第四节　点火控制

一、点火控制系统的发展

20世纪70年代，美国GM公司采用了集成电路（IC）点火装置，高能点火（HEI）系统，并在分电器内装上点火线圈和点火控制线路，力图将点火系统做成一体，这种电路具有结构紧凑、可靠性高、成本低、耗电少、不需冷却、响应性好等特点。后期又采用数字式点火时刻控制系统，称为迈塞（MISAR）系统。该系统体积小，由中央处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）和模/数（A/D）转换器等组成。系统可根据输入的冷却液温度、转速和负荷等信号，计算出最佳点火时刻。美国克莱斯勒公司（Chrysler corporation）首先创立了模拟计算机对发动机点火时刻进行控制的控制系统。

传统的点火系统，其点火时刻的调整是依靠机械离心式调节装置和真空式调节装置完成的，由于机械的滞后、磨损及装置本身的局限性，故不能保证点火时刻在最佳值。而用ECU控制的点火系统，则可方便地解决以上问题。因为用微机可考虑更多的对点火提前角影响的因素，使发动机在各种工况下均能达到最佳点火时刻，从而提高发动机的动力性、经济性、改善排放指标。ECU控制的点火系统是随着电子技术的进步而发展起来的一门新技术，也是汽车电子化的必然趋势。

点火系统最基本的原理是通过断电开关控制点火线圈一次电流的大小和断电时间，从而控制点火的能量和时刻，保证发动机气缸内的混合气彻底燃烧。

在传统的化油器式汽油机中，点火控制系统经过了传统式（触点式）向无触点式发展的过程。在这一过程中，系统的分电器仍一直采用机械式离心和真空提前机构来控制发动机的点火提前角。

随着EFI系统的出现和发展，点火控制系统开始采用电控点火装置（ESA）。它可以使发动机在任何工况下均处于最佳点火提前状态，并实现三方面的功能：通电时间控制、点火提前角控制和爆震控制。

二、电子点火控制系统

（一）电控点火系统分类

电控点火系统可分为有分电器式和无分电器式两种形式。

　　1.有分电器式点火控制系统

ECU根据各输入信号，确定点火时刻，并将点火正时信号IGt送至点火器，当IGt信号变为低电平时，点火线圈一次侧被切断，二次线圈中感应出高压电，再由分电器送至相应缸火花塞点火。

为了产生稳定的二次侧电压和保证系统的可靠工作，在点火器中设有闭合角控制回路和点火确认信号（IGf）安全保护电路。

　　2.无分电器的点火控制系统

无分电器的点火控制系统有二极管分配式和点火线圈分配式两大类。

（1）二极管分配式　二极管分配式无分电器点火系统采用同时点火方式，点火顺序为1—3—4—2，当ECU接收到曲轴位置传感器相应信号时，向点火控制器发出点火信号，点火控制器的控制回路使T1截止，一次线圈中的电流被切断，在二次线圈中感应出下“+”上“-”的高压电，经4缸和1缸火花塞构成回路，两个火花塞均跳火，此时1缸接近压缩终了，混合气被点燃，而4缸正在排气，火花塞点空火。曲轴转过180°后，ECU接收到传感器信号后再次向点火控制器发出触发信号，T2截止，一次线圈中电流被切断，二次线圈感应出上“+”下“-”的高压电，并经2缸和3缸火花塞构成回路，同时跳火，此时3缸点火做功，2缸火花塞点空火。依次类推，发动机曲轴转2圈，各缸做功1次。如图1-27所示为二极管分配式无分电器点火。

（2）点火线圈分配式　点火线圈分配式无分电器点火系统是将来自点火线圈的高压电直接分配给火花塞，有同时点火和单独点火两种形式。

①同时点火。同时点火即用一个点火线圈对到达压缩和排气上止点的两个气缸同时实施点火，处于压缩的一缸，混合气被点燃而做功，正在排气的另一缸火花塞点空火。ECU根据凸轮轴位置传感器信号，选择相应点火的气缸，并将点火信号送给点火组件，使相应的晶体管VT截止或导通，点火线圈直接向火花塞输出高压电。

②单独点火。单独点火即为每一个气缸的火花塞配备一个点火线圈，单独直接地对每个气缸点火。这种单独点火系统由于取消了高压线，能量损失小，效率高，电磁干扰少。

（二）ECU控制的点火系统组成

现代点火控制系统都是计算机控制的电子控制系统。ECU控制的点火系统主要由ECU、传感器和点火执行器三大部分组成，其功能如下。

①ECU接收各种传感器送来的信号经过数据处理后，输出信号（缸序信号和点火信号）并通过电能输出级传到点火执行器。

②传感器在点火系中应用的传感器主要有空气流量计、发动机转速传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器及爆震传感器等。

③点火控制装置具有缸序判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路，其主要功能是接收ECU发生的缸别信号（IGdA、IGdB）和点火信号（IGt），驱动点火线圈工作，并向ECU输入安全信号（IGf）。

（三）电子点火系统原理

　　1.点火器

点火器包括点火控制电路、闭合角控制电路、点火器信号电路、功率晶体管及其驱动电路等。

　　2.点火线圈及分电器

点火线圈采用一次线圈电阻值很小的高能点火线圈。在有分电器的系统中，各气缸共用一个点火线圈；在无分电器的系统中，将气缸分组，每组共用一个点火线圈，或者是每个气缸独立用一个线圈。电子点火控制系统的组成如图1-28所示。

（1）ECU的输入信号　ECU的输入信号，除了节气门位置传感器、空气流量计、水温传感器等送来的信号外，还有曲轴位置传感器送来的以下信号。

①G信号。所谓G信号，即上止点参考位置信号。它的周期对应的曲轴转角等于发动机各缸工作间隔所对应的曲轴转角（四缸发动机为180°，六缸发动机为120°），G信号的相位所对应的曲轴位置与各组活塞的上止点位置有一定的角度，一般为上止点前10°。

根据G信号，ECU可准确地计算出曲轴每转1°及一周所用时间和发动机转速。由转速和其他传感器输入的参数，ECU可通过计算得到点火提前角和点火线圈通电时间。根据计算的1°信号所用时间，可计算出G信号后点火器的通电和断电时刻，最后输出点火控制信号。

在无分电器的点火控制系统中，有的将上止点位置G信号分为G₁和G₂，两信号相隔180°（曲轴转角360°）。在丰田皇冠汽车无分电器点火控制系统中，G₁设定在第六缸上止点附近，G₂设定在第一缸上止点附近。

②Ne信号。所谓Ne信号，即发动机曲轴转速信号。

Ne信号的每一个脉冲，表示发动机曲轴转过一个固定的角度。一般的系统中，Ne信号周期为转轴转过30°所对应的时间，在较精密的系统中，Ne信号周期为曲轴转过1°所对应的时间。

（2）ECU的输出信号

①点火控制信号IGt。IGt实际上就是点火器中功率晶体管的通断控制信号。它是ECU输出到点火组件的点火命令信号，也是点火组件计算闭合角的基准信号。IGt信号输出后，在活塞位置达到存储器所记忆的最佳点火时间时，IGt信号消失，也就是发出了点火指令，见图1-29。

②辨缸信号IGdA、IGdB。曲轴每转一周将产生多个G信号，而每个G信号与点火气缸的对应关系应该是确定不变的。在有分电器的系统中，由于点火气缸是由分火头的指向决定的，所以不会出现问题。但是在无分电器的系统中，仅有G信号不能决定具体的点火气缸，所以ECU输出信号中增加了辨缸信号IGd，以便与G信号一同决定需要点火的气缸。在无分电器同时点火方式中，又把IGd分为IGdA和IGdB。

　　3.无分电器点火控制系统 （DIL）

无分电器点火控制系统是一种全电子化的点火系统。

优点：由于没有机械传动，减少了分火头与旁电极这一中间跳火间隙的能量损耗和干扰。由于无分电器，也使发动机各部件的布置更容易、更合理。

分类：每缸一个点火线圈的独立点火方式。两个活塞位置同步缸（两个缸的活塞同时到达上止点位置，但一个缸为压缩行程的上止点，另一个缸为排气行程的上止点）共用一个点火线圈的同时点火方式。

（1）无分电器同时点火方式　1、6缸，2、5缸及3、4缸分别为同步缸，两同步缸共用一个线圈，其方法是两同步缸的火花塞与共用的点火线圈二次线圈串联。当点火线圈一次线圈断电时，一个气缸处于压缩行程的上止点，所以称有效点火；而另一个气缸处于排气行程的上止点，称无效点火。由于处于排气行程中气缸内的压力很低，加之废气中导电离子较多，其火花塞很容易被高压击穿，消耗的能量非常少，不会对压缩行程气缸点火产生影响。

（2）无分电器独立点火方式控制系统　由于每缸都有独立的点火线圈，所以即使发动机的转速高达9000r/min，线圈也有较长的通电时间（大的闭合角），可以提供足够高的点火能量。与分电器系统相比，在相同的转速和相同点火能量下，单位时间内点火线圈的电流要小得多，因此，线圈不宜发热而体积又可以非常小巧，一般是将点火线圈压装在火花塞上，这种点火方式控制系统特别适合于多气门发动机。

三、最佳点火提前角及影响点火提前角的因素

点火提前角的控制可分为开环控制和闭环控制两种。

开环控制的基本点火提前角是靠预先在台架上用实验方法测得的数据来确定的。这些数据存入ECU的只读存储器ROM中，工作时，ECU根据发动机的工况来选择调取。

发动机工作时，发动机转速、节气门开度、进气流量等基本参数通过相应的传感器检测出来，并输入ECU，由ECU从其只读存储器ROM中查找相应的基本点火提前角（或由经验式计算得出），再根据冷却液温度、进气温度等参数，对查找出的（或计算出的）基本点火提前角进行修正，得到适应当前工况的最佳点火提前角，并存入随机存储器RAM中，然后利用发动机转速（或转角）信号和曲轴位置信号，将最佳点火提前角转换成点火时刻，即一次侧电流的切断时刻；ECU还要根据电源电压、发动机转速等信号，从其只读存储器ROM中选取并换算成适应当前工况的一次线圈电流导通时间。由ECU以方波的形式发出指令，指挥点火控制器或功率三极管，在所确定的时刻导通和切断点火线圈中的一次侧电流，使点火系统正常工作。

由于开环控制方式所确定的点火时刻比传统的机械式点火正时调节装置所确定的点火时刻更接近于理想状态，因而发动机的动力性有不同程度的提高，经济性也可以提高3%～5%。但是，传感器工作状态的改变会引起开环控制精度的改变，而且ECU中所存数据无法适应发动机本身制造精度、磨损状况、使用条件等变化而引起的最佳点火提前角的变化。随着使用时间的增加，ECU所存数据也会逐渐不能适应发动机对最佳点火提前角的要求，造成发动机性能逐渐下降，以致ECU控制点火正时的优势逐渐减退。为解决上述问题，一些汽车公司正致力于开发具有自学习（或称自适应）功能的智能型ECU的工作。ECU能够根据发动机本身制造精度、磨损状况、使用条件等，对其存储器中的数据进行自动调整，从而使发动机始终处于最佳点火提前角的状态下工作。

闭环控制方式是根据发动机实际运行结果的反馈信息来控制点火提前角的，所以闭环控制又称为反馈控制。通常，闭环控制方式是利用爆震传感器反馈爆震信号来控制点火提前角的。目前广泛应用的电控点火系统，是在开环控制方式的基础上再配以闭环控制方式的混合控制方式。

　　1.最佳点火提前角

能保证发动机的动力性、经济性和排放都达到最佳值的点火提前角称为最佳点火提前角。一般来说，混合气在气缸内燃烧时，其最高燃烧压力（也可以说是发动机的最大输出功率）出现在曲轴转角的上止点后10°左右。如图1-30所示，图中曲线A是气缸内不燃烧的压力波形，它是以上止点（TDC）为中心的左右对称波形。曲线B、C、D分别表示点火时刻在上止点第10°以前、10°左右和10°以后三种点火提前角时的燃烧压力波形。由图1-30可知，Ⅱ时刻点火可以获得最佳的燃烧压力（做功也是最多的，做功的多少可以看阴影部分）且无爆震发生；而在Ⅰ时刻点火，虽然燃烧压力最高，但有爆震发生（曲线B上部的锯齿波形）。可见，最佳点火提前角在上止点前10°左右。但最佳点火提前角也不是一成不变的。

　　2.影响点火提前角的因素

（1）发动机转速对点火提前角的影响　如图1-31所示，发动机转速升高，点火提前角应该增大。在普通EFI系统中，由于采用的是机械式离心调节器，所以调节曲线于理想点火调节曲线相差较大。当采用ESA时，可以使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。

（2）进气歧管绝对压力对点火提前角的影响　如图1-32所示，当管路压力高（真空度小，负荷大），要求点火提前角小；反之，管路压力低（真空度高，负荷小）时，要求点火提前角大。在普通EFI系统中，由于采用真空调节器，所以调节曲线与理想曲线相差较大。当采用ESA控制系统时，可以使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。

（3）辛烷值对点火提前角的影响　发动机在一定条件下，会出现爆震现象。爆震使发动机动力下降、油耗增加、发动机过热，对发动机极为有害。发动机的爆震与汽油品质有密切关系，常用辛烷值来表示汽油的抗爆性能。汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可以加大；反之，汽油的辛烷值越低，抗爆性越差，点火提前角应减少。在无电控的普通点火系统中，是靠人工分电器初始位置进行调节来实现的。在EFI中，为了适应不同辛烷值的汽油的需要，在实际运用时，可以根据不同的汽油品种进行选择。在出厂时，一般开关设定在无铅汽油的位置上。

　　3.点火提前角的组成

影响点火提前角的因素较为复杂，在电控点火系统中，一般点火提前角由几部分组成，即实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角（或延迟角）。

初始点火提前角是ECU根据发动机上止点位置确定的固定点火时刻，其大小随发动机而异。基本点火提前角是ECU根据发动机转速信号和进气歧管压力信号（或进气量信号），在存储器中查到这一工况下运转时相应的点火提前角。修正点火提前角（或延迟角）是ECU根据各种传感器传来的信号，对点火提前角进行修正，使控制更加准确。

在ESA控制系统中，根据有关传感器送来的信号，ECU计算出最佳点火时刻，输出点火正时信号（IGt），控制点火器点火。在发动机启动时，不经ECU计算，点火时刻直接由传感器信号控制一个固定的初始点火提前角。当发动机转速超过一定值时，自动转换为由ECU的点火正时信号IGt控制。

（1）初始点火提前角　为了确定点火正时，ECU根据上止点位置确定点火的时刻。在有些发动机中，ECU把G₁或G₂信号后第一个Ne信号过零点定为压缩行程上止点前10°，ECU计算点火正时时，就把这一点作为参考点。这个角度就称作初始点火提前角，其大小随发动机而异。

（2）点火提前角的计算　发动机工作时，ECU根据进气歧管压力（或进气量）和发动机转速，从存储器存储的数据中找到相应的基本点火提前角，再根据有关传感器信号值加以修正，得出实际点火提前角。

四、点火提前角的控制

点火提前角的控制包括两种基本情况。一是启动期间的点火时刻控制，即发动机启动时工况，按固定的曲轴转角位置点火。二是启动后发动机正常运行时，点火时刻由进气歧管压力信号（或进气量信号）和发动机转速确定的基本点火提前角和修正量决定。修正项目随发动机而异，并根据发动机各自的特性曲线进行修正，如图1-33所示。

　　1.启动工况的点火时刻控制

在启动期间，发动机转速较低（通常在500r/min以下），由于进气歧管压力信号或进气量信号不稳定，一般点火时刻固定在初始点火提前角（数值大小随发动机而异）。初始点火角由ECU中的备用模块进行设定。在某些发动机中，ECU还需输入启动信号（STA）。此时的控制信号主要是发动机转速（Ne）信号和启动开关（STA）信号。

　　2.启动后点火时刻控制

（1）基本点火提前角　在正常工况下运转时，节气门位置传感器的怠速触点（IDL）断开，ECU根据存储器的数据确定基本点火提前角，数据表格存储形式在正常运行工况运行时，控制信号主要有进气歧管压力信号（或进气量信号）、发动机转速信号、节气门位置信号、汽油品种选择开关或插头（RP）、爆震信号（KNK）等。

在某些发动机中，按汽油辛烷值不同，在存储器中存放着两张基本点火提前角的数据表格，驾驶员可根据使用汽油的辛烷值，通过汽油选择开关或插头进行选择。

具有爆震控制功能的点火提前角系统（ESA），其ECU中还存有专用于爆震控制点火时刻的数据。

在怠速工况下运行时，节气门位置传感器怠速触点闭合，此时，ECU根据发动机转速和空调开关是否接通等确定基本点火提前角。

在怠速工况运行时，控制信号主要有节气门位置信号（IDL）、发动机转速信号（Ne）和空调开关信号（A/C）。

（2）点火提前角的修正

①暖机修正。发动机冷车启动后，当发动机冷却液温度较低时，应增大点火提前角，暖机过程中，随冷却液温度升高，点火提前角会增大。修正曲线的形状与提前角的大小随车型不同而异。暖机过程中，控制信号主要有冷却液温度信号（THW）、进气歧管压力（或进气量）信号、节气门位置信号等。

②过热修正。发动机处于正常运行工况（怠速触点断开），当冷却液温度过高时，为了避免产生爆震，应将点火提前角推迟。发动机处于正常运行工况（怠速触点闭合），冷却液温度过高时，为了避免长时间过热，应将点火提前角增大。过热修正控制信号主要有冷却液温度信号（THW）、节气门位置信号（IDL）。

③怠速稳定性的修正。发动机在怠速运行期间，由于发动机负荷变化使发动机转速改变，ECU要调整点火提前角，使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。怠速运转时，ECU不断地计算发动机的平均转速。当发动机的转速低于规定的怠速转速时，ECU根据与怠速目标转速差值的大小相应地增大点火提前角；反之，则推迟点火提前角。怠速稳定修正信号主要有发动机转速信号（Ne）、节气门位置（IDL）、车速（SPD）、空调信号（A/C）等。

（3）最大和最小提前角控制　如果发动机实际点火提前角（初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前或延迟角）不合理，发动机很难正常运转。在初始点火提前角已设定时，受ECU控制的实际点火提前角则为基本点火提前角与修正点火提前角之和，该值应保证在某一范围内。最大提前角为35°～45°，最小提前角为-10°～0°。

五、闭合角的控制

闭合角控制电路的作用是根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角，以保证足够的点火能量。在发动机转速上升和蓄电池电压下降时，闭合角控制电路使闭合角加大，即延长一次侧电路的通电时间，防止一次侧储能下降，确保点火能量。在发动机转速下降和蓄电池电压较高时，闭合角控制电路使闭合角减小，即缩减一次侧电路的通电时间，确保一次线圈的安全。

　　1.ECU对闭合角的控制

通常，ECU根据电源电压查得导通时间，再根据发动机转速换算成曲轴的转角，以确定闭合角的大小。

例如，某六缸发动机，电源电压为12V，大功率晶体管导通时间为5ms，发动机转速为2000r/min，则导通5ms相当于曲轴转角为

在这种状况下，大功率晶体管从导通到截止，必须保持60°的曲轴转角，即闭合角为60°。又因六缸发动机的做功间隔为120°，亦即大功率晶体管截止到下一次截止为120°。大功率晶体管截止时，曲轴的转角为120°-60°=60°，那么ECU从大功率晶体管截止开始时计数60个1°信号，第61个1°信号起大功率晶体管开始导通，即一次侧电流开始导通。

　　2.电子点火器中闭合角的控制

电子点火器末级大功率晶体三极管的导通时间与发动机转速、集成块工作电压以及点火线圈的工作特性有关。

例如，桑塔纳2000点火电子组件中闭合角的控制可分成两部分。第一部分由L497集成块与其脚10上的电容器C_T、脚12上的偏流电阻R₇组成一闭合时间基准定时器。当霍耳输入信号为“+”（脉冲的上升沿）时，C_T以一恒定电流I₁₀充电，其充电电流值一般为：-11～9.8μA（U_T=5.3～16V，U₁₀=0.5V，t=10～33ms），调节偏流电阻R₇，可调整I₁₀的数值。第二部分由L497集成块与其脚11上的电容器C_V、脚12上的偏流电阻R₇组成闭合时间控制及调整电路。必须指出的是，电容器C_W上的电压取决于发动机转速和集成块的工作电压值的大小，若输入信号为“+”，C_W 上的电压亦为“+”；若输入的霍尔信号下跳为“-”，C_W 以恒定的电流I₁₁放电，其放电电流值为0.5μA≤I₁₁≤1μA。

当U₁₀=U₁₁时，便是点火线圈导通的起始点。由于在低速时流过线圈电流时间较长，为减少大功率管上产生的功率损耗，必须减少导通时的过饱和时间t_d。

　　3. 1°信号的产生

1°信号由曲轴位置传感器产生。下面介绍磁脉冲式和光电式曲轴位置传感器的1°信号产生原理。安装于曲轴前端（皮带轮之后）的盘式磁脉冲传感器的结构，主要由信号盘和信号发生器组成。信号盘随发动机曲轴一同转动，其边缘有均匀加工的细齿，齿与齿的间隔为4°，共有90个齿。另外，信号盘上每隔120°（六缸发动机）设计一个凸缘，共3个。信号发生器安装在信号盘的圆周外侧，其外形为长形盒，四孔插座作为信号线的连接插孔。信号发生器内有三个永久磁铁做成的磁头，磁头上分别绕有三组相互独立的线圈。磁头①、③安装得与信号盘上的细齿对正，感受信号盘圆周上细齿的变化。磁头②与信号盘上的凸缘安装在同一平面，感受凸缘的变化。

发动机转动时，信号盘上的细齿和凸缘使磁头与信号盘之间的磁通发生变化，在磁头上的线圈中便产生与发动机转速和曲轴位置相关的周期信号。将这些信号进行放大、滤波和整形后，便可得到标准的矩形波。在磁头②上产生的信号每120°一个脉冲。每一个凸缘位置正好对应着六缸发动机的两个气缸活塞上止点前70°的位置，所以又称此信号为上止点前70°信号。磁头①、③的安装位置相隔3°，用于测量曲轴转角，两磁头所感应出的信号为同周期的矩形波（相位相差90°）。将这两路信号进行处理，那么，两信号合成的结果为一列周期为1°的脉冲。通过这样的测量与处理，最终可以获得测量精度为1°的发动机曲轴转角信号，并且可以得到每一时刻曲轴位置相对气缸上止点的角度。

光电式曲轴位置传感器一般安装在分电器内。它由光电信号发生器和固定在分电器轴上随轴转动的带孔的遮光盘组成。遮光盘上刻有光孔，在其圆周外圈，均匀地刻有360条缝隙，在内圈的圆周上均匀地刻有6个较宽的缝隙。信号发生器固定在分电器壳上，并分作两部分分别位于遮光盘的上下两侧。上部装有两只发光二极管，分别对在遮光盘的两圈缝隙上，下部分装有两只光敏二极管，分别与遮光盘上边的两只发光管对正。发动机转动时，遮光盘随之而转，当遮光盘上的缝隙与光电传感器对准时，光线通过缝隙照在其下边的光敏二极管上，使光敏二极管导通。当光线被遮光盘挡住时，光敏二极管截止。这样，在光敏二极管上就会产生一定的电压信号，将此信号进行放大、处理，即可得到控制点火用的脉冲信号。如图1-34所示为光电式信号发生器。

由外圈一组产生的信号，其周期对应于分电器轴转动角度的1°，将此信号进行2倍频，即可获得对应于曲轴转角为1°的信号。内圈的一组光电传感器的信号周期为60°（分电器轴转角），对应于曲轴转角为120°。图1-35所示为光电式曲轴位置传感器的输出信号波形图。使用中，将内圈信号产生的缝隙固定在发动机做功缸的上止点前70°的位置，则此信号即可作为发动机各对应缸的压缩上止点参考信号。

六、爆震控制

爆震是汽油机运行中最有害的一种故障现象。发动机工作如果持续产生爆震，火花塞电极或者是活塞就可能产生过热、熔损等现象，造成严重故障，因此必须防止爆震的产生。爆震与点火时刻有密切关系，同时还与汽油的辛烷值有关。

由图1-36可知，在传统的点火系统和无爆震控制的点火系统中，为防止爆震的发生，其点火时刻的设定往往远离爆震边缘。这样势必就会降低发动机效率，增加燃油消耗。而具有爆震控制的点火系统，点火时刻到爆震边缘只留一个较小的余量，或者说，就在爆震界面上工作，这样既控制了爆震的发生，又能更有效地得到发动机的输出功率。

　　1.爆震控制系统

爆震控制系统由传感器和ECU两大部分组成。

从硬件上看，爆震控制系统实际上就是加了爆震传感器的点火控制系统。

　　2.爆震控制方法

爆震传感器安装在发动机的缸体上，利用压电晶体的压电效应，把缸体的振动转换成电信号输入ECU，ECU把爆震传感器输出的信号进行滤波处理，同时判定有无爆震以及爆震强度的强弱，进而推迟点火时间。当ECU有爆震信号输入时，点火控制系统采用闭环控制方式，爆震强，推迟点火角度大；爆震弱，推迟点火角度小，并在原点火提前角的基础上推迟点火提前角，直到爆震消失为止，当爆震消失后，在一段时间内维持当前的点火时间角。如果没有爆震发生，则逐步增加点火提前角一直到爆震发生，当发动机再次出现爆震时，ECU又使点火提前角再次推迟，调整过程如此反复进行。

闭环控制所用的反馈信息可以是发动机的爆震信号、转速信号或气缸的压力信号等。最常见的是利用发动机的爆震信号作为反馈信息，用来控制大负荷等工况下的点火提前角；在怠速等工况，则常用发动机的转速信号作为反馈信息，从而尽可能维护怠速时稳定运转；中等负荷等工况，则一般采用开环控制方式，但在此工况下一旦发生爆震，又会自动转入利用爆震信号作为反馈信息的闭环控制方式。

利用发动机爆震信号作为反馈信息的闭环控制方式中，爆震传感器将发动机的爆震状况反馈给ECU，一旦爆震程度超过规定的标准，ECU立即使点火系统推迟点火；当爆震程度低于规定的标准时，ECU又会将点火时刻提前，循环调节点火时刻的结果，使发动机始终处于临界爆震的工作状态，此工作状态与发动机的技术状况无关。在此工作状态下，可使发动机获得最大的动力性能，经济性能也可以得到一定程度的改善。

用于检测爆震信号的传感器有三类。第一类利用装于每个气缸内的压力传感器检测爆震引起的压力波动；第二类把一个或两个加速度传感器装在发动机缸体或进气管上，检测爆震引起的振动；第三类对燃烧噪声进行频谱分析。

若用发生爆震的循环次数与实际工作循环的次数之比值（爆震率）来衡量爆震强度，可以定量地把爆震分为四个等级：爆震率在5%以下时为微爆震；5%～10%为轻爆震；10%～25%为中爆震；25%以上为重爆震。

当发动机出现1%～5%的轻微爆震时，其动力性、经济性接近最佳值。闭环控制方式即按轻微爆震来确定最佳点火提前角。

闭环控制时，ECU测出的爆震率对点火提前角进行调节。一定时间内无爆震时，就逐步增大点火提前角，直至发生轻微爆震；爆震率大于5%时，又将点火提前角减小，直至爆震消除。

ECU对点火提前角的调节有快速调节法和慢速调节法两种。采用快速调节法时，一旦发生爆震并需要调整提前角，则将点火提前角减小一个较大的固定值（5°～10°），使爆震迅速消除。之后，曲轴每转5～20周，就将点火提前角增大1°或0.5°。采用慢速调节法时，则每次将点火提前角减小1°或其他较小值，直至爆震消除或进入轻微爆震区。一定时间内无爆震时，则每次将点火提前角增大1°或其他较小值，直至进入轻微爆震区。慢速调节法比快速调节法更适合于闭环控制点火系统，因为它能较好地适应发动机技术状况缓慢地变化。有些系统则每次发生爆震均对点火提前角进行调节，爆震消除一段时间后，点火提前角又逐步增大。

对发动机点火提前角实施闭环反馈控制，无需人工调整点火提前角，同时，可以适当提高发动机的压缩比，进一步改善其动力性和经济性。但排放性能将有一定程度的下降（主要是NO_x排放增多）。