項目二電控點火系統(tǒng)檢修

項目二電控點火系統(tǒng)檢修點火系統(tǒng)的作用及分類2.1傳統(tǒng)點火系統(tǒng)及電子點火系統(tǒng)2.2電控點火系統(tǒng)的功能2.32.1點火系統(tǒng)的作用及分類2.1.1汽油機點火系統(tǒng)的作用

汽車發(fā)動機的工作循環(huán)由進氣、壓縮、做功與排氣四個行程組成。

汽油機就是采用高壓電火花點燃混合氣的點火方式。2.1.2汽油機點火系統(tǒng)的分類

發(fā)動機點火系統(tǒng)，按照其組成和產(chǎn)生高壓電方式的不同可分為傳統(tǒng)點火系統(tǒng)、電子點火系統(tǒng)、微機控制點火系統(tǒng)和磁電動機點火系統(tǒng)。2.1.3對點火系統(tǒng)的基本要求

點火系統(tǒng)應在發(fā)動機各種工況和使用條件下都能保證可靠而準確地點火。

為此點火系統(tǒng)應滿足以下基本要求。 1．能產(chǎn)生足以擊穿火花塞兩電極間隙的電壓 2．電火花應具有足夠的點火能量 3．點火時刻應與發(fā)動機的工作狀況相適應2.2傳統(tǒng)點火系統(tǒng)及電子點火系統(tǒng)2.2.1傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成

傳統(tǒng)點火系統(tǒng)主要由電源（蓄電池和發(fā)電機）、點火開關(guān)、點火線圈、電容器、斷電器、配電器、火花塞、阻尼電阻和高壓導線等組成，如圖2-2和圖2-3所示。圖2-2傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成W1—初級點火線圈；W2—次級點火線圈圖2-3傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖1．點火線圈（a）二接線柱式；（b）三接線柱式圖2-4點火線圈圖2-5閉磁路點火線圈1—次繞組；2—二次繞組；3—鐵心；4—正接線柱；5—負接線柱；6—高壓插孔2．分電器

分電路由斷電器、配電器、電容器、點火提前調(diào)節(jié)裝置等組成（見圖2-6）。圖2-6點火提前調(diào)節(jié)裝置3．斷電器

斷電器主要由斷電器凸輪、斷電器觸點、斷電器活動觸點臂等組成。4．配電器

配電器由分電器蓋和分火頭組成，用來將點火線圈產(chǎn)生的高壓電分配到各缸的火花塞。5．點火提前調(diào)節(jié)裝置

點火提前調(diào)節(jié)裝置由離心和真空兩套點火提前調(diào)整裝置組成，分別安裝在斷電器底板的下方和分電器的外殼上，用來在發(fā)動機工作時隨發(fā)動機工況的變化自動調(diào)整點火提前角。6．火花塞

火花塞由中心電極和側(cè)電極組成，安裝在發(fā)動機的燃燒室中，用來將點火線圈產(chǎn)生的高壓電引入燃燒室，點燃燃燒室內(nèi)的可燃混合氣（見圖2-7）。圖2-7火花塞類型圖2-8火花塞受熱示意圖2.2.2傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的工作原理圖2-9傳統(tǒng)點火系統(tǒng)工作原理 知識拓展2-1電子點火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1．電子點火系統(tǒng)的特點與類型

（1）電子點火系統(tǒng)的特點。

這是因為電子點火系統(tǒng)具有以下優(yōu)點。

①可以減少觸點火花，避免觸點燒蝕，延長觸點的使用壽命；有的還可以取消觸點，因而克服了與觸點相關(guān)的一切缺點，改善了點火性能。

②可以不受觸點的限制，增大初級電流，提高次級電壓，改善發(fā)動機高速時的點火性能。一般傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的低壓電流不超過5A，而電子點火系統(tǒng)可提高到7～8A，次級電壓可達30kV。

③次級電壓和點火能量的提高使其對火花塞積炭不敏感，且可以加大火花塞電極間隙，點燃較稀的混合氣，從而有利于改善發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排氣凈化性能。

④大大減輕了對無線電的干擾。

⑤結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小，體積小，使用和維修方便。

（2）電子點火系統(tǒng)的基本組成。

（3）電子點火系統(tǒng)的類型。

①霍爾式電子點火系統(tǒng)。

②磁感應式電子點火系統(tǒng)。

③光電式電子點火系統(tǒng)。圖2-10電子點火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2．磁感應式電子點火系統(tǒng)

（1）磁感應式電子點火系統(tǒng)組成與工作原理。

（2）分電器總成。

①磁感應式信號傳感器。

②離心點火提前裝置。

③真空點火提前裝置。

④配電器。圖2-11解放CA1092型汽車電子點火系統(tǒng)1—蓄電池；2—點火線圈；3—點火控制器；4—火花塞；5—分電器；6—信號發(fā)生器；7—點火開關(guān)圖2-12磁感應式電子點火系統(tǒng)原理圖圖2-13磁感應式點火信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)1—分電器軸；2—爪形轉(zhuǎn)子；3—傳感線圈；

4—爪形定子；5—永久磁鐵；6—導磁板；7—底板圖2-14離心點火提前裝置結(jié)構(gòu)與工作原理圖2-15真空點火提前裝置結(jié)構(gòu)1—分電器外殼；2—信號發(fā)生器底板；3—信號發(fā)生器；4—拉桿；

5—膜片；6—彈簧；7—真空連接管；8—節(jié)氣門（3）電子點火控制器。（4）點火線圈。圖2-16點火模塊內(nèi)部電路1—磁感應傳感器；2—點火集成電路；3—點火線圈；4—點火開關(guān)；5—蓄電池；6—火花塞3．霍爾式電子點火系統(tǒng)圖2-17霍爾式電子點火系統(tǒng)電路圖2.3電控點火系統(tǒng)的功能2.3.1點火提前角的控制依據(jù)1．汽油機燃燒過程

（1）著火延遲期。

（2）明顯燃燒期。

（3）補燃期。圖2-18汽油機燃燒過程2．點火提前角對發(fā)動機性能的影響

點火提前角大小對汽油機爆燃傾向、示功圖上最高壓力點的位置有很大影響。

汽油機不同點火提前角時的示功圖，如圖2-19所示。圖2-19不同點火提前角時的示功圖3．影響點火提前角的主要因素

使用中最佳點火提前角隨著發(fā)動機工況的不同而不斷變化，影響它的因素有很多，如轉(zhuǎn)速、負荷、混合氣濃度等。

（1）發(fā)動機轉(zhuǎn)速。

（2）發(fā)動機負荷。

（3）燃料的性質(zhì)。

（4）其他因素。2.3.2點火提前角的控制

在發(fā)動機正常工作的工況中，最佳點火提前角也可用公式表達為：

最佳點火提前角

=

初始點火提前角

+

基本點火提前角

+

修正點火提前角

1．初始點火提前角2．基本點火提前角

如果以圖的形式繪制出來便得到三維脈譜圖，如圖2-21（b）所示。圖2-20點火提前角的確定（a）點火提前角數(shù)據(jù)表模型（b）點火提前角三維脈譜圖圖2-21點火提前角基本值3．修正點火提前角

除確定基本點火提前角的轉(zhuǎn)速和負荷信號以外，其他對點火提前角有影響的因素均要納入到修正點火提前角中。

電控單元根據(jù)有關(guān)傳感器的信號，分別給出對應的修正值，它們的代數(shù)和就是修正點火提前角。

修正點火提前角所包含的修正值有暖機修正、過熱修正、空燃比反饋修正、怠速穩(wěn)定性修正、爆燃修正等，具體內(nèi)容如下。

（1）暖機修正。

（2）過熱修正。

（3）空燃比反饋修正。

（4）怠速穩(wěn)定性修正。圖2-22暖機修正圖2-23過熱修正圖2-24空燃比反饋修正

圖2-25怠速穩(wěn)定性修正2.3.3點火能量的控制1．通電時間控制

為了使混合氣可靠點燃，火花塞產(chǎn)生的火花應具備一定的能量。

按點火能量的儲存方式，汽油機點火系統(tǒng)可分為電感儲能式（電感放電式）和電容儲能式（電容放電式）兩大類。

對于電感儲能式電控點火系統(tǒng)，在點火線圈一定的條件下，點火能量的大小主要取決于初級電流的大小。2．點火線圈的恒流控制

在電控點火系統(tǒng)中，為了減小轉(zhuǎn)速對次級電壓的影響，提高點火能量，采用了初級線圈電阻很小的高能點火線圈，其初級電流最高可達30A以上。圖2-26閉合角控制的三維脈譜圖圖2-27恒流控制電路1—功率晶體管；2—偏流回路；3—過壓保護回路；

4—傳感器；5—波形整形回路；6—通電率發(fā)生回路；

7—放大回路；8—點火器；9—通電率控制回路；

10—恒流控制回路；11—電流檢測電阻2.4電控點火系統(tǒng)的組成與工作原理

現(xiàn)代轎車發(fā)動機上普遍采用的是電子控制點火系統(tǒng)。

電子控制點火系統(tǒng)可以使發(fā)動機在任何工況下均處于最佳點火提前時刻，實現(xiàn)最佳通電時間控制、點火提前角控制和爆燃反饋控制，使發(fā)動機在動力性、經(jīng)濟性方面達到更高的水平，尾氣排放污染也得到了極大的控制，達到了當前的國Ⅲ甚至是國Ⅳ的排放標準。2.4.1電子控制點火系統(tǒng)的類型

電子控制式點火系統(tǒng)可分為兩大類：一類是有分電器式的電子控制點火系統(tǒng)，另一類是無分電器式的電子控制點火系統(tǒng)。2.4.2電子控制點火系統(tǒng)的組成

電子控制點火系統(tǒng)也稱微機（ECU）控制的點火系統(tǒng)，是現(xiàn)代轎車中廣泛應用的一種新型點火系統(tǒng)。

在宏觀上可以說電子控制點火系統(tǒng)由傳感器、ECU、執(zhí)行器等組成。圖2-28電子控制點火系統(tǒng)的基本組成1．傳感器

對于電子控制點火系統(tǒng)來講，傳感器是比較重要的組成部分，它用來檢測與點火有關(guān)的發(fā)動機工況信息，并將檢測的結(jié)果輸送給電子控制單元ECU，ECU根據(jù)傳來的信號計算和控制點火時刻，并向相關(guān)的執(zhí)行器發(fā)出指令，完成發(fā)動機的點火過程。2．電子控制單元

現(xiàn)代汽車發(fā)動機大多數(shù)都采用集中控制系統(tǒng)，電子控制單元ECU扮演著主要角色。

電子控制單元ECU在發(fā)動機上的主要功能有控制燃油噴射的時刻和數(shù)量、控制點火的時刻與能量、測量進入氣缸的空氣量、診斷系統(tǒng)的故障并報警等。3．執(zhí)行器

執(zhí)行器主要包括點火控制器（有些車型已經(jīng)集成到ECU中）、點火線圈、分電器（有些系統(tǒng)中已經(jīng)沒有）及火花塞。2.4.3工作原理

電子控制點火系統(tǒng)的工作原理如圖2-29所示。圖2-29電子控制點火系統(tǒng)的工作原理1．點火提前角的控制圖2-30點火提前角與閉合角控制過程2．閉合角的控制

對閉合角進行控制時，在ECU的內(nèi)存中存儲了根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和電源電壓確定的閉合角三維數(shù)據(jù)圖譜，如圖2-26所示。2.4.4有分電器點火系統(tǒng)圖2-31皇冠3.0L2JZ-GE發(fā)動機點火電路2.4.5無分電器點火系統(tǒng)1．同時點火2．通用凱越點火系統(tǒng)3．獨立點火4．豐田卡羅拉點火系統(tǒng)圖2-32無分電器電控點火系統(tǒng)的組成圖2-33無分電器的雙缸同時點火圖2-34通用凱越點火系統(tǒng)電路圖2-35無分電器式的獨立點火圖2-36無分電器式的獨立點火機構(gòu)1—ECU；2—點火控制器；3—點火線圈；4—火花塞圖2-37卡羅拉轎車點火器電路原理2.5爆燃控制系統(tǒng)2.5.1爆燃危害與產(chǎn)生原因

爆燃是汽油機工作時的一種不正常燃燒現(xiàn)象，在正?；鹧?zhèn)鞑サ倪^程中，處在最后燃燒位置上的那部分未燃混合氣（常稱末端混合氣），進一步受到壓縮和熱輻射的作用，加速了先期反應。

汽油機運行時產(chǎn)生爆燃的具體原因通常有以下幾方面。

①積炭聚集過多。

②發(fā)動機過熱。

③燃油使用不當。2.5.2爆燃的控制與爆燃傳感器

點火提前角是影響爆燃的主要因素之一，推遲點火（即減小點火提前角）是消除爆燃的最有效措施。

利用缸體振動檢測方法監(jiān)測爆燃時，所使用的爆燃傳感器安裝在發(fā)動機缸體上，常見的爆燃傳感器有兩種：一種是壓電式爆燃傳感器，另一種是磁致伸縮式爆燃傳感器。1．壓電式爆燃傳感器圖2-38爆燃控制系統(tǒng)組成與爆燃控制過程

目前，國內(nèi)外大多數(shù)汽車微機控制點火系統(tǒng)都采用了非共振型壓電式爆燃傳感器。

壓電式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2-39所示，主要由套筒底座、壓電元件、慣性配重、塑料殼體和接線插座等組成。圖2-39壓電式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)

爆燃傳感器輸出信號與曲軸轉(zhuǎn)角的對應關(guān)系如圖2-41所示，傳感器的靈敏度約為20mV/g（g

=

9.8m/s2）。圖2-40轉(zhuǎn)速不同時壓電式非共振型爆燃傳感器的輸出波形圖2-41爆燃傳感器輸出信號的對應關(guān)系2．磁致伸縮式爆燃傳感器3．壓力檢測式爆燃傳感器

這種傳感器又稱為墊圈式爆燃傳感器，奧迪轎車采用過這種傳感器。圖2-42磁致伸縮式爆燃傳感器結(jié)構(gòu)圖2-43墊圈式爆燃傳感器結(jié)構(gòu)2.5.3爆燃的檢測與控制

其爆燃反饋控制過程可以用下列循環(huán)表示：

發(fā)動機出現(xiàn)爆燃（信號）→ECU→推遲點火→爆燃停止→ECU→點火逐步提前→出現(xiàn)爆燃，不斷往復，循環(huán)進行。

圖2-44所示為爆燃的判別與控制過程，在控制中，信號處理與發(fā)出是通過ECU進行的。圖2-44爆燃的判別與控制2.6訓練項目及技能、素質(zhì)要求2.6.1訓練項目

本項目需實施的訓練項目如下：1．本項基本訓練項目項目2-1點火系統(tǒng)的檢查項目2-2點火模塊的檢修項目2-3點火波形及點火正時的檢查 項目2-4發(fā)動機爆燃控制系統(tǒng)檢修2．本項目綜合訓練項目項目2-5發(fā)動機不能起動故障的檢修項目2-6發(fā)動機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)、加速不良故障的檢修項目2-7發(fā)動機功率不足故障的檢修項目實施時參考學材進行。3．項目實施的主要內(nèi)容

（1）點火系統(tǒng)基本元件的檢查，包括：點火線圈、火花塞、高壓線、分電器等。

（2）點火器或點火模塊的檢查，包括工作電源、控制信號、控制線路等。

（3）點火系統(tǒng)初級、次級電壓波形的測試，以及點火正時的檢查、調(diào)整。

（4）爆燃傳感器的電阻、信號波形、信號線路的檢查，利用故障診斷儀進行爆燃控制功