸处于排气行程，并控制该缸喷油。2、3缸的点火、喷油时刻同样也可由曲轴位置信号和同步信号确定，如图1-14所示。
对于6缸发动机来说，同步信号传感器产生5V高电压时，表示下面相继进入压缩行程的是1、5、3缸。如果此时曲轴位置传感器提供的信号表示1、6缸到达上止点，那么微电脑综合这两个信号就可以判断出是1缸到达压缩上止点。同样，如果同步信号传感器提供0V低电压，则表示相继进入压缩行程的是6、2、4缸。如果此时曲轴位置传感器提供的信号表示1、6缸到达上止点，微电脑就会判断出是6缸到达压缩上止点。其他各缸的喷油、点火正时刻同样也可由曲轴位置信号和同步信号确定。如图1-15所示。
图1-15 6缸发动机点火、喷油时刻的控制过程
3、光电式曲轴位置传感器
光电式曲轴位置传感器是利用半导体的光电效应原理制成的，如图1-16所示，光敏晶体管与普通晶体管非常相似，同样有基极、集电极和发射极，只是基区不接引线，而是多了一个密
封的透光孔。使用时只要将发射极e接地，集电极c上加以负电压，这样当光透过光孔照射到发射极e和基极b之间的PN结上时，即得到较大的输出电流。没有光线时，光敏晶体管截止，没有电流输出。
如图1-17所示（光电式曲轴位置传感器）为日产阳光轿车所采用的光电式曲轴位置传感器，该传感器安装在分电器内部，主要由发光二极管、光敏晶体管、信号盘（又称转盘）以及整形电路等组成。信号盘位于发光二极管和光敏晶体管之间。信号盘上有360条细缝，每条细缝用于产生一个10信号（曲轴转角信号），还有 6条用于产生1200信号（曲轴位置信号）的粗缝，其中较宽的一条粗缝用于产生1缸上止点对应的1200信号。
图1-17 光电式曲轴位置传感器
该传感器共有两组发光二极管和光敏晶体管：其中一组正对着信号盘的细缝隙，安装在信号盘的上下两侧，另一组正对着信号盘的粗缝隙，也安装在信号盘的上下两侧。
整形电路的作用是给发光二极管供电和接收光敏晶体管产生的电信号，并对接收到的电信号进行整形、滤波。信号盘装在分电器轴上。发动机工作时，信号盘随着分电器轴同步旋转，信号盘上的缝隙便断续接通从发光二级管照向光敏晶体管的光束。当发光二级管发出的光线穿过信号盘上的缝隙照射到光敏晶体管上时，光敏晶体管导通；当发光二极管发出的光线被信号盘遮挡住时，光敏晶体管截止。这样，光敏晶体管便连续不断地向外输出反映曲轴转角和曲轴位置（活塞在汽缸中的位置）的脉冲信号，该脉冲信号经整形电路整形、滤波后输入微电脑。
二、曲轴位置传感器的工作电路
1、电磁感应式曲轴位置传感器的工作电路
图1 -18所示为丰田2JZ-GE发动机电磁感应式曲轴位置传感器的工作电路。从图中可以看出，三个感应线圈G1、G2和Ne共用低电位信号线，并与微电脑（ECU）的G端子连接。传感器上G1和G2两个耦合线圈产生的电脉冲信号经G1、G2端子输入微电脑。传感器上的Ne耦合线圈产生的电脉冲信号经Ne端子输入微电脑。
2、霍尔式曲轴位置传感器的工作电路
图1-19和图1-20所示分别为北京切诺基汽车霍尔式曲轴位置传感器和同步信号传感器与微电脑的连接图。
从图中可以看出，微电脑由7号端子向两传感器提供8V的稳定工作电源，两传感器通过微电脑的4号端子搭铁。曲轴位置传感器信号和同步信号分别由24号端子和44号端子输入微电脑。
3、光电式曲轴位置传感器的工作电路
图1-21所示为日产阳光（SUNNY）轿车光电式曲轴位置传感器的工作电路。
图1-21 日产阳光轿车光电式曲轴位置传感器工作电路
三、曲轴位置传感器的检测
曲轴位置传感器的常见故障有：导线断路、短路、无工作电压等，另外，霍尔式曲轴位置传感器还可能由于内部的霍尔元件发生故障而出现信号时有时无、高温时无信号等故障。曲轴位置传感器信号消失会导致汽油射系统停止喷油、点火系统停止点火，使发动机不能运转。
1、电磁感应式曲轴位置传感器及其工作电路的检测
下面以图1-18所示丰田公司电磁感应式曲轴位置传感器为例，介绍电磁感应式曲轴位置传感器的检测方法。
①检查传感器内线圈电阻：拆开传感器的导线插接器，用万用表欧姆挡分别测量传感器线圈上G-（公共低电位信号线）端子与G1、G2、Ne端子之间的电阻值，其阻值应符合下表值，若不符合，应更换分电器壳体总成。
表1-1 传感器线圈电阻（Ω）
发动机型号
检测项目 2JZ-GE发动机 2TZ-FE发动机
冷态电阻 热态电阻
G1-G- 125～200 160～235 125～190
G2-G- 125～200 160～235 125～190
Ne-G- 155～250 190～290 155～240
②检查传感器的输出信号：传感器输出信号的检查有两种方法:
方法一：使发动机怠速运转，用指针式电压表分别测量曲轴位置传感器上G1端子与G-端子、G2端子与G-端子、Ne端子与G-端子之间的电压。传感器正常工作时，应有脉冲信号输出。若无脉冲信号输出，则需更换曲轴位置传感器。
方法二：在发动机怠速运转时，用示波器检查曲轴位置传感器上G1端子与G-端子、G2与G-端子、Ne端子与G-端子之间的波形。传感器正常时，其波形应符合所示波形（电磁式曲轴位置传感器怠速波形图）。
③检查磁隙：用厚薄规检查信号转子与传感器线圈凸出部分的间隙，其标准值为0.2～0.4mm。若不符合标准，则需要更换分电器壳体总成。
④检查传感器连接导线:用万用表欧姆挡检查传感器与微电脑之间的三根连接导线，均应导通。否则，应修复或更换导线。
2、霍尔式曲轴位置传感器和同步信号传感器及其工作电路的检测
这里以前面所举例的北京切诺基汽车霍尔式曲轴位置传感器为例，介绍霍尔式曲轴位置传感器的检测方法。
① 检查曲轴位置传感器的信号电压：接通点火开关，启动发动机并使其怠速运转，用万用表测量端子B与C之间的电压，正常情况下该电压值应在0.3-5V范围内变化（即电压表指针来回摆动）。否则，应进一步检查传感器的电源电压以及传感器与微电脑之间的导线的连接情况。也可在端子B与C之间串联一只发光二极管（正极连接B端子）和一只330Ω电阻。发动机正常运转时，发光二极管应当间歇闪亮；否则，应进一步检查传感器的电源电压以及传感器与微电脑之间导线的连接情况。
②检查曲轴位置传感器的电源电压：接通点火开关，用万用表测量端子A与C之间的电源电压。正常时该电压值约为8V，否则应检查微电脑与传感器之间的连接线。
③检查传感器的连接导线：用万用表测量传感器与微电脑之间的连接线路，正常情况下其阻值应小于0.5Ω。如果阻值无穷大，说明线路断路，应更换导线。
同步信号传感器的检测方法为：如图所示，将电压表置于15V挡上，然后测试传感器三个接线柱A、B、C之间的电压值（测试时不要将分电器上的插接器件拆下）。若传感器正常，接通点火开关ON挡时接线柱A、C间的电压值约为8V。拆下分电器盖，转动发动机曲轴，使脉冲环进入同步信号发生器，这时接线柱B、 C间的电压值大约为5V；如继续转动，电压表的指针应在0-5V范围内来回摆动。若测试结果与上述不符，则应进一步检查传感器导线连接情况。若正常，应更换同步信号传感器。
3、光电式曲轴位置传感器及其工作电路的检测
这里以日产阳光轿车B14车系为例介绍光电式曲轴位置传感器的检测方法，具体步骤如下：
①从发动机上拆下分电器（曲轴位置传感器线束插接器应保持连接，无需拆开）。
②断开点火线，然后将点火开关置于ON位置。
③用手缓慢地转动分电器轴并用万用表检查信号输出端子与车身搭铁之间的电压，正常时万用表指针应在0-5V范围内摆动，否则应更换分电器总成（连同凸轮轴位置传感器一同更换）。
④目视检查曲轴位置传感器信号转子盘是否积尘或损坏，必要时应加以清洗或更换。
4. 曲轴位置传感器的标准波形图
①曲轴位置传感器（霍尔式）标准波形 ②曲轴位置传感器标（电磁式）准波形
③凸轮轴位置传感器（光电式）标准波形 ④车速传感器（电磁式）标准波形
1.4.6 点火系
课堂讲述：点火系统控制的内容
初始点火提前角：自动提前装置没有起作用时的发动机点火提前角。
基本点火提前角：根据发动机转速和负荷与原厂设计程序脉谱图比较得到的提前角。
修正点火提前角：根据冷却液、进气温度、节气门位置、氧传、爆震、A/C等信号对基本点火提前角进行微量调整。
1. 启动控制
（1）初始点火提前角：点火提前角不经CPU计算，直接由点火IC根据上止点信号确定，是一个固定的角度。
（2）非初始点火提前角：微电脑主要以THW和Ne信号为依据，自动选择一个适当的提前角。
注：霍耳、光电式传感器的信号产生，对发动机转速快慢没有特殊的要求，磁脉冲传感器对发动机转速快慢有特殊的要求，当低于一定转速，磁脉冲信号发生器将不能产生足够的电压幅值以满足微电脑对信号最低信号电压值的要求。故有些发动机使用磁脉冲传感器时，当起动机性能下降时，启动转速将达不到正常转速以致磁脉冲传感器产生了不正常的信号电压，微电脑不能识别，发动机无法启动。此时检查传感器好能产生信号，但微电脑数据流中（或代码）报告磁脉冲传感器损坏。当此信号用于点火系统时，将造成检查点火无高压，以为是点火模块损坏，更换点火模块后故障仍存在，更换起动机后故障却消失的现象发生。
①发动机启动转速在100r/min以上时，提前角大小以水温信号为主，水温低点火提前，水温度高提前角减小。（水温低，影响燃油燃烧速度，燃烧慢，提前燃烧才能保证燃烧后最高压力点出现在上止点前10～200之间）。
②发动机启动转速在100r/min以下时，提前角大小以转速为主，因为转速太慢，一个行程所用时间长，所以减小提前角避免发生爆振和反转现象发生。
2. 着车后点火提前角控制：根据转速和负荷（节气门位置、空气流量计或进气歧管绝对压力传感器）计算基本点火提前角。
（1）怠速时的点火提前角控制
正常怠速时：IDL触点闭合，ECU启动怠速模式，通过查表的方式与设计程序进行比较得到点火提前角。由于怠速转速低，作功冲程间隔时间长，应相应推迟点火提前角以稳定怠速。
怠速提升时：IDL触点闭合，ECU收到怠速提升请求信号，通过查表的方式与设计程序进行比较得到点火提前角，此点火提前角度大于正常怠速角度。
（2）正常运行点火提前角控制：IDL触点断开，点火提前角由发动机转速和负荷信号确定。
3. 修正点火提前角
①暖车修正：在低温时点火提前角大，随着温度的升高点火提前角推迟，总体来说点火提前角是迟的。（温度越低，发动机阻力大转速低，预热期长；温度上升后，发动机润滑条件变好和润滑粘度变稀阻力小，提前角减小，使发动机迅速预热）。
②稳定怠速：当发动机怠速上升超出范围时，点火提前角推迟降低发动机功率，转速下降；当怠速下降越出范围时，提前点火，增加发动机功率使转速上升。自动不断地提前、推迟点火控制发动机功率，以稳定怠速。
③空燃比反馈控制：跟随氧传的信号，当混合气被加浓时，点火提前角减小，当混合气变稀时，提前角增大。（由于浓稀混合气的预燃期不一样，浓混合气爆发力强，预燃期短，提前角减小，稍晚时爆发力弱一点；稀混合气预燃期长，爆发力弱，提前角增大，保证转速平稳。
④过热修正：怠速时如发动机温度过高，提前点火防止发动机过热；正常工作时，如发动机温度过高，推迟点火以免发生爆震（即温度高时远离爆震曲线）。
⑤最大点火提前角与最小点火提前角控制
最大点火提前角：30～400
最小点火提前角：-10～00。
⑥闭合角控制
为了防止点火线圈中电流过大和通电时间过长造成点火线圈过热而性能下降损坏，同时也要求线圈有一个足够大的电流以保证点火能量，所以要进行闭合角控制，使点火线圈中在一个规定时间内有一个恒定的电流。主要因素为电瓶电压的影响，所以也叫电瓶电压修正。
⑦爆震修正：根据爆震传感器的信号推迟点火提前角，对点火系统点火提前角进行闭环控制，以使发动机的燃烧曲线无限接近爆震燃烧曲线，得到最大的有效输出功率，提高燃油的经济性。
※※※检查点火提前角时应注意的有关事项：
①爆震传感器的安装力矩（是否过松或过紧，更换时按厂家规定力矩安装；一般在20N?m）。 [注：在机修中，更应注意各螺栓的拧紧力矩，以免螺栓的拧紧力矩不同，过松或过紧造成汽车行驶中断裂、脱扣、压损坏部件，造成严重的机械故障]。
②检测发动机各连接部位的连接可靠性，特别是发动机的底脚和变速箱的底脚。
因为在汽车上发动机和变速箱的底脚连接不可靠时，发动机因工作时工况变化（如急加速）会与各部位相互碰撞且可能错位、发动机振动或整车振动，产生的振动被爆震传感器接收后误判发动机汽缸燃烧发生了爆震，这种误信号反馈给微电脑后微电脑控制点火提前角推迟，造成点火提前角因误信号进入点火过晚而过热（或使发动机进入后备保护程序），功率下降。
发动机底脚胶垫主要作用是起缓冲冲击力的作用，可降低发动机自身振动与大架间的碰撞，防止爆震传感器接收到误信号。
③ 检查发动机正时皮带的工作状况，以防点火提前角的不正确是由于正时皮带的松紧、拉长、断齿引起。若由它提供判缸信号或上止点信号的则它的信号有无将会造成占火提前角的改变或使爆震传感器因无检测点基准信号微电脑不采用爆震传感器的信号，进入备用保护程序或推迟点火提前角，发动机功率下降，动力性能下降，急加速性能下降；甚至影响发动机不喷油和点火。在检修中如发现点火严重不正时或正时错乱，更应检测它的工作情况和曲轴位置传感器的安装可靠情况和信号发生情况。
一、点火系的工作原理
在电控制汽油喷射发动机上，点火系的工作由微电脑控制，这就是所谓的微电脑控制点火系。微电脑控制点火系主要由传感器、微电脑、点火控制器及点火线圈等组成，如图1-125所示。在发动机工作过程中，各个传感器将检测到的反映发动机运行状况的信号输送至微电脑，微电脑根据各传感器信号确定出最佳点火提前角，并在适当时刻向点火控制器发出点火信号。点火控制器通过其内部的功率三极管控制点火系初级电路周期性通断，点火线圈产生高电压，使火花塞跳火，点燃缸内的可燃混合气。
点火系的控制包括点火时刻控制和初级电路导通时间控制。
1. 点火时刻控制
点火时刻控制就是点火提前角控制。微电脑根据各传感器输入的信号，从存储器中选出基本点火提前角并根据各参数对其进行修正，然后根据曲轴位置传感器的输入信号判别活塞在汽缸中的位置，适时控制大功率晶体管截止，使初级电流中断，火花塞点火。
影响基本点火提前角的主要因素是发动机转速和负荷。通过模拟试验可获得各种工况下的基本点火提前角，并将这些数据存储在ECU的存储器中。当微电脑接收到传感器送来的发动机负荷与转速信号时，就可根据这两个信号从存储器中找出基本点火提前角。微电脑再根据传感器信号对基本点火提前角进行修正，即可得到最佳点火提前角。
实际点火提前角的控制模式因厂而异。
（1）日产汽车点火提前角的控制模式
日产汽车点火提前角采用以下三种控制模式：
① 正常行驶时的控制模式：当节气门位置传感器怠速触点打开时，就进入正常行驶时点火提前角的控制模式。这时实际点火提前角等于基本提前角与水温修正系数的乘积。基本点火提前角由微电脑根据发动机转速和负荷信号从存储器中确定。水温修正系数由微电脑根据水温传感器输出的信号确定。
②怠速及减速时的控制模式：当节气门位置传感器的怠速触点闭合时，微电脑就控制进入怠速或减速时点火提前角的控制模式。该模式下的点火提前角由微电脑根据发动机转速、冷却水温度与车速确定，如图1-126所示。由图中可知，当冷却水温度低于50℃、车速不大于8Km/h且发动机转速大于1200r/min时，点火提前角几乎保持在上止点前100，如此小的点火提前角可以使发动机和三元催化转换装置尽快达到正常温度。
③启动控制模式：当启动开关接通时，就进入启动控制模式。在该模式下，当冷却水温度高于0℃时，微电脑控制点火提前角为160；当冷却水温度低于0℃时，微电脑根据冷却水温度适当增大点火提前角。
特殊地，当启动转速低于100r/min时，实际点火提前角按下式确定：
实际点火提前角=正常启动时的点火提前角×启动转速/100
这样就使实际点火提前角减小，点火时刻推迟，提高了点火可靠性。
（2）丰田汽车点火提前角的控制模式
丰田汽车点火提前角的计算公式为：
实际点火提前角=固定点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角
固定点火提前角相对于每个发动机来说是固定的。如对丰田IG-GEL发动机来说，其值为100。另外，在下列工况下发动机的实际点火提前角就是固定点火提前角：
①发动机启动时，发动机转速变化大，无法正确计算点火提前角。
②发动机转速在400r/min以下时。
③当T端子短路或节气门位置传感器怠速触点闭合且车速为2Km/h时。
④当发动机ECU内后备系统开始工作时。
基本点火提前角按两种情况确定：怠速时的基本点火提前角和正常行驶时的基本点火提前角。怠速时的基本点火提前角就是指节气门位置传感器怠速触点闭合时的基本点火提前角。该基本点火提前角在空调工作时为80，在空调不工作时为40。正常行驶时的基本点火提前角就是指节气门位置传感器怠速触点打开时的基本点火提前角。该基本点火提前角由微电脑根据发动机的转速和负荷信号从内部存储器中选出。
修正点火提前角有暖机修正和怠速稳定性修正两种。暖机修正就是指节气门位置传感器怠速触点闭合时微电脑根据冷却水温度对点火提前角进行修正。水温较低时，为缩短暖机时间，增大了点火提前角；水温较高时减小点火提前角，其目的是为了防止发动机过热。怠速稳定性修正的目的是为了稳定发动机怠速转速。当发动机怠速转速变化时，通过改变点火提前角来使怠速转速基本保持不变。比如，当发动机怠速运转时，若外加负载（如空调、动力转向等）作用，则怠速转速会下降，此时微电脑会根据转速信号修正点火提前角，稳定发动机怠速转速。
若微电脑计算出的实际点火提前角超出规定范围，则以其最大极限值或最小极限值作为实际点火提前角。最大点火提前角为35～450，最小点火提前角为-10～00。
2. 初级电路导通时间的控制
点火线圈次级电压为：
式中：N为考虑了热损失和磁损失后的效率；IP为初级断开电流；L为点火线圈初级绕组电感；C1为初级电路中的电容量；C2为次级电路中的电容量（次级分布电容）；N1为初级绕组的匝数；N2为次级绕组的匝数。
由上式可知，当点火线圈结构一定时，次级电压的最大值与初级断开电流成正比，并随C1、C2的增大而减小。
初级断开电流为：
IP=UBR（1-e-Rtb/L）
式中：UB为蓄电池端电压；R为初级回路的电阻，包括点火线圈初级绕组电阻和附加电阻；L为点火线圈初级绕组电感；tb为初级电路导通时间。
由上式可以看出，在初级电路结构一定时，初级断开电流与蓄电池电压成正比，且随初级电路和导通时间按指数规律增长，并逐渐趋于极限值UB/R。
当次级电压（即火花塞的击穿电压）一定时，应根据蓄电池端电压来调整初级电路的导通时间，如图1-127所示。当蓄电池端电压较高时，所需的通电时间较短；当蓄电池端电压较低时，所需的通电时间就较长。初级电路导通时间即功率三极管导通时间。当蓄电池端电压为14V时，功率三极管的通电时间为5ms；当蓄电池端电压低于10V时，通电时间为20ms。
通电时间确定后，就可以根据发动机转速算出曲轴转角，最后由微电脑对级电路导通时间进控制。如某电源电压为14V，据图1-127可知，功率三级管导通时间为5ms。若此时发动机车速为1000r/min，则与导通5ms相当的曲轴转角为3600× 100060 ×51000=300。
微电脑控制点火时刻（即点火提前角）与通电时间的方法：由曲轴位置传感器产生1800的曲轴转角G信号（4 缸为1800，6缸为1200）和300（或10）的曲轴转角Ne信号。以G信号为基准，根据实际点火提前角和通电时间计算出基准到点火时刻及点火时刻到通电开始时刻的300（或10）的Ne信号数，由微电脑根据Ne信号数确定点火时刻和通电时刻。
例如：某6缸发动机在某工况下的转速为 2000r/min，微电脑选出的最佳点火提前角为上止点前300，此时电源电压为14V。据图1-127可知，导通时间为5ms（相当于600的曲轴转角）。该发动机在上止点前700时开始输入1200的G信号，即微电脑读到1200G信号时，此缸活塞正处在压缩上止点前700。这时微电脑再计数40个 10信号，就到点火时刻（上止点前300），也就是在输入第41个10信号时功率三极管截止，发动机点火。实际上，由于1200G信号输入40后微电脑才始计算，因此当微电脑读到第360个10Ne信号后，发出信号使功率三极截止。6缸发动机功率三极管相邻两次截止的间隔为1200，初级电路导通需要 600曲轴转角时间，因此从点火时刻到初级电路开始导通的时间为1200-600=600曲轴转角，即功率三极管在截止600后就接通初级电路，如图1- 128所示。图中BTDC表示上止点前，FDC表示上止点。
3. 点火系的闭环控制
点火系的闭环控制就是防爆震控制，是指利用爆震传感器检测燃烧情况（即有无爆震燃烧），并由微电脑根据此传感器信号修正点火提前角，将点火时刻控制在无限接近爆震的时刻，以充分利用燃料的能量。
根据内燃机燃烧理论可知，发动机的爆震燃烧是指火花塞在燃烧室中心跳火，火焰以正常的传播速率（30～70m/s）向周围推进，使处于最后位置上的混合气（即终燃混合气）在压缩终点温度的基础上进一步受到压缩、热辐射的作用，终燃混合气的温度不断升高，以致在正常火焰尚未到达时终燃混合气已出现若干个火焰中心。这些火焰中心以100～300m/s（轻微爆震）至800～1000m/s或以上（强烈爆震）的速率传播，迅速使终燃混合气燃烧完毕，在汽缸内形成强烈的压力冲击波，使发动机功率下降，转速下降，运转不稳，冷却系统过热，汽缸盖温度上升，严重敲缸。爆震燃烧实际上就是终燃混合气的自然现象。但是在爆震燃烧发生时，缸内的压力升高速率最大，发动机功率达到最大值，因此，最理想的点火时刻是即将产生爆震燃烧的时刻。点火过早或过迟都会使发动机的动力性和经济性下降。
在对发动机进行闭环控制时，若发动机发生爆震燃烧，爆震传感器就会将该信号输送到微电脑，微电脑根据此电信号控制推迟点火。当发动机爆震燃烧消失时，在微电脑的控制睛又渐渐恢复正常的点火提前角。图1-129为发动机爆震控制原理图。
二、点火系的种类
1. 分电器点火系（Distributor Ignition, DI）
图1-130所示为丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机点火工作原理图。该发动机的曲轴位置传感器装在分电器内，其中G1、G2耦合线圈和G转子产生G1、G2信号，用来确定活塞上止点的位置；Ne耦合线圈和Ne转子产生Ne信号，用来确定曲轴转速。
图1-130 丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机点火工作原理图
发动机工作时，微电脑根据发动机转速和发动机负荷等传感信号确定出最佳点火提前角，根据曲轴位置传感器信号确定出各缸活塞的位置，并在适当时刻向点火控制器输出点火信号IGT，控制点火花线圈初级电路周期性地通断，从而在次级绕组中产生高压电，再由配电器分配到各缸点火。在点火过程中，初级电路每通断一次，点火器都会向微电脑反馈一个点火确认信号IGF。当微电脑连续6次接收不到IGF信号时，便判定点火系有故障，控制喷油器停止喷油。
2. 无分电器点火系（Distributorless Ignition,DLI）
无分电器点火系是指在点火控制器控制下点火线圈的高压电按照一定的点火顺序直接加到火花塞上的点火系统。无分电器点火系能够将点火线圈产生的高压电不经过配电器直接送到火花塞，因此无分电器点火系统又叫直接点火系。无分电器点火系彻底取消了传统点火系统中的分电器，分电器原有的功能（断电、配电和点火提前）由电子控制装置和传感器来完成，点火性能更加可靠。日本丰田汽车公司和韩国大宇汽车公司的部分车型使用无分电器点火系。
无分电器点火系有两种类型，即同时点火方式和单独点火方式，如表1-17所示。
（1）同时点火方式
同时点火方式指两个汽缸共用一个点火线圈，该点火线圈的高压电同时往两缸的火花塞，同时跳火，如图1-131所示。这种点火方式是将点火线圈次级绕组的两端作为高压输出端，直接与两个火花塞相连。同时跳火的两缸应满足以如下条件：当一缸处于压缩上止点时，另一缸处于排气上止点。曲轴旋转一圈后，两缸所处的行程正好相反。比如6缸发动机，第一缸和第六缸、第二缸和第五缸、第三缸第四缸共用一个点火线圈，火花塞串联，同时点火。由于的压缩缸的压力大，所需击穿电压高，而排气缸的压力小（接近于大气压力），易放电，所需的击穿电压低，因此当两缸火花塞同时跳火时，压缩缸承受大部分电压降，排气缸承受的电压降很小（电能损失也小），使压缩缸能跳出强烈的火花，点燃可燃混合气。注意：双缸同时点火系在维修、使用时要注意火花塞的电极极性，必须保证从哪缸拆下装回哪个缸，不能互换，更换新火花塞时以原厂资料要求更换，否则由于装错缸位（或更换不同型的火花，双缸点火的同位缸跳火的极性不同）改变了火花塞的跳火极性，造成火花塞烧蚀过快，寿命缩短；拆下的火花塞装错缸位，易改变火花塞极性以及改变装上的火花塞间隙与原缸火花塞间隙不同（即与原缸火花塞产生的火花能量不同而改变该缸的混合气燃烧条件），使发动机汽缸工作不稳定，性能下降等。
同时点火系的高压配电方式有两种：二极管分配方式和点火线圈分配方式。
二极管分配方式如图1-132所示。二极管分配方式点火线圈的主要结构特点是：有两个初级绕组和一个次级绕组（4缸发动机），次级绕组的两端分别通过高压二极管与4个火花塞形成回路。二极管有内装式和外装式之分，图1-132所示为内装式。当发动机的点火顺序为1-3-4-2时，1和4缸、2缸和3缸分别配对，同时点火。点火控制内部有两个功率三极管，分别控制点火线圈中的两个初级绕组。
当1、4缸点火触发信号输入点火控制器时，功率三极管VT1截止，初级绕组A断开，在次级绕组中产生电动势e1，其电流方向如图中实线所示。在该电动势的作用下，二极管VD1、VD4正向导通，1、4缸火花塞电极电压迅速升高并击穿跳火；VD2、VD3反面截止，2、3缸火花塞无高压电，不跳火。当2、3缸点火触发信号输入点火控制器时，功率三极管VT2 截止，初级绕组B断开，在次级绕组中产生电动势e2，其电流方向如图中虚线所示。在该电动势的作用下，二极管VD2、VD3正向导通，2、3缸火花塞击穿跳火；VD1、VD4反向截止，1、4缸火花塞不跳火。
点火线圈分电方式如图1-133所示。
在6缸发动机上共有3个独立的点火线圈，每个点火线圈向配对的火花塞供电。点火控制器中功率三极管的数量与点火线圈的数量相同，每个功率三极管控制一个点火线圈的工作。发动机工作时，发动机微电脑向点火控制器输出点火控制信号，点火控制器按点火顺序依次控制功率三极管导通或截止，使初级电路周期性地通断，点火线圈周期性地产生高压，高电压使配对的两缸火花塞跳火。
图1-134所示为丰田皇冠轿车无分电器同时点火系，其主要组成部分包括曲轴位置传感器、发动机微电脑、点火控制器、点火线圈和火花塞等。
曲轴位置传感器有G1、G2、Ne三个线圈，用于产生三个电信号（G1信号、G2信号和Ne信号）向微电脑提供曲轴位置和曲轴转速信号，以判别汽缸，检测曲轴转角，并决定点火时间的原始设定位置。
通过合理设计G1信号产生于第六缸活塞到达压缩上止点附近。因此，只要产生G1信号，就表示第六缸活塞位于压缩上止点附近。同理，使G2信号产生于第一缸活塞到达压缩上止点附近。因此，只要产生G2信号，就表示第一缸活塞位于压缩上止点附近。G2信号与G1信号相隔1800（曲轴转角为3600）。
Ne 转子又叫正时转子，其作用是根据点火时间的原始设定位置与点火提前角，通过Ne脉冲信号计算出实际点火时刻。Ne正时转子有24个齿，每转一圈在Ne线圈上就会产生24个脉冲信号。每个脉冲信号占用的正时转子角度为150（曲轴转角为300）。微电脑将接收到的正时转子每转一圈的24个脉冲信号转变为曲轴每转一圈的720个脉冲信号，即转变为每0.50曲轴转角产生一个脉冲信号。微电脑以这种小角度的脉冲信号进行计算，会使点火控制的精度大大提高。
G1、G2和Ne信号之间的关系见图1-135。
IGdA、 IGdB信号是根据G1、G2和Ne信号向点火器输送的判缸信号。IGdA、IGdB信号的状态如图1-136所示。点火器根据IGdA、IGdB信号的状态决定接通哪条初级电路，具体控制过程是：当IGdA信号为0，IGdB信号为1时，点火器使功率三极管VT1导通，1缸和6缸的点火线圈工作，1缸或 6缸点火；当IGdA信号为1，IGdB信号为0时，点火器使功率三极管VT2导通，2缸和5缸的点火线圈工作，2缸或5缸点火；当IGdA、IGdB信号均为0时，点火器使功率三极管VT3导通，3缸和4缸的点火线圈工作，3缸或4缸点火。
IGT为点火信号，是微电脑根据G1、G2和 Ne信号输出的点火信号。G1信号产生于第六缸压缩上止点附近，以G1信号为基准就可以利用Ne信号计算出其后3个缸（6缸、2缸和4缸）的点火时刻。同样，G2信号产生于第一缸压缩上止点附近，以G2信号为基准就可以利用Ne信号计算出其后3个缸（1缸、5缸和3缸）的点火时刻。将这6个缸的点火信号以脉冲的形式输出即为IGT信号，如图1-137所示。
点火器的作用是根据微电脑输入的IGdA、IGdB和IGT信号，按点火顺序控制各个点火线圈工作，同时向微电脑输送反馈信号IGF，以监视点火器的作状态。点火器内有汽缸判别、恒流控制等电路。点火花器的汽缸判别电路根据判缸信号 IGdA、IGdB的状态决定哪条初级电路接通，并将IGT正时信号送往与此初级电路相连接的控制电路，完成一次点火。反馈信号（即确认信号）IGF是将点火器通断点火线圈初级电路的状态反馈给微电脑的信号。IGF信号的作用是当点火系出现故障、火花塞不点火时，微电脑会发出信号使喷油器停止喷油，以免汽缸内喷油过多而造成再启动困难或行车时三元催化转换器过热。当微电脑连续6次接收不到反馈信号IGF时，就会停止喷油。
同时点火式无分电器点火系点火线圈的结构如图1-138所示，它由初级绕组、次级绕组、铁心高压二极管以及外壳等组成，属于闭磁路点火线圈。其结构与普通的闭磁路点火线圈有所不同，不同之处有二，一是无分电器点火系点火线圈的初级绕组与次级没有连接，次级绕组的两端分别与两个汽缸的火花塞相连。这两个缸具备下列条件时才能共用一个点火线圈：当一缸处于压缩行程上止点时，另一缸处于排气行程上止点，曲轴旋转一圈后，两缸所处的行程正好相反。二是次级电路中串联了一只高压二级管，其作用是防止功率三极管导通时，因点线圈磁通量变化而产生感生电动势造成火花塞误跳火的现象。我们知道，当通过线圈的磁通量变化时，会在线圈中产生感生电动势；当点火线圈初级电路导通时，也有磁场变化，会产生1000V的电压。在传统点火系中，因分电器的分火头与旁电极之间的间隙较大，初级电路导通时产生的 1000V电压不能跳过这个间隙，因而不会误跳火。而无分电器点火系中没有配电器，初级电路导通时产生的1000V电压全部作用在火花塞上，在发动机高速运转时初级电路在进气行程的末期就导通，此时汽缸的压力很低（甚至低于大气压），1000V的电压就会使火花塞误跳火。
在次级电路中串联高压二极管后，由于二极管具有正向导通和反向截止的特性，初级电路导通时产生的1000V电压被二极管反向截止，火花塞就不会误跳火。当初级电路截止时，产生的高压会使二极管正向导通，使火花塞正常跳火。
（2）单独点火方式
单独点火方式就是一个汽缸配一个点火线圈，该点火线圈产生的高压电只送往这一个缸，如图1-139所示。单独点火方式所用点火线圈次级绕组的一端直接与火花塞连接，另一端可靠搭铁。这种点火方式的点火线圈一般直接压在火花塞上，节省空间。
单独点火方式是德国博世公于1983年研制的，适合四气门（每个汽缸有两个进气门和两个排气门）发动机上使用。火花塞安装在两根凸轮轴的中间，然后在每缸火花塞上直接安装一个点火线圈。单独点火式无分电器点火系的工作原理和同时点火式相同，其特点是各缸分别有一个点火线圈，该点火线圈由点火器的功率三极管控制。整个点火系的工作由微电脑控制，微电脑的主要作用是判断点火汽缸、计算点火提前角和闭合角以及将点火信号分配到指定的汽缸。
图1-140所示为奥迪轿车四气门5缸发动机所采用的单独点火式无分电器点火系电路。
图1-140 奥迪轿车单独点火式无分电器点火系电路
该系统共使用5个点火线圈，每个点火线圈通过导向座用4个螺钉固定在汽缸盖的盖板上，然后再扣压到各缸火花塞上。该点火器的5个点火线圈N、N128、 N158、N163和N164分别接到两个点火器N122、N127上。其中N122控制1、2、3缸的点火线圈，N127控制4、5缸的点火线圈。两个点火器分别通过导线（点火信号输出线）和微电脑相连。发动机工作时，微电脑通过1、2、23、20、21接线柱上的点火信号输出线适时地输出点火信号，通过点火器控制各缸点火。
1.2.6爆震传感器
在发动机工作过程中，如果持续发生爆震，就会引起发动机过热、油耗上升、动力下降、磨损严重甚至损坏发动机的机件等故障。所以，要实现发动机正常工作应首先避免爆震。而避免爆震的方法是推迟点火提前角，但推迟点火提前角会使发动机动力性和燃料经济性下降。如果能精确控制点火提前角，使发动机工作在接近爆震极限的状态下，则既可使发动机得到最好的动力性和经济性，同时还会降低排气污染。要想实现上述控制，就必须采用爆震传感器来监视发动机的工作情况，再通过微电脑将发动机的点火时刻控制在无限接近爆震的时刻，这就是发动机点火系统的闭环控制。
爆震传感器的作用是把发动机缸内发生爆震时引起的缸体振动转换为电信号。该信号输入微电脑后用于控制点火提前角，使发动机在最接近爆震的时刻点火。
检查发动机爆震的方法有三种：检测发动机燃烧室压力、检测发动机缸体振动以及检测燃烧噪声。通过检测发动机燃烧室的压力来判断爆震的方法准确度高，但传感器直接接触缸内高压燃气，而且压力变化幅度大，这样的工作条件对传感器的结构强度、工作可靠性要求高，且安装困难。通过检测燃烧噪声判断爆震，传感器不直接接触缸内燃烧气体，检测准确度和灵敏度较低，但传感器的使用可靠性高。通过检测发动机缸体振动判断爆震，传感器虽然不直接接触燃烧室气体，但缸体的振动直接、快速地反映了缸内气体的压力突变情况，因此测量精度较高，而且传感器安装方便。目前，在汽车上大都采用检测发动机缸体振动的方法来检测发动机爆震。在这种检测方法中，爆震传感器大都安装在发动机缸体的侧面。
一、爆震传感器按结构可分为磁致伸缩式和压电式两种。
1、磁致伸缩式爆震传感器
如图1-53所示，磁致伸缩式爆震传感器主要由感应线圈、铁心、永久磁铁和外壳等组成。
发动机振动时，通过外壳带动其内部的铁心振动，铁心产生位移，使通过感应线圈的磁路发生变化，通过线圈的磁通量也随之发生变化，线圈产生感生电势，这就是传感器输出的电压信号。该信号与发动机的振动频率有关。当发动机发生爆震时，发动机缸体的振动频率与传感器固有的振动频率（7KHz左右）匹配，发生谐振现象，振动强度最大，铁心的位移最大，线圈内的磁通变化率最大，传感器输出电大信号，如图1-54所示。磁致伸缩式爆震传感器多用于通用、日产等车上。
2、压电式爆震传感器
压电式爆震传感器是利用压电效应制成的。某些晶体（如石英、压电陶瓷等）在某一方向受压（或受拉）产生变形时，在晶体内部产生极化现象，并在其两个表面出现异性电荷；当去掉外力后，又重新回到不带电的状态。这种现象就称为压电效应。
压电式爆震传感器按检测缸体振动频率的方式不同又可分为共振型与非共振型。
（1）共振型压电式爆震传感器
共振型压电式爆震传感器的主要元件有压电元件与振荡片，如图1-55所示。压电元件的材料为压电陶瓷晶体片。压电元件紧贴在振荡片上，振荡片紧固在传感器的基座上。当固定的缸体（缸盖）上的爆震传感器随发动机振动时，通过基座带动振荡片振荡。振荡片压迫压电元件，使压电元件产生电信号。当发动机爆震时产生的频率与振荡片的固有频率相同时，振荡片就发生共振。压电元件受到的力最大，此时压电元件产生的电压信号也达到最大值。
共振型压电式爆震传感器输出的信号电压高，不需要专门的滤波器，信号处理比较方便，但由于共振型压电式爆震传感器的共振频率必须与发动机燃烧时的爆震频率匹配（即二者能够产生共振），因此共振型压电式爆震传感器只能用于指定型号的发动机（因为各种发动机有自己特定的共振频率），互换性差。
（2）非共振型压电式爆震传感器
非共振型压电式爆震传感器的主要元件有惯性配重和压电陶瓷元件。惯性配重通过螺钉压在压电陶瓷元件上，并有一定的预紧力，如图1-56所示。当发动机振动时，惯性配重会因振动而产生加速度。加速产生的力作用压电陶瓷元件上，使压电陶瓷元件产生电压信号。发动机发生爆震时，振动幅度大，产生的加速度也大，因此压电陶瓷元件受到的作用力（惯性力）也大，压电陶瓷元件输出的电压信号就大。
非共振型压电爆震传感器是以接收加速度信号的形式来判断爆震是否产生的。配重将振动引起的加速度转换成作用于压电元件上的压力。非共振型压电式爆震传感器输出的信号电压小、平缓，必须将输出信号输送至带通滤波器中，判断爆震是否发生。带通滤波器一般由线圈和电容器组成，它只允许特定频带的信号通过，对其他频带的信号进行衰减。
非共振型压电式爆震传感器的适用范围广，当用在不同类型的发动机上时，只需对带通滤波器的过滤频率进行调整即可，无需更换传感器，这是非共振型压电式爆震传感器的优点。
无论是共振型还是非共振型，传感器的输出信号都是随发动机的振动频率而变化的脉冲电压信号，信号的频率都与发动机振动频率一致，其电压幅值与振动频率有关。对于共振型传感器，其输出信号电压在发动机发生爆震时最大；而对于非共振型传感器，其输出信号电压在发动机爆震时无显著增加，只能依靠带通滤波器检查传感器输出信号中有无爆震频率段来判断是否发生了共振，如图1-57所示。
爆振与点火提前角的关系
点火提前角越大，越易产生爆振。试验证明，发动机发出最大扭矩的点火时刻是在发动机即将发生爆振的点火时刻的附近，所以，为了使发动机不产生爆振其点火时刻均在爆振边缘的范围以内，使其离开爆振界限并存在较大的余量，但这样势别造成发动机效率低，使发动机输出功率下降，燃料消耗增加。
爆振传感器输入处理回路，发动机控制模块收到爆振传感器的信号后，经滤波回路的滤波，将爆振信号分离，只允许特定频率范围的爆振信号通过滤波电路，再经峰值检测，比较基准能量级计算使输入信号是最大值与爆振强度基准进行比较，比较后由爆振判断电路判定是否产生爆振并将判定后的信号传给微处理器，微处理器相应减小点火提前角来消除爆振。
因为发动机的振动频繁，为了只检测爆震信号，防止发生错误的判别，一般采用设定一个爆震检测判别范围，只有在这个范围内，爆震传感器的信号才被输入发动机控制模块进行判定处理。即点火控制信号IGT出现时，每缸从点火时刻开始计数到400～600范围内为爆震信号检测点，其它时刻段均不采纳爆振传感器的信号，以防止信号采集错误，提高信号精确度。
当发动机控制模块ECU对点火提前角进行闭环控制时，其实际点火提前角的控制，当任何一缸产生爆振时，发动机控制模块ECU立刻减少点火提前角。依据点火顺序下一缸再产生爆振时，再减少点火提前角，逐次逐渐减少点火提前角，当发动机不产生爆振时，在一定的时间内，维持当前的点火提前角，在此期间内，若再有爆振产生，也同样减少点火提前角；若无爆振产生，则又逐渐地增大点火提前角，一直到产生爆振时，又恢复前述的反馈控制。
二、爆震传感器的工作电路
图1-58所示电路为桑塔纳 2000GSi轿车AJR发动机上爆震传感器的工作电路。每两个缸共用一个爆震传感器，1、2缸共用一个传感器并安装在汽缸体进气管侧1、2缸之间，3、 4缸共用一个传感器并安装在汽缸体进气管侧3、4缸之间。传感器G61、G66分别通过端子68、60和67（二者共用）向发动机微电脑输入爆震传感信号。两个传感器的屏蔽线直接搭铁。
三、爆震传感器的故障与检测
当爆震传感器发生故障或发动机微电脑接收不到爆震传感器输入的信号时，发动机微电脑将控制推迟点火时间，使点火时间远离爆震区。这样做虽然避免了爆震燃烧，但由于点火时间过迟，发动机输出功率降低，最终导致发动机动力不足，加速性能下降，排气温度升高，冷却液温度偏高，油耗上升。
在捷达AT、TGX、桑塔纳2000GSi型轿车的电子控制器（J220）内部存储有两个点火特性脉谱图，发动机启动与正常工作时各使用一个脉谱图。当使用低辛烷值汽油时，微电脑将控制每缸点火提前角平均推迟大约80。在发动机工作过程中，如果爆震传感器信号中断，微电脑就会将各缸的点火提前角推迟约150，驾驶员会明显感到发动机动力不足。
下面以桑塔纳AJR发动机爆震传感器为例，说明爆震传感器的检测方法。
①传感器线束的检测：关闭点火开关，从微电脑上拔下80端子插接器，再拔下爆震传感器的插接器，用欧姆表测量各线束的电阻（如图1-58所示），测量结果应符合表1-8所列数值。（测量信号线与搭铁线间电阻应为无穷大，即爆震传感器的电阻值）。
表1-8 上海桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机爆震传感器的线束检测标准数据
检测项目 检测部位 标准电阻值（Ω）
微电脑插接端子号 传感器插接器端子号
爆震传感器G61 68 1 0.5
67 2 1
2 3 0.5
爆震传感器G66 60 1 0.5
67 2 1
2 3 0.5
用万用表检测每个传感器的三条线束之间的电阻，均应大于1MΩ，即三条线束之间不应短路。
②传感器输出信号的检测：在发动机在运转时，用电压表测量传感器插接器端子1、2之间的电压，其测量结果应在0.3～1.4V范围内波动。
在安装爆震传感器时，应特别注意扭紧力矩，扭紧力矩的作用是让爆震传感器内压电元件有一定的预紧度。扭紧力矩过大或不足均会影响爆震传感器的输出信号电压。丰田2JZ-GE发动机爆震传感器的扭紧力矩为44N?m；上海桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机上爆震传感器的扭紧力矩为20N?m。
③用锤敲击爆震传感器附近的缸体，应有电压信号输出，电压信号应随锤击的程度而改变。
三、点火系的故障诊断
下面以图1-130所示的丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机为例进行分析。当怀疑点火系故障时，可参照图1-141所示的故障诊断流程图进行故障诊断。
说明：
①检查火花塞的方法：从分电器上脱开高压线，握住它使其端部离地约12.5mm，看发动机转动时是否跳火。
②检查IGF接地电压的方法：脱离开点火器连接器，接通点火开关，测得的IGF对地电压应为4.5～5V。用示波器检查时，其波形如图1-142所示。
③检查IGT接地电压的方法：当用启动机转动发动机时，微电脑IGT端子接地电压应为0.5～1V。用示波器检查时，其波形如图1-142所示。
④检查初级线圈的方法：检查点火线圈电阻，测得阻值应符合表1-18所列数值。
表1-18 丰田2JZ-GE发动机点火线圈标准电阻值
测量状态 初级线圈电阻值（Ω） 次级线圈电阻值（KΩ）
冷态 0.36～0.55 9～15.4
热态 0.45～0.65 11.4～18.1
四、部分车型点火系控制简介
1、丰田凌志LSS400点火系控制电路
2、捷达点火系控制电路（大众车系）
3、别克点火系控制电路（通用车系局域网式）
别克车点火系统的点火控制有两种控制方式：旁路控制和IC控制方式。旁路控制在发动机启动和IC控制出现故障时使用。
在发动机启动时，ICM（点火模块）通过7X信号中的上止点信号及，判缸信号控制点火，此时点火提前角固定在100，7X信号经ICM处理后生成3X信号（即把7X中的喷油信号检出）送给PCM（动力模块），此时，因3X信号与CMP（进气凸轮位置传感器产生的判定1缸的判缸信号）还不会立刻达到同步，所以此时喷油为同时喷射。当3X信号与CMP同步后开始采用顺序喷射。
当发动机启动后，PCM在旁路控制线中给ICM点火模块5V信号使旁路控制退出工作，此时PCM根据24X及各种传感器信号计算出点火提前角及闭合角经IC线输送给ICM，ICM再根据7X的判缸及止止点信号来控制某一个线圈的通电时刻与断电时刻。
当
2010年02月27日
传感器的作用是把反映发动机运行状态的各参数转变为电信号并向微电脑输送。微电脑根据这些信号控制各执行器的工作，使发动机在各种工况下稳定工作。
1.2.1曲轴位置传感器
曲轴位置传感器是电控汽油喷射系统中最重要的传感器之一，其作用是把汽油机运转过程中曲轴的转角（即转速）以及活塞在汽缸中的位置（即曲轴位置）转换成电信号。该信号输入微电脑后用于：
①和进气流量信号一起决定发动机在各种工况下的基本喷油量(即主喷油量)和基本点火提前角。
②控制点火时刻和喷油时刻。
③影响怠速控制阀的动作。
④影响排放控制系统（EGR、活性炭罐等）的工作。
一、曲轴位置传感器的结构与工作原理
曲轴位置传感器常见的安装位置有曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上以及分电器内部。常见的曲轴位置传感器根据其工作原理的不同可分为电磁感应式、霍尔式和光电式三种。
1、电磁感应式曲轴位置传感器
电磁感应式曲轴位置传感器是利用电磁感应原理制成的，它主要由转子（即触发齿轮）、永久磁铁、铁心和感应线圈等组成，如图1-6所示，永久磁铁的磁力线经转子、感应线圈和铁心构成封闭回路（即传感器的工作磁路）。转子安装在分电器轴上。
发动机运转时带动转子转动，磁路中的气隙便不断发生变化，穿过感应线圈的磁通量也不断变化，从而在感应线圈中感应出电信号。如图所示，当转子上的齿逐渐接近铁心时，磁路中的气隙逐渐变小，通过线圈的磁通量逐渐增大，于是在线圈中产生感生电动势；当转子上的齿正对铁心时，磁路中的气隙最小，此时通过线圈的磁通量最大，但其变化率为零，因而在感应线圈中产生的感生电动势为零；当转子上的齿逐渐离开铁心时，磁路中的气隙逐渐增大，通过线圈的磁通量逐渐变小，于是在感应线圈中产生一反向电动势。如此反复，即可产生脉冲式曲轴位置传感器信号。
丰田公司电控汽车喷射系统中所采用的电磁感应式曲轴位置传感器安装在分电器内部。该传感器分上、下两部分，上面部分为带一个齿的转子和两个对称布置的耦合线圈；下部分为带24个齿的转子和耦合线圈。这两个转子均装在分电器轴上，随分电器轴转动。
G1 和G2耦合线圈产生的信号用于检测活塞在汽缸中的位置。当发动机工作时，分电器轴转过一圈（曲轴转两圈），其上的G转子也转过一圈，耦合线圈G1和G2各产生一个电脉冲信号。通过合理的设计，使G转子上的齿分别在1缸和6缸压缩上止点前100时与两线圈最接近，即在1缸、6缸压缩上止点前100时，耦合线圈G1、G2各产生一个脉冲信号。微电脑以此信号为基准来判定各缸活塞的工作位置。
Ne耦合线圈用来产生曲轴转角信号。Ne转子上有24个齿，如图1-9所示，当Ne转子随分电器轴转一圈（即曲轴转两圈）时，Ne耦合线圈产生24个电压脉冲信号。微电脑根据此脉冲信号的脉冲间隔时间计算出发动机转速。同时，为提高喷油时刻和点火时刻的控制精度，微电脑内部的分频器将每个Ne电压脉冲信号等分成30个脉冲信号，每个脉冲信号相当于10曲轴转角。
2、霍尔式曲轴位置传感器
霍尔式曲轴位置传感器是根据1879年爱德华?霍尔提出的霍尔效应原理制成的。如图1-10所示，把一个通有电流的霍尔半导体基片（即霍尔元件）放置在与电流方向垂直的磁场中时，在垂直于电流和磁场的方向上就会产生一个微量电压，我们把该电压称为霍尔电压。霍尔电压与通过的电流和外加磁场的强度成正比。
图1-10 霍尔效应原理图
图1 -11为霍尔式曲轴位置传感器的工作原理图。霍尔元件固定在支座上，永久磁铁装在其对面，两者之间有空气间隙。霍尔元件的工作电流由A、B端供给，霍尔电压由C、D端输出。触发叶轮上有个数和发动机汽缸数目相同的缺口和叶片，它们随同分电器轴或曲轴一起旋转。当叶片离开磁铁与霍尔元件之间的间隙时，永久磁铁的磁场穿过霍尔元件，产生霍尔电压；当叶片进入磁铁与霍尔元件之间的间隙时，磁场被叶片隔离，没有磁场加在霍尔元件上，霍尔电压为零。如此反复，即产生曲轴位置传感信号脉冲。
图1-12所示为北京切诺基汽车电控汽油喷射系统霍尔式曲轴位置传感器，这是一种利用触发齿改变霍尔元件和磁铁之间空气间隙的触发齿盘式曲轴位置传感器，其工作原理与叶轮式曲轴位置相似。从图中可以看出，2.5L4缸发动机的飞轮上有8个槽，分成两组，每4个槽为一组，两组相隔1800，每组中相邻两个槽间隔200。在4.0L6缸发动机的飞轮上有12个槽,每4个槽为一组，分成三组，每组相隔1200，每组中相邻两个槽也相隔200。
图1-12 北京切诺基汽车电控汽油喷射系统霍尔式曲轴位置传感器
当飞轮齿槽通过传感器顶部时，传感器就产生约 5.0V的霍尔信号电压；当飞轮齿顶与传感器顶部对正时，传感器产生约0.3V的低电压。当飞轮上的每组齿槽通过传感器顶部时，传感器将产生4个电压脉冲。其中4缸发动机曲轴每转一圈产生两组脉冲信号，6缸发动机曲轴每转一圈产生3组脉冲信号。通过合理设计，使每组齿槽的第4个槽的电压脉冲下降沿对应活塞上止点前40。这样，在4缸发动机上可利用一组传感器信号判断1缸和4缸活塞接近上止点的位置；利用另一组传感器信号，可判断2缸和3缸活塞接近上止点位置。同理，在6缸发动机上利用3组传感器信号可分别判断1缸和6缸活塞、3缸和4缸活塞、2缸和5缸活塞接近上止点的位置。另外，微电脑可以根据各脉冲间通过的时间很容易地计算出发动机转速。
利用这种曲轴位置传感器，微电脑可以判断出有两个缸的活塞同时接近上止点，但不能判断哪个缸是压缩上止点，哪个缸是排气上止点，因此，还需要另一个同步信号传感器配合来确定发动机的点火时刻和喷油时刻。
北京切诺基汽车的同步信号传感器也是霍尔式传感器，它安装在分电器内（见下图1-13所示），脉冲环随分电器轴一起转动。当脉冲环进入信号发生器时，传感器输出5.0V高电压；当脉冲环离开信号发生器时，传感器输出0V低电压。脉冲环占分电器轴转角的1800，所以在分电器轴转一周的过程中高、低电压各占 1800。
当脉冲环的前沿进入信号发生器（即高电位脉冲上升沿出现）时，对4缸发动机来说，表示下面相继进入压缩行程的是1、3缸活塞。如果此时曲轴位置传感器提供的信号表示1、4缸到达上止点（压缩上止点或排气上止点），综合这两个信号，微电脑就可判断出是1缸到达压缩上止点，从而控制该缸的点火。同样，微电脑可判断4缸到达排气行程上止点，据此可确定4缸在排气行程上止点前640时喷油。
当脉冲环离开信号发生器（即信号电压降为0V）时，表示下面相继进入压缩行程的是4、2缸。如果此时曲轴位置传感器提供的信号表示1、4缸到达上止点，综合这两个信号，微电脑就可以判断出是4缸到达压缩上止点，从而控制该缸点火。同样，微电脑可判定1缸处于排气行程，并控制该缸喷油。2、3缸的点火、喷油时刻同样也可由曲轴位置信号和同步信号确定，如图1-14所示。
对于6缸发动机来说，同步信号传感器产生5V高电压时，表示下面相继进入压缩行程的是1、5、3缸。如果此时曲轴位置传感器提供的信号表示1、6缸到达上止点，那么微电脑综合这两个信号就可以判断出是1缸到达压缩上止点。同样，如果同步信号传感器提供0V低电压，则表示相继进入压缩行程的是6、2、4缸。如果此时曲轴位置传感器提供的信号表示1、6缸到达上止点，微电脑就会判断出是6缸到达压缩上止点。其他各缸的喷油、点火正时刻同样也可由曲轴位置信号和同步信号确定。如图1-15所示。
图1-15 6缸发动机点火、喷油时刻的控制过程
3、光电式曲轴位置传感器
光电式曲轴位置传感器是利用半导体的光电效应原理制成的，如图1-16所示，光敏晶体管与普通晶体管非常相似，同样有基极、集电极和发射极，只是基区不接引线，而是多了一个密
封的透光孔。使用时只要将发射极e接地，集电极c上加以负电压，这样当光透过光孔照射到发射极e和基极b之间的PN结上时，即得到较大的输出电流。没有光线时，光敏晶体管截止，没有电流输出。
如图1-17所示（光电式曲轴位置传感器）为日产阳光轿车所采用的光电式曲轴位置传感器，该传感器安装在分电器内部，主要由发光二极管、光敏晶体管、信号盘（又称转盘）以及整形电路等组成。信号盘位于发光二极管和光敏晶体管之间。信号盘上有360条细缝，每条细缝用于产生一个10信号（曲轴转角信号），还有 6条用于产生1200信号（曲轴位置信号）的粗缝，其中较宽的一条粗缝用于产生1缸上止点对应的1200信号。
图1-17 光电式曲轴位置传感器
该传感器共有两组发光二极管和光敏晶体管：其中一组正对着信号盘的细缝隙，安装在信号盘的上下两侧，另一组正对着信号盘的粗缝隙，也安装在信号盘的上下两侧。
整形电路的作用是给发光二极管供电和接收光敏晶体管产生的电信号，并对接收到的电信号进行整形、滤波。信号盘装在分电器轴上。发动机工作时，信号盘随着分电器轴同步旋转，信号盘上的缝隙便断续接通从发光二级管照向光敏晶体管的光束。当发光二级管发出的光线穿过信号盘上的缝隙照射到光敏晶体管上时，光敏晶体管导通；当发光二极管发出的光线被信号盘遮挡住时，光敏晶体管截止。这样，光敏晶体管便连续不断地向外输出反映曲轴转角和曲轴位置（活塞在汽缸中的位置）的脉冲信号，该脉冲信号经整形电路整形、滤波后输入微电脑。
二、曲轴位置传感器的工作电路
1、电磁感应式曲轴位置传感器的工作电路
图1 -18所示为丰田2JZ-GE发动机电磁感应式曲轴位置传感器的工作电路。从图中可以看出，三个感应线圈G1、G2和Ne共用低电位信号线，并与微电脑（ECU）的G端子连接。传感器上G1和G2两个耦合线圈产生的电脉冲信号经G1、G2端子输入微电脑。传感器上的Ne耦合线圈产生的电脉冲信号经Ne端子输入微电脑。
2、霍尔式曲轴位置传感器的工作电路
图1-19和图1-20所示分别为北京切诺基汽车霍尔式曲轴位置传感器和同步信号传感器与微电脑的连接图。
从图中可以看出，微电脑由7号端子向两传感器提供8V的稳定工作电源，两传感器通过微电脑的4号端子搭铁。曲轴位置传感器信号和同步信号分别由24号端子和44号端子输入微电脑。
3、光电式曲轴位置传感器的工作电路
图1-21所示为日产阳光（SUNNY）轿车光电式曲轴位置传感器的工作电路。
图1-21 日产阳光轿车光电式曲轴位置传感器工作电路
三、曲轴位置传感器的检测
曲轴位置传感器的常见故障有：导线断路、短路、无工作电压等，另外，霍尔式曲轴位置传感器还可能由于内部的霍尔元件发生故障而出现信号时有时无、高温时无信号等故障。曲轴位置传感器信号消失会导致汽油射系统停止喷油、点火系统停止点火，使发动机不能运转。
1、电磁感应式曲轴位置传感器及其工作电路的检测
下面以图1-18所示丰田公司电磁感应式曲轴位置传感器为例，介绍电磁感应式曲轴位置传感器的检测方法。
①检查传感器内线圈电阻：拆开传感器的导线插接器，用万用表欧姆挡分别测量传感器线圈上G-（公共低电位信号线）端子与G1、G2、Ne端子之间的电阻值，其阻值应符合下表值，若不符合，应更换分电器壳体总成。
表1-1 传感器线圈电阻（Ω）
发动机型号
检测项目 2JZ-GE发动机 2TZ-FE发动机
冷态电阻 热态电阻
G1-G- 125～200 160～235 125～190
G2-G- 125～200 160～235 125～190
Ne-G- 155～250 190～290 155～240
②检查传感器的输出信号：传感器输出信号的检查有两种方法:
方法一：使发动机怠速运转，用指针式电压表分别测量曲轴位置传感器上G1端子与G-端子、G2端子与G-端子、Ne端子与G-端子之间的电压。传感器正常工作时，应有脉冲信号输出。若无脉冲信号输出，则需更换曲轴位置传感器。
方法二：在发动机怠速运转时，用示波器检查曲轴位置传感器上G1端子与G-端子、G2与G-端子、Ne端子与G-端子之间的波形。传感器正常时，其波形应符合所示波形（电磁式曲轴位置传感器怠速波形图）。
③检查磁隙：用厚薄规检查信号转子与传感器线圈凸出部分的间隙，其标准值为0.2～0.4mm。若不符合标准，则需要更换分电器壳体总成。
④检查传感器连接导线:用万用表欧姆挡检查传感器与微电脑之间的三根连接导线，均应导通。否则，应修复或更换导线。
2、霍尔式曲轴位置传感器和同步信号传感器及其工作电路的检测
这里以前面所举例的北京切诺基汽车霍尔式曲轴位置传感器为例，介绍霍尔式曲轴位置传感器的检测方法。
① 检查曲轴位置传感器的信号电压：接通点火开关，启动发动机并使其怠速运转，用万用表测量端子B与C之间的电压，正常情况下该电压值应在0.3-5V范围内变化（即电压表指针来回摆动）。否则，应进一步检查传感器的电源电压以及传感器与微电脑之间的导线的连接情况。也可在端子B与C之间串联一只发光二极管（正极连接B端子）和一只330Ω电阻。发动机正常运转时，发光二极管应当间歇闪亮；否则，应进一步检查传感器的电源电压以及传感器与微电脑之间导线的连接情况。
②检查曲轴位置传感器的电源电压：接通点火开关，用万用表测量端子A与C之间的电源电压。正常时该电压值约为8V，否则应检查微电脑与传感器之间的连接线。
③检查传感器的连接导线：用万用表测量传感器与微电脑之间的连接线路，正常情况下其阻值应小于0.5Ω。如果阻值无穷大，说明线路断路，应更换导线。
同步信号传感器的检测方法为：如图所示，将电压表置于15V挡上，然后测试传感器三个接线柱A、B、C之间的电压值（测试时不要将分电器上的插接器件拆下）。若传感器正常，接通点火开关ON挡时接线柱A、C间的电压值约为8V。拆下分电器盖，转动发动机曲轴，使脉冲环进入同步信号发生器，这时接线柱B、 C间的电压值大约为5V；如继续转动，电压表的指针应在0-5V范围内来回摆动。若测试结果与上述不符，则应进一步检查传感器导线连接情况。若正常，应更换同步信号传感器。
3、光电式曲轴位置传感器及其工作电路的检测
这里以日产阳光轿车B14车系为例介绍光电式曲轴位置传感器的检测方法，具体步骤如下：
①从发动机上拆下分电器（曲轴位置传感器线束插接器应保持连接，无需拆开）。
②断开点火线，然后将点火开关置于ON位置。
③用手缓慢地转动分电器轴并用万用表检查信号输出端子与车身搭铁之间的电压，正常时万用表指针应在0-5V范围内摆动，否则应更换分电器总成（连同凸轮轴位置传感器一同更换）。
④目视检查曲轴位置传感器信号转子盘是否积尘或损坏，必要时应加以清洗或更换。
4. 曲轴位置传感器的标准波形图
①曲轴位置传感器（霍尔式）标准波形 ②曲轴位置传感器标（电磁式）准波形
③凸轮轴位置传感器（光电式）标准波形 ④车速传感器（电磁式）标准波形
1.4.6 点火系
课堂讲述：点火系统控制的内容
初始点火提前角：自动提前装置没有起作用时的发动机点火提前角。
基本点火提前角：根据发动机转速和负荷与原厂设计程序脉谱图比较得到的提前角。
修正点火提前角：根据冷却液、进气温度、节气门位置、氧传、爆震、A/C等信号对基本点火提前角进行微量调整。
1. 启动控制
（1）初始点火提前角：点火提前角不经CPU计算，直接由点火IC根据上止点信号确定，是一个固定的角度。
（2）非初始点火提前角：微电脑主要以THW和Ne信号为依据，自动选择一个适当的提前角。
注：霍耳、光电式传感器的信号产生，对发动机转速快慢没有特殊的要求，磁脉冲传感器对发动机转速快慢有特殊的要求，当低于一定转速，磁脉冲信号发生器将不能产生足够的电压幅值以满足微电脑对信号最低信号电压值的要求。故有些发动机使用磁脉冲传感器时，当起动机性能下降时，启动转速将达不到正常转速以致磁脉冲传感器产生了不正常的信号电压，微电脑不能识别，发动机无法启动。此时检查传感器好能产生信号，但微电脑数据流中（或代码）报告磁脉冲传感器损坏。当此信号用于点火系统时，将造成检查点火无高压，以为是点火模块损坏，更换点火模块后故障仍存在，更换起动机后故障却消失的现象发生。
①发动机启动转速在100r/min以上时，提前角大小以水温信号为主，水温低点火提前，水温度高提前角减小。（水温低，影响燃油燃烧速度，燃烧慢，提前燃烧才能保证燃烧后最高压力点出现在上止点前10～200之间）。
②发动机启动转速在100r/min以下时，提前角大小以转速为主，因为转速太慢，一个行程所用时间长，所以减小提前角避免发生爆振和反转现象发生。
2. 着车后点火提前角控制：根据转速和负荷（节气门位置、空气流量计或进气歧管绝对压力传感器）计算基本点火提前角。
（1）怠速时的点火提前角控制
正常怠速时：IDL触点闭合，ECU启动怠速模式，通过查表的方式与设计程序进行比较得到点火提前角。由于怠速转速低，作功冲程间隔时间长，应相应推迟点火提前角以稳定怠速。
怠速提升时：IDL触点闭合，ECU收到怠速提升请求信号，通过查表的方式与设计程序进行比较得到点火提前角，此点火提前角度大于正常怠速角度。
（2）正常运行点火提前角控制：IDL触点断开，点火提前角由发动机转速和负荷信号确定。
3. 修正点火提前角
①暖车修正：在低温时点火提前角大，随着温度的升高点火提前角推迟，总体来说点火提前角是迟的。（温度越低，发动机阻力大转速低，预热期长；温度上升后，发动机润滑条件变好和润滑粘度变稀阻力小，提前角减小，使发动机迅速预热）。
②稳定怠速：当发动机怠速上升超出范围时，点火提前角推迟降低发动机功率，转速下降；当怠速下降越出范围时，提前点火，增加发动机功率使转速上升。自动不断地提前、推迟点火控制发动机功率，以稳定怠速。
③空燃比反馈控制：跟随氧传的信号，当混合气被加浓时，点火提前角减小，当混合气变稀时，提前角增大。（由于浓稀混合气的预燃期不一样，浓混合气爆发力强，预燃期短，提前角减小，稍晚时爆发力弱一点；稀混合气预燃期长，爆发力弱，提前角增大，保证转速平稳。
④过热修正：怠速时如发动机温度过高，提前点火防止发动机过热；正常工作时，如发动机温度过高，推迟点火以免发生爆震（即温度高时远离爆震曲线）。
⑤最大点火提前角与最小点火提前角控制
最大点火提前角：30～400
最小点火提前角：-10～00。
⑥闭合角控制
为了防止点火线圈中电流过大和通电时间过长造成点火线圈过热而性能下降损坏，同时也要求线圈有一个足够大的电流以保证点火能量，所以要进行闭合角控制，使点火线圈中在一个规定时间内有一个恒定的电流。主要因素为电瓶电压的影响，所以也叫电瓶电压修正。
⑦爆震修正：根据爆震传感器的信号推迟点火提前角，对点火系统点火提前角进行闭环控制，以使发动机的燃烧曲线无限接近爆震燃烧曲线，得到最大的有效输出功率，提高燃油的经济性。
※※※检查点火提前角时应注意的有关事项：
①爆震传感器的安装力矩（是否过松或过紧，更换时按厂家规定力矩安装；一般在20N?m）。 [注：在机修中，更应注意各螺栓的拧紧力矩，以免螺栓的拧紧力矩不同，过松或过紧造成汽车行驶中断裂、脱扣、压损坏部件，造成严重的机械故障]。
②检测发动机各连接部位的连接可靠性，特别是发动机的底脚和变速箱的底脚。
因为在汽车上发动机和变速箱的底脚连接不可靠时，发动机因工作时工况变化（如急加速）会与各部位相互碰撞且可能错位、发动机振动或整车振动，产生的振动被爆震传感器接收后误判发动机汽缸燃烧发生了爆震，这种误信号反馈给微电脑后微电脑控制点火提前角推迟，造成点火提前角因误信号进入点火过晚而过热（或使发动机进入后备保护程序），功率下降。
发动机底脚胶垫主要作用是起缓冲冲击力的作用，可降低发动机自身振动与大架间的碰撞，防止爆震传感器接收到误信号。
③ 检查发动机正时皮带的工作状况，以防点火提前角的不正确是由于正时皮带的松紧、拉长、断齿引起。若由它提供判缸信号或上止点信号的则它的信号有无将会造成占火提前角的改变或使爆震传感器因无检测点基准信号微电脑不采用爆震传感器的信号，进入备用保护程序或推迟点火提前角，发动机功率下降，动力性能下降，急加速性能下降；甚至影响发动机不喷油和点火。在检修中如发现点火严重不正时或正时错乱，更应检测它的工作情况和曲轴位置传感器的安装可靠情况和信号发生情况。
一、点火系的工作原理
在电控制汽油喷射发动机上，点火系的工作由微电脑控制，这就是所谓的微电脑控制点火系。微电脑控制点火系主要由传感器、微电脑、点火控制器及点火线圈等组成，如图1-125所示。在发动机工作过程中，各个传感器将检测到的反映发动机运行状况的信号输送至微电脑，微电脑根据各传感器信号确定出最佳点火提前角，并在适当时刻向点火控制器发出点火信号。点火控制器通过其内部的功率三极管控制点火系初级电路周期性通断，点火线圈产生高电压，使火花塞跳火，点燃缸内的可燃混合气。
点火系的控制包括点火时刻控制和初级电路导通时间控制。
1. 点火时刻控制
点火时刻控制就是点火提前角控制。微电脑根据各传感器输入的信号，从存储器中选出基本点火提前角并根据各参数对其进行修正，然后根据曲轴位置传感器的输入信号判别活塞在汽缸中的位置，适时控制大功率晶体管截止，使初级电流中断，火花塞点火。
影响基本点火提前角的主要因素是发动机转速和负荷。通过模拟试验可获得各种工况下的基本点火提前角，并将这些数据存储在ECU的存储器中。当微电脑接收到传感器送来的发动机负荷与转速信号时，就可根据这两个信号从存储器中找出基本点火提前角。微电脑再根据传感器信号对基本点火提前角进行修正，即可得到最佳点火提前角。
实际点火提前角的控制模式因厂而异。
（1）日产汽车点火提前角的控制模式
日产汽车点火提前角采用以下三种控制模式：
① 正常行驶时的控制模式：当节气门位置传感器怠速触点打开时，就进入正常行驶时点火提前角的控制模式。这时实际点火提前角等于基本提前角与水温修正系数的乘积。基本点火提前角由微电脑根据发动机转速和负荷信号从存储器中确定。水温修正系数由微电脑根据水温传感器输出的信号确定。
②怠速及减速时的控制模式：当节气门位置传感器的怠速触点闭合时，微电脑就控制进入怠速或减速时点火提前角的控制模式。该模式下的点火提前角由微电脑根据发动机转速、冷却水温度与车速确定，如图1-126所示。由图中可知，当冷却水温度低于50℃、车速不大于8Km/h且发动机转速大于1200r/min时，点火提前角几乎保持在上止点前100，如此小的点火提前角可以使发动机和三元催化转换装置尽快达到正常温度。
③启动控制模式：当启动开关接通时，就进入启动控制模式。在该模式下，当冷却水温度高于0℃时，微电脑控制点火提前角为160；当冷却水温度低于0℃时，微电脑根据冷却水温度适当增大点火提前角。
特殊地，当启动转速低于100r/min时，实际点火提前角按下式确定：
实际点火提前角=正常启动时的点火提前角×启动转速/100
这样就使实际点火提前角减小，点火时刻推迟，提高了点火可靠性。
（2）丰田汽车点火提前角的控制模式
丰田汽车点火提前角的计算公式为：
实际点火提前角=固定点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角
固定点火提前角相对于每个发动机来说是固定的。如对丰田IG-GEL发动机来说，其值为100。另外，在下列工况下发动机的实际点火提前角就是固定点火提前角：
①发动机启动时，发动机转速变化大，无法正确计算点火提前角。
②发动机转速在400r/min以下时。
③当T端子短路或节气门位置传感器怠速触点闭合且车速为2Km/h时。
④当发动机ECU内后备系统开始工作时。
基本点火提前角按两种情况确定：怠速时的基本点火提前角和正常行驶时的基本点火提前角。怠速时的基本点火提前角就是指节气门位置传感器怠速触点闭合时的基本点火提前角。该基本点火提前角在空调工作时为80，在空调不工作时为40。正常行驶时的基本点火提前角就是指节气门位置传感器怠速触点打开时的基本点火提前角。该基本点火提前角由微电脑根据发动机的转速和负荷信号从内部存储器中选出。
修正点火提前角有暖机修正和怠速稳定性修正两种。暖机修正就是指节气门位置传感器怠速触点闭合时微电脑根据冷却水温度对点火提前角进行修正。水温较低时，为缩短暖机时间，增大了点火提前角；水温较高时减小点火提前角，其目的是为了防止发动机过热。怠速稳定性修正的目的是为了稳定发动机怠速转速。当发动机怠速转速变化时，通过改变点火提前角来使怠速转速基本保持不变。比如，当发动机怠速运转时，若外加负载（如空调、动力转向等）作用，则怠速转速会下降，此时微电脑会根据转速信号修正点火提前角，稳定发动机怠速转速。
若微电脑计算出的实际点火提前角超出规定范围，则以其最大极限值或最小极限值作为实际点火提前角。最大点火提前角为35～450，最小点火提前角为-10～00。
2. 初级电路导通时间的控制
点火线圈次级电压为：
式中：N为考虑了热损失和磁损失后的效率；IP为初级断开电流；L为点火线圈初级绕组电感；C1为初级电路中的电容量；C2为次级电路中的电容量（次级分布电容）；N1为初级绕组的匝数；N2为次级绕组的匝数。
由上式可知，当点火线圈结构一定时，次级电压的最大值与初级断开电流成正比，并随C1、C2的增大而减小。
初级断开电流为：
IP=UBR（1-e-Rtb/L）
式中：UB为蓄电池端电压；R为初级回路的电阻，包括点火线圈初级绕组电阻和附加电阻；L为点火线圈初级绕组电感；tb为初级电路导通时间。
由上式可以看出，在初级电路结构一定时，初级断开电流与蓄电池电压成正比，且随初级电路和导通时间按指数规律增长，并逐渐趋于极限值UB/R。
当次级电压（即火花塞的击穿电压）一定时，应根据蓄电池端电压来调整初级电路的导通时间，如图1-127所示。当蓄电池端电压较高时，所需的通电时间较短；当蓄电池端电压较低时，所需的通电时间就较长。初级电路导通时间即功率三极管导通时间。当蓄电池端电压为14V时，功率三极管的通电时间为5ms；当蓄电池端电压低于10V时，通电时间为20ms。
通电时间确定后，就可以根据发动机转速算出曲轴转角，最后由微电脑对级电路导通时间进控制。如某电源电压为14V，据图1-127可知，功率三级管导通时间为5ms。若此时发动机车速为1000r/min，则与导通5ms相当的曲轴转角为3600× 100060 ×51000=300。
微电脑控制点火时刻（即点火提前角）与通电时间的方法：由曲轴位置传感器产生1800的曲轴转角G信号（4 缸为1800，6缸为1200）和300（或10）的曲轴转角Ne信号。以G信号为基准，根据实际点火提前角和通电时间计算出基准到点火时刻及点火时刻到通电开始时刻的300（或10）的Ne信号数，由微电脑根据Ne信号数确定点火时刻和通电时刻。
例如：某6缸发动机在某工况下的转速为 2000r/min，微电脑选出的最佳点火提前角为上止点前300，此时电源电压为14V。据图1-127可知，导通时间为5ms（相当于600的曲轴转角）。该发动机在上止点前700时开始输入1200的G信号，即微电脑读到1200G信号时，此缸活塞正处在压缩上止点前700。这时微电脑再计数40个 10信号，就到点火时刻（上止点前300），也就是在输入第41个10信号时功率三极管截止，发动机点火。实际上，由于1200G信号输入40后微电脑才始计算，因此当微电脑读到第360个10Ne信号后，发出信号使功率三极截止。6缸发动机功率三极管相邻两次截止的间隔为1200，初级电路导通需要 600曲轴转角时间，因此从点火时刻到初级电路开始导通的时间为1200-600=600曲轴转角，即功率三极管在截止600后就接通初级电路，如图1- 128所示。图中BTDC表示上止点前，FDC表示上止点。
3. 点火系的闭环控制
点火系的闭环控制就是防爆震控制，是指利用爆震传感器检测燃烧情况（即有无爆震燃烧），并由微电脑根据此传感器信号修正点火提前角，将点火时刻控制在无限接近爆震的时刻，以充分利用燃料的能量。
根据内燃机燃烧理论可知，发动机的爆震燃烧是指火花塞在燃烧室中心跳火，火焰以正常的传播速率（30～70m/s）向周围推进，使处于最后位置上的混合气（即终燃混合气）在压缩终点温度的基础上进一步受到压缩、热辐射的作用，终燃混合气的温度不断升高，以致在正常火焰尚未到达时终燃混合气已出现若干个火焰中心。这些火焰中心以100～300m/s（轻微爆震）至800～1000m/s或以上（强烈爆震）的速率传播，迅速使终燃混合气燃烧完毕，在汽缸内形成强烈的压力冲击波，使发动机功率下降，转速下降，运转不稳，冷却系统过热，汽缸盖温度上升，严重敲缸。爆震燃烧实际上就是终燃混合气的自然现象。但是在爆震燃烧发生时，缸内的压力升高速率最大，发动机功率达到最大值，因此，最理想的点火时刻是即将产生爆震燃烧的时刻。点火过早或过迟都会使发动机的动力性和经济性下降。
在对发动机进行闭环控制时，若发动机发生爆震燃烧，爆震传感器就会将该信号输送到微电脑，微电脑根据此电信号控制推迟点火。当发动机爆震燃烧消失时，在微电脑的控制睛又渐渐恢复正常的点火提前角。图1-129为发动机爆震控制原理图。
二、点火系的种类
1. 分电器点火系（Distributor Ignition, DI）
图1-130所示为丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机点火工作原理图。该发动机的曲轴位置传感器装在分电器内，其中G1、G2耦合线圈和G转子产生G1、G2信号，用来确定活塞上止点的位置；Ne耦合线圈和Ne转子产生Ne信号，用来确定曲轴转速。
图1-130 丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机点火工作原理图
发动机工作时，微电脑根据发动机转速和发动机负荷等传感信号确定出最佳点火提前角，根据曲轴位置传感器信号确定出各缸活塞的位置，并在适当时刻向点火控制器输出点火信号IGT，控制点火花线圈初级电路周期性地通断，从而在次级绕组中产生高压电，再由配电器分配到各缸点火。在点火过程中，初级电路每通断一次，点火器都会向微电脑反馈一个点火确认信号IGF。当微电脑连续6次接收不到IGF信号时，便判定点火系有故障，控制喷油器停止喷油。
2. 无分电器点火系（Distributorless Ignition,DLI）
无分电器点火系是指在点火控制器控制下点火线圈的高压电按照一定的点火顺序直接加到火花塞上的点火系统。无分电器点火系能够将点火线圈产生的高压电不经过配电器直接送到火花塞，因此无分电器点火系统又叫直接点火系。无分电器点火系彻底取消了传统点火系统中的分电器，分电器原有的功能（断电、配电和点火提前）由电子控制装置和传感器来完成，点火性能更加可靠。日本丰田汽车公司和韩国大宇汽车公司的部分车型使用无分电器点火系。
无分电器点火系有两种类型，即同时点火方式和单独点火方式，如表1-17所示。
（1）同时点火方式
同时点火方式指两个汽缸共用一个点火线圈，该点火线圈的高压电同时往两缸的火花塞，同时跳火，如图1-131所示。这种点火方式是将点火线圈次级绕组的两端作为高压输出端，直接与两个火花塞相连。同时跳火的两缸应满足以如下条件：当一缸处于压缩上止点时，另一缸处于排气上止点。曲轴旋转一圈后，两缸所处的行程正好相反。比如6缸发动机，第一缸和第六缸、第二缸和第五缸、第三缸第四缸共用一个点火线圈，火花塞串联，同时点火。由于的压缩缸的压力大，所需击穿电压高，而排气缸的压力小（接近于大气压力），易放电，所需的击穿电压低，因此当两缸火花塞同时跳火时，压缩缸承受大部分电压降，排气缸承受的电压降很小（电能损失也小），使压缩缸能跳出强烈的火花，点燃可燃混合气。注意：双缸同时点火系在维修、使用时要注意火花塞的电极极性，必须保证从哪缸拆下装回哪个缸，不能互换，更换新火花塞时以原厂资料要求更换，否则由于装错缸位（或更换不同型的火花，双缸点火的同位缸跳火的极性不同）改变了火花塞的跳火极性，造成火花塞烧蚀过快，寿命缩短；拆下的火花塞装错缸位，易改变火花塞极性以及改变装上的火花塞间隙与原缸火花塞间隙不同（即与原缸火花塞产生的火花能量不同而改变该缸的混合气燃烧条件），使发动机汽缸工作不稳定，性能下降等。
同时点火系的高压配电方式有两种：二极管分配方式和点火线圈分配方式。
二极管分配方式如图1-132所示。二极管分配方式点火线圈的主要结构特点是：有两个初级绕组和一个次级绕组（4缸发动机），次级绕组的两端分别通过高压二极管与4个火花塞形成回路。二极管有内装式和外装式之分，图1-132所示为内装式。当发动机的点火顺序为1-3-4-2时，1和4缸、2缸和3缸分别配对，同时点火。点火控制内部有两个功率三极管，分别控制点火线圈中的两个初级绕组。
当1、4缸点火触发信号输入点火控制器时，功率三极管VT1截止，初级绕组A断开，在次级绕组中产生电动势e1，其电流方向如图中实线所示。在该电动势的作用下，二极管VD1、VD4正向导通，1、4缸火花塞电极电压迅速升高并击穿跳火；VD2、VD3反面截止，2、3缸火花塞无高压电，不跳火。当2、3缸点火触发信号输入点火控制器时，功率三极管VT2 截止，初级绕组B断开，在次级绕组中产生电动势e2，其电流方向如图中虚线所示。在该电动势的作用下，二极管VD2、VD3正向导通，2、3缸火花塞击穿跳火；VD1、VD4反向截止，1、4缸火花塞不跳火。
点火线圈分电方式如图1-133所示。
在6缸发动机上共有3个独立的点火线圈，每个点火线圈向配对的火花塞供电。点火控制器中功率三极管的数量与点火线圈的数量相同，每个功率三极管控制一个点火线圈的工作。发动机工作时，发动机微电脑向点火控制器输出点火控制信号，点火控制器按点火顺序依次控制功率三极管导通或截止，使初级电路周期性地通断，点火线圈周期性地产生高压，高电压使配对的两缸火花塞跳火。
图1-134所示为丰田皇冠轿车无分电器同时点火系，其主要组成部分包括曲轴位置传感器、发动机微电脑、点火控制器、点火线圈和火花塞等。
曲轴位置传感器有G1、G2、Ne三个线圈，用于产生三个电信号（G1信号、G2信号和Ne信号）向微电脑提供曲轴位置和曲轴转速信号，以判别汽缸，检测曲轴转角，并决定点火时间的原始设定位置。
通过合理设计G1信号产生于第六缸活塞到达压缩上止点附近。因此，只要产生G1信号，就表示第六缸活塞位于压缩上止点附近。同理，使G2信号产生于第一缸活塞到达压缩上止点附近。因此，只要产生G2信号，就表示第一缸活塞位于压缩上止点附近。G2信号与G1信号相隔1800（曲轴转角为3600）。
Ne 转子又叫正时转子，其作用是根据点火时间的原始设定位置与点火提前角，通过Ne脉冲信号计算出实际点火时刻。Ne正时转子有24个齿，每转一圈在Ne线圈上就会产生24个脉冲信号。每个脉冲信号占用的正时转子角度为150（曲轴转角为300）。微电脑将接收到的正时转子每转一圈的24个脉冲信号转变为曲轴每转一圈的720个脉冲信号，即转变为每0.50曲轴转角产生一个脉冲信号。微电脑以这种小角度的脉冲信号进行计算，会使点火控制的精度大大提高。
G1、G2和Ne信号之间的关系见图1-135。
IGdA、 IGdB信号是根据G1、G2和Ne信号向点火器输送的判缸信号。IGdA、IGdB信号的状态如图1-136所示。点火器根据IGdA、IGdB信号的状态决定接通哪条初级电路，具体控制过程是：当IGdA信号为0，IGdB信号为1时，点火器使功率三极管VT1导通，1缸和6缸的点火线圈工作，1缸或 6缸点火；当IGdA信号为1，IGdB信号为0时，点火器使功率三极管VT2导通，2缸和5缸的点火线圈工作，2缸或5缸点火；当IGdA、IGdB信号均为0时，点火器使功率三极管VT3导通，3缸和4缸的点火线圈工作，3缸或4缸点火。
IGT为点火信号，是微电脑根据G1、G2和 Ne信号输出的点火信号。G1信号产生于第六缸压缩上止点附近，以G1信号为基准就可以利用Ne信号计算出其后3个缸（6缸、2缸和4缸）的点火时刻。同样，G2信号产生于第一缸压缩上止点附近，以G2信号为基准就可以利用Ne信号计算出其后3个缸（1缸、5缸和3缸）的点火时刻。将这6个缸的点火信号以脉冲的形式输出即为IGT信号，如图1-137所示。
点火器的作用是根据微电脑输入的IGdA、IGdB和IGT信号，按点火顺序控制各个点火线圈工作，同时向微电脑输送反馈信号IGF，以监视点火器的作状态。点火器内有汽缸判别、恒流控制等电路。点火花器的汽缸判别电路根据判缸信号 IGdA、IGdB的状态决定哪条初级电路接通，并将IGT正时信号送往与此初级电路相连接的控制电路，完成一次点火。反馈信号（即确认信号）IGF是将点火器通断点火线圈初级电路的状态反馈给微电脑的信号。IGF信号的作用是当点火系出现故障、火花塞不点火时，微电脑会发出信号使喷油器停止喷油，以免汽缸内喷油过多而造成再启动困难或行车时三元催化转换器过热。当微电脑连续6次接收不到反馈信号IGF时，就会停止喷油。
同时点火式无分电器点火系点火线圈的结构如图1-138所示，它由初级绕组、次级绕组、铁心高压二极管以及外壳等组成，属于闭磁路点火线圈。其结构与普通的闭磁路点火线圈有所不同，不同之处有二，一是无分电器点火系点火线圈的初级绕组与次级没有连接，次级绕组的两端分别与两个汽缸的火花塞相连。这两个缸具备下列条件时才能共用一个点火线圈：当一缸处于压缩行程上止点时，另一缸处于排气行程上止点，曲轴旋转一圈后，两缸所处的行程正好相反。二是次级电路中串联了一只高压二级管，其作用是防止功率三极管导通时，因点线圈磁通量变化而产生感生电动势造成火花塞误跳火的现象。我们知道，当通过线圈的磁通量变化时，会在线圈中产生感生电动势；当点火线圈初级电路导通时，也有磁场变化，会产生1000V的电压。在传统点火系中，因分电器的分火头与旁电极之间的间隙较大，初级电路导通时产生的 1000V电压不能跳过这个间隙，因而不会误跳火。而无分电器点火系中没有配电器，初级电路导通时产生的1000V电压全部作用在火花塞上，在发动机高速运转时初级电路在进气行程的末期就导通，此时汽缸的压力很低（甚至低于大气压），1000V的电压就会使火花塞误跳火。
在次级电路中串联高压二极管后，由于二极管具有正向导通和反向截止的特性，初级电路导通时产生的1000V电压被二极管反向截止，火花塞就不会误跳火。当初级电路截止时，产生的高压会使二极管正向导通，使火花塞正常跳火。
（2）单独点火方式
单独点火方式就是一个汽缸配一个点火线圈，该点火线圈产生的高压电只送往这一个缸，如图1-139所示。单独点火方式所用点火线圈次级绕组的一端直接与火花塞连接，另一端可靠搭铁。这种点火方式的点火线圈一般直接压在火花塞上，节省空间。
单独点火方式是德国博世公于1983年研制的，适合四气门（每个汽缸有两个进气门和两个排气门）发动机上使用。火花塞安装在两根凸轮轴的中间，然后在每缸火花塞上直接安装一个点火线圈。单独点火式无分电器点火系的工作原理和同时点火式相同，其特点是各缸分别有一个点火线圈，该点火线圈由点火器的功率三极管控制。整个点火系的工作由微电脑控制，微电脑的主要作用是判断点火汽缸、计算点火提前角和闭合角以及将点火信号分配到指定的汽缸。
图1-140所示为奥迪轿车四气门5缸发动机所采用的单独点火式无分电器点火系电路。
图1-140 奥迪轿车单独点火式无分电器点火系电路
该系统共使用5个点火线圈，每个点火线圈通过导向座用4个螺钉固定在汽缸盖的盖板上，然后再扣压到各缸火花塞上。该点火器的5个点火线圈N、N128、 N158、N163和N164分别接到两个点火器N122、N127上。其中N122控制1、2、3缸的点火线圈，N127控制4、5缸的点火线圈。两个点火器分别通过导线（点火信号输出线）和微电脑相连。发动机工作时，微电脑通过1、2、23、20、21接线柱上的点火信号输出线适时地输出点火信号，通过点火器控制各缸点火。
1.2.6爆震传感器
在发动机工作过程中，如果持续发生爆震，就会引起发动机过热、油耗上升、动力下降、磨损严重甚至损坏发动机的机件等故障。所以，要实现发动机正常工作应首先避免爆震。而避免爆震的方法是推迟点火提前角，但推迟点火提前角会使发动机动力性和燃料经济性下降。如果能精确控制点火提前角，使发动机工作在接近爆震极限的状态下，则既可使发动机得到最好的动力性和经济性，同时还会降低排气污染。要想实现上述控制，就必须采用爆震传感器来监视发动机的工作情况，再通过微电脑将发动机的点火时刻控制在无限接近爆震的时刻，这就是发动机点火系统的闭环控制。
爆震传感器的作用是把发动机缸内发生爆震时引起的缸体振动转换为电信号。该信号输入微电脑后用于控制点火提前角，使发动机在最接近爆震的时刻点火。
检查发动机爆震的方法有三种：检测发动机燃烧室压力、检测发动机缸体振动以及检测燃烧噪声。通过检测发动机燃烧室的压力来判断爆震的方法准确度高，但传感器直接接触缸内高压燃气，而且压力变化幅度大，这样的工作条件对传感器的结构强度、工作可靠性要求高，且安装困难。通过检测燃烧噪声判断爆震，传感器不直接接触缸内燃烧气体，检测准确度和灵敏度较低，但传感器的使用可靠性高。通过检测发动机缸体振动判断爆震，传感器虽然不直接接触燃烧室气体，但缸体的振动直接、快速地反映了缸内气体的压力突变情况，因此测量精度较高，而且传感器安装方便。目前，在汽车上大都采用检测发动机缸体振动的方法来检测发动机爆震。在这种检测方法中，爆震传感器大都安装在发动机缸体的侧面。
一、爆震传感器按结构可分为磁致伸缩式和压电式两种。
1、磁致伸缩式爆震传感器
如图1-53所示，磁致伸缩式爆震传感器主要由感应线圈、铁心、永久磁铁和外壳等组成。
发动机振动时，通过外壳带动其内部的铁心振动，铁心产生位移，使通过感应线圈的磁路发生变化，通过线圈的磁通量也随之发生变化，线圈产生感生电势，这就是传感器输出的电压信号。该信号与发动机的振动频率有关。当发动机发生爆震时，发动机缸体的振动频率与传感器固有的振动频率（7KHz左右）匹配，发生谐振现象，振动强度最大，铁心的位移最大，线圈内的磁通变化率最大，传感器输出电大信号，如图1-54所示。磁致伸缩式爆震传感器多用于通用、日产等车上。
2、压电式爆震传感器
压电式爆震传感器是利用压电效应制成的。某些晶体（如石英、压电陶瓷等）在某一方向受压（或受拉）产生变形时，在晶体内部产生极化现象，并在其两个表面出现异性电荷；当去掉外力后，又重新回到不带电的状态。这种现象就称为压电效应。
压电式爆震传感器按检测缸体振动频率的方式不同又可分为共振型与非共振型。
（1）共振型压电式爆震传感器
共振型压电式爆震传感器的主要元件有压电元件与振荡片，如图1-55所示。压电元件的材料为压电陶瓷晶体片。压电元件紧贴在振荡片上，振荡片紧固在传感器的基座上。当固定的缸体（缸盖）上的爆震传感器随发动机振动时，通过基座带动振荡片振荡。振荡片压迫压电元件，使压电元件产生电信号。当发动机爆震时产生的频率与振荡片的固有频率相同时，振荡片就发生共振。压电元件受到的力最大，此时压电元件产生的电压信号也达到最大值。
共振型压电式爆震传感器输出的信号电压高，不需要专门的滤波器，信号处理比较方便，但由于共振型压电式爆震传感器的共振频率必须与发动机燃烧时的爆震频率匹配（即二者能够产生共振），因此共振型压电式爆震传感器只能用于指定型号的发动机（因为各种发动机有自己特定的共振频率），互换性差。
（2）非共振型压电式爆震传感器
非共振型压电式爆震传感器的主要元件有惯性配重和压电陶瓷元件。惯性配重通过螺钉压在压电陶瓷元件上，并有一定的预紧力，如图1-56所示。当发动机振动时，惯性配重会因振动而产生加速度。加速产生的力作用压电陶瓷元件上，使压电陶瓷元件产生电压信号。发动机发生爆震时，振动幅度大，产生的加速度也大，因此压电陶瓷元件受到的作用力（惯性力）也大，压电陶瓷元件输出的电压信号就大。
非共振型压电爆震传感器是以接收加速度信号的形式来判断爆震是否产生的。配重将振动引起的加速度转换成作用于压电元件上的压力。非共振型压电式爆震传感器输出的信号电压小、平缓，必须将输出信号输送至带通滤波器中，判断爆震是否发生。带通滤波器一般由线圈和电容器组成，它只允许特定频带的信号通过，对其他频带的信号进行衰减。
非共振型压电式爆震传感器的适用范围广，当用在不同类型的发动机上时，只需对带通滤波器的过滤频率进行调整即可，无需更换传感器，这是非共振型压电式爆震传感器的优点。
无论是共振型还是非共振型，传感器的输出信号都是随发动机的振动频率而变化的脉冲电压信号，信号的频率都与发动机振动频率一致，其电压幅值与振动频率有关。对于共振型传感器，其输出信号电压在发动机发生爆震时最大；而对于非共振型传感器，其输出信号电压在发动机爆震时无显著增加，只能依靠带通滤波器检查传感器输出信号中有无爆震频率段来判断是否发生了共振，如图1-57所示。
爆振与点火提前角的关系
点火提前角越大，越易产生爆振。试验证明，发动机发出最大扭矩的点火时刻是在发动机即将发生爆振的点火时刻的附近，所以，为了使发动机不产生爆振其点火时刻均在爆振边缘的范围以内，使其离开爆振界限并存在较大的余量，但这样势别造成发动机效率低，使发动机输出功率下降，燃料消耗增加。
爆振传感器输入处理回路，发动机控制模块收到爆振传感器的信号后，经滤波回路的滤波，将爆振信号分离，只允许特定频率范围的爆振信号通过滤波电路，再经峰值检测，比较基准能量级计算使输入信号是最大值与爆振强度基准进行比较，比较后由爆振判断电路判定是否产生爆振并将判定后的信号传给微处理器，微处理器相应减小点火提前角来消除爆振。
因为发动机的振动频繁，为了只检测爆震信号，防止发生错误的判别，一般采用设定一个爆震检测判别范围，只有在这个范围内，爆震传感器的信号才被输入发动机控制模块进行判定处理。即点火控制信号IGT出现时，每缸从点火时刻开始计数到400～600范围内为爆震信号检测点，其它时刻段均不采纳爆振传感器的信号，以防止信号采集错误，提高信号精确度。
当发动机控制模块ECU对点火提前角进行闭环控制时，其实际点火提前角的控制，当任何一缸产生爆振时，发动机控制模块ECU立刻减少点火提前角。依据点火顺序下一缸再产生爆振时，再减少点火提前角，逐次逐渐减少点火提前角，当发动机不产生爆振时，在一定的时间内，维持当前的点火提前角，在此期间内，若再有爆振产生，也同样减少点火提前角；若无爆振产生，则又逐渐地增大点火提前角，一直到产生爆振时，又恢复前述的反馈控制。
二、爆震传感器的工作电路
图1-58所示电路为桑塔纳 2000GSi轿车AJR发动机上爆震传感器的工作电路。每两个缸共用一个爆震传感器，1、2缸共用一个传感器并安装在汽缸体进气管侧1、2缸之间，3、 4缸共用一个传感器并安装在汽缸体进气管侧3、4缸之间。传感器G61、G66分别通过端子68、60和67（二者共用）向发动机微电脑输入爆震传感信号。两个传感器的屏蔽线直接搭铁。
三、爆震传感器的故障与检测
当爆震传感器发生故障或发动机微电脑接收不到爆震传感器输入的信号时，发动机微电脑将控制推迟点火时间，使点火时间远离爆震区。这样做虽然避免了爆震燃烧，但由于点火时间过迟，发动机输出功率降低，最终导致发动机动力不足，加速性能下降，排气温度升高，冷却液温度偏高，油耗上升。
在捷达AT、TGX、桑塔纳2000GSi型轿车的电子控制器（J220）内部存储有两个点火特性脉谱图，发动机启动与正常工作时各使用一个脉谱图。当使用低辛烷值汽油时，微电脑将控制每缸点火提前角平均推迟大约80。在发动机工作过程中，如果爆震传感器信号中断，微电脑就会将各缸的点火提前角推迟约150，驾驶员会明显感到发动机动力不足。
下面以桑塔纳AJR发动机爆震传感器为例，说明爆震传感器的检测方法。
①传感器线束的检测：关闭点火开关，从微电脑上拔下80端子插接器，再拔下爆震传感器的插接器，用欧姆表测量各线束的电阻（如图1-58所示），测量结果应符合表1-8所列数值。（测量信号线与搭铁线间电阻应为无穷大，即爆震传感器的电阻值）。
表1-8 上海桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机爆震传感器的线束检测标准数据
检测项目 检测部位 标准电阻值（Ω）
微电脑插接端子号 传感器插接器端子号
爆震传感器G61 68 1 0.5
67 2 1
2 3 0.5
爆震传感器G66 60 1 0.5
67 2 1
2 3 0.5
用万用表检测每个传感器的三条线束之间的电阻，均应大于1MΩ，即三条线束之间不应短路。
②传感器输出信号的检测：在发动机在运转时，用电压表测量传感器插接器端子1、2之间的电压，其测量结果应在0.3～1.4V范围内波动。
在安装爆震传感器时，应特别注意扭紧力矩，扭紧力矩的作用是让爆震传感器内压电元件有一定的预紧度。扭紧力矩过大或不足均会影响爆震传感器的输出信号电压。丰田2JZ-GE发动机爆震传感器的扭紧力矩为44N?m；上海桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机上爆震传感器的扭紧力矩为20N?m。
③用锤敲击爆震传感器附近的缸体，应有电压信号输出，电压信号应随锤击的程度而改变。
三、点火系的故障诊断
下面以图1-130所示的丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机为例进行分析。当怀疑点火系故障时，可参照图1-141所示的故障诊断流程图进行故障诊断。
说明：
①检查火花塞的方法：从分电器上脱开高压线，握住它使其端部离地约12.5mm，看发动机转动时是否跳火。
②检查IGF接地电压的方法：脱离开点火器连接器，接通点火开关，测得的IGF对地电压应为4.5～5V。用示波器检查时，其波形如图1-142所示。
③检查IGT接地电压的方法：当用启动机转动发动机时，微电脑IGT端子接地电压应为0.5～1V。用示波器检查时，其波形如图1-142所示。
④检查初级线圈的方法：检查点火线圈电阻，测得阻值应符合表1-18所列数值。
表1-18 丰田2JZ-GE发动机点火线圈标准电阻值
测量状态 初级线圈电阻值（Ω） 次级线圈电阻值（KΩ）
冷态 0.36～0.55 9～15.4
热态 0.45～0.65 11.4～18.1
四、部分车型点火系控制简介
1、丰田凌志LSS400点火系控制电路
2、捷达点火系控制电路（大众车系）
3、别克点火系控制电路（通用车系局域网式）
别克车点火系统的点火控制有两种控制方式：旁路控制和IC控制方式。旁路控制在发动机启动和IC控制出现故障时使用。
在发动机启动时，ICM（点火模块）通过7X信号中的上止点信号及，判缸信号控制点火，此时点火提前角固定在100，7X信号经ICM处理后生成3X信号（即把7X中的喷油信号检出）送给PCM（动力模块），此时，因3X信号与CMP（进气凸轮位置传感器产生的判定1缸的判缸信号）还不会立刻达到同步，所以此时喷油为同时喷射。当3X信号与CMP同步后开始采用顺序喷射。
当发动机启动后，PCM在旁路控制线中给ICM点火模块5V信号使旁路控制退出工作，此时PCM根据24X及各种传感器信号计算出点火提前角及闭合角经IC线输送给ICM，ICM再根据7X的判缸及止止点信号来控制某一个线圈的通电时刻与断电时刻。
当