汽車電器設(shè)備與維修第5章-汽車點(diǎn)火系統(tǒng)

第5章汽車點(diǎn)火系統(tǒng).目錄5.1電子點(diǎn)火系統(tǒng)5.2電子點(diǎn)火系統(tǒng)常見故障診斷與排除5.3計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)5.4計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)常見故障診斷與排除5.1電子點(diǎn)火系統(tǒng)1.按點(diǎn)火能量的儲(chǔ)存方式分類1）電感儲(chǔ)能式電子點(diǎn)火系所謂電感儲(chǔ)能式，就是點(diǎn)火系電火花的能量以磁場的形式儲(chǔ)存在點(diǎn)火線圈中。2）電容儲(chǔ)能式電子點(diǎn)火系所謂電容儲(chǔ)能式，就是點(diǎn)火系電火花的能量以電場的形式儲(chǔ)存在專門的電容器中。2.按信號(hào)發(fā)生器的原理分類電子點(diǎn)火系統(tǒng)按信號(hào)發(fā)生器原理的不同可分為電磁感應(yīng)式（如豐田車系）、霍爾效應(yīng)式（如大眾車系）、光電式（如日產(chǎn)車系）及電磁振蕩式等類型。5.1.1電子點(diǎn)火系統(tǒng)的類型3.按高壓電的配電方式分類電子點(diǎn)火系統(tǒng)按高壓電配電方式的不同可分為機(jī)械配電式（有分電器點(diǎn)火系）及計(jì)算機(jī)配電式（無分電器點(diǎn)火系）等類型。4.按控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電流的電子元件分類電子點(diǎn)火系統(tǒng)按控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電流電子元件的不同可分為晶體管式、晶閘管式及集成電路式等類型。5.按點(diǎn)火系統(tǒng)有無觸點(diǎn)分類電子點(diǎn)火系統(tǒng)按其有無觸點(diǎn)可分為有觸點(diǎn)式及無觸點(diǎn)式等類型。電子點(diǎn)火系統(tǒng)一般由低壓電源（蓄電池）、點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器轉(zhuǎn)子、電子點(diǎn)火控制器、配電器、點(diǎn)火線圈及火花塞等部件組成，如圖5-1所示。圖5-1電子點(diǎn)火系統(tǒng)的組成1—蓄電池；2—點(diǎn)火線圈；3—配電器；4—火花塞；5—點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器轉(zhuǎn)子；6—電子點(diǎn)火控制器5.1.2電子點(diǎn)火系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1.分電器一般將配電器、點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器和點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)合在一起，稱為分電器。1）配電器如圖5-2所示，配電器由分電器蓋和分火頭組成，其作用是按發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序，將高壓電分配到各缸火花塞上。圖5-2配電器結(jié)構(gòu)2）點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器其實(shí)就是傳感器。常用的點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器有電磁感應(yīng)式、霍爾式和光電式等。3）點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)點(diǎn)火時(shí)刻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響很大。從火花塞跳火開始到混合氣燃燒完畢，是需要一定時(shí)間的，雖然這段時(shí)間很短，但若在活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)開始點(diǎn)火，則混合氣燃燒時(shí)活塞下移，這將導(dǎo)致汽缸燃燒壓力降低、發(fā)動(dòng)機(jī)功率減小。因此，混合氣應(yīng)當(dāng)在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前進(jìn)行點(diǎn)火。最佳點(diǎn)火時(shí)刻是在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前的某一刻。在壓縮行程后期，從開始點(diǎn)火到活塞到達(dá)上止點(diǎn)這段時(shí)間用曲軸轉(zhuǎn)角來表示，這個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角稱為點(diǎn)火提前角。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)在任何工況下都能實(shí)現(xiàn)在最佳點(diǎn)火時(shí)刻點(diǎn)燃混合氣，故在分電器內(nèi)設(shè)置了點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括離心式調(diào)節(jié)器和真空式調(diào)節(jié)器。（1）離心式調(diào)節(jié)器。離心式調(diào)節(jié)器的作用是在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，自動(dòng)增大點(diǎn)火提前角，其結(jié)構(gòu)如圖5-3所示。圖5-3離心式調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)1—凸輪固定螺釘；2—斷電器凸輪；3—撥板；4—分電器軸；5—重塊；6—彈簧；7—托板；8—銷釘（2）真空式調(diào)節(jié)器。真空式調(diào)節(jié)器的作用是在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角。其裝于分電器殼體一側(cè)，結(jié)構(gòu)如圖5-4所示。在分電器殼體內(nèi)固定有彈性金屬片制成的膜片，膜片中心一側(cè)與拉桿固連，另一側(cè)壓有彈簧。拉桿由殼底座孔中伸出，與底板相連，拉動(dòng)底板帶著信號(hào)發(fā)生器的定子相對(duì)于軸產(chǎn)生角位移。圖5-4真空式調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)1—分電器殼體；2—底板；3—點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器轉(zhuǎn)子；4—拉桿；5—膜片；6—彈簧；7—真空連接管；8—節(jié)氣門；9—永久磁體2.電子點(diǎn)火控制器電子點(diǎn)火控制器的作用是控制點(diǎn)火系統(tǒng)初級(jí)電路的導(dǎo)通與截止，它的內(nèi)部為集成電路。3.點(diǎn)火線圈1）開磁路式點(diǎn)火線圈傳統(tǒng)的開磁路式點(diǎn)火線圈的基本結(jié)構(gòu)如圖5-5所示，主要由鐵芯、線圈、膠木蓋及瓷杯等組成。圖5-5開磁路式點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)1—瓷杯；2—鐵芯；3—初級(jí)線圈；4—次級(jí)線圈；5—銅片；6—外殼；7—負(fù)接線柱；8—膠木蓋；9—高壓線插座；10—正接線柱；11—開關(guān)接線柱；12—附加電阻2）閉磁路式點(diǎn)火線圈圖5-6閉磁路式點(diǎn)火線圈的結(jié)構(gòu)1—鐵芯；2—初級(jí)線圈接線柱；3—次級(jí)線圈接線柱；4—初級(jí)線圈；5—次級(jí)線圈傳統(tǒng)的開磁路式點(diǎn)火線圈中，次級(jí)線圈在鐵芯中的磁通通過導(dǎo)磁鋼片構(gòu)成回路，磁力線的上、下部分從空氣中通過，如圖5-7（a）所示，其磁路的磁阻大，磁通損失大，轉(zhuǎn)換效率低（約60%）。圖5-7點(diǎn)火線圈磁路1—磁力線；2—鐵芯；3—初級(jí)線圈；4—次級(jí)線圈；5—導(dǎo)磁鋼片；6—空氣隙閉磁路式點(diǎn)火線圈的鐵芯是“曰”字形或“口”字形，鐵芯內(nèi)繞有初級(jí)線圈，在初級(jí)線圈外面繞有次級(jí)線圈，其鐵芯構(gòu)成閉合磁路，磁路中只設(shè)有一個(gè)微小的空氣隙，如圖5-7（b）所示。閉磁路式點(diǎn)火線圈漏磁少，磁阻小，能量損失小，變換效率高，可使點(diǎn)火線圈小型化。4.火花塞火花塞的作用是將高壓電引進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，在電極間形成火花，以點(diǎn)燃可燃混合氣?；鸹ㄈ麛Q裝于汽缸蓋的火花塞孔內(nèi)，下端電極伸入燃燒室，上端連接分缸高壓線?；鸹ㄈ墓ぷ鳁l件十分惡劣，它承受高壓、高溫及燃燒產(chǎn)物的強(qiáng)烈腐蝕。因此，火花塞必須具有足夠的強(qiáng)度，能承受溫度的劇烈變化，有良好的熱特性。1）火花塞的構(gòu)造火花塞主要由絕緣體、中心電極、側(cè)電極和殼體等組成，如圖5-8所示。圖5-8火花塞的構(gòu)造1—接線螺母；2—絕緣體；3—接線螺桿；4—內(nèi)墊圈；5—火花塞殼體；6—密封劑；7—密封墊圈；8—側(cè)電極；9—中心電極；10—絕緣體裙部螺紋2）火花塞的熱特性火花塞熱特性就是指火花塞發(fā)火部位的熱量向發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)散發(fā)的性能。影響火花塞熱特性的主要因素是火花塞裙部的長度。裙部較長，受熱面積大，吸收熱量多，散熱少，裙部溫度較高，把這種火花塞稱為熱型火花塞；反之，當(dāng)裙部較短時(shí)，吸熱少，散熱多，裙部溫度較低，把這種火花塞稱為冷型火花塞，如圖5-9所示。圖5-9熱型和冷型火花塞第一部分為漢語拼音字母，表示火花塞結(jié)構(gòu)類型及主要尺寸。第一部分第二部分第二部分為阿拉伯?dāng)?shù)字，表示火花塞熱值。第三部分第三部分為漢語拼音字母或通用符號(hào)字母，表示火花塞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征、發(fā)火端特征、材料特性及特殊技術(shù)要求，無字母者為普通型火花塞。型號(hào)示例A5型火花塞：螺紋規(guī)格為M10×1；安裝螺紋旋合長度為12.7mm；殼體六角對(duì)邊為16mm；熱值為5；普通型點(diǎn)位置3mm以下平座火花塞。3）火花塞的型號(hào)電子點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理如圖5-10所示。轉(zhuǎn)動(dòng)的分電器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)做功的需要，使信號(hào)發(fā)生器（傳感器）產(chǎn)生某種形式的電壓信號(hào)（有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種），該電壓信號(hào)經(jīng)點(diǎn)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(diǎn)火線圈初級(jí)回路的大功率晶體管的導(dǎo)通和截止。大功率晶體管導(dǎo)通時(shí)，點(diǎn)火線圈初級(jí)回路通路，點(diǎn)火系統(tǒng)儲(chǔ)能；大功率晶體管截止時(shí)，點(diǎn)火線圈初級(jí)回路斷路，次級(jí)線圈便產(chǎn)生高壓電。圖5-10電子點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理圖5.1.3電子點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理1.磁脈沖式電子點(diǎn)火系統(tǒng)如圖5-11所示為用于日本豐田面包車的無觸點(diǎn)磁脈沖式點(diǎn)火系統(tǒng)電路原理圖。它由安置在分電器內(nèi)的傳感器、點(diǎn)火控制器及點(diǎn)火線圈等組成。圖5-11磁脈沖式電子點(diǎn)火系統(tǒng)電路原理圖1—傳感器；2—點(diǎn)火控制器；3—點(diǎn)火線圈；4—點(diǎn)火開關(guān)；5—蓄電池1）傳感器傳感器是一個(gè)磁脈沖式點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器，用來在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生點(diǎn)火信號(hào)。它由安裝在分電器軸上的點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器轉(zhuǎn)子、安裝在分電器底板上的永久磁體和繞在鐵芯上的傳感器線圈等組成，如圖5-12所示。圖5-12傳感器的結(jié)構(gòu)1—點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器轉(zhuǎn)子；2—傳感器線圈；3—鐵芯；4—永久磁體2）點(diǎn)火控制器點(diǎn)火控制器用來將傳感器輸入的脈沖信號(hào)整形、放大，轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)火控制信號(hào)，經(jīng)開關(guān)型大功率晶體管，控制點(diǎn)火線圈初級(jí)回路的通、斷和點(diǎn)火系的工作。2.霍爾效應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)霍爾效應(yīng)式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)是利用霍爾元件的霍爾效應(yīng)制成傳感器產(chǎn)生點(diǎn)火信號(hào)，以控制點(diǎn)火系的工作的。它主要由霍爾傳感器、點(diǎn)火控制器及霍爾分電器等組成。圖5-14霍爾效應(yīng)式無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)的組成示意圖1—點(diǎn)火開關(guān)；2—蓄電池；3—點(diǎn)火線圈；4—高壓線；5—火花塞；6—霍爾分電器；7—霍爾傳感器；8—達(dá)林頓管；9—點(diǎn)火控制器1）霍爾傳感器霍爾傳感器安裝在霍爾分電器內(nèi)，用來在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生點(diǎn)火信號(hào)?；魻杺鞲衅饔苫魻栍|發(fā)器、永久磁體和帶缺口的轉(zhuǎn)子組成，如圖5-15所示。圖5-15霍爾傳感器工作示意圖1—永久磁體；2—帶缺口的轉(zhuǎn)子；3—霍爾觸發(fā)器霍爾觸發(fā)器也稱霍爾元件，是一個(gè)帶集成電路的電子基片。當(dāng)外加電壓作用在觸發(fā)器兩端時(shí)，便有電流在其中通過。如果在與電流垂直的方向上加磁場，則會(huì)產(chǎn)生電壓UH，UH稱為霍爾電壓。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，如圖5-16所示為霍爾效應(yīng)示意圖。圖5-16霍爾效應(yīng)示意圖1—永久磁體；2—外加電流；3—霍爾電壓；4—霍爾觸發(fā)器；5—基片；6—磁力線；7—剩余電子2）點(diǎn)火控制器點(diǎn)火控制器由專用的點(diǎn)火集成電路IC、達(dá)林頓管及其他輔助電路組成，它用來將霍爾傳感器輸入的點(diǎn)火信號(hào)整形、放大，并轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)火控制信號(hào)，通過達(dá)林頓管控制點(diǎn)火線圈初級(jí)回路的接通或斷開，在點(diǎn)火線圈次級(jí)繞組中產(chǎn)生高壓電。有些汽車的點(diǎn)火系，將點(diǎn)火控制器功率輸出級(jí)的達(dá)林頓管安裝在點(diǎn)火線圈上，以利于散熱。3）霍爾分電器裝有霍爾傳感器的分電器稱為霍爾分電器，其結(jié)構(gòu)如圖5-17所示。圖5-17霍爾分電器的結(jié)構(gòu)1—抗干擾屏蔽罩；2—分電器蓋；3—分火頭；4—防塵罩；5—分電器蓋彈簧夾；6—分電器軸；7—缺口轉(zhuǎn)子；8—真空點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置；9—霍爾傳感器及托架總成；10—離心點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置；11—分電器外殼；12—密封圈；13—斜齒輪1.注意事項(xiàng)拆卸電子點(diǎn)火系統(tǒng)的導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)先斷開點(diǎn)火開關(guān)。當(dāng)需要轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)而又不想使其發(fā)動(dòng)時(shí)，應(yīng)拔下高壓線并將其搭鐵，不能使其處于開路狀態(tài)。其各連接線應(yīng)安裝正確、牢固。點(diǎn)火系統(tǒng)的搭鐵應(yīng)可靠、良好。在車上進(jìn)行電焊作業(yè)時(shí)，應(yīng)先拆去蓄電池搭鐵線。洗車時(shí)，應(yīng)防止水濺到電子元件上。5.2電子點(diǎn)火系統(tǒng)常見故障診斷與排除2.電子點(diǎn)火系統(tǒng)故障診斷思路（1）對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)不能發(fā)動(dòng)的電子點(diǎn)火系統(tǒng)故障，首先要區(qū)分故障發(fā)生在低壓電路還是在高壓電路。從分電器中央插孔拔下高壓線，使其端頭距缸體5~7mm，然后用起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。若中央高壓線端無火花，應(yīng)先檢查電源、低壓線路、初級(jí)線圈、點(diǎn)火模塊是否良好；若低壓線路正常，則應(yīng)檢查高壓線路中的點(diǎn)火次級(jí)線圈、中央高壓線是否良好等；若中央高壓線端部跳火良好，而發(fā)動(dòng)機(jī)仍不能起動(dòng)，應(yīng)檢查配電器、分缸高壓線和火花塞。（2）對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)不正常的電子點(diǎn)火系統(tǒng)故障診斷，應(yīng)仔細(xì)觀察其故障現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)象來進(jìn)行故障診斷，具體內(nèi)容見教材表5-2。5.3計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)5.3.1計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)組成及分類1.計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)一般由傳感器、電子控制器、點(diǎn)火器及點(diǎn)火線圈等組成，如圖5-18所示。圖5-18計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成1）傳感器傳感器是監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行工況信息的裝置。傳感器的主要類型有以下幾種：（1）曲軸位置傳感器。（2）空氣流量計(jì)。（3）水溫傳感器。（4）氧傳感器。（5）節(jié)氣門位置傳感器。（6）車速傳感器。（7）空擋開關(guān)。（8）點(diǎn)火開關(guān)。（9）空調(diào)開關(guān)。（10）進(jìn)氣溫度傳感器。（11）爆震傳感器。2）電子控制器電子控制器（ECU）的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各傳感器的輸入信息及內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理、判斷，然后輸出指令（信號(hào)），控制執(zhí)行器的動(dòng)作，達(dá)到快速、準(zhǔn)確控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作的目的。如圖5-19所示為電子控制器的基本結(jié)構(gòu)。圖5-19電子控制器（ECU）的基本結(jié)構(gòu)3）點(diǎn)火器點(diǎn)火器的作用是根據(jù)電子控制器輸出的指令（信號(hào)），通過內(nèi)部大功率晶體管的導(dǎo)通與截止來控制初級(jí)電流的通斷，以完成點(diǎn)火工作。有些點(diǎn)火器還具有恒流控制、閉合角控制、汽缸判別及點(diǎn)火監(jiān)視等功能。2.計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的分類計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)按是否保留分電器可分為非直接點(diǎn)火系統(tǒng)及直接點(diǎn)火系統(tǒng)兩種類型。5.3.2計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要部件及點(diǎn)火時(shí)刻控制1.曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器的作用是向電子控制器輸入活塞位置、曲軸轉(zhuǎn)角、曲軸轉(zhuǎn)速等信息。其按照工作原理的不同可分為磁電式、霍爾式、光電式。曲軸位置傳感器可安裝在曲軸前端、飛輪殼上、分電器內(nèi)或分設(shè)在曲軸、凸輪軸前端。TCCS曲軸位置傳感器的基本結(jié)構(gòu)如圖5-20所示。曲軸位置傳感器由G信號(hào)發(fā)生器和Ne信號(hào)發(fā)生器組成。圖5-20TCCS曲軸位置傳感器的基本結(jié)構(gòu)Ne信號(hào)是曲軸轉(zhuǎn)角及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。Ne信號(hào)發(fā)生器主要由信號(hào)轉(zhuǎn)子、Ne傳感線圈組成，如圖5-21所示。當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子（固定在分電器軸上）隨曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪齒與傳感線圈凸緣部的空氣隙交替變化，導(dǎo)致傳感線圈內(nèi)磁通變化而產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)信號(hào)Ne，因有24個(gè)輪齒，每個(gè)交變信號(hào)相當(dāng)