发动机点火系统的故障诊断与排除-毕业论文.docx
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毕业论文（设计）
题目发动机点火系统的故障诊断与排除
学生姓名
学号
年级专业12级汽车技术服务与营销2班
所在系汽车工程系
指导教师职称
完成时间年月
19
摘要
点火系统是汽油发动机重要的组成部分，点火系统的性能良好与否对发动机的功率、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好大的比例。
因此，具有性能优良、工作可靠的点火系统，一直是广大汽车设计、制造和使用者所努力追求的。
点火系统的电子化，使得点火系统的点火性能进一步提高，工作可靠性加强，这对降低发动机的油耗和排污，提高发动机的动力性，经济性和工作可靠性都起了很大的作用，使电子点火系统特别是使用了微机控制的电子点火系统其维修的难度也相应增加了。
关键词：
点火系统电子化微机控制
目录
引言……………………………………………………………………1
1电子点火系统的种类和结构……………………………………………2
1.1电子点火系统的种类…………………………………………2
1.2电子点火系统的结构…………………………………………4
2电子点火系统的工作原理及作用…………………………………………6
2.1点火系统的工作原理……………………………………………6
2.2点火正时的控制……………………………………………8
3电子点火系统常见故障及实例……………………………………………10
3.1汽车点火系统常见故障的检测…………………………………………10
3.2常见故障现象…………………………………………11
3.3常见故障的诊断…………………………………………11
3.4电子点火系统的常见故障检查…………………………………………13
4电子点火系统使用维修注意事项…………………………………………15
4.1维修注意事项…………………………………………15
4.2在检查点火信号发生器（曲轴位置传感器）时应注意…………………15
4.3其他注意事项…………………………………………15
总结…………………………………………………………………17
致谢…………………………………………………………………18
参考文献…………………………………………………………………19
引言
在现代汽油发动机中，气缸内的可燃混合气是采用高压电火花点燃的。
为了在气缸中产生高压电火花，必须采用专门的点火装置，即点火系统。
点火质量的高低直接影响发动机的性能，所以，点火系统是发动机最重要的系统之一。
发动机许多常见故障都是点火时刻不准引起的，因此，在实际维修过程中，有很大比例的发动机故障是由于点火系统的故障引起的。
汽车点火系统工作状况的好坏,直接影响发动机的动力性和经济性。
在汽车维修过程中,点火系统故障率相对较高。
因此，本篇论文通过介绍常见的汽车点火系统故障诊断，并提出修理方法。
汽车点火系统是点燃式发动机为了正常工作，按照各缸点火次序，定时地供给火花塞以足够高能量的高压电（大约15000～30000V），使火花塞产生足够强的火花，点燃可燃混合气。
能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备，称为发动机点火系。
为了适应发动机的工作，要求点火系能按照发动机的点火次序，在一定的时刻，供给火花塞以足够能量的高压电，使其两极间产生电火花，点燃混合气，使发动机做功。
1电子点火系统的种类和结构
1.1电子点火系统的种类
现在生产和使用的汽车上，大都采用了不同形式的电子点火系统，认识和了解这些电子点火系统，对于正确使用和维护保养车朝十分必要。
电子点火系统的分类见表1-1。
表1-1电子点火系统的分类
按储能型式
电感式
结构简单
电容式
结构复杂，多用于赛车
按传感器结构形式
磁感应式
结构简单，点火比较可靠
霍尔式
结构比较简单，点火可靠
光电式
结构比较复杂，性能不够稳定
电磁振荡式
结构比较复杂，多用于赛车
按控制方式
电子控制器式
点火控制比较精确可靠
微机控制式分配式和直接式
点火控制精确可靠
1.1.1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，图1-1是磁感应式电子点火系统原理图。
图1-1磁感应式电子点火系统原理图。
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。
1.1.2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。
图1-2是霍尔式电子点火系统电路图。
图1-2霍尔式电子点火系统电路图
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。
1.1.3微机控制点火系统
在发动机的电子集中控制系统中，点火系统由微机控制称为微机控制点火系统。
现在生产的大部分轿车都采用微机控制点火系统。
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。
图1-3是微机控制点火系统原理图。
图1-3微机控制点火系统原理图
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。
点火控制器是发动机控制系统的执行器，其作用是根据微机发出的指令信号，通过内部大功率三极管的导通与截止来控制点火线圈初级绕组电路的通断，使点火线圈产生高压电。
各型发动机点火器的内部结构各不相同，有的发动机并不配置点火器，大功率三极管直接设在电子控制器ECU内部；有的点火器只有一只达林顿三极管，仅起开关作用，其它电子控制元件则与电子控制器制成一体；有的点火器除开关作用外，还有恒流控制、闭合角控制、气缸判别、点火监视等功能。
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。
1.2电子点火系统的结构
点火开关:
用来控制仪表电路、点火系统初级电路以及起动机继电器电路的开与闭。
点火线圈:
相当于自耦变压器，用来将电源供给的12V、24V或6V的低压直流电转变为15～20kV的高压直流电。
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。
它用来在发动机工作时接通与切断点火系统的初级电路，使点火线圈的次级绕组中产生高压电，并按发动机要求的点火时刻与点火顺序，将点火线圈产生的高压电分配到相应气缸的火花塞上。
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。
点火控制器：
就是所谓的点火模块，它是为一电子点火控制器。
在环境不同时，通过选择金属探棒跟紫外光敏管来配合使用，实现点火、提示和信号传送的自动化。
它的优点在于它的体积小，重量轻，易点火，反应速度较快。
其功能是:
接受从点火信号传感器传来的点火信号按各缸点火顺序要求，定时向各缸点火线圈播送低压电能.以保证各拉缸火花塞适时产生电火花，点燃混合气。
点火信号发生器:
信号发生器由信号转子、光源和光接收器等组成。
通过一个光敏二极管作为光接收器接收发光二极管发射的光源。
信号转子由分电器轴驱动，其上的叶片（遮光片）数与发动机的气缸数相等。
当信号转子随分电器轴旋转时，叶片和缺口不断地经过光源和光敏二极管之间，光敏管在光源照射下，输出低电平，在没有光源的情况下，输出高电平，故产生脉冲信号，经过电子控制器处理后，输出点火信号。
电控单元ECU:
一般是汽车内部系统控制模块的代名词。
ECU的主要部分是微机，而核心件是CPU。
ECU将输入信号转化为数字形式，根据存储的参考数据进行对比加工，计算出输出值，输出信号再经功率放大去控制若干个调节伺服元件，因此，ECU实际上是一个“电子控制单元”（ElectronicControlUnit），它是由输入电路、微机和输出电路等三部分组成。
电源:
提供点火系统工作时所需的能量，由蓄电池和发电机构成，其标准电压一般为12V。
2电子点火系统的工作原理及作用
2.1点火系统的工作原理
电子点火系统以蓄电池和发电机为电源，借点火线圈和由半导体器件（晶体三极管）组成的点火控制器将电源提供的低压电转变为高压电，再通过分电器分配到各缸火花塞，使火花塞两电极之间产生电火花，点燃可燃混合气。
与传统蓄电池点火系统相比具有点火可靠、使用方便等优点，是目前国内外汽车上广泛采用的点火系统。
点火系统在引擎运转时所扮演的角色是在任何引擎转速及不同的引擎负荷下，均能在适当的时机提供足够的电压，使火花塞能产生足以点燃汽缸内混合气的火花，让引擎得到最佳的燃烧效率。
现代的点火提前装置则已改由引擎管理电脑所控制，电脑收集引擎转速、进气歧管压力或空气流量、节气门位置、电瓶电压、水温、爆震等讯号，算出最佳点火正时提前角度，再发出点火讯号，达到控制点火正时的目的。
2.1.1电火花的产生
电火花是电极间的击穿放电。
使空间两个相离的电极产生电火花的电压称为击穿电压，例如火花塞击穿电压的大小与中心电极和侧电极之间距离（称为火花塞间隙）气缸内压力、和温度、电极温度、发动机的工况等因素有关。
电极间隙越大，电极周围气体中电子离子距离越大，受到电场作用力越小，越不容易发生碰撞电离，此要求有更高的击穿电压就越高，离子和电子只在较足够高电场作用力才能发生有效的碰撞，从而发生能级跳跃，形成光亮电火花，工作中很多中的因素影响比如缸压力的大小的，空气温度以及气缸温度，温度影响电子和离子热运动剧烈程度，同时温度代表分子平均能量标准，还有温度涉及到了单位体积内空气的密度，密度大小会影响单位空气中含有电子和离子数多少，压力也是影响了密度一个参数，压力越大密度越大单位体积内分子数越多，离子和电子越不易发生碰撞，所以压力越高温度越低所需电压越高，温度越高和压力越低所需电压越低。
2.1.2发动机的工作状况对点火的影响
发动机的工作状况影响着点火提前角。
最佳的点火提前角随许多因素变化，最主要的因素是发动机转速和混合气的燃烧速度，混合气的燃烧速度又和混合气的成分、燃烧室形状、压缩比等因素有关。
当发动机转速一定时，随着负荷的加大，节气门开大，进入气缸的可燃混合气量增多，压缩终了时的压力和温度增高，同时，残余废气在气缸内所占的比例减小，混合气燃烧速度加快，这时，点火提前角应适当减小。
反之，发动机负荷减小时点火提前角则应适当增大。
当发动机节气门开度一定时，随着转速增高，燃烧过程所占曲轴转角增大，这时，应适当加大点火提前角。
点火提前角应随转速增高适当加大。
另外，点火提前角还和汽油的抗暴性能有关，使用辛烷值高，抗爆性能好的汽油，点火提前角应较大。
，
2.1.3发动机对点火系统的要求
点火系统应在发动机各种工况和使用条件下，保证可靠而准确的点火。
为此，点火装置应满足下列三个基本要求：
一．能产生足以击穿火花塞电极间隙的高压电。
实践证明，汽车发动机在满负荷低速时需8～10kV的高压，启动时则常需9～17kV的高压，正常点火一般在15kV以上，为了保证点火可靠，考虑各种不同因素的影响，点火高电压必须有一定的储量，所以点火装置产生的电压一般在15～20kV之间，而且高电压的升值要快。
二．火花塞应具有足够的能量。
要使混合气可靠点燃，火花塞产生的火花应具有一定的能量，发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度已接近其自燃温度，因此所需的火花能量很小（1～5MJ）。
蓄电池点火系统能发出15～50MJ的火花能量，足以点燃混合气。
但在发动机启动、怠速运转以及节气门急剧打开时，则需较高的火花能量。
启动时，由于混合气雾化不良，废气稀释严重，电极温度低，故所需的点火能量最高。
另外，为了提高发动机的经济性，当采用空燃比α=1.2～1.25的稀混合气时，由于稀混合气难于点燃，也需增加火花能量。
考虑上述情况，为了保证可靠点火，火花塞一般应保证有50～80MJ的点火能量，启动时应产生大于100MJ的火花能量。
三．点火时刻应适应发动机的工作情况。
因为混合气在发动机的气缸内从开始点火到完全燃烧需要一定的时间（千分之几秒），所以要使发动机产生最大的功率，就不能在压缩行程终了活塞行至上止点才点火，而是需要适当提前一些。
因为发动机气缸的多少，负荷的大小，转速的变化，燃油品质的不同，即是同一发动机由于工况和使用条件的不同等等，都直接影响气缸内混合气的点火时间，为了使发动机能发出最大工功率，点火装置必需适应上述情况的变化实现最佳点火。
2.1.4数字式电子点火系统组成
数字式电子点火系统是在使用无触点电子点火装置之后的汽油机点火系统的又一大进展，称为微型电子计算机控制半导体点火系统。
电子点火系统主要有微型电子计算机（ECU）、各种传感器、高压输出部分（功率管、变压器、高压线、火花塞）三大部分组成。
ECU就是整部汽车的智能控制中心，指挥协调汽车的各部工作，同时ECU还有自动诊断功能。
传感器就是各种不同类型及功用的测量元件，安装在发动机不同的有关部位，把发动机工况各种参数变化反馈给ECU作计算数据。
高压输出:
高压输出功率三极管就是在电路中起开关作用；高压输出变压器就是在电路中把低电压转换成高电压供火花塞点火；高压线就是在电路中把高压电传输到火花塞；火花塞就是在电路中把高压电引进汽缸并把电能量转换成热能。
2.2点火正时的控制
所谓的点火正时，其实是说火花塞开始产生火星的那个时刻，也就是一个时间点，而不是火花延续的一段“时间”。
这个时间点必须拿捏得十分准确，过早地点燃燃油会让活塞还未下行就受到膨胀的压力，引起敲缸，也就是爆震；迟了点燃燃油又会由于火花的“传递”需要一定的时间，而使得活塞下行的时候还没有形成有效的爆炸压力，而当活塞行进到下止点能量却没有完全释放，造成动力的损失。
在这里需要指出，从火花塞两极充电到形成火星需要一个固定的时间（两极间电压恒定），而火星持续的时间亦是一个固定的量。
活塞运行至上止点前必须进行点火，经过燃烧后，爆炸压力最大时刚好处于活塞开始下行，这样的点火正时是最准确且最有效率的。
2.2.1为什么要点火提前
点火时刻对发动机性能影响很大，从火花塞点火到气缸内大部分混合气燃烧，并产生很高的爆发力需要一定的时间，虽然这段时间很短，但由于曲轴转速很高，在这段时间内，曲轴转过的角度还是很大的。
若在压缩上止点点火，则混合气一面燃烧，活塞一面下移而使气缸容积增大，这将导致燃烧压力低，发动机功率也随之减小。
因此要在压缩接近上止点点火，即点火提前。
把火花塞点火时，曲轴曲拐位置与活塞位于压缩上止点时曲轴曲拐位置之间的夹角称为点火提前角。
2.2.2点火提前的影响因素
最佳的点火提前角随许多因素变化，最主要的因素是发动机转速和混合气的燃烧速度，混合气的燃烧速度又和混合气的成分、燃烧室形状、压缩比等因素有关。
当发动机转速一定时，随着负荷的加大，节气门开大，进入气缸的可燃混合气量增多，压缩终了时的压力和温度增高，同时，残余废气在气缸内所占的比例减小，混合气燃烧速度加快，这时，点火提前角应适当减小。
反之，发动机负荷减小时，点火提前角则应适当增大。
当发动机节气门开度一定时，随着转速增高，燃烧过程所占曲轴转角增大，这时，应适当加大点火提前角。
点火提前角应随转速增高适当加大。
另外，点火提前角还和汽油的抗暴性能有关，使用辛烷值高，抗暴性能好的汽油，点火提前角应较大。
2.2.3闭合角
点火系统中初级线圈电流的大小决定了点火系统的能量的高低，直接影响着发动机性能的发挥。
初级电流的大小是由初级线圈的接通时间决定的，因此初级电路的接通时间便成为点火控制的一个重要的指标。
当初级线圈接通时间越长线圈电流越大开关断开时在次级线圈上产生的感应电动势越高，点火的能量也就越强混合气越容易点燃；但电流过大会造成点火线圈过热和电源负荷的增加。
因此，科学的控制初级线圈电路的接通时间成为点火控制的主要内容之一。
由于在传统触点控制点火系统中，初级点火线圈电路中的开关为分电器机械触点，初级电路中的电流大小是通过触点闭合时间对应的分电器轴转角即闭合角来控制的，因此通常用闭合角来表示初级线圈电路的接通时间。
为了使发动机在每一工况下点火系统都能产生一定强度的高压火花，要求初级线圈在开关断开是的电流具有稳定的值。
而决定初级线圈中电流大小的因素主要是线圈通电时间和发动机系统电压。
因此要求初级线圈电路接通时间能随电源电压的变化而变化，当电源电压降低时增加通电时间（电源电压为10V通电时间约为10ms;电源电压为15V时通电时间为5到6ms）；当电源电压升高时能够缩短通电时间。
对于闭合角控制来说，就是要求其值不但能够随着电源电压的变化而变化，而且要随着发动机转速的变化而变化。
因为在对应同样的时间，发动机转速越高，分电器转过的角度越大，闭合角也越大；反之则然。
2.2.4点火提前角
点火时刻是点火系统控制的最重要的要素，因为点火时刻决定了高压点火产生的时刻与发动机工作过程之间的配合关系。
为了提高发动机的燃烧效率，提高其动力性、经济性及获得较低的排放污染，要求在发动机压缩行程进行到上止点前一定的曲轴转角处切断点火线圈初级线圈中的电流开始点火。
这样对于理论意义上的点火时刻来说就是提前了一个曲轴转角，这个提前的角度就是点火提前脚。
发动机工作中，对应不同的工况都有一个使其燃烧过程进行得最佳的点火时刻，这样的时刻用点火提前角表示即为最佳点火提前角。
在正常情况下，发动机工作的最佳点火提前角与发动机的转速和负荷关系密切。
3电子点火系统常见故障及实例
3.1汽车故障点火系统故障检测
1.点火传感器（信号发生器）的故障检查。
点火传感器如发生故障时，会使点火信号发生器输出的信号过弱或无信号而不能触发电子点火器工作，造成整个点火系统不起作用。
磁电式传感器的静态检查主要是气隙的检查和传感器线圈的检查。
气隙的检查其检查方法是：
将信号转子的凸齿与传感器线圈的铁心对齐，用塞尺检查之间的气隙；一般为0.2～0.4mm，若不合适应进行调整。
有的无触＇点分电器此气隙是不可调的，有问题时只能更换。
传感线圈的检查其检查方法是：
用万用表的电阻挡测量分电器信号输出端（感应线圈）的电阻，其阻值一般为250～1500Ω，但也有130～190Ω的。
若电阻无穷大，则说明线圈断路；若感应线圈电阻过大、过小，都需要更换点火传感器总成。
感应线圈输出的交流电压，可用高灵敏万用表的交流电压挡进行测量，其值应为1.0～1.5V。
2.点火器（点火电子模块）的故障检查。
电子点火器故障将使点火线圈初级电流减小或断流不彻底，造成火花弱不能点火，导致热车时失速，发动机不能启动，高速或低速时熄火。
其故障检查方法如下。
高压试火法:
如果已确定点火传感器良好，可以直接用高压试火的方法来检查。
将分电器中央高压线拔出，使高压线端距发动机缸体5mm左右看打火情况。
或将高压线插在一各用火花塞上，并使火花塞搭铁然后启动发动机，看其是否跳火。
如果火花强，说明电子点火器良好。
否则，说明电子点火器有故障。
对于磁电式传感器，可打开分电器盖，用螺钉旋具将导磁转子与铁心间做瞬间短路，看高压线端有否跳火。
否则，说明电子点火器有故障；对于光电式或霍耳效应式点火传感器，可在拆下分电器后，用手转动分电器轴时看有无跳火来判断点火器是否良好。
模拟点火信号检查:
可利用一只1.5V的干电池，将正极的探针触及点火器信号输人接点，然后提高触点。
这时点火线圈应产生高压跳火。
如果点火开关和有关电路都已接通，但仍无高压跳火，则表明点火器有故障，应予以更换。
3.点火线圈的故障检查。
点火线圈的故障检查方法有直观检查和用万用表检查两种方法。
直观检查主要检查点火线圈的绝缘盖有无脏污、破裂，接线柱是否松动、锈蚀。
若有脏污、锈蚀，需清洁后再做检查；若绝缘盖有破损，则应更换点火线圈。
用万用表检查一般测量其初级绕组和次级绕组的电阻。
其值应符合标准值，否则说明点火线圈有故障，应更换点火线圈。
绝缘电阻的测量方法是：
用万用表的电阻挡测量点火线圈的绕组接柱（任何一个）与外壳之间的电阻，其值应不小于50MΩ。
3.2常见故障现象
点火系不工作：
故障现象：
打开点火开关，起动发动机，发动机无反应；高压试火，高压线无火花。
故障分析与诊断：
低压电路故障和高压电路故障。
点火时间过早:
故障现象：
怠速运转不平稳，易熄火；加速时，发动机有严重的爆燃声。
故障分析：
该故障主要是点火正时调整失准或点火角度装配失准所致。
排除方法：
连好点火测试仪，调整点火提前角到规定值。
点火过迟:
故障现象：
消音器声响沉重、急加速化油器回火、发动机冷却液温度较高、汽车行驶无力。
故障分析与诊断：
点火角度不正确。
排除方法：
调整点火角度至规定值。
火花塞故障主要表现为：
火花塞积炭：
绝缘体端部、电极及火花塞壳常覆盖着一层相当厚的黑灰色粉状柔软的积垢；火花塞油污：
故障现象：
绝缘体端部、电极及火花塞壳覆盖一层机油；火花塞过热：
中心电极熔化，绝缘体顶部疏松、松软，绝缘体端大部分呈灰白色硬皮。
发动机爆震和过热:
发动机在大负荷中等转速时最容易出现爆震。
在使用燃油牌号正确的情况下，爆震现象多数是因点火提前角过大造成的。
在爆震情况下，发动机会迅速升温。
另一方面，点火提前角过于落后，点火太迟，发动机温度也会偏高。
在不出现爆震的情况下，水温过高多数不是点火系引起的，但若伴有发动机无力，加速不灵敏时，则应检查点火提前角是否过小。
3.3常见故障的诊断
3.3.1发动机不能启动或启动困难
1.起动机不转动或转动缓慢。
（1）检查蓄电池电压。
（2）检查蓄
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