汽油机点火系统检测诊断分析解析.docx

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汽油机点火系统检测诊断分析解析

湖南涉外经济学院

汽车电子控制技术课程设计

课题名称：

汽油机点火系统检测诊断

姓名：

张轩铭

学号：

10430421506770

专业班级：

汽修201001班

系（院）：

机械工程学院

指导老师：

杨震宇、周华祥

完成时间：

2012年11月27日

3.2.1点火系统无高压火故障的诊断

1.故障现象

2.故障原因

1.低压电路故障原因

①曲轴位置传感器连接电路断路或短路；

②曲轴位置传感器工作性能不良；

④点火线圈的初级绕组断路。

2.高压电路故障原因

①点火线圈的次级绕组断路；

②高压线断路；

③火花塞工作不良。

3.故障诊断

3.2.2高压火花弱的故障诊断

1.故障现象

2.故障原因

3.诊断及排除

3.2.3点火正时失准的故障诊断

1.故障现象

2.故障原因

3.诊断及排除

3.2.5点火性能随工况变化

1.故障现象

2.故障原因

3.诊断及排除

3.2.9个别缸不工作

3.3典型案例分析

故障现象

故障诊断与排除

故障诊断与排除

参考文献

摘要

　　如今，随着科技的进步与发展，汽车在生活的应用越来越广泛，于此同时，汽车技术越来越成熟与完善，现在汽车已经走进千家万户，越来越普及。

随着时间的推移，汽车在使用过程中，不可避免的产生损耗，于是，汽车的检测诊断以及维修行业开始发展起来，这个行业的发展及时的解决了汽车带给人们不利因素，行业的发展促使人才的需求，汽车检测诊断便

蓬勃发展起来，而未来，汽车的检测诊断与维修将成为趋势。

关键词：

汽车检测诊断、现状、发展前景

目录

一．电子点火系统的种类和结构..........................

1.1点火系统的要求...............................

1.2电子点火系统的种类............................

1.3无触点电子点火系统...........................

1.2.1磁感应式电子点火系统.........................

1.2.2霍尔式电子点火系统...........................

1.4有分电器的计算机点火系统.......................

1.5无分电器电子点火系统..........................

二．电子点火系统主要部件的结构功用......................

2.1点火线圈..................................

2.2分电器的结构及工作原理........................

2.3火花塞....................................

2.4点火控制器.................................

2.5点火信号发生器..............................

2.6电子控制单元ECU.............................

三．电子点火系统常见故障及诊断.........................

3.1电子点火系统故障诊断注意事项....................

　3.2常见故障及诊断..............................

3.3典型案例分析................................

致谢...........................................

参考文献........................................

第一章电子点火系统的种类和结构

　　1.1点火系统的要求

　　1.能产生足以击穿火花塞间隙的电压

　　火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称为击穿电压。

点火系产生的次级电压必须高于击穿电压，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1~5mJ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，为了保证可靠点火，高能电子点火系一般应具有80~100mJ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。

　　1.2电子点火系统的种类

　　1.无触点电子点火系统

　　无触点电子点火系统主要由点火信号发生器、点火器、点火线圈、分电器和火花塞等组成。

与传统点火系统相比，无触点电子点火系统采用点火信号发生器和点火器取代白金触电来控制点火线圈初级电路的接通和开闭。

　　无触点电子点火系统按信号发生器的工作原理，可分为磁感应式、霍尔式、光电式及电磁振荡式等。

其中磁感应式和霍尔式的应用最为广泛。

　　1.磁感应式电子点火系统

　　磁感应式电子点火系统，主要由磁感应信号发生器、分电器、点火线圈、火花塞等组成。

磁感应信号发生器的作用是产生与发动机曲轴位置相应的磁感应电压脉冲信号，并输入给点火器作为点火控制信号。

　　2.霍尔式电子点火系统

　　霍尔式电子点火系统由内装霍尔信号发生器的分电器、点火器、点火线圈、火花塞等组成。

国产桑塔纳、红旗、捷达等轿车均采用该种类型的电子点火系统。

桑塔纳轿车装用的是集成电路电子点火器。

　　2．有分电器的计算机电子点火系统

　　有分电器的计算机电子点火系统主要由各种传感器、电控单元（ECU）、分电器、点火线圈等组成。

　　3．无分电器电子点火系统

　　无分电器电子点火系统又称直接点火系统，简称DIS。

该种数字点火系统，除采用ECU控制闭合角、点火时刻和爆燃控制外，还取消了分电器，ECU控制点火线圈模块实现点火高压的分配。

　　无分电器电子点火系统的闭合角控制、点火时刻控制和爆燃控制的工作原理与有分电器的数字点火系统相同，而点火高压的分配则通过多个点火线圈实现。

　　1.3无触点电子点火系统

　　一、无触点电子点火系统的组成

　　无触点电子点火系统由

　　1、分电器：

内有配电器、信号发生器、机械式点火提前装置（离心式和真空式）；

　　2、点火器：

接受信号发生器的控制信号；控制点火线圈的初级绕组电流的通、断；其他（内有闭合角控制电路、恒流控制等）

　　3、点火线圈；

　　4、火花塞等组成。

　　二、无触点电子点火系统与传统点火系统比较

　　1、结构上，取消了断电器。

用信号发生器代替凸轮；用点火器取代了白金触点。

　　2、原理上，初级绕组电流的通、断由信号发生器和点火器配合完成，其他工作过程变化不大

　　3、点火器除了控制初级绕组电流的通、断外，内有控制电路（闭合角控制和恒流控制）可改善点火性能。

　　三、无触点电子点火系统的优、缺点

　　优点:

1.由于采用了信号发生器，从根本上消除了由触点引起的一系列问题。

　　2.在所有转速范围内都能可靠点火（闭合角控制和恒流控制），在提高点火电压和点火能量方面很有成效。

　　缺点:

对点火时刻的控制依然依靠离心式和真空式两套机械式点火提前装置来完成，不能保证发动机点火时刻始终处于最佳状况。

（因为最佳点火提前角除了与转速和负荷有关外，还和其他因素有关。

）

　　1.3.1磁感应式电子点火系统

　　解放CA1092、东风EQ1092、北京BJ2020等型汽车以及早期生产的部分轿车，都装配了磁感应式电子点火系统。

它主要由磁感应式分电器、点火控制器、高能点火线圈和火花塞等组成。

磁感应式分电器主要由磁感应传感器、点火提前调节装置、配电器等组成。

磁感应传感器由转子、定子、永久磁铁、传感线在1圈等组成。

当发动机工作时，分寄电器通过转子、定子，使传感线器1圈内的磁通发生变化，产生电压信号，供给点火控制器。

其突出优点是结构简单，不需外加电源。

点火控制器又称电子点火控制器、电子点火组件或点火器，主要由点火专用的集成电路和一些辅助电子元件组成。

它的主要作用是根据磁感应传感器输出的电压信号，控制点火线圈初级绕组电路的导通与截止，使点火线圈产生高压电。

此外，点火控制器还有恒流控制、闭合角控制、停车断电控制、过压保护等功能。

图1是磁感应式电子点火系统原理图

　　图磁感应式电子点火系统原理图

　　1.3.2霍尔式电子点火系统

　　解放CA6440、解放CA1046型汽车以及早期生产的部分轿车，大都采用了霍尔式电子点火系统。

它主要由霍尔式分电器、点火控制器、高能点火线圈、火花塞等组成。

霍尔式分电器主要由霍尔传感器、点火提前调节装置、配电器等组成。

霍尔传感器由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片、永久磁铁等组成。

发动机工作时，分电器通过触发叶轮使霍尔集成电路的磁通发生变化，产生电压信号，供给点火控制器。

与磁感应传感器不同的是，霍尔传感器需要一个输入电压。

图1-2是霍尔式电子点火系统电路图。

图2霍尔式电子点火系统电路图

　　1.4有分电器的计算机点火系统

　　在发动机的电子集中控制系统中，点火系统由计算机控制称为计算机控制点火系统。

现在生产的大部分轿车都采用计算机控制点火系统。

该点火系统主要由传感器、电子控制器、点火控制器点火器、点火线圈和火花塞等组成。

　　传感器是监测发动机工况信息的装置。

传感器的结构形式和装配数量依车而异，主要有曲轴位置传感器、空气流量传感器、飞节气门位置传感器、爆震传感器、冷却水温度传感器、进气温度传感器、氧传感器、车速传感器、空挡起动开关、点火开关、空调开关、蓄电池等。

　　电子控制器用ECU表示。

ECU是发动机的控制核心。

电子控制器的名称并不统一，生产厂家或公司不同，生产年代和控制内容不同，采用的名称也不尽相同。

电子控制器主要包括输入回路、输出回路、模数A/D转换器或模数D/A转换器、单片微型计算机和电源电路等。

由于电子控制器的核心部件是单片微型计算机，通常将电子控制器称为微机或电脑。

电子控制器的作用是根据发动机各传感器输入的信息和微机内存数据，通过运算处理和逻辑判断，然后输出指令信号，控制有关执行器如点火器工作。

　　此外，微机控制点火系统又分为分配式有配电器点火系统和直接式无配电器点火系统。

分配式点火系统点火线圈产生的高压电由配电器按发动机作功顺序分配给各缸火花塞跳火，仍然要产生较多电火花，不仅浪费能量，而且还产生电磁干扰信号。

而直接式点火系统没有配电器，点火线圈次级绕组的两端直接与火花塞相连，发动机运转时，微机根据传感器信号，直接控制各个点火线圈产生高压电，使相应火花塞跳火。

到目前为止，无配电器微机控制点火系统是技术最先进的点火系统。

　　有分电器的计算机点火系统主要由各种传感器、电控单元、分电器、点火线圈等组成，如图1-3所示。

　　图4-5有分电器式计算机控制点火系统原理图

　　1.5无分电器电子点火系统

　　无分电器微机控制点火系统由低压电源、点火开关、计算机控制单元（ECU）、点火控制器、点火线圈、火花塞、高压线和各种传感器等组成。

如图1-4所示。

有的无分电器点火系统还将点火线圈直接安装在火花塞上方，取消了高压线。

　　图3无分电器电子点火系统

　　无分电器电子点火系统又叫无白金式电子点火系统（BEI）。

它彻底取消了传统点火系中的分电器，分电器原有的功能（断电、配电、点火提前）由电子控制装置和传感器来完成。

利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压直接送给火花塞进行点火。

　　无分电器微机控制点火系统根据高压配电方式的不同分为独立点火方式和同时点火方式两种，其工作原理也各不相同。

?

　　独立点火方式是一个缸的火花塞配一个点火线圈，各个独立的点火线圈直接安装在火花塞上，独立向火花塞提供高压电，各缸直接点火。

这种结构的特点是去掉了高压线，因此可以使高压电能的传递损失和对无线电的干扰降低到最低水平。

　　第二章电子点火系统主要部件的结构功用

2.1点火线圈简介

　　随着汽车汽油发动机向高转速、高压缩比、大功率、低油耗和低排放的方向发展，传统的点火装置已经不适应使用要求。

点火装置的核心部件是点火线圈和开关装置，提高点火线圈的能量，火花塞就能产生足够能量的火花，这是点火装置适应现代发动机运行的基本条件。

　　通常的点火线圈里面有两组线圈，初级线圈和次级线圈。

初级线圈用较粗的漆包线，通常用0.5-1毫米左右的漆包线绕200-500匝左右；次级线圈用较细的漆包线，通常用0.1毫米左右的漆包线绕15000-25000匝左右。

初级线圈一端与车上低压电源（+）联接，另一端与开关装置（断电器）联接。

次级线圈一端与初级线圈联接，另一端与高压线输出端联接输出高压电。

　　点火线圈依照磁路分为开磁式及闭磁式两种。

传统的点火线圈是用开磁式，其铁芯用0.3毫米左右的硅钢片叠成，铁芯上绕有次级与初级线圈。

闭磁式则采用形似Ⅲ的铁芯绕初级线圈，外面再绕次级线圈，磁力线由铁芯构成闭合磁路。

闭磁式点火线圈的优点是漏磁少，能量损失小，体积小，因此电子点火系统普遍采用闭磁式点火线圈。

1.点火线圈点火方式

点火线圈-双缸点火

方式

　　双缸点火方式指两个气缸合用一个点火线圈，因此这种点火方式只能用于气缸数目为偶数的发动机上。

如果在4缸机上，当两个缸活塞同时接近上止点时（一个是压缩另一个是排气），两个火花塞共用同一个点火线圈且同时点火，这时候一个是有效点火另一个则是无效点火，前者处于高压低温的混合气之中，后者处于低压高温的废气中，因此两者的火花塞电极间的电阻完全不一样，产生的能量也不一样，导致有效点火的能量大得多，约占总能量的80%左右。

点火线圈-单独点火方式

　单独点火方式是每一个气缸分配一个点火线圈，点火线圈直接安装在火花塞上的顶上，这样还取消了高压线。

这种点火方式通过凸轮轴传感器或通过监测气缸压缩来实现精确点火，它适用于任何缸数的发动机，特别适合每缸4气门的发动机使用。

因为火花塞点火线圈组合可安装在双顶置凸轮轴（DOHC）的中间，充分利用了间隙空间。

由于取消分电器和高压线，能量传导损失及漏电损失极小，没有机械磨损，而且各缸的点火线圈和火花塞装配在一起，外用金属包裹，大幅减少了电磁干扰，可以保障发动机电控系统的正常工作。

　　2.2分电器的结构及工作原理

　　分电器由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置等组成，如图2-1所示。

分电器处理多项工作。

第一项工作是将高压从线圈分配到正确的气缸。

这由盖子和转子完成。

线圈连接到转子，转子在盖子内转动。

转子转过每个气缸的触点。

当转子的尖端经过每个触点时，线圈产生高压脉冲。

脉冲击穿转子和触点之间的间隙（它们不真正接触），然后继续通过火花塞线，到相应气缸的火花塞上。

　　图分电器

　　汽油机点火系统中分电器按气缸点火次序定时地将高压电流传至各气缸火花塞的部件（见图）。

在蓄电池点火系统中,通常将分电器和断电器做在同一轴上,并由配气凸轮轴驱动。

它还带有点火提前角调整装置和电容器等。

断电器的断电臂用弹簧片使触点闭合，用断电凸轮使触点开启，开启间隙约为0.30～0.45毫米。

断电凸轮的凸起数与气缸数相同。

当触点开启时，分电器的分电臂正好对准相应的侧电极，感应产生的高压电由次级线圈经过分电臂、侧电极、高压导线传至相应气缸的火花塞。

使用不同辛烷值的汽油时，可手动调整初置点火提前角。

当内燃机转速上升时，离心式点火提前角调节装置使点火提前，反之则点火后延。

内燃机负荷降低时，进气总管中的真空度加大，通过连接管传到真空式点火提前角调节装置，使点火提前。

这样的调节可以保证内燃机在适当的点火提前角下运转。

在磁电机点火系统中，通常将断电器等做在磁电机上，构成一个整体。

　　1.断电器?

　　断电器的功用是周期地接通和切断点火线圈初级绕组的电路，使初级电流和点火线圈铁心中的磁通发生变化，以便在点火线圈的次级绕组中产生高压电。

断电器是由一对钨质的触点和断电器凸轮组成的。

断电器凸轮的凸棱数与发动机气缸数相等。

凸轮轴通过离心点火提前调节器与分电器轴相连。

分电器轴由发动机的曲轴通过配气凸轮轴上的齿轮驱动，其转速与配气凸轮轴的转速相等，为曲轴转速的一半（四冲程发动机）。

　　2.配电器?

　　配电器用来将点火线圈中产生的高压电，按发动机的工作次序轮流分配到各气缸的火花塞。

它主要由胶木制成的分电器盖和分火头组成。

分电器盖上有一个深凹的中央高压线插孔，以及数目与发动机气缸数相等的若干个深凹的分高压线插孔，各高压线插孔的内部都嵌有铜套。

分火头套在凸轮轴顶端的延伸部分，此延伸部分为圆柱形，但其侧面铣切出一个平面，分火头内孔的形状与之符合，借此保证分火头与凸轮同步旋转，并使分火头与分电器盖上的旁电极保持正确的相对位置。

　　3.电容器?

　　电容器安装在分电器的壳体上，目前发动机点火系统所用的电容器一般均为纸质电容器。

其极片为两条狭长的金属箔带，用两条同样狭长的很薄的绝缘纸与极片交错重叠，卷成圆筒形，在浸渍蜡绝缘介质后，装入圆筒形的金属外壳4中加以密封。

一个极片与金属外壳在内部接触，另一极片与引出外壳的导线连接。

电容器外壳固定在分电器外壳上搭铁，使电容器与断电器触点并联。

?

　　4.点火提前调节装置

　　为了实现点火提前，必须在压缩行程接近终了，活塞到达上止点之前便使断电器触点分开。

从触点分开到活塞到达上止点这段时间越长，曲轴转过的角度越大，即点火提前角越大。

因此，调节断电器触点分开的时刻，即改变触点与断电器凸轮或断电器凸轮与分电器轴之间的相对位置，便可以调节点火提前角，调节点火提前角的方法有两种，一是保持触点不动，将断电器凸轮相对于分电器轴顺旋转方向转过一个角度θ,凸轮提前将触点顶开，使点火提前。

凸轮相对于轴转过的角度越大，点火提前角越大。

另一种调节方法是凸轮不动（不改变凸轮与轴的相对位置），使断电器触点相对于凸轮逆着旋转方向转过一个角度θ,也可使点火提前。

触点相对于凸轮转过的角度越大，点火提前角越大。

　　离心点火提前调节装置：

发动机工作时，它利用改变断电器凸轮与分电器轴之间的相对位置的方法，在发动机转速变化时自动地调节点火提前角。

、发动机工作时，当曲轴的转速达到200～400r/min（开始转速因车型而不同）后，重块的离心力克服弹簧拉力的作用向外甩开。

此时，两重块上的销钉推动拨板连同凸轮，顺着旋转方向相对于分电器轴转过一个角度，将触点提前顶开，点火提前角加大。

随发动机转速升高，点火提前角不断加大。

　　2.3火花塞

　　火花塞（sparkplugs），俗称火嘴，如图2-2所示。

它的作用是把高压导线（火嘴线）送来的脉冲高压电放电，击穿火花塞两电极间空气，产生电火花以此引燃气缸内的混合气体。

高性能发动机的基本条件：

高能量稳定的火花、混合均匀的混合气、高压缩比。

　　图典型火花塞结构

　　1.汽车火花塞的功能和作用

　　火花塞的作用是把点火线圈产生的高压电（1万伏特以上）引入发动机气缸，在火花塞电极的间隙之间产生火花点燃混合气。

火花塞的工作环境极为恶劣，以一台普通四冲程汽油机的火花塞为例，在进气冲程时温度只有60℃，压力90KPa；而在点火燃烧时，温度会瞬间上升至3000℃，压力达到4000KPa；这种急冷急热的交替频率很高，不是一般材料所能应付得了，还要保证绝缘性能，因此对火花塞的材料要求也就很苛刻了。

火花塞关键部分是绝缘体，如果绝缘体不起作用，高压电就会“抄小路”而不经两极入地，造成无火花现象。

火花塞的绝缘体必须要有良好的机械性能和耐高电压、耐高温冲击，耐化学腐蚀的能力，普通火花塞多采用以氧化铝为基础的陶瓷做成。

火花塞的尺寸是全世界统一的，任何汽车上都可以通用，但由于汽油发动机类型有区别，因此火花塞也会分有二种基本类型，冷型和热型。

冷型与热型是相对而言，它反映了火花塞的热特性性能。

火花塞要有适当的温度才能工作良好，没有积炭才能工作正常。

实践证明火花塞绝缘体保持在500－600℃温度时，落在绝缘体上的油滴能立即烧去不会形成积炭，高于这个温度会早燃，低于这个温度有积炭。

在不同发动机上的温度会不一样，设计者就利用绝缘体裙部的长度来解决这个矛盾。

　　2.火花塞的种类

　　按照热值高低来分，有冷型和热型；

　　绝缘体裙部短，受热面积小，传热距离短，散热容易，因此裙部温度低些，称为冷型火花塞，适用于高速高压缩比的大功率发动机；有些绝缘体裙部长的火花塞，受热面积大，传热距离长，散热困难，裙部温度高，称为热型火花塞，适用于中低速低压缩比的小功率发动机。

　　按照电极材料来分，有镍合金、银合金和铂合金等；常用火花塞的类型大体上有如下几种：

　　1.标准型火花塞