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广本雅阁轿车点火系统的故障检测与排除

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    • 1、宜宾职业技术学院宜宾职业技术学院 毕业论文 题目题目:广本雅阁轿车点火系统故障诊断与排除 系系 部部 专专 业业 名名 称称 班班 级级 姓姓 名名 学学 号号 指指 导导 教教 师师 年年 月月 日日 广本雅阁轿车点火系统故障诊断与排除 摘 要 点火系统是汽车发动机重要的组成部分,点火系统性能的良好与否对发动 机的输出功率、油耗和排气污染等影响很大。汽车在行驶中出现的发动机工作 不良,点火系统的故障占了很大的比例。常见的故障是:不点火、火花弱、缺 火等,这些故障能导致发动机输出功率下降,油耗增加,排污量加大。本文就 针对广本雅阁轿车点火系统的组成及工作原理做了介绍,并针对其点火系统的 常见故障进行了分析和排除。 关键字:雅阁轿车;点火系统;故障;排除 I 目录目录 1 概述1 2 广本雅阁轿车点火系统的组成及工作原理.3 2.1 传感器3 2.2 电控单元(ECU)4 2.3 执行器4 2.4 点火控制4 2.5 广本雅阁点火系统工作原理8 3 广本雅阁轿车点火系统常见故障诊断与排除9 3.1 点火系统维修注意事项9 3.2 点火系统故障分析及排除方法10 4 广本雅阁轿车故障排除案

      2、例分析.16 4.1 案例一16 4.2 案例二17 4.3 案例三18 结论20 致谢21 参考文献.22 宜宾职业技术学院毕业论文 0 1 概述概述 随着人们对汽车使用的要求不断提高和计算机技术及控制理论的发展,汽车 电子化程度越来越高。作为汽车电子控制系统的一部分,点火控制系统也经历了 磁电机点火系传统触点点火系晶体管辅助点火系普通电子式点火系微 机控制点火系统的发展过程。 点火系统是汽油发动机重要的组成部分,对发动机的性能有着决定性的影响。 普通电子点火系统取消了机械式断电器及触点,从而避免了凸轮、触点等机械磨 损所造成的点火正时变化、触点烧蚀等缺陷。但是普通电子点火系统仍没有摆 脱真空式和离心式点火提前角调节机构,不能对点火正时实现优化控制。而微机 控制点火系统能解决这些缺陷,微机控制电子点火系统是利用传感器检测与点 火有关的各种信号,作为计算和控制点火时刻的依据,因此可以使点火提前角 控制在最佳状态,同时对点火系统也有一定要求,确保发动机在各种工况和使 用条件下能可靠而准确地点火。为此点火系统应满足以下基本要求: (1)能产生足以击穿火花塞间隙的电压,点火系产生的次级电压必

      3、须高于 击穿电压,才能使火花塞跳火。击穿电压的大小受很多因素影响,其中主要有: 1)火花塞电极间隙和形状 火花塞电极的间隙越大,击穿电压就越高,电极的尖端棱角分明,所需的 击穿电压低。 2)气缸内混合气体的压力和温度 混合气的压力越大,温度越低,击穿电压就越高。 3)电极的温度 火花塞电极的温度越高,电极周围的气体密度越小,击穿电压就越低。 (2)火花应具有足够的能量:发动机正常工作时,由于混合气压缩终了的 温度接近其自燃温度,仅需要 15mJ 的火花能量。但在混合气过浓或是过稀时, 发动机起动、怠速或节气门急剧打开时,则需要较高的火花能量。并且随着现 代发动机对经济性和排气净化要求的提高,都迫切需要提高火花能量。因此, 宜宾职业技术学院毕业论文 1 为了保证可靠点火,高能电子点火系一般应具有 80100mJ 的火花能量,起动 时应产生高于 100mJ 的火花能量。 (3)点火时刻应适应发动机的工作情况:首先,点火系统应按发动机的工 作顺序进行点火。其次,必须在最有利的时刻进行点火。 由于混合气在气缸内燃烧占用一定的时间,所以混合气不应在压缩行程上 止点处点火,而应适当提前,使活塞达到

      4、上止点时,混合气已得到充分燃烧, 从而使发动机获得较大功率。点火时刻一般用点火提前角来表示,即从发出电 火花开始到活塞到达上止点为止的一段时间内曲轴转过的角度。 如果点火过迟,当活塞到达上止点时才点火,则混合气的燃烧主要在活塞 下行过程中完成,即燃烧过程在容积增大的情况下进行,使炽热的气体与气缸 壁接触的面积增大,因而转变为有效功的热量相对减少,气缸内最高燃烧压力 降低,导致发动机过热,功率下降。 如果点火过早,由于混合气的燃烧完全在压缩过程进行,气缸内的燃烧压 力急剧升高,当活塞到达上止点之前即达最大,使活塞受到反冲,发动机作负 功,不仅使发动机的功率降低,并有可能引起爆燃和运转不平稳现象,加速运 动部件和轴承的损坏。 才必须满足以上基本要求才能使发动机的动力性、燃油经济性以及排气净 化得到明显改善。 目前,微机控制点火系统在现代发动机上得到广泛应用。作为一个汽车人 员,我们更应该掌握电子点火系统的结构、原理、以及常见的故障,本文就针 对广本雅阁轿车故障及诊断方法做了一些介绍。 宜宾职业技术学院毕业论文 2 2 广本雅阁轿车点火系统的组成及工作原理广本雅阁轿车点火系统的组成及工作原理

      5、 雅阁点火系统主要由电源、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、空气流 量传感器、节气门位置传感器、爆震传感器、冷却液温度传感器、电控单元 (ECU) 、点火控制器、点火线圈、高低压导线以及火花塞等组成。如图 2-1 所 示。 图图 2-1 雅阁点火系统组成雅阁点火系统组成 2.1 传感器传感器 传感器主要用来检测与点火有关的发动机的工况信息,并将检测结果输入 ECU,作为计算和控制点火时刻的依据。 (1)曲轴位置(转速与转角)传感器:检测发动机曲轴位置和转速信号。 (2)凸轮轴位置(上止点位置)传感器:检测活塞位置信号。 (3)空气流量传感器:检测进气量信号。 凸轮轴位置传感器 曲轴位置传感器 车速传感器 空气流量传感器 节气门位置传感器 冷却液温度传感器 进气温度传感器 蓄电池电压信号 点 火 线 圈 火 花 塞 E C U 火花塞 电火控制器 爆震传感器 宜宾职业技术学院毕业论文 3 (4)节气门位置传感器:检测节气门的开度和加速信号。 (5)进气温度传感器:检测进气温度信号。 (6)爆震传感器:用于点火提前角闭环控制系统。ECU 根据爆燃传感器 输出的信号来判断发动机是否发生爆震,

      6、从而对点火提前角进行修正。 2.2 电控单元(电控单元(ECU) 微机控制点火系统仅是电子控制器的一个子系统。电子控制器(ECU)既 是燃油喷射控制系统的控制核心,也是点火控制系统的核心。在 ECU 的只读存 储器(ROM)中,除存储有监控和自检等程序之外,还存储有台架试验测定的该 发动机在各种工况下的最佳点火提前角。随机存储器(RAM)用来存储微机工作 时暂时需要存储的数据,如输入/输出数据、单片机运算得出的结果、故障代码、 点火提前角修正数据等等,这些数据根据需要可随时调用或被新的数据改写。 中央处理器(CPU)不断接受上述各种传感器发出的信号,并按预先编制的程 序进行计算和判断后,向点火控制器发出最佳点火提前角。 2.3 执行器执行器 执行器主要包括点火控制器、点火线圈、及火花塞等。 (1)点火控制器:是电控点火系统的执行元件,它可将电子控制系统输出 的点火信号进行功率放大,驱动点火线圈工作。 (2)点火线圈:可将火花塞跳火所需的能量存储在线圈的磁场中,并将电 源提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿点火的 15-20kV 高压电。 (3)火花塞:主要是利用点火线圈产生的高电压产

      7、生电火花,点燃气缸内 的混合气体。 2.4 点火控制点火控制 点火控制主要包括点火提前角控制、闭合角控制和爆震控制三个方面。 2.4.1 点火提前角控制点火提前角控制 点火提前角是指从火花塞跳火开始到活塞运行至压缩上止点时刻曲轴转过 宜宾职业技术学院毕业论文 4 的角度。 发动机启动时点火提前角的控制:发动机起动时,按 ECU 内存储的初始点 火提前角(设定值)对点火提前角进行控制。起动时点火提前角的设定值随发 动机而异,对一般的发动机而言,起动时的点火提前角是固定的,一般为 10 左右。 在发动机起动过程中,发动机转速变化大,且由于转速较低(一般低于 500r/min),进气歧管压力传感器信号或空气流量计信号不稳定,ECU 无法正 确计算点火提前角,一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角。此时的控 制信号主要是发动机转速信号(Ne 信号)和起动开关信号(STA 信号)。 发动机启动后点火提前角的控制:发动机正常运转时(起动后),发动机 ECU 根据发动机的转速和负荷信号,确定基本点火提前角,并根据其他有关信 号进行修正,最后确定实际的点火提前角,并向电子点火控制器输出点火指令 信号

      8、,以控制点火系的工作。最佳点火提前角 = 初始点火提前角 + 基本点火 提前角 + 修正点火提前角 1)初始点火提前角 为了控制点火正时,电控单元根据上止点位置来确定点火提前角。发动机 电控单元把判缸信号或曲轴的转角信号出现后第一个 Ne 信号过零点定为压缩 行程上止点前 10,并以这个角度作为点火正时计算的基准点,称之为初始点 火提前角,其大小随发动机而异。 2)基本点火提前角 发动机正常运转时,电控单元按怠速和非怠速工况两种情况,确定基本点 火提前角。 发动机处于怠速工况时,电控单元根据节气门位置信号、发动机转速信 号及空调开关信号,确定基本点火提前角。 发动机处于怠速工况时,电控单元根据发动机转速和节气门位置信号, 从预制在存储器中的数据表中查处相应的基本点火提前角。 3)修正点火提前角 修正点火提前角指电控单元根据有关传感器的信号,分别示出对应的修正 值,它们的代数和就是修正点火提前角。除了转速和负荷以外,其他对点火提 宜宾职业技术学院毕业论文 5 前角有重要影响的因素均归纳入到修正点火提前角中。修正点火提前角所包含 的修正值有暖机修正、过热修正、空燃比反馈修正、怠速稳定性修正

      9、和爆燃修 正。归纳如图 2-2 所示: 点火正时控制 起动后点火时间控制 基本点火提前角 由进气歧管压力(或进气量) 和转速确定 修正点火提前角 暖机修正 稳定怠速修正 空燃比反馈修正 过热修正 爆燃修正 最大提前/延迟角控制 其他修正量 固定点火提前角 图图 2-2 点火提前角的修正点火提前角的修正 暖机修正:发动机冷车起动后,冷却水温度较低时,应增大点火提前角。 在暖机过程中,随冷却水温度的升高,点火提前角修正值逐渐减小。修正值的 变化规律及大小随发动机暖机修正的主要控制信号包括冷却水温度信号、空气 流量信号、节气门开度信号等。 过热修正:发动机处于正常运行工况时,若冷却水温度过高,为了避免 产生爆震,应将点火提前角推迟。发动机处于怠速工况时,若冷却水温度过高, 为了避免发动机长时间过热,应将点火提前角增大。过热修正的主要控制信号 包括冷却水温度信号、节气门开度信号等。 空燃比修正:装有氧传感器的电控汽油喷射系统,其电控单元根据氧传 感器的反馈信号将空燃比进行修正。随着修正喷油的增加或减少,发动机转速 在一定范围内波动。为了高怠速的稳定性,在反馈修正油量减少时,点火提前 角相应地增加。 空燃比反馈修正的控制信号主要有氧传感器信号、节气门位置信号、冷却 起动点火时间控制 点火正时控制 宜宾职业技术学院毕业论文 6 水温度信号、车速信号等。 怠速稳定性修正:发动机处于怠速工况时,电控单元不断地计算发动机 的平均转速,当发动机的转速低于规定的怠速转速时,电控单元根据实际转速 与目标转速差值的大小相应地增大或减小点火提前角。 爆震修正:爆震修正需要从爆震传感器传来的信号进行点火提前角的控 制。当不爆震时加大点火提前角,产生爆震时逐步减小点火提前角,然后又加 大,重复进行以使发动机尽可能不产生爆震,又能输出足够的功率。 2.4.2 闭合角控制闭合角控制 闭合角控制也称通电时间控制。 通电时间是指大功率管的导通时间,即点火线圈初级绕组的通电时间。当 点火线圈的一次电路被接通后,其一次电流是按指数规律增长的,一次断开电 流直接影响点火能量和二次电压最大值 U2max 。一次电路断开瞬间,一次电流 所能达到的值即断开电流与一次电路接通的时间长短有关。只有通电时间达到 一定值时,一次电流才能达到饱和,进而获得较高的

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