汽车发动机电控系统检修 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 朱良 项目二 电控点火系统检修

1、项目二 电控点火系统检修,2.1 点火系统的作用及分类,2.1.1 汽油机点火系统的作用 汽车发动机的工作循环由进气、压缩、做功与排气四个行程组成。 汽油机就是采用高压电火花点燃混合气的点火方式。,2.1.2 汽油机点火系统的分类,发动机点火系统，按照其组成和产生高压电方式的不同可分为传统点火系统、电子点火系统、微机控制点火系统和磁电动机点火系统。,2.1.3 对点火系统的基本要求,点火系统应在发动机各种工况和使用条件下都能保证可靠而准确地点火。 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两电极间隙的电压 2电火花应具有足够的点火能量 3点火时刻应与发动机的工作状况相适应,2.2 传统点火系统及电子点火系统,2.2.1 传统点火系统的组成 传统点火系统主要由电源（蓄电池和发电机）、点火开关、点火线圈、电容器、断电器、配电器、火花塞、阻尼电阻和高压导线等组成，如图2-2和图2-3所示。,图2-2 传统点火系统的组成 W1初级点火线圈；W2次级点火线圈,图2-3 传统点火系统的结构示意图,1点火线圈,（a）二接线柱式； （b）三接线柱式 图2-4 点火线圈,图2-5 闭磁路点

2、火线圈 1次绕组；2二次绕组；3铁心； 4正接线柱；5负接线柱；6高压插孔,2分电器,分电路由断电器、配电器、电容器、点火提前调节装置等组成（见图2-6）。,图2-6 点火提前调节装置,3断电器 断电器主要由断电器凸轮、断电器触点、断电器活动触点臂等组成。 4配电器 配电器由分电器盖和分火头组成，用来将点火线圈产生的高压电分配到各缸的火花塞。,5点火提前调节装置,点火提前调节装置由离心和真空两套点火提前调整装置组成，分别安装在断电器底板的下方和分电器的外壳上，用来在发动机工作时随发动机工况的变化自动调整点火提前角。,6火花塞,火花塞由中心电极和侧电极组成，安装在发动机的燃烧室中，用来将点火线圈产生的高压电引入燃烧室，点燃燃烧室内的可燃混合气（见图2-7）。,图2-7 火花塞类型,图2-8 火花塞受热示意图,2.2.2 传统点火系统的工作原理,图2-9 传统点火系统工作原理,知识拓展2-1 电子点火系统的结构 1电子点火系统的特点与类型 （1）电子点火系统的特点。 这是因为电子点火系统具有以下优点。 可以减少触点火花，避免触点烧蚀，延长触点的使用寿命；有的还可以取消触点，因而克服了与触点

3、相关的一切缺点，改善了点火性能。, 可以不受触点的限制，增大初级电流，提高次级电压，改善发动机高速时的点火性能。一般传统点火系统的低压电流不超过5A，而电子点火系统可提高到78A，次级电压可达30kV。, 次级电压和点火能量的提高使其对火花塞积炭不敏感，且可以加大火花塞电极间隙，点燃较稀的混合气，从而有利于改善发动机的动力性、经济性和排气净化性能。 大大减轻了对无线电的干扰。 结构简单，质量小，体积小，使用和维修方便。,（2）电子点火系统的基本组成。 （3）电子点火系统的类型。 霍尔式电子点火系统。 磁感应式电子点火系统。 光电式电子点火系统。,图2-10 电子点火系统结构图,2磁感应式电子点火系统,（1）磁感应式电子点火系统组成与工作原理。 （2）分电器总成。 磁感应式信号传感器。 离心点火提前装置。 真空点火提前装置。 配电器。,图2-11 解放CA1092型汽车电子点火系统 1蓄电池；2点火线圈；3点火控制器；4火花塞；5分电器；6信号发生器；7点火开关,图2-12 磁感应式电子点火系统原理图,图2-13 磁感应式点火信号发生器结构 1分电器轴；2爪形转子；3传感线圈； 4爪形定

4、子；5永久磁铁；6导磁板；7底板,图2-14 离心点火提前装置结构与工作原理,图2-15 真空点火提前装置结构 1分电器外壳；2信号发生器底板；3信号发生器；4拉杆； 5膜片；6弹簧；7真空连接管；8节气门,（3）电子点火控制器。 （4）点火线圈。,图2-16 点火模块内部电路 1磁感应传感器；2点火集成电路；3点火线圈；4点火开关；5蓄电池；6火花塞,3霍尔式电子点火系统,图2-17 霍尔式电子点火系统电路图,2.3 电控点火系统的功能,2.3.1 点火提前角的控制依据 1汽油机燃烧过程 （1）着火延迟期。 （2）明显燃烧期。 （3）补燃期。,图2-18 汽油机燃烧过程,2点火提前角对发动机性能的影响,点火提前角大小对汽油机爆燃倾向、示功图上最高压力点的位置有很大影响。 汽油机不同点火提前角时的示功图，如图2-19所示。,图2-19 不同点火提前角时的示功图,3影响点火提前角的主要因素,使用中最佳点火提前角随着发动机工况的不同而不断变化，影响它的因素有很多，如转速、负荷、混合气浓度等。 （1）发动机转速。 （2）发动机负荷。 （3）燃料的性质。 （4）其他因素。,2.3.2 点火提前

5、角的控制,在发动机正常工作的工况中，最佳点火提前角也可用公式表达为： 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 2基本点火提前角 如果以图的形式绘制出来便得到三维脉谱图，如图2-21（b）所示。,图2-20 点火提前角的确定,（a）点火提前角数据表模型 （b）点火提前角三维脉谱图 图2-21 点火提前角基本值,3修正点火提前角,除确定基本点火提前角的转速和负荷信号以外，其他对点火提前角有影响的因素均要纳入到修正点火提前角中。 电控单元根据有关传感器的信号，分别给出对应的修正值，它们的代数和就是修正点火提前角。,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、爆燃修正等，具体内容如下。 （1）暖机修正。 （2）过热修正。 （3）空燃比反馈修正。 （4）怠速稳定性修正。,图2-22 暖机修正,图2-23 过热修正,图2-24 空燃比反馈修正 图2-25 怠速稳定性修正,2.3.3 点火能量的控制,1通电时间控制 为了使混合气可靠点燃，火花塞产生的火花应具备一定的能量。 按点火能量的储存方式，汽油机点火系统

6、可分为电感储能式（电感放电式）和电容储能式（电容放电式）两大类。,对于电感储能式电控点火系统，在点火线圈一定的条件下，点火能量的大小主要取决于初级电流的大小。,2点火线圈的恒流控制,在电控点火系统中，为了减小转速对次级电压的影响，提高点火能量，采用了初级线圈电阻很小的高能点火线圈，其初级电流最高可达30A以上。,图2-26 闭合角控制的三维脉谱图,图2-27 恒流控制电路 1功率晶体管；2偏流回路；3过压保护回路； 4传感器；5波形整形回路；6通电率发生回路； 7放大回路；8点火器；9通电率控制回路； 10恒流控制回路；11电流检测电阻,2.4 电控点火系统的组成与工作原理,现代轿车发动机上普遍采用的是电子控制点火系统。 电子控制点火系统可以使发动机在任何工况下均处于最佳点火提前时刻，实现最佳通电时间控制、点火提前角控制和爆燃反馈控制，使发动机在动力性、经济性方面达到更高的水平，尾气排放污染也得到了极大的控制，达到了当前的国甚至是国的排放标准。,2.4.1 电子控制点火系统的类型,电子控制式点火系统可分为两大类：一类是有分电器式的电子控制点火系统，另一类是无分电器式的电子控制点火系统。

7、,2.4.2 电子控制点火系统的组成,电子控制点火系统也称微机（ECU）控制的点火系统，是现代轿车中广泛应用的一种新型点火系统。 在宏观上可以说电子控制点火系统由传感器、ECU、执行器等组成。,图2-28 电子控制点火系统的基本组成,1传感器,对于电子控制点火系统来讲，传感器是比较重要的组成部分，它用来检测与点火有关的发动机工况信息，并将检测的结果输送给电子控制单元ECU，ECU根据传来的信号计算和控制点火时刻，并向相关的执行器发出指令，完成发动机的点火过程。,2电子控制单元,现代汽车发动机大多数都采用集中控制系统，电子控制单元ECU扮演着主要角色。 电子控制单元ECU在发动机上的主要功能有控制燃油喷射的时刻和数量、控制点火的时刻与能量、测量进入气缸的空气量、诊断系统的故障并报警等。,3执行器,执行器主要包括点火控制器（有些车型已经集成到ECU中）、点火线圈、分电器（有些系统中已经没有）及火花塞。,2.4.3 工作原理,电子控制点火系统的工作原理如图2-29所示。,图2-29 电子控制点火系统的工作原理,1点火提前角的控制,图2-30 点火提前角与闭合角控制过程,2闭合角的控制,对闭合

8、角进行控制时，在ECU的内存中存储了根据发动机转速和电源电压确定的闭合角三维数据图谱，如图2-26所示。,2.4.4 有分电器点火系统,图2-31 皇冠3.0L 2JZ-GE发动机点火电路,2.4.5 无分电器点火系统,1同时点火 2通用凯越点火系统 3独立点火 4丰田卡罗拉点火系统,图2-32 无分电器电控点火系统的组成,图2-33 无分电器的双缸同时点火,图2-34 通用凯越点火系统电路,图2-35 无分电器式的独立点火,图2-36 无分电器式的独立点火机构 1ECU；2点火控制器；3点火线圈；4火花塞,图2-37 卡罗拉轿车点火器电路原理,2.5 爆燃控制系统,2.5.1 爆燃危害与产生原因 爆燃是汽油机工作时的一种不正常燃烧现象，在正常火焰传播的过程中，处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合气（常称末端混合气），进一步受到压缩和热辐射的作用，加速了先期反应。,汽油机运行时产生爆燃的具体原因通常有以下几方面。 积炭聚集过多。 发动机过热。 燃油使用不当。,2.5.2 爆燃的控制与爆燃传感器,点火提前角是影响爆燃的主要因素之一，推迟点火（即减小点火提前角）是消除爆燃的最有效措施。,利用

9、缸体振动检测方法监测爆燃时，所使用的爆燃传感器安装在发动机缸体上，常见的爆燃传感器有两种：一种是压电式爆燃传感器，另一种是磁致伸缩式爆燃传感器。 1压电式爆燃传感器,图2-38 爆燃控制系统组成与爆燃控制过程,目前，国内外大多数汽车微机控制点火系统都采用了非共振型压电式爆燃传感器。 压电式爆燃传感器的结构如图2-39所示，主要由套筒底座、压电元件、惯性配重、塑料壳体和接线插座等组成。,图2-39 压电式爆燃传感器的结构,爆燃传感器输出信号与曲轴转角的对应关系如图2-41所示，传感器的灵敏度约为20mV/g（g = 9.8m/s2）。,图2-40 转速不同时压电式非共振型爆燃传感器的输出波形,图2-41 爆燃传感器输出信号的对应关系,2磁致伸缩式爆燃传感器 3压力检测式爆燃传感器 这种传感器又称为垫圈式爆燃传感器，奥迪轿车采用过这种传感器。,图2-42 磁致伸缩式爆燃传感器结构,图2-43 垫圈式爆燃传感器结构,2.5.3 爆燃的检测与控制,其爆燃反馈控制过程可以用下列循环表示： 发动机出现爆燃（信号）ECU推迟点火爆燃停止ECU点火逐步提前出现爆燃，不断往复，循环进行。 图2-44所示为爆燃的判别与控制过程，在控制中，信号处理与发出是通过ECU进行的。,图2-44 爆燃的判别与控制,2.6 训练项目及技能、素质要求,2.6.1 训练项目 本项目需实施的训练项目如下： 1本项基本训练项目 项目2-1点火系统的检查 项目2-2点火模块的检修 项目2-3点火波形及点火正时的检查 项目2-4发动机爆燃控制系统检修,2本项目综合训练项目,项目2-5发动机不能起动故障的检修 项目2-6发动机运转不稳、加速不良故障的检修 项目2-7发动机功率不足故障的检修 项目实施时参考学材进行。,3项目实施的主要内容,（1）点火系统基本元件的检查，包括：点火线圈、火花塞、高压线、分电器等。 （2）点火器或点火模块的检查，包括工作电源、控制信号、控制线路等。,（3）点

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