情境5 點火系統(tǒng)

學習情境5起動機運轉正常，發(fā)動機不著火故障的檢修任務1點火系統(tǒng)的構造任務2點火系統(tǒng)的主要部件任務3點火系統(tǒng)的使用與維護一、客戶報修（情境導入）1.客戶保修一臺汽油車起動時，發(fā)動機曲軸轉動正常，但無著車征兆，經(jīng)初步檢查發(fā)動機機械系工作正常，燃油供給系工作正常，而檢查點火系時，發(fā)現(xiàn)無高壓火，因此造成無法起動。2.工作流程接車談話→現(xiàn)場直觀檢查、直接接車→接受客戶、委托車輛識別→系統(tǒng)識別→系統(tǒng)知識→技術信息系統(tǒng)→電路圖→檢查記錄→勞動安全、環(huán)境保護、道路交通許可規(guī)定→測量→備件→修理→工作質量3.資訊導讀汽車在使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)起動機運轉正常，發(fā)動機不著火故障。學生要完成該檢修任務，主要應該收集和學習以下內(nèi)容：汽車點火電路電氣設備的結構、功用與原理；汽車點火電路的配線及工作原理；汽車點火電路的常見故障特征、原因、診斷和排除方法。二、信息收集認識點火系統(tǒng)2.點火電路分析圖5.1點火系統(tǒng)簡化原理圖任務1點火系統(tǒng)的構造一、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)

1．傳統(tǒng)點火系的組成傳統(tǒng)點火系的組成見圖5.2。主要包括：

(1)電源。它供給點火系統(tǒng)所需的電能，由蓄電池和發(fā)電機提供。

(2)點火線圈。其作用是將電源12V的低壓電變成15～20kV的高壓電。

(3)分電器。它包括斷電器、配電器、電容器和點火提前機構等部分。各部分作用如下：①斷電器：接通與切斷點火線圈初級電路。②配電器：將點火線圈產(chǎn)生的高壓電按汽缸的工作順序送至各缸火花塞。③電容器：減小斷電器觸點火花，延長觸點使用壽命并提高次級電壓。④點火提前機構：隨發(fā)動機轉速、負荷和汽油辛烷值的變化而改變點火提前角。

(4)火花塞。其作用是將高壓電引入汽缸燃燒室，產(chǎn)生電火花來點燃混合氣。

(5)點火開關。其作用是控制點火系統(tǒng)的初級電路。

(6)附加電阻。其作用是改善點火性能和起動性能。圖5.2傳統(tǒng)點火系的組成

2.傳統(tǒng)點火系的工作原理在傳統(tǒng)點火系中，蓄電池或發(fā)電機供給的12V低壓電，經(jīng)點火線圈和斷電器轉變?yōu)楦邏弘?，再?jīng)配電器分送到各缸火花塞，使其電極間產(chǎn)生電火花。其工作原理見圖5.3。圖5.3傳統(tǒng)點火系的工作原理發(fā)動機工作時，斷電器軸連同凸輪一起在發(fā)動機凸輪軸的驅動下旋轉。凸輪轉動時，斷電器觸點交替地閉合和打開。當觸點閉合時，接通點火線圈初級繞組的電路；當觸點分開時，切斷初級繞組的電路，使點火線圈的次級繞組中產(chǎn)生高壓電。當火花塞的電極間隙被擊穿時，產(chǎn)生電火花，點燃混合氣。其工作過程可分為以下三個階段。觸點閉合，初級電流增長。(2)觸點分開，次級繞組中產(chǎn)生高壓電。(3)火花塞電極間隙被擊穿，產(chǎn)生電火花，點燃混合氣。圖5.4傳統(tǒng)點火系統(tǒng)工作過程波形圖(a)初級電流的變化；(b)次級電壓的變化；(c)次級電流的變化(觸點打開后，時間坐標的比例放大10倍)

3.影響擊穿電壓的因素火花塞電極之間產(chǎn)生火花的電壓稱為擊穿電壓，影響擊穿電壓的因素有：

(1)火花塞電極間隙；

(2)汽缸內(nèi)混合氣的壓力與溫度；

(3)電極的溫度與極性；

(4)發(fā)動機的工作情況。二、無觸點電子點火系統(tǒng)無觸點電子點火系統(tǒng)取消了斷電器的觸點，用點火信號發(fā)生器產(chǎn)生點火信號，控制點火系統(tǒng)工作。它可以避免由觸點引起的各種故障，減少了保養(yǎng)和維護工作；還可以增大初級電流，提高次級電壓和點火能量；同時可改善混合氣的燃燒狀況，提高發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性，并減少排氣污染。無觸點電子點火系一般由點火信號發(fā)生器、電子點火器、點火線圈、火花塞等組成，見圖5.5。其基本工作原理為：轉動分電器使點火信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖電壓信號，此脈沖電壓信號經(jīng)電子點火器大功率晶體管前置電路的放大、整形等處理后，控制串聯(lián)于點火線圈初級回路的大功率晶體管的導通和截止。大功率晶體管導通時，點火線圈初級通路，點火系統(tǒng)儲能；當輸入電子點火器的點火信號脈沖使大功率晶體管截止時，點火線圈初級斷路，次級繞組便產(chǎn)生高壓電。無觸點電子點火系按信號發(fā)生器的型式不同可分為磁脈沖式、霍爾效應式、光電式等多種。圖5.5無觸點電子點火系的基本組成

1.磁脈沖式無觸點電子點火裝置圖5.6是豐田汽車常用的磁脈沖式無觸點電子點火裝置。它由點火信號發(fā)生器、電子點火器、分電器、點火線圈、火花塞等組成。圖5.6磁脈沖式無觸點電子點火裝置1—信號發(fā)生器；2—電子點火器；3—點火線圈；4—點火開關；5—蓄電池圖5.7磁脈沖式點火信號發(fā)生器的工作原理1—傳感線圈；2—永久磁鐵；3—信號轉子(a)點火信號發(fā)生器的結構；(b)原理示意圖；(c)輸出信號

2.霍爾效應式無觸點電子點火裝置

1)霍爾效應原理霍爾效應的原理見圖5.8。當電流I通過放在磁場中的半導體基片(即霍爾元件)且電流方向和磁場方向垂直時，在垂直于電流和磁場的半導體基片的橫向側面上會產(chǎn)生一個電壓，這個電壓稱為霍爾電壓UH?；魻栯妷旱母叩团c通過的電流和磁感應強度成正比，可用下式表示：式中：RH——霍爾系數(shù)；

d——半導體基片厚度；

I——電流；

B——磁感應強度。圖5.8霍爾效應原理

2)霍爾效應式點火信號發(fā)生器霍爾效應式點火信號發(fā)生器是根據(jù)霍爾效應原理制成的，它裝在分電器內(nèi)。其基本結構見圖5.9(a)，它由觸發(fā)葉輪和信號觸發(fā)開關等組成。其工作原理如圖5.9(b)、(c)所示。圖5.9霍爾效應式點火信號發(fā)生器的組成和原理1—觸發(fā)葉輪；2—霍爾集成塊；3—信號觸發(fā)開關；4—永久磁鐵；5—導磁板；6—導線(a)結構；(b)觸發(fā)葉輪的葉片進入空氣隙；(c)觸發(fā)葉輪的葉片離開空氣隙

3)電子點火器圖5.10霍爾效應式無觸點電子點火裝置原理圖1-蓄電池；2-點火開關；3-點火線圈；4-電子點火器；5-霍爾分電器；6-火花塞

3.光電式無觸點電子點火裝置光電式無觸點電子點火裝置是采用光電式點火信號發(fā)生器產(chǎn)生點火信號，控制電子點火器和點火系的工作。光電式點火信號發(fā)生器也安裝在分電器內(nèi)，它由安裝在分電器軸上的轉盤和安裝在分電器底板上的光觸發(fā)器組成。轉盤的外緣開有與發(fā)動機汽缸數(shù)相對應的缺口。光觸發(fā)器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，當發(fā)光二極管的光線照射光敏三極管時，光敏三極管導通，產(chǎn)生與曲軸位置相對應的電壓脈沖，即點火信號，見圖5.11。圖5.11光電式點火信號發(fā)生器示意圖1—發(fā)光二極管；2—轉盤；3—光敏三極管光電式點火信號發(fā)生器的缺點是抗污能力差，發(fā)光元件和光敏元件上一旦沾上灰塵和油污就會影響正常的信號電壓的產(chǎn)生，故這種點火信號發(fā)生器對分電器的密封性要求高。因此，光電式點火信號發(fā)生器的應用不如磁脈沖式和霍爾效應式的廣泛。三、計算機控制點火系統(tǒng)采用計算機控制點火系統(tǒng)，可使發(fā)動機實際點火提前角接近理想點火提前角。在各種運轉條件下，點火提前角可獲得復雜而精確的控制。在怠速時，最佳點火提前角的主要目標是運轉平穩(wěn)、排放污染最低、油耗最??；在部分負荷時，主要要求降低油耗和提高行駛特性；在大負荷時，重點是提高最大轉矩和避免工作中產(chǎn)生爆震。

1.計算機控制點火系統(tǒng)的組成計算機控制點火系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制器、點火器、點火線圈等組成，見圖5.12。圖5.12計算機控制點火系統(tǒng)原理圖1)傳感器2)電子控制器3)點火器圖5.13電子控制器的基本組成

2.計算機對點火時刻的控制方式

1)開環(huán)控制方式

2)閉環(huán)控制方式

3.無分電器電子點火系統(tǒng)無分電器電子點火系統(tǒng)分為兩種：一種方式為每兩缸共用一個點火線圈，兩缸同時點火，見圖5.14；另一種方式為每缸一個點火線圈，各缸獨立進行控制，見圖5.15。圖5.14兩缸共用一個點火線圈的點火系統(tǒng)1—曲軸位置傳感器；2—電子控制裝置；3—點火器；4—點火基準判斷；5—點火分配器；6—點火線圈；7—火花塞圖5.15每缸一個點火線圈的點火系統(tǒng)任務2點火系統(tǒng)的主要部件一、

分電器

1.傳統(tǒng)分電器傳統(tǒng)分電器由斷電器、配電器、電容器和點火提前機構等組成，見圖5.16。圖5.16傳統(tǒng)分電器結構示意圖1-聯(lián)軸節(jié)；2-電容器；3-觸點及斷電器底板總成；4-凸輪；5-分火頭；6-分電器蓋；7-分電器殼體；8-真空提前調節(jié)器；9-油杯；10-接線柱；11-活動觸點臂；12-固定觸點及支架；13-偏心螺釘；14-活動底板；15-油氈及夾圈；16-觸點臂彈簧片；17-螺母；18-彈簧；19-真空提前調節(jié)器外殼；20-真空提前調節(jié)器膜片；21-拉桿

2.無觸點分電器無觸點分電器主要由點火信號發(fā)生器、配電器和點火提前調節(jié)裝置組成。配電器和離心式點火提前調節(jié)裝置與傳統(tǒng)分電器相類似。霍爾效應式分電器的真空點火提前調節(jié)裝置拉桿拉動的是裝有霍爾傳感器的托盤，見圖5.17中的5。磁脈沖式分電器的點火提前調節(jié)裝置拉桿拉動的是與固定極爪相連的托板，見圖5.18中的3。圖5.17裝有霍爾發(fā)生器的分電器結構1-觸發(fā)葉輪；2-霍爾傳感器；3-真空點火提前調節(jié)裝置；4-分電器外殼；5-托盤；6-分火頭圖5.18磁脈沖式分電器結構1-真空點火提前調節(jié)裝置；2-分電器殼；3-托板；4-信號轉子；5-轉子軸二、

點火線圈點火線圈由初級繞組、次級繞組和鐵芯等組成。按磁路的結構形式不同，可分為開磁路式點火線圈和閉磁路式點火線圈。

1)開磁路式點火線圈開磁路式點火線圈的結構見圖5.19。點火線圈的中心是用硅鋼片疊成的鐵芯，在鐵芯外面套上絕緣的紙板套管，套管上繞有次級繞組，它用直徑為0.06～0.10mm的漆包線繞11000～23000匝。初級繞組用直徑為0.5～1.0mm的高強漆包線，繞在次級繞組的外面，以利于散熱，一般繞230～370匝。繞組繞好后在真空中浸以石蠟和松香的混合物，以增強絕緣。繞組和外殼之間裝有導磁鋼套，底部有瓷質絕緣支座，上部有絕緣蓋，外殼內(nèi)充滿瀝青或變壓器油等絕緣物，以加強絕緣并防止潮氣侵入。圖5.19開磁路式點火線圈(a)結構示意圖；(b)三接線柱式原理圖；(c)二接線柱式原理圖圖5.20開磁路式點火線圈的磁路1—磁力線；2—鐵芯；3—初級繞組；4—次級繞組；5—導磁鋼套

2)閉磁路式點火線圈閉磁路式點火線圈的結構見圖5.21。在“口”字形或“日”字形鐵芯內(nèi)繞有初級繞組，在初級繞組外面繞有次級繞組，初級繞組在鐵芯中的磁通，通過鐵芯形成閉合磁路，故稱其為閉磁路式點火線圈。與開磁路式點火線圈相比，閉磁路式點火線圈具有漏磁少、轉換效率高、體積小、質量輕、鐵芯裸露易于散熱等優(yōu)點，故已在電子點火系中廣泛采用。圖5.21閉磁路式點火線圈1—初級繞組；2—次級繞組；3—鐵芯；4—正接線柱；5—負接線柱；6—高壓接線柱；7—磁力線(a)閉磁路點火線圈；(b)“口”字形鐵芯；(c)“日”字形鐵芯三、

火花塞火花塞的工作條件極其惡劣，它要受到高壓、高溫以及燃燒產(chǎn)物的強烈腐蝕，因此必須具有足夠的機械強度，能夠承受沖擊性高壓電的作用，能承受劇烈的溫度變化，具有良好的熱特性，并要求火花塞的材料能抵抗燃氣的腐蝕。圖5.22火花塞的構造1—接線柱；2—絕緣體；3—金屬桿；4—墊圈；5—殼體；6—導電玻璃；7—多層密封墊圈；8—內(nèi)墊；9—側電極；10—中心電極1.火花塞的結構圖5.23常用火花塞的種類

2.火花塞的特性與種類

3.火花塞的編號根據(jù)我國國家專業(yè)標準，火花塞型號由以下三部分組成：第1部分為漢語拼音字母，表示火花塞的結構類型及主要型式尺寸。各字母的含義見表5.1。123第2部分為阿拉伯數(shù)字，表示火花塞熱值，見表5.2。第3部分為漢語拼音字母，表示火花塞派生產(chǎn)品、結構特性、材料特性及特殊技術要求等。無字母者為普通型火花塞。在同一產(chǎn)品型號中，需用兩個字母表示時，按下列順序排列：P—屏蔽型火花塞；R—電阻型火花塞；B—半導體型火花塞；T—絕緣體突出型火花塞；Y—沿面跳火型火花塞；J—多電極火花塞；H—環(huán)狀電極火花塞；U—電極縮入型火花塞；V—V型電極火花塞；C—鎳銅復合電極火花塞；G—貴金屬火花塞；F—非標準火花塞。例如：F5RTC型火花塞，表示螺紋規(guī)格為M14×1.25、旋合長度為19mm、殼體六角對邊為20.8mm、熱值為5的帶電阻、鎳銅復合電極、絕緣體突出型平座火花塞。任務3點火系統(tǒng)的使用與維護一、點火系統(tǒng)的使用點火系統(tǒng)在使用過程中，應注意以下事項：

(1)連接點火線圈時應注意火花塞電極的極性?；鸹ㄈ姌O的極性對擊穿電壓有影響，當中心電極為負、側電極為正(正搭鐵)時，火花塞工作電壓可降低20%左右，同時可延長火花塞的使用壽命，減輕分火頭的燒蝕。對于初、次級線圈繞向相同的點火線圈，低壓接線柱連線不同時，則高壓線路可能出現(xiàn)正極搭鐵和負極搭鐵兩種情況，見圖5.24。圖5.24低壓電路連接對次級電路極性的影響(a)低壓電路負極搭鐵、高壓電路正極搭鐵；(b)低壓電路、高壓電路均為正極搭鐵

(2)安裝分電器時，必須保證點火正時正確。

(3)電子點火裝置必須有可靠的搭鐵，盡量減小搭鐵處的接觸電阻，以確保電路穩(wěn)定可靠地工作。

(4)接線必須正確、牢固。

(5)電子點火系中的點火線圈一般為專用高能點火線圈，不能用普通點火線圈代替。

(6)洗車時應盡量避免水濺到點火電子組件和分電器內(nèi)。

(7)發(fā)動機運轉時，不可拆去蓄電池連接線，也不可用“刮火”的方法檢查發(fā)電機的發(fā)電情況，以免產(chǎn)生瞬間過電壓而損壞點火電子組件。

(8)當需拆、接電子點火裝置連接導線或安裝和拆卸檢測儀器時，應先關斷點火開關或斷開蓄電池的搭鐵線。二、點火系統(tǒng)的維護與檢修

1．點火系統(tǒng)的維護為了保證點火系統(tǒng)正常工作，應經(jīng)常對點火系統(tǒng)進行維護。維護內(nèi)容主要有：

(1)及時清理火花塞積炭；

(2)檢查調整火花塞間隙；

(3)檢查高壓導線的連接及其對缸體的絕緣情況；

(4)傳統(tǒng)分電器觸點應無燒蝕，觸點間隙正常。

2．磁感應式點火信號發(fā)生器的檢測

(1)檢查、調整信號轉子凸齒與線圈鐵芯間的間隙?？捎盟芰虾癖∫?guī)進行測量，該間隙的標準值為0.2～0.4mm。若不符合要求，可按圖5.25所示松開螺釘A、B，并以螺釘A為支點，移動螺釘B加以調整，直至間隙符合規(guī)定的標準值為止，再將螺釘A、B擰緊即可。圖5.25磁感應式點火信號發(fā)生器的間隙調整

(2)檢測傳感線圈的電阻值。方法是先將分電器與線束之間的插接器拆開，然后用萬用表歐姆擋測量與分電器相連接的兩根導線之間的電阻值。若測得的電阻值為無窮大，則表明線圈斷路；若測得的電阻值與標準值相比顯得過小，則表明線圈匝間短路。出現(xiàn)故障時應予以排除或更換傳感線圈。

3．霍爾效應式點火信號發(fā)生器的檢測先關斷點火開關，打開分電器蓋，拔出分電器蓋上的中央高壓線并搭鐵，將直流電壓表的兩觸針接在插接器信號輸出線“0”和接地線“－”接柱上，見圖5.26。然后按發(fā)動機轉動方向轉動發(fā)動機，同時觀察電壓表上的讀數(shù)。當觸發(fā)葉輪的葉片位于霍爾傳感器的空氣隙中時，其電壓值為9V左右；當觸發(fā)葉輪的葉片不在空氣隙中時，其電壓值為0.4V左右。在電源電壓正常的情況下，如電壓表讀數(shù)與上述不符，則說明霍爾信號發(fā)生器出現(xiàn)了故障，應予更換。圖4.26霍爾信號發(fā)生器輸出電壓檢查1—分電器；2—點火器；3—點火線圈；4—高壓線；5—搭鐵

4．電子點火器的檢測在確認