大众迈腾发动机点火系故障检修方案设计.docx
《大众迈腾发动机点火系故障检修方案设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大众迈腾发动机点火系故障检修方案设计.docx（25页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
湖南生物机电职业技术学院
毕业设计
题目：
大众迈腾发动机点火系故障检修方案设计
专 业汽车检测与维修
班 级 汽修12333班
姓 名 马传胜 指导教 师 熊少华
2014年10月22日
0
摘 要
点火系是汽油机一个重要组成部分,其工作状态直接影响发动机动力性、经济性和排放性能,对点火系进行检测与故障诊断对保持发动机良好工作性能有重要意义。
当前汽车发动机维修模式由“故障后修理”模式,向“故障前预防性维修”模式转变。
但于汽车发动机是一个复杂的机、电、油综合系统,故障因素繁多且互相交织和影响,导致诊断十分困难。
实践证明,点火系统是汽车发动机中最易发生故障的系统之一。
因此,对其进行状态监测和故障诊断,对于确保点火系统处于最佳运行状态,提高其维修质量和工作效率是十分必要的。
汽车示波器是检查点火系的有力工具,它能通过显示点火波形确定发动机机械系统、燃油供给系统及点火系统的故障部件。
汽车示波器对点火波形进行分
析处理,提取有效特征向量,应用基于神经网络的专家系统,在线诊断发动机故障。
分析归纳电子点火系统的常见故障和常用诊断方法。
目前常用的方法有数字万
用表和汽车点火示波器和人工智能。
关键词：
点火系、故障、检修
目 录
第1章 迈腾汽车发动机点火系统概述 3
1.1传统点火系统 3
1.2电子点火系统 3
1.3微机控制点火系统（ECU控制） 4
第2章汽车发动机点火系统常见故障 5
2.1汽车点火系统常见故障现象 5
2.2对应故障现象可能的原因及维修建议 6
第3章 2014新款迈腾点火系故障检测实例 10
3.1大众迈腾电控发动机的组成及工作原理 10
3.2迈腾汽车发动机无法启动检修实例 11
3.2.1鱼骨图分析 11
3.2.2树状图分析 11
3.2.3大众迈腾发动机无法启动维修步骤 12
3.3迈腾汽车发动机发动机抖动故障排除方案 16
3.3.1分析点火控制电路 17
3.3.2故障诊断流程 17
3.3.3数字万用表检测故障 18
3.1.4点火信号检测 18
3.1.5次级点火波形的相关分析：
19
3.4本章小结 21
第4章文章总结 22
致 谢 23
参考文献 24
23
第1章 汽车发动机点火系统概述
汽车点火系统在汽车上起着很重要的作用，如果出现故障，汽车发动机就不能正常工作，按其组成和产生高压电的方式不同可分为传统点火系统、电子点火系统（IC控制）和微机控制点火系统（ECU控制）3种类型。
其中传统点火系统已经被市场淘汰，而电子点火系统也渐渐满足不了市场需求了，目前所生产的新型车型大多是采用微机控制点火系统。
2014款新迈腾所用的点火系统就是微机控制点火系统（ECU控制）。
1.1传统点火系统
传统点火系统是利用机械式触点来接通和切断点火线圈初级电流,使点火线圈次级产生高压电。
故又称为触点式点火系统。
传统点火系统主要由电源、点火开关、点火线圈、断电器、配电器、电容器、火花塞、高压导线、附加电阻等组成。
由于机械式触点极易烧蚀损坏,并且产生的高压低、高速时不可靠、不利维护,因此,该系统己经逐步被市场所淘汰。
这种点火系统的组成如图所示。
分电器轴由发动机凸轮轴驱动，断电器凸轮的凸角数与发动机气缸数相等。
工作时，断电器触点控制点火线圈初级电流，分别安装在分电器壳内外的离心、真空调节装置按照近似调节法控制点火提前角。
1.2电子点火系统
与传统点火系统有所区别,电子点火系统利用半导体元器件替代了蓄电池点火系中的断电器触点,产生脉冲信号点火,来接通和切断点火线圈初级电流,在次级电路中产生高压电,再由分电器送至各缸火花塞产生电火花。
半导体点火发生器根据形式不同,分为霍尔式、磁电式和光电式。
电子点火系统主要由点火电子组件、点火信号发生器、分电器、点火线圈以及火花塞等组成。
1.3微机控制点火系统（ECU控制）
微机控制点火系统在结构上和前两种相比差别很大。
微机控制点火系统由监视发动机运行状况的传感器，处理信号、发出指令的微处理机，响应微机发出指令的电子点火组件、点火线圈等组成。
该点火系统一般是将点火控制、燃油供给、和废气排放功能集成一体,由ECU统一控制管理。
通过各种随车传感器检测发动机运行参数,ECU通过信息处理,向点火模块发出控制命令,迅速切断点火线圈初级电路,在次级电路产生高压,经各缸火花塞放电点燃混合气。
微机控制点火系统可分为有分电器和无分电器两种。
前者只有1个点火线圈，所有气缸的点火电压均由该点火线圈提供，由分电器分配；后者取消了分电器，它有与气缸同等数量的点火线圈（或者点火线圈的个数是气缸数的1/2）。
图1-1 是一个典型的微机控制独立点火系统框图。
点火提前角是在发动机主控制器中计算出的。
系统不仅接收各种传感器数据（例如燃油控制），而且在瞬间决定最佳点火提前角。
图1-1 微机控制点火系统框图
在任何工况中，影响最佳点火提前角的参数有：
发动机转速信号、进气歧管绝对压力信号、空气压力信号、冷却水温信号。
最佳点火提前角的参数值存在ROM的查询表中。
发动机控制系统从传感器读取数据并对ROM生成一个地址。
从查询表中读取数据后，控制系统计算正确的点火提前角。
在适当的时刻，输出信号产生电火花。
在图1-1的配置中表明，微机控制点火用于独立点火方式。
固态模块收到正确的点火次序数据并产生电信号来驱动线圈驱动电路。
这些信号是由机轴和凸轮轴的定时输出信号产生的。
线圈驱动电路在线圈P1，P2中产生主电流，如图1-1所示。
这些主电流应在火花产生之前建立起来。
在正确的时间驱动电路通过固态开关来改变主电流。
改变主电流可引起线圈包中磁场的迅速降低，包括：
产生火花的较高电压（20一40kV）。
在图1-1中，一对线圈，其中每个点燃两个火花塞。
它适用于4缸发动机。
通常，一个缸对应一个线圈。
上面讲的点火系统称作无分电器点火系统（DIS），因为它没有用到分电器。
现在有许多利用分电器的老式汽车。
但是其点火系统与图1-1所示的相同。
在装有分电器的发动机中，只含一个线圈，接于旋转开关（或分电器）。
第2章汽车发动机点火系统常见故障
汽车发动机点火系统出现故障会影响汽车发动机的动力性能，经济性能，还会增加对空气的污染，甚至导致汽车无法正常工作。
所以当汽车发动机点火系统出现故障现象时，车主应该立即进行检修，使故障排除恢复正常工作。
2.1汽车点火系统常见故障现象
发动机不能正常工作有很多种可能，一是供油系故障，二是空气供给系故障，三是点火系故障，四是机械故障，这四种故障任意一项都可能导致发动机工作不正常。
在此只重点分析点火系故障，新款迈腾采用的是ECU控制独立点火系统，那么发动机出现故障说明可能是多个缸或个别缸点火系统故障。
常见的有以下几种：
1）点火开关打开,起动机运转,但发动机无法启动。
2）发动机虽然启动,但不能正常工作,伴有机身抖动。
3）发动机启动困难或一段时间后熄火。
4）打开点火开关，发动机有点火迹象，但无法启动。
2.2对应故障现象可能的原因及维修建议
1）点火开关打开,起动机运转,但发动机无法启动。
查找相关的电路图可以清楚的知道那些电路会导致此故障，如下图2-1所示：
图2-1发动机控制单元与霍尔传感器电路图图中：
J623发动机控制单元；G40霍尔传感器
可能原因：
J623发动机控制单元本身以及其线路故障、G40霍尔传感器本身及其线路故障、独立点火模块同时故障、火花塞同时故障、点火模块保险故障等。
维修建议：
起动机正常运行,说明蓄电池与起动机正常,发动机无法启动的原因应在点火系统或供油系统,在确保供油系统正常的情况下,对点火系统进行检修。
（1）首先确保导线与线束插接器未松脱,检查点火模块总保险是否断路，如果正常则接着往下查。
（2）检查G40霍尔传感器输出端的电压能否达到规定值。
（3）检查J623的输出端信号是否正常，如果正常就检查点火模块端是否有点火信号，如果不正常就检查J623与G40之间的连线T60/53— T3bj/22与
T60/54—T3bj/3之间的电阻值，应小于0.5Ω。
（4）所有点火模块同时故障的可能性比较小，所有不作重点讲，实际情况下也可对点火模块进行检查。
（5）火花塞供电极如果烧蚀严重,应予以更换。
如有积碳或积油,可用汽油进行清洗,必要时用铜丝刷子刷净。
检查和调整火花塞电极间隙，看是否正常,正常值为0.7～0.8mm。
2）发动机虽然启动,但不能正常工作,伴有机身抖动。
这种情况的出现,说明发动机有缸缺火,俗称“缺缸”。
检查时,在熄火情况下将某一缸的点火模块插接器拔掉，然后将发动机启动,怠速状态下,观察发动机的运转情况,如果发动机转速明显降低,说明该缸正常。
如果发动机转速未发生变化,说明该缸未正常工作,需要进一步检查，如此可以找出是哪个缸点火故障。
图2-2发动机控制单元与四缸点火模块电路图
如图2-2所示：
J623发动机控制单元、N70一缸点火模块、N127二缸点火模块、N291三缸点火模块、N292四缸点火模块。
未正常工作的缸:
将此缸点火模块取出来,插上专用检测线，将检测线裸露出金属部分在距缸体4 mm左右时,做跳火试验。
无火就检测点火模块以及其连线是否正常，列如N70，检测T4bd/4是否有点火信号，与T60/7的连线电阻值是否正常，常点端T4bd/3是否有12V电压，搭铁端T4bd/1是否搭铁正常等。
有火,说明火花塞积炭,清除积炭即可。
3）发动机启动困难或一段时间后熄火。
排除其他故障只考虑点火系故障。
可能原因：
火花塞堵塞、火花塞绝缘端搭铁漏电，高压电漏电，高压线的长期磨损、破裂会影响其绝缘性能,导致高压线中出现高阻抗,直接反映为点火电压值异常。
维修方案：
检测各缸点火波形，与正常波形作对比，看点火波形是否正常，可根据点火波形图或数据流找出故障原因。
当气缸点火波形采集完成后,检测分析仪采集系统计算机软件将捕捉的点火波形进行不同类别的排列与组合,以多缸平列波、多缸并列波、多缸重叠波和单缸点火波形四种排列形式分别显示点火波形,以便于从不同排列形式波形中观测、分析、判断点火系技术状况。
可以快捷而准确的判断故障的成因。
标准的次级点火电压多缸平列波形如下图2-3所示。
图2-3多缸平列波形图
a）标准一次平列波 b）标准二次平列波
单缸次级点火电压波形可查明的故障：
（1）检测单缸的点火闭合角;
（2）检查单缸点火线圈的性能;
（3）检查次级高压电路的性能;（4）判断某缸火花塞性能;
多缸并列次级点火波形可查明故障：
（1）诊断出各缸高压线的漏电情况;
（2）诊断出火花塞的漏电情况。
如果波形不正常那么可能原因有以下几项：
火花塞故障:
火花塞污蚀、积炭、型号错误等,这些原因都可能造成火花塞间隙过大或者过小,从而影响点火电压值的大小;
高压线故障：
高压线的长期磨损、破裂会影响其绝缘性能,导致高压线中出现高阻抗,直接反映为点火电压值异常;
点火线圈故障：
点火线圈的初级绕组、次级绕组出现断路、短路或搭铁,会造成次级电压峰值下降,甚至无法击穿不能产生次级电压,另外,点火线圈的绝缘
壳破损漏电,也可导致次级电压峰值下降,甚至无法击穿不能产生次级电压;
混合气过浓或过稀：
严格来说混合气浓度不属于点火系统故障,但是混合气浓度会影响次级点火电压的燃烧时间,在某种程度上可由次级点火波形显示出来。
4）打开点火开关，发动机有点火迹象，但无法启动。
实际情况中此故障应首先检查供油系统,如果供油系统正常,及需要对点火系统进行检查。
点火系统故障出现此现象的很有可能是多缸不点火，这种情况先要找出故障缸，将启动开关打开，启动发动机，发动机启动困难，但加大油门情况有所变好。
将点火模块拔出来,用起子做跳火试验,可以找出缺火缸，然后进行修理。
第3章2014新款迈腾点火系故障检测实例
迈腾汽车是一汽大众旗下的一款B级轿车，配备了1.4TSI、1.8TSI和
2.0TSI三种排量发动机，全系标双离合自动变速器，而2014新款迈腾采用的便是微机控制单缸独立点火系统。
使发动机在最佳工况状态下工作，以达到提高其整车性能、节约能源、降低废气排放的目的。
主要包括电控燃油喷射系统
（EFI）、电控点火系统（ESA）、废气再循环控制系统（EGR）、怠速控制系统
（ISC）。
3.1大众迈腾电控发动机的组成及工作原理
电控发动机由传感器、电控单元（ECU）、和执行器等三部分组成。
如下图
3-1
图3-1电控发动机的组成
1.传感器
采集控制系统所需的信息，并将其转换为电信号通过线路输送给ECU。
2.电控单元（ECU）
给各传感器提供参考（基准）电压，接收传感器或其他装置输入的电信号，并对所接收的信号进行存储、计算和分析处理，根据计算与分析的结果向执行器元件发出指令。
3.执行器
受ECU控制，具体执行某项控制功能的装置。
如喷油器、电子节气门等等。
电控发动机的工作原理：
将传感器所采集的电信号发送到电控单元，由电控单元接收传感器的信号，并进行储存、计算和分析处理，根据计算与分析处理的结果向执行器发出指令，执行器按照电控单元的指令工作。
保证系统的最佳运行状态。
3.2迈腾汽车发动机无法启动检修实例
3.2.1鱼骨图分析
引起发动机无法启动的原因鱼骨图，如图3-2：
图3-2鱼骨图
通过图3-2可知，引起发动机无法启动的几大系统的故障原因。
3.2.2树状图分析
发动机无法启动启动系故障树，如图3-3：
图3-3启动系统故障树
通过图3-2可知，引起发动机无法启动，启动系统的故障原因。
3.2.3大众迈腾发动机无法启动维修步骤
一、维修前的准备：
1.维修手册
2.万用表
3.手电筒
4.座椅三件套
5.翼子板垫
6.工具箱
二、车辆防护与预检
1.放置座椅三件套
2.放置翼子板垫
3.检查电池电压
4.检查发动机冷却液液位
5.检查发动机油液位
6.检查制动液液位
7.检查挡风玻璃清洗液液位
三、确认故障现象，读取故障码
1.打开点火开关，发动机无法起动
2.关闭点火开关，连接KT600.
3.将点火开关打到ON档
4.进入发动机自检模式
5.读取故障码。
6.记录故障码
系统显示故障码为系统正常。
但发动机无法起动。
。
四、查阅资料
1.查阅维修手册
2.电路图
五、寻找故障点
1.因为系统显示无故障码，通过故障现象和故障鱼骨图与故障树状图进行分析。
2.通过鱼骨图分析得：
燃油泵工作正常，启动机不运转，发动机不起动，故障可能来自起动系统。
3.通过故障树分析故障原因：
发现起动机不运转，启动继电器不工作，检测启动继电器发现继电器正常，检测SC8保险时，发现有电输入没电输出。
六、确认故障点
1.检测SC8保险是否来电正常
2.检测SC8保险是否有电输出没电输出
3.检测SC8保险
发现SC8保险损坏。
7、排除故障
更换SC8保险
8、复检
1.起动汽车
2.启动继电器工作正常
3.起动机运转
4.发动机正常起动
5.无不良现象
6.故障排除成功
九、6S管理
1.整理工具。
2.整理工位。
3.整理场地。
3.3迈腾汽车发动机抖动故障排除方案
发动机抖动有几种可能，一是供油系故障，二是空气供给系故障，三是点火系故障，四是机械故障，这四种故障任意一项都可能导致发动机抖动或其他工作不正常。
在此只考虑点火系故障，发动机能运转，新款迈腾又是采用独立点火系统，那么说明可能是个别或多个缸点火系故障。
针对此故障类型设计出了一个简单的排除方案。
3.3.1分析点火控制电路
分析结果如下图3-4所示，根据图上分析确定故障方向。
3.3.2故障诊断流程
图3-4微机控制点火系统的控制线路分析图
具体诊断步骤如下图3-5所示，在诊断过程中需要用到一些工具帮助我们查询诊断结果，如万用表，示波器等。
图3-5点火系统故障诊断与排除流程图
3.3.3数字万用表检测故障
当汽车点火系统的零部件出现故障时,本身的电阻值往往会产生变化,利用万用表能够测量出来,通过与正常值对比即可判断是否存在故障。
在熄火的情况下拔下1缸的点火模块插接器，然后发动车辆，看发动机工况是否改变，若工况改变则说明不是1缸点火故障，若不变则说明是1缸点火故障，如此可以找出是哪个缸点火故障。
然后针对这个缸进行检测。
首先使用万用表检测点火模块的常电端和搭铁端是否正常，正常情况下常电端与搭铁端间有12V的电压，若正常再检测点火线圈的电阻是否正常，点火线圈的初级绕组、次级绕组出现断路、短路或搭铁,会造成次级电压峰值下降,甚至无法击穿不能产生次级电压,另外,点火线圈的绝缘壳破损漏电,也可导致次级电压峰值下降,甚至无法击穿不能产生次级电压;
如果检测也正常那么使用示波器检测点火信号和检测点火波形是否正常。
3.3.4点火信号检测
正常的点火信号波形图如下图3-6所示：
图3-6正常点火信号波形图
如果点火信号波形图出现明显的差别或是根本就没有这类波形图，则说明
ECU没有将点火信号输送给点火模块，或是ECU与点火模块间的线路故障。
如果波形图（包括电压值）都正常，那么可以接着检测点火波形。
3.3.5次级点火波形的相关分析：
某些重要零部件的故障特征与次级点火电压波形存在相关性。
可以采用点火电压波形分析方法诊断故障。
次级电压波形图描述了次级电路中电压变化的全过程,能够直观表现出点火系统运行过程的技术状况,如果发生线路故障或者是零部件损坏,次级电压波形就会畸变,和正常情况下的波形相比有很大差别。
将实际釆集的发动机点火电压波形,与正常工作状况下的点火电压波形（即标准波形）进行对比,得出故障结论。
标准的次级点火电压波形如下图3-7所示。
图3-7次级点火电压正常波形图
下面对图3-7的高压部分进行简单分析:
d点:
初级绕组断 瞬间次级绕组产生的击穿高压,击穿火花塞间隙的电压最高值,火花塞间隙被击穿后电压峰值瞬间下降。
f-g段:
电压击穿后的燃烧阶段,f点就是燃烧电压,比点火电压值小很多,燃烧阶段的波形是很平滑的直线,并且干净无异形波。
h-i段:
点火结束后的闭合区:
通常会经历三到五个振荡过程。
一般对应点火线圈的性能是否良好。
其中,d点表示点火电压、f点表示燃烧电压、f~g段表示燃烧时间、g~i段表示阻尼振荡区域,这些都是次级点火电压波形的关键参数,直接反映点火系统的
重要零部件的技术状况。
如果点火系统出现故障,点火次级电压波形会相应的发生变化。
在参考大量文献的基础上,前人通过大量试验,研究出了点火系统重要零部件的技术状况与这些参数的变化规律。
在发动机不同转速的各种稳定工况下,火花塞间隙、高压线阻抗、点火线圈、混合气浓度与点火电压、燃烧电压、燃烧时间、振荡电压等参数之间存在某种变化规律。
其故障反应区如下图3-8所示。
图3-8次级点火波形上的故障反应区
d~e区:
为火花塞、高压线、分电器故障反映区。
该区的关键参数是点火电压（即击穿电压）。
点火电压能够反映出次级点火电压电路中的电阻值大小。
点火电压过高,表示次级点火电压电路中存在高电阻,如损坏的火花塞、火花塞间隙过大、高压线短路等情况;反之,点火电压过低且低于正常值,表示次级点火电路中有短路,如污染腐蚀的火花塞、火花塞间隙过小、高压线漏电等。
因此,点火电压能够反映火花塞和高压线状况。
f~g区:
为混合气浓度、火花塞故障反应区。
该区的关键参数是燃烧电压和燃烧时间。
通常这两个参数的成反比例关系的,燃烧电压越小,燃烧时间则越长。
这两个数值能够反映出混合气浓度状况以及火花塞状况。
h-i区:
为点火线圈故障反映区。
该区的关键参数是振荡电压。
振荡电压产生振荡是因为点火线圈里有剩余的能量,每一次振荡能量减少75%左右,一般有
3个以上的振荡波。
该振荡波能够反映出点火线圈的性能,如果振荡波太少,说明点火线圈能量下降。
以上重点分析了点火系统零部件故障特征值与点火波形的变化规律,通过这些关键参数值,对点火系技术状况进行准确的评价。
3.4本章小结
综上所述，通过分析与检查，可以发现，随便一个小小的问题都会带来很严重的后果。
近年来，随着电子技术、计算机技术和信息技术的广泛应用，汽车电子控制技术得到了迅猛的发展，尤其在控制精度、控制范围、智能化和网络化等方面有了较大突破。
尽管汽车转速传感器分布广泛、功能各异，但只要我们掌握其工作的基本原理，灵活运用上述故障诊断策略，那么发现和排查故障就不再是令人头疼的工作了。
当然点火系统的波形分析不仅仅与本身有关,还要考虑到发动机内部的工作状况（工作时的压力,温度,混合气的浓度等）,所以我们在分析时要综合各方面的因素,结合实际,用一定的原理去分析判断。
第4章文章总结
随着经济快速发展，汽车技术也有了很大进步。
汽车智能化的时代已经到来，汽车电子技术的功能更加完善，在汽车上的各项应用也日益普及，相信无人驾驶技术将会很快投入到汽车上来，到时候电控发动机的技术将会到达一个顶峰，所以我们必须得对电控发动机有一定的了解。
想必，以后的电控发动机将会更加经济，保护环境，给人们带来更多的方便。
发动机点火系统的功能也得到了进一步的提升，但是对于发动机点火系统出现的故障仍旧是无法避免的。
所以我们除了一些基本的操作，如正确拆装发动机里的主要元器件；正确使用发动机点火系统故障诊断的工具仪器来检查发动机点火系统的外部电路；同时我们也应该正确诊断并尝试排除发动机点火系一些典型的常见故障。
本文章对汽车点火系统做了详细的介绍，并讲解了常用的两种故障诊断方法。
对常见故障也提出了维修策略。
希望能提高广大驾驶者对汽车点火系的认识，为平时的驾驶带来方便，提高驾驶乐趣。
致 谢
首先衷心感谢我的指导老师熊少华老师对我的悉心教导和帮助。
熊老师严谨的治学态度、渊博的知识、敏捷的思维方式使我受益匪浅。
在熊老师身上,我不仅学会了在学术上如何开拓进取,而且也学到了许多做人的道理,所有这些将使我受益终身。
再次向熊老师致以诚挚的谢意。
我还要感谢热心帮助过我的所有老师和同学。
在学校的学习生活即将结束，回顾三年来的学习经历，面对现在的收获，我感到无限欣慰。
同时他们为我论文的完成提出了许多宝责建议，在我遇到困难的时候帮助我克服了一个又一个的难题。
感谢你们在我遇到问题的时候给予的支持和关心。
最后感谢熊老师在百忙之中抽出宝贵时间对本论文进行评审,
升级会员 