第四節 點火控制
一、點火控制系統的發展
20世紀70年代，美國GM公司采用了集成電路（IC）點火裝置，高能點火（HEI）系統，并在分電器內裝上點火線圈和點火控制線路，力圖將點火系統做成一體，這種電路具有結構緊湊、可靠性高、成本低、耗電少、不需冷卻、響應性好等特點。后期又采用數字式點火時刻控制系統，稱為邁塞（MISAR）系統。該系統體積小，由中央處理器（CPU）、存儲器（RAM/ROM）和模/數（A/D）轉換器等組成。系統可根據輸入的冷卻液溫度、轉速和負荷等信號，計算出最佳點火時刻。美國克萊斯勒公司（Chrysler corporation）首先創立了模擬計算機對發動機點火時刻進行控制的控制系統。
傳統的點火系統，其點火時刻的調整是依靠機械離心式調節裝置和真空式調節裝置完成的，由于機械的滯后、磨損及裝置本身的局限性，故不能保證點火時刻在最佳值。而用ECU控制的點火系統，則可方便地解決以上問題。因為用微機可考慮更多的對點火提前角影響的因素，使發動機在各種工況下均能達到最佳點火時刻，從而提高發動機的動力性、經濟性、改善排放指標。ECU控制的點火系統是隨著電子技術的進步而發展起來的一門新技術，也是汽車電子化的必然趨勢。
點火系統最基本的原理是通過斷電開關控制點火線圈一次電流的大小和斷電時間，從而控制點火的能量和時刻，保證發動機氣缸內的混合氣徹底燃燒。
在傳統的化油器式汽油機中，點火控制系統經過了傳統式（觸點式）向無觸點式發展的過程。在這一過程中，系統的分電器仍一直采用機械式離心和真空提前機構來控制發動機的點火提前角。
隨著EFI系統的出現和發展，點火控制系統開始采用電控點火裝置（ESA）。它可以使發動機在任何工況下均處于最佳點火提前狀態，并實現三方面的功能：通電時間控制、點火提前角控制和爆震控制。
二、電子點火控制系統
（一）電控點火系統分類
電控點火系統可分為有分電器式和無分電器式兩種形式。
1.有分電器式點火控制系統
ECU根據各輸入信號，確定點火時刻，并將點火正時信號IGt送至點火器，當IGt信號變為低電平時，點火線圈一次側被切斷，二次線圈中感應出高壓電，再由分電器送至相應缸火花塞點火。
為了產生穩定的二次側電壓和保證系統的可靠工作，在點火器中設有閉合角控制回路和點火確認信號（IGf）安全保護電路。
2.無分電器的點火控制系統
無分電器的點火控制系統有二極管分配式和點火線圈分配式兩大類。
（1）二極管分配式 二極管分配式無分電器點火系統采用同時點火方式，點火順序為1—3—4—2，當ECU接收到曲軸位置傳感器相應信號時，向點火控制器發出點火信號，點火控制器的控制回路使T1截止，一次線圈中的電流被切斷，在二次線圈中感應出下“+”上“-”的高壓電，經4缸和1缸火花塞構成回路，兩個火花塞均跳火，此時1缸接近壓縮終了，混合氣被點燃，而4缸正在排氣，火花塞點空火。曲軸轉過180°后，ECU接收到傳感器信號后再次向點火控制器發出觸發信號，T2截止，一次線圈中電流被切斷，二次線圈感應出上“+”下“-”的高壓電，并經2缸和3缸火花塞構成回路，同時跳火，此時3缸點火做功，2缸火花塞點空火。依次類推，發動機曲軸轉2圈，各缸做功1次。如圖1-27所示為二極管分配式無分電器點火。
圖1-27 二極管分配式無分電器點火
（2）點火線圈分配式 點火線圈分配式無分電器點火系統是將來自點火線圈的高壓電直接分配給火花塞，有同時點火和單獨點火兩種形式。
①同時點火。同時點火即用一個點火線圈對到達壓縮和排氣上止點的兩個氣缸同時實施點火，處于壓縮的一缸，混合氣被點燃而做功，正在排氣的另一缸火花塞點空火。ECU根據凸輪軸位置傳感器信號，選擇相應點火的氣缸，并將點火信號送給點火組件，使相應的晶體管VT截止或導通，點火線圈直接向火花塞輸出高壓電。
②單獨點火。單獨點火即為每一個氣缸的火花塞配備一個點火線圈，單獨直接地對每個氣缸點火。這種單獨點火系統由于取消了高壓線，能量損失小，效率高，電磁干擾少。
（二）ECU控制的點火系統組成
現代點火控制系統都是計算機控制的電子控制系統。ECU控制的點火系統主要由ECU、傳感器和點火執行器三大部分組成，其功能如下。
①ECU接收各種傳感器送來的信號經過數據處理后，輸出信號（缸序信號和點火信號）并通過電能輸出級傳到點火執行器。
②傳感器在點火系中應用的傳感器主要有空氣流量計、發動機轉速傳感器、節氣門位置傳感器、冷卻液溫度傳感器及爆震傳感器等。
③點火控制裝置具有缸序判別、閉合角控制、恒流控制、安全信號等電路，其主要功能是接收ECU發生的缸別信號（IGdA、IGdB）和點火信號（IGt），驅動點火線圈工作，并向ECU輸入安全信號（IGf）。
（三）電子點火系統原理
1.點火器
點火器包括點火控制電路、閉合角控制電路、點火器信號電路、功率晶體管及其驅動電路等。
2.點火線圈及分電器
點火線圈采用一次線圈電阻值很小的高能點火線圈。在有分電器的系統中，各氣缸共用一個點火線圈；在無分電器的系統中，將氣缸分組，每組共用一個點火線圈，或者是每個氣缸獨立用一個線圈。電子點火控制系統的組成如圖1-28所示。
圖1-28 電子點火系統原理
（1）ECU的輸入信號 ECU的輸入信號，除了節氣門位置傳感器、空氣流量計、水溫傳感器等送來的信號外，還有曲軸位置傳感器送來的以下信號。
①G信號。所謂G信號，即上止點參考位置信號。它的周期對應的曲軸轉角等于發動機各缸工作間隔所對應的曲軸轉角（四缸發動機為180°，六缸發動機為120°），G信號的相位所對應的曲軸位置與各組活塞的上止點位置有一定的角度，一般為上止點前10°。
根據G信號，ECU可準確地計算出曲軸每轉1°及一周所用時間和發動機轉速。由轉速和其他傳感器輸入的參數，ECU可通過計算得到點火提前角和點火線圈通電時間。根據計算的1°信號所用時間，可計算出G信號后點火器的通電和斷電時刻，最后輸出點火控制信號。
在無分電器的點火控制系統中，有的將上止點位置G信號分為G1和G2，兩信號相隔180°（曲軸轉角360°）。在豐田皇冠汽車無分電器點火控制系統中，G1設定在第六缸上止點附近，G2設定在第一缸上止點附近。
②Ne信號。所謂Ne信號，即發動機曲軸轉速信號。
Ne信號的每一個脈沖，表示發動機曲軸轉過一個固定的角度。一般的系統中，Ne信號周期為轉軸轉過30°所對應的時間，在較精密的系統中，Ne信號周期為曲軸轉過1°所對應的時間。
（2）ECU的輸出信號
①點火控制信號IGt。IGt實際上就是點火器中功率晶體管的通斷控制信號。它是ECU輸出到點火組件的點火命令信號，也是點火組件計算閉合角的基準信號。IGt信號輸出后，在活塞位置達到存儲器所記憶的最佳點火時間時，IGt信號消失，也就是發出了點火指令，見圖1-29。
圖1-29 IGt信號
②辨缸信號IGdA、IGdB。曲軸每轉一周將產生多個G信號，而每個G信號與點火氣缸的對應關系應該是確定不變的。在有分電器的系統中，由于點火氣缸是由分火頭的指向決定的，所以不會出現問題。但是在無分電器的系統中，僅有G信號不能決定具體的點火氣缸，所以ECU輸出信號中增加了辨缸信號IGd，以便與G信號一同決定需要點火的氣缸。在無分電器同時點火方式中，又把IGd分為IGdA和IGdB。
3.無分電器點火控制系統 （DIL）
無分電器點火控制系統是一種全電子化的點火系統。
優點：由于沒有機械傳動，減少了分火頭與旁電極這一中間跳火間隙的能量損耗和干擾。由于無分電器，也使發動機各部件的布置更容易、更合理。
分類：每缸一個點火線圈的獨立點火方式。兩個活塞位置同步缸（兩個缸的活塞同時到達上止點位置，但一個缸為壓縮行程的上止點，另一個缸為排氣行程的上止點）共用一個點火線圈的同時點火方式。
（1）無分電器同時點火方式 1、6缸，2、5缸及3、4缸分別為同步缸，兩同步缸共用一個線圈，其方法是兩同步缸的火花塞與共用的點火線圈二次線圈串聯。當點火線圈一次線圈斷電時，一個氣缸處于壓縮行程的上止點，所以稱有效點火；而另一個氣缸處于排氣行程的上止點，稱無效點火。由于處于排氣行程中氣缸內的壓力很低，加之廢氣中導電離子較多，其火花塞很容易被高壓擊穿，消耗的能量非常少，不會對壓縮行程氣缸點火產生影響。
（2）無分電器獨立點火方式控制系統 由于每缸都有獨立的點火線圈，所以即使發動機的轉速高達9000r/min，線圈也有較長的通電時間（大的閉合角），可以提供足夠高的點火能量。與分電器系統相比，在相同的轉速和相同點火能量下，單位時間內點火線圈的電流要小得多，因此，線圈不宜發熱而體積又可以非常小巧，一般是將點火線圈壓裝在火花塞上，這種點火方式控制系統特別適合于多氣門發動機。
三、最佳點火提前角及影響點火提前角的因素
點火提前角的控制可分為開環控制和閉環控制兩種。
開環控制的基本點火提前角是靠預先在臺架上用實驗方法測得的數據來確定的。這些數據存入ECU的只讀存儲器ROM中，工作時，ECU根據發動機的工況來選擇調取。
發動機工作時，發動機轉速、節氣門開度、進氣流量等基本參數通過相應的傳感器檢測出來，并輸入ECU，由ECU從其只讀存儲器ROM中查找相應的基本點火提前角（或由經驗式計算得出），再根據冷卻液溫度、進氣溫度等參數，對查找出的（或計算出的）基本點火提前角進行修正，得到適應當前工況的最佳點火提前角，并存入隨機存儲器RAM中，然后利用發動機轉速（或轉角）信號和曲軸位置信號，將最佳點火提前角轉換成點火時刻，即一次側電流的切斷時刻；ECU還要根據電源電壓、發動機轉速等信號，從其只讀存儲器ROM中選取并換算成適應當前工況的一次線圈電流導通時間。由ECU以方波的形式發出指令，指揮點火控制器或功率三極管，在所確定的時刻導通和切斷點火線圈中的一次側電流，使點火系統正常工作。
由于開環控制方式所確定的點火時刻比傳統的機械式點火正時調節裝置所確定的點火時刻更接近于理想狀態，因而發動機的動力性有不同程度的提高，經濟性也可以提高3%～5%。但是，傳感器工作狀態的改變會引起開環控制精度的改變，而且ECU中所存數據無法適應發動機本身制造精度、磨損狀況、使用條件等變化而引起的最佳點火提前角的變化。隨著使用時間的增加，ECU所存數據也會逐漸不能適應發動機對最佳點火提前角的要求，造成發動機性能逐漸下降，以致ECU控制點火正時的優勢逐漸減退。為解決上述問題，一些汽車公司正致力于開發具有自學習（或稱自適應）功能的智能型ECU的工作。ECU能夠根據發動機本身制造精度、磨損狀況、使用條件等，對其存儲器中的數據進行自動調整，從而使發動機始終處于最佳點火提前角的狀態下工作。
閉環控制方式是根據發動機實際運行結果的反饋信息來控制點火提前角的，所以閉環控制又稱為反饋控制。通常，閉環控制方式是利用爆震傳感器反饋爆震信號來控制點火提前角的。目前廣泛應用的電控點火系統，是在開環控制方式的基礎上再配以閉環控制方式的混合控制方式。
1.最佳點火提前角
能保證發動機的動力性、經濟性和排放都達到最佳值的點火提前角稱為最佳點火提前角。一般來說，混合氣在氣缸內燃燒時，其最高燃燒壓力（也可以說是發動機的最大輸出功率）出現在曲軸轉角的上止點后10°左右。如圖1-30所示，圖中曲線A是氣缸內不燃燒的壓力波形，它是以上止點（TDC）為中心的左右對稱波形。曲線B、C、D分別表示點火時刻在上止點第10°以前、10°左右和10°以后三種點火提前角時的燃燒壓力波形。由圖1-30可知，Ⅱ時刻點火可以獲得最佳的燃燒壓力（做功也是最多的，做功的多少可以看陰影部分）且無爆震發生；而在Ⅰ時刻點火，雖然燃燒壓力最高，但有爆震發生（曲線B上部的鋸齒波形）。可見，最佳點火提前角在上止點前10°左右。但最佳點火提前角也不是一成不變的。
圖1-30 氣缸壓力與點火時刻的關系
2.影響點火提前角的因素
（1）發動機轉速對點火提前角的影響 如圖1-31所示，發動機轉速升高，點火提前角應該增大。在普通EFI系統中，由于采用的是機械式離心調節器，所以調節曲線于理想點火調節曲線相差較大。當采用ESA時，可以使發動機的實際點火提前角接近于理想的點火提前角。
圖1-31 轉速對點火提前角的影響
（2）進氣歧管絕對壓力對點火提前角的影響 如圖1-32所示，當管路壓力高（真空度小，負荷大），要求點火提前角小；反之，管路壓力低（真空度高，負荷小）時，要求點火提前角大。在普通EFI系統中，由于采用真空調節器，所以調節曲線與理想曲線相差較大。當采用ESA控制系統時，可以使發動機的實際點火提前角接近于理想的點火提前角。
圖1-32 歧管真空度對點火提前角的影響
（3）辛烷值對點火提前角的影響 發動機在一定條件下，會出現爆震現象。爆震使發動機動力下降、油耗增加、發動機過熱，對發動機極為有害。發動機的爆震與汽油品質有密切關系，常用辛烷值來表示汽油的抗爆性能。汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，點火提前角可以加大；反之，汽油的辛烷值越低，抗爆性越差，點火提前角應減少。在無電控的普通點火系統中，是靠人工分電器初始位置進行調節來實現的。在EFI中，為了適應不同辛烷值的汽油的需要，在實際運用時，可以根據不同的汽油品種進行選擇。在出廠時，一般開關設定在無鉛汽油的位置上。
3.點火提前角的組成
影響點火提前角的因素較為復雜，在電控點火系統中，一般點火提前角由幾部分組成，即實際點火提前角=初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火提前角（或延遲角）。
初始點火提前角是ECU根據發動機上止點位置確定的固定點火時刻，其大小隨發動機而異。基本點火提前角是ECU根據發動機轉速信號和進氣歧管壓力信號（或進氣量信號），在存儲器中查到這一工況下運轉時相應的點火提前角。修正點火提前角（或延遲角）是ECU根據各種傳感器傳來的信號，對點火提前角進行修正，使控制更加準確。
在ESA控制系統中，根據有關傳感器送來的信號，ECU計算出最佳點火時刻，輸出點火正時信號（IGt），控制點火器點火。在發動機啟動時，不經ECU計算，點火時刻直接由傳感器信號控制一個固定的初始點火提前角。當發動機轉速超過一定值時，自動轉換為由ECU的點火正時信號IGt控制。
（1）初始點火提前角 為了確定點火正時，ECU根據上止點位置確定點火的時刻。在有些發動機中，ECU把G1或G2信號后第一個Ne信號過零點定為壓縮行程上止點前10°，ECU計算點火正時時，就把這一點作為參考點。這個角度就稱作初始點火提前角，其大小隨發動機而異。
（2）點火提前角的計算 發動機工作時，ECU根據進氣歧管壓力（或進氣量）和發動機轉速，從存儲器存儲的數據中找到相應的基本點火提前角，再根據有關傳感器信號值加以修正，得出實際點火提前角。
四、點火提前角的控制
點火提前角的控制包括兩種基本情況。一是啟動期間的點火時刻控制，即發動機啟動時工況，按固定的曲軸轉角位置點火。二是啟動后發動機正常運行時，點火時刻由進氣歧管壓力信號（或進氣量信號）和發動機轉速確定的基本點火提前角和修正量決定。修正項目隨發動機而異，并根據發動機各自的特性曲線進行修正，如圖1-33所示。
圖1-33 點火提前角的控制
1.啟動工況的點火時刻控制
在啟動期間，發動機轉速較低（通常在500r/min以下），由于進氣歧管壓力信號或進氣量信號不穩定，一般點火時刻固定在初始點火提前角（數值大小隨發動機而異）。初始點火角由ECU中的備用模塊進行設定。在某些發動機中，ECU還需輸入啟動信號（STA）。此時的控制信號主要是發動機轉速（Ne）信號和啟動開關（STA）信號。
2.啟動后點火時刻控制
（1）基本點火提前角 在正常工況下運轉時，節氣門位置傳感器的怠速觸點（IDL）斷開，ECU根據存儲器的數據確定基本點火提前角，數據表格存儲形式在正常運行工況運行時，控制信號主要有進氣歧管壓力信號（或進氣量信號）、發動機轉速信號、節氣門位置信號、汽油品種選擇開關或插頭（RP）、爆震信號（KNK）等。
在某些發動機中，按汽油辛烷值不同，在存儲器中存放著兩張基本點火提前角的數據表格，駕駛員可根據使用汽油的辛烷值，通過汽油選擇開關或插頭進行選擇。
具有爆震控制功能的點火提前角系統（ESA），其ECU中還存有專用于爆震控制點火時刻的數據。
在怠速工況下運行時，節氣門位置傳感器怠速觸點閉合，此時，ECU根據發動機轉速和空調開關是否接通等確定基本點火提前角。
在怠速工況運行時，控制信號主要有節氣門位置信號（IDL）、發動機轉速信號（Ne）和空調開關信號（A/C）。
（2）點火提前角的修正
①暖機修正。發動機冷車啟動后，當發動機冷卻液溫度較低時，應增大點火提前角，暖機過程中，隨冷卻液溫度升高，點火提前角會增大。修正曲線的形狀與提前角的大小隨車型不同而異。暖機過程中，控制信號主要有冷卻液溫度信號（THW）、進氣歧管壓力（或進氣量）信號、節氣門位置信號等。
②過熱修正。發動機處于正常運行工況（怠速觸點斷開），當冷卻液溫度過高時，為了避免產生爆震，應將點火提前角推遲。發動機處于正常運行工況（怠速觸點閉合），冷卻液溫度過高時，為了避免長時間過熱，應將點火提前角增大。過熱修正控制信號主要有冷卻液溫度信號（THW）、節氣門位置信號（IDL）。
③怠速穩定性的修正。發動機在怠速運行期間，由于發動機負荷變化使發動機轉速改變，ECU要調整點火提前角，使發動機在規定的怠速轉速下穩定運轉。怠速運轉時，ECU不斷地計算發動機的平均轉速。當發動機的轉速低于規定的怠速轉速時，ECU根據與怠速目標轉速差值的大小相應地增大點火提前角；反之，則推遲點火提前角。怠速穩定修正信號主要有發動機轉速信號（Ne）、節氣門位置（IDL）、車速（SPD）、空調信號（A/C）等。
（3）最大和最小提前角控制 如果發動機實際點火提前角（初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火提前或延遲角）不合理，發動機很難正常運轉。在初始點火提前角已設定時，受ECU控制的實際點火提前角則為基本點火提前角與修正點火提前角之和，該值應保證在某一范圍內。最大提前角為35°～45°，最小提前角為-10°～0°。
五、閉合角的控制
閉合角控制電路的作用是根據發動機轉速和蓄電池電壓調節閉合角，以保證足夠的點火能量。在發動機轉速上升和蓄電池電壓下降時，閉合角控制電路使閉合角加大，即延長一次側電路的通電時間，防止一次側儲能下降，確保點火能量。在發動機轉速下降和蓄電池電壓較高時，閉合角控制電路使閉合角減小，即縮減一次側電路的通電時間，確保一次線圈的安全。
1.ECU對閉合角的控制
通常，ECU根據電源電壓查得導通時間，再根據發動機轉速換算成曲軸的轉角，以確定閉合角的大小。
例如，某六缸發動機，電源電壓為12V，大功率晶體管導通時間為5ms，發動機轉速為2000r/min，則導通5ms相當于曲軸轉角為
在這種狀況下，大功率晶體管從導通到截止，必須保持60°的曲軸轉角，即閉合角為60°。又因六缸發動機的做功間隔為120°，亦即大功率晶體管截止到下一次截止為120°。大功率晶體管截止時，曲軸的轉角為120°-60°=60°，那么ECU從大功率晶體管截止開始時計數60個1°信號，第61個1°信號起大功率晶體管開始導通，即一次側電流開始導通。
2.電子點火器中閉合角的控制
電子點火器末級大功率晶體三極管的導通時間與發動機轉速、集成塊工作電壓以及點火線圈的工作特性有關。
例如，桑塔納2000點火電子組件中閉合角的控制可分成兩部分。第一部分由L497集成塊與其腳10上的電容器CT、腳12上的偏流電阻R7組成一閉合時間基準定時器。當霍耳輸入信號為“+”（脈沖的上升沿）時，CT以一恒定電流I10充電，其充電電流值一般為：-11～9.8μA（UT=5.3～16V，U10=0.5V，t=10～33ms），調節偏流電阻R7，可調整I10的數值。第二部分由L497集成塊與其腳11上的電容器CV、腳12上的偏流電阻R7組成閉合時間控制及調整電路。必須指出的是，電容器CW上的電壓取決于發動機轉速和集成塊的工作電壓值的大小，若輸入信號為“+”，CW 上的電壓亦為“+”；若輸入的霍爾信號下跳為“-”，CW 以恒定的電流I11放電，其放電電流值為0.5μA≤I11≤1μA。
當U10=U11時，便是點火線圈導通的起始點。由于在低速時流過線圈電流時間較長，為減少大功率管上產生的功率損耗，必須減少導通時的過飽和時間td。
3. 1°信號的產生
1°信號由曲軸位置傳感器產生。下面介紹磁脈沖式和光電式曲軸位置傳感器的1°信號產生原理。安裝于曲軸前端（皮帶輪之后）的盤式磁脈沖傳感器的結構，主要由信號盤和信號發生器組成。信號盤隨發動機曲軸一同轉動，其邊緣有均勻加工的細齒，齒與齒的間隔為4°，共有90個齒。另外，信號盤上每隔120°（六缸發動機）設計一個凸緣，共3個。信號發生器安裝在信號盤的圓周外側，其外形為長形盒，四孔插座作為信號線的連接插孔。信號發生器內有三個永久磁鐵做成的磁頭，磁頭上分別繞有三組相互獨立的線圈。磁頭①、③安裝得與信號盤上的細齒對正，感受信號盤圓周上細齒的變化。磁頭②與信號盤上的凸緣安裝在同一平面，感受凸緣的變化。
發動機轉動時，信號盤上的細齒和凸緣使磁頭與信號盤之間的磁通發生變化，在磁頭上的線圈中便產生與發動機轉速和曲軸位置相關的周期信號。將這些信號進行放大、濾波和整形后，便可得到標準的矩形波。在磁頭②上產生的信號每120°一個脈沖。每一個凸緣位置正好對應著六缸發動機的兩個氣缸活塞上止點前70°的位置，所以又稱此信號為上止點前70°信號。磁頭①、③的安裝位置相隔3°，用于測量曲軸轉角，兩磁頭所感應出的信號為同周期的矩形波（相位相差90°）。將這兩路信號進行處理，那么，兩信號合成的結果為一列周期為1°的脈沖。通過這樣的測量與處理，最終可以獲得測量精度為1°的發動機曲軸轉角信號，并且可以得到每一時刻曲軸位置相對氣缸上止點的角度。
光電式曲軸位置傳感器一般安裝在分電器內。它由光電信號發生器和固定在分電器軸上隨軸轉動的帶孔的遮光盤組成。遮光盤上刻有光孔，在其圓周外圈，均勻地刻有360條縫隙，在內圈的圓周上均勻地刻有6個較寬的縫隙。信號發生器固定在分電器殼上，并分作兩部分分別位于遮光盤的上下兩側。上部裝有兩只發光二極管，分別對在遮光盤的兩圈縫隙上，下部分裝有兩只光敏二極管，分別與遮光盤上邊的兩只發光管對正。發動機轉動時，遮光盤隨之而轉，當遮光盤上的縫隙與光電傳感器對準時，光線通過縫隙照在其下邊的光敏二極管上，使光敏二極管導通。當光線被遮光盤擋住時，光敏二極管截止。這樣，在光敏二極管上就會產生一定的電壓信號，將此信號進行放大、處理，即可得到控制點火用的脈沖信號。如圖1-34所示為光電式信號發生器。
圖1-34 光電式信號發生器
由外圈一組產生的信號，其周期對應于分電器軸轉動角度的1°，將此信號進行2倍頻，即可獲得對應于曲軸轉角為1°的信號。內圈的一組光電傳感器的信號周期為60°（分電器軸轉角），對應于曲軸轉角為120°。圖1-35所示為光電式曲軸位置傳感器的輸出信號波形圖。使用中，將內圈信號產生的縫隙固定在發動機做功缸的上止點前70°的位置，則此信號即可作為發動機各對應缸的壓縮上止點參考信號。
圖1-35 光電式曲軸位置傳感器信號波形圖
六、爆震控制
爆震是汽油機運行中最有害的一種故障現象。發動機工作如果持續產生爆震，火花塞電極或者是活塞就可能產生過熱、熔損等現象，造成嚴重故障，因此必須防止爆震的產生。爆震與點火時刻有密切關系，同時還與汽油的辛烷值有關。
由圖1-36可知，在傳統的點火系統和無爆震控制的點火系統中，為防止爆震的發生，其點火時刻的設定往往遠離爆震邊緣。這樣勢必就會降低發動機效率，增加燃油消耗。而具有爆震控制的點火系統，點火時刻到爆震邊緣只留一個較小的余量，或者說，就在爆震界面上工作，這樣既控制了爆震的發生，又能更有效地得到發動機的輸出功率。
圖1-36 爆震與轉速的關系
1.爆震控制系統
爆震控制系統由傳感器和ECU兩大部分組成。
從硬件上看，爆震控制系統實際上就是加了爆震傳感器的點火控制系統。
2.爆震控制方法
爆震傳感器安裝在發動機的缸體上，利用壓電晶體的壓電效應，把缸體的振動轉換成電信號輸入ECU，ECU把爆震傳感器輸出的信號進行濾波處理，同時判定有無爆震以及爆震強度的強弱，進而推遲點火時間。當ECU有爆震信號輸入時，點火控制系統采用閉環控制方式，爆震強，推遲點火角度大；爆震弱，推遲點火角度小，并在原點火提前角的基礎上推遲點火提前角，直到爆震消失為止，當爆震消失后，在一段時間內維持當前的點火時間角。如果沒有爆震發生，則逐步增加點火提前角一直到爆震發生，當發動機再次出現爆震時，ECU又使點火提前角再次推遲，調整過程如此反復進行。
閉環控制所用的反饋信息可以是發動機的爆震信號、轉速信號或氣缸的壓力信號等。最常見的是利用發動機的爆震信號作為反饋信息，用來控制大負荷等工況下的點火提前角；在怠速等工況，則常用發動機的轉速信號作為反饋信息，從而盡可能維護怠速時穩定運轉；中等負荷等工況，則一般采用開環控制方式，但在此工況下一旦發生爆震，又會自動轉入利用爆震信號作為反饋信息的閉環控制方式。
利用發動機爆震信號作為反饋信息的閉環控制方式中，爆震傳感器將發動機的爆震狀況反饋給ECU，一旦爆震程度超過規定的標準，ECU立即使點火系統推遲點火；當爆震程度低于規定的標準時，ECU又會將點火時刻提前，循環調節點火時刻的結果，使發動機始終處于臨界爆震的工作狀態，此工作狀態與發動機的技術狀況無關。在此工作狀態下，可使發動機獲得最大的動力性能，經濟性能也可以得到一定程度的改善。
用于檢測爆震信號的傳感器有三類。第一類利用裝于每個氣缸內的壓力傳感器檢測爆震引起的壓力波動；第二類把一個或兩個加速度傳感器裝在發動機缸體或進氣管上，檢測爆震引起的振動；第三類對燃燒噪聲進行頻譜分析。
若用發生爆震的循環次數與實際工作循環的次數之比值（爆震率）來衡量爆震強度，可以定量地把爆震分為四個等級：爆震率在5%以下時為微爆震；5%～10%為輕爆震；10%～25%為中爆震；25%以上為重爆震。
當發動機出現1%～5%的輕微爆震時，其動力性、經濟性接近最佳值。閉環控制方式即按輕微爆震來確定最佳點火提前角。
閉環控制時，ECU測出的爆震率對點火提前角進行調節。一定時間內無爆震時，就逐步增大點火提前角，直至發生輕微爆震；爆震率大于5%時，又將點火提前角減小，直至爆震消除。
ECU對點火提前角的調節有快速調節法和慢速調節法兩種。采用快速調節法時，一旦發生爆震并需要調整提前角，則將點火提前角減小一個較大的固定值（5°～10°），使爆震迅速消除。之后，曲軸每轉5～20周，就將點火提前角增大1°或0.5°。采用慢速調節法時，則每次將點火提前角減小1°或其他較小值，直至爆震消除或進入輕微爆震區。一定時間內無爆震時，則每次將點火提前角增大1°或其他較小值，直至進入輕微爆震區。慢速調節法比快速調節法更適合于閉環控制點火系統，因為它能較好地適應發動機技術狀況緩慢地變化。有些系統則每次發生爆震均對點火提前角進行調節，爆震消除一段時間后，點火提前角又逐步增大。
對發動機點火提前角實施閉環反饋控制，無需人工調整點火提前角，同時，可以適當提高發動機的壓縮比，進一步改善其動力性和經濟性。但排放性能將有一定程度的下降（主要是NOx排放增多）。