汽车点火系统的故障诊断

汽车点火系统的故障诊断 襄阳汽车职业技术学院 高等职业教育2011届 题目:汽车点火系统的故障诊断 学 号:974911040102 姓 名:尤 奥 林 学历层次:大 专 系 (部):汽 车 应 用 系 专 业:汽车检测与维修 班 级:汽修 1101 班 指导老师:陶 慧 完成日期:2014/5/18星期天 目 录 摘 要………………………………………………………………………1 绪 论………………………………………………………………………3 第一章 发动机点火系统的发展………………………………………4 第二章 点火系统的分类和结构………………………………………5 第一节 点火系统的分类……………………………………………5 第二节 点火系统的结构……………………………………………5 第三章 点火系统的常见故障与维修…………………………………6 第一节 常见故障……………………………………………………6 第二节 故障检查方法………………………………………………7 第三节 点火系统的故障分析和排除………………………………8 第四章 电子点火系统故障诊断与维修实例…………………………9 红旗轿车点火线圈和点火器的检测………………………9 第一节 后 记……………………………………………………………………10 致谢………………………………………………………………………10 参考文献…………………………………………………………………11 汽车点火系统的故障诊断 内容摘要 摘要:点火系统是汽油发动机所特有的装置，对发动机的性能有着决定性的影响。随着汽车工业的不断发展，汽车电子化的程度不断提高，汽车的点火系统已经由传统的蓄电池点火系统发展到如今国内外泛用的电子点火系统，电子点火系统又被称为半导体点火系统或晶体管点火系统。现在越来越多的汽车厂家将电子技术应用到汽车上，特别是在点火系统上，各个厂家都不断的推出自己的电子点火应用系统，与传统的白金触点点火系统相比较电子点火系寿命较长，性能高，稳定性好。为了更好的了解汽车的电子点火系统，并能够懂得其故障诊断及维修的基本方法，本文详尽的介绍了现代电子点火系统，包括电子点火系统的优点、分类、构造、工作原理、点火控制的特性及其故障诊断的实例，尤其是现代汽车上应用较为广泛的霍尔传感器基本工作原理。在此基础上，综述了现代电子点火系统，随着发动机向高转速、稀混合气方向上发展，普通的电子点火系统已经不能够满足要求，高能微机控制点火系统将成为今后的点火系统的发展方向～ 关键词:电子点火系统、故障诊断、点火控制、微机控制 1 Abstract:Gasoline engine ignition system is an important part of the performance of the engine have decisive influence. With the continuous development of automobile industry, increasing degree of automotive electronics, car ignition system has been the development of the traditional battery ignition system widely used at home and abroad electronic ignition systems, electronic ignition system, ignition system, also known as semiconductor or transistor ignition system More and more car manufacturers of electronic technology to the car, especially in the ignition system, various manufacturers have been introducing their own electronic ignition applications, with the traditional platinum contacts compared to the ignition system, electronic ignition system life long, high-performance, good stability. In order to better understanding and knowledge of automotive electronic ignition system, and to understand their diagnosis and maintenance of the basic method, this paper describes in detail the modem electronic ignition systems, including the advantages of electronic ignition system, classification, structure, working principle, characteristics of the ignition control example of fault diagnosis and maintenance, in particular, wider application of modern automobile basic working principle of the Hall sensor. On this basis, the application of modern electronic ignition systems, with the engine to high speed, the direction of lean mixture, common electronic ignition system can not meet the requirements of high-energy ignition systems will be computer controlled ignition systems for future development. Keywords: electronic ignition system, fault diagnosis, ignition control, computer control 2 绪 论 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。 但是随着人们对汽车使用的要求不断提高和计算机应用技术及其控制理论的不断发展，汽车电子化程度越来越高。汽车的电子化过程可以分为三个阶段:第一阶段，从20世纪60年代中期到70年代末期，在汽车产品中采用了电子装置，以改善部分机械部件的性能;第二阶段:从20世纪70年代末期到90年代中期，在汽车和生产中形成了“机电一体化”的思想和技术;第三阶段:从20世纪90年代中期至今，重点开始广泛的应用计算机网络与信息技术，使汽车更加智能化、自动化。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?普通电子点火系?微机控制式点火系的发展过程。 3 第一章发动机点火系统的发展 汽油机点火系统的基本作用是准时给需要点火的气缸提供一个电火花，以点燃可燃混合气。气缸点火必须按照一定的顺序，根据发动机的转速和负载条件在准时的瞬间进行点火。所有的汽油机点火系统的工作原理基本相同，即在点火线圈初级电路中的电流突然切断时，次级电路产生很高的电压，是火花塞产生电火花。 早期汽油机汽车点火是由磁电机—一种直流发电机，它也能产生高压电火花。磁电机与一种比较原始的分电器相连。适时地将电火花送给需要点火的那个气缸缸的火花塞。这些汽车通常没有我们今天所说的电器设备，没有蓄电池、发动机，也没有车身线路。 随着单触点组和单个点火线圈的点火系统问世，以及在汽车上采用蓄电池和起动机之后，汽车电器变得比较简单和便宜了。蓄电池的电流通过闭合电流初级绕组，当触点打开时，在次级绕组中产生高压电，分电器按点火顺序将高压电适时地分配给需要点的火花塞，这就是我们所说的传统的蓄电池点火系统。 断电器触点式点火系统主要缺点是触点，由于机械和电气方面的原因，容易磨损。为了消除该系统在电气方面存在的缺点，早期采用触点半导体点火系统。在这些晶体管化的点火系统中，仅有很小的电流流过触点，此触点仅用来给晶体管发出信号，使其通断点火线圈初级电路中的电流。 有触点电子点火系统，虽然部分解决了触点烧烛的现象，并没有根本消除这一问题，为了彻底解决触点烧烛的现象，于是产生了无触点电子点火系统，它和触点点火系统所起的作用相同。总的来说，两种点火系统中分电器的作用是相同的，其分火头、分电器盖、高压线和火花塞的工作情况都一样，只不过传统的点火系统有触点，电子点火系统采用传感器加上点火模块。二者完成的任务相同，即在某一气缸需要点火的瞬时，断开初级绕组的电路，使次级绕组产生并提供高压电。 无论电子点火还是传统的蓄电池点火，都依靠分电器的机械装置来提前或推迟点火时间。时间久了机械装置就会磨损，这样就会导致点火提前角度不准确，为了解决这个问题，微机控制点火系统应运而生。 微机控制点火系统去掉了分电器中的离心式和真空式点火提前调节装置，发动机的点火正时不是由分电器进行调节，而是由电子控制器来控制。分电器的唯一任务只是把次级电压从点火线圈配送给火花塞。 4 第二章点火系统的分类及结构 第一节 点火系统的分类 一、传统点火系统:蓄电池点火系;磁电机点火系。 二、电子点火系统: (1)半体管点火系TI-B(Breaker-Triggered transistorized Ignition)。 (2)半导体点火系SI(semiconductor Ignition)。 (3)无分电器点火系DIS(Distributorless Ignition System)。 传统点火系统 一、 机械式点火系统工作过程是由曲轴带动分电器轴转动，分电器轴上的凸轮转动，使点火线圈次级触点接通与闭合而产生高压电。这个点火高压电通过分电器轴上的分火头，根据发动机工作要求按顺序送到各个气缸的火花塞上，火花塞发出电火花点燃燃烧室内的气体。分电器壳体可以手动转动来调节基本的点火提前角(即怠速运转时的点火提前角)，同时还有真空提前装置，它根据进气管内真空度的变化提供不同的提前角。 二、电子点火系统 电子点火系统与机械式点火系统完全不同，它有一个点火用电子控制装置，内部有发动机在各种工况下所需的点火控制曲线图(MAP图)。通过一系列传感器 发动机负荷传感器)、节气门位置传如发动机转速传感器、进气管真空度传感器( 感器、曲轴位置传感器等来判断发动机的工作状态，在MAP图上找出发动机在此工作状态下所需的点火提前角，按此要求进行点火。然后根据爆震传感器信号对上述点火要求进行修正，使发动机工作在最佳点火时刻。 电子点火系统也有闭环控制与开环控制之分:带有爆震传感器，能根据发动机是否发生爆震及时修正点火提前角的电控系统称为闭环控制系统;不带爆震传感器，点火提前控制仅根据电控单元内设定的程序控制的称为开环控制系统,1,。 第二节 点火系统的结构 一、蓄电池点火系统 1.组成:电源(蓄电池或发电机)、点火线圈、分电器、火花塞、点火开关及控制电路。 2.工作原理:起动时:蓄电池正极、起动机火线接柱、起动机短路导电片、点火线圈„开关‟接柱、低压线圈、点火线圈低压接柱、分电器触点、搭铁、蓄电池负极。 3.起动后:发电机„电枢‟、电流、点火开关、点火线圈„电源‟、热变电阻、点火线圈„开关‟、低压线圈、点火线圈低压接柱、分电器触点、搭铁、蓄电池负极。 4.高压电路:高压线圈、中央高压线、分火头、分缸、线火塞中心极、火花塞旁电极、搭铁。 5 5.蓄电池点火系的主要元件:点火线圈、分电器、电容器、火花塞、高压线等。 汽油机运行时带动断电器凸轮转动，使断电器不断闭合与断开，在触点闭合式，蓄电池提供电流，电流从蓄电池正极经点火线圈的一次绕阻、断电器触电，返回到蓄电池负极。电流流经点火线圈的一次绕阻时，铁心中产生一个储能用的强磁场，当断电器触点被顶开时，一次电流迅速衰减以至消失，铁心中的磁通随之减小，而在二次绕阻中就感应出点火所需的高电压。这一电压由高压线输送到分电器，在由此输送到各个相应的火花塞上，产生电火花,2,。 二、有触点晶体管点火系统 主要不同断电器触点与点火线圈间的一次测电路上。 在辅助触点晶体管式点火系统中，触点闭合时，电流不再直接从闭合触点流到点火线圈的一次绕阻中，而是流到晶体管的基级电路上。 断电器触点已不再起直接控制一次电流通、断的作用，而是作为晶体三极管的触发控制器，因此流过断电器触点的电流可以减小到一次电流的1?5——1?10。 三、无触点电子点火系统 (1)消除了机械触点带来的触点烧蚀，磨损等，免去经常换件，调正闭合角，校正点火正时。 (2)电子点火控制器控制点火线圈一次电流的通、断以及放大与处理来自传感器发出的脉冲信号，除了开关作用外，点火控制器可以根据脉冲步骤来知发动机的转速，提供点火时间随转速的变化。 第三章 点火系统的常见故障诊断及维修 第一节、 点火系统常见故障 点火系统是汽油机的主要的一个系统，点火系统工作的情况好坏。直接影响着发动机的性能，因此具有可靠、准确的点火系统是人们追求的目标。然而，点火系统随着运行的时间增加，也会出现诸多故障，点火系统的常见故障一般有发动机点火系统的点火时间过早、点火过迟、火花塞故障、发动机回火和放炮、发动机爆震、发动机不能起动、发动机运转不平稳和发动机功率下降、油耗增大、加速不良、点火时间不当、个别缸不点火等。 6 第二节、 故障检查方法 一、 汽车点火系统故障检测 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。 (1) 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不可调整，有问题时就只能更换。 (2)传感线圈的检查。其检查方法是:用万用表的电阻档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档进行测量，其值应为1.0~1.5ν。 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。 (1)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。将分电器中央高电压线拔出，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。 对于磁电式传感器则可以打开分电器盖，用螺钉旋具将导磁转子与铁心做瞬间短路，看高压线端是否跳火。否则，说明电子点火器有故障。 对于光电式或霍尔效应式点火传感器，可拆下分电器后，用手转动分电器轴时看有无跳火来判断点火器是否良好。 (2) 模拟点火信号检查。可利用一只1.5v干电池，干电池与点火器分电器及分电器壳体之间连接，将正极的探针触及点火器信号输入接点，然后提高触点，这是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。 (1)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、锈蚀应清理后再做检查;若绝缘盖有破裂则应更换点火线圈。 (2)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。绝缘电阻的测试方法:用万用表的电阻档测量点火线圈的绕组接柱(任何一个)与外壳之间的电阻，其值不应小于50mΩ。 7 第三节、点火系统的故障分析和排除 (1)、点火时间过早故障维修 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。 (2)、点火过迟故障维修 故障现象:消音器声响沉重、发动机冷却液温度较高、汽车行驶无力。 故障分析:点火角度不正确。 排除方法:调整点火角度至规定值。 (3)、火花塞故障维修故障主要表现为:火花塞积炭、油污和过热等现象。 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:绝缘体端部、电极及火花塞壳覆盖一层机油。 火花塞过热:中心电极融化，绝缘体顶部疏松、松软，绝缘体端大部分呈灰白色硬皮。火花塞出现积炭、油污和过热时，查明原因，及时更换清理。 (4)、发动机回火和放炮故障维修如果发动机既有回火又有放炮声，且十分严重，则多属分缸高压线插错引起的。如果现象不严重，却断续发生，似有规律，则多属分电器盖有裂纹，使缸间窜火造成的。点火提前角偏离正确位置过多时，也会引起回火或排气管放炮。 (5)、发动机爆震和过热维修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，爆震现象多数是因为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，点火过迟，发动机温度也会过高。在不出现爆震的情况下，水温过高多数不是电火系引起的，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。检查汽油牌号，调整好正确的点火提前角，故障得以排除。 (6)、发动机运转不稳定 故障部位:点火正时，火花塞，高压导线。 故障原因:点火正时调整不当，点火提前角调节装置故障，分电器轴松旷、断电器凸轮磨损不均，个别缸火花塞绝缘损坏或积炭，个别分缸线损坏、漏电。 排除方法:重新对点火正时，修理或更换分电器，更换分电器，更换火花塞，更换。 (7)发动机功率下降、油耗增大、加速不良 故障部位:点火正时，断电器。 故障原因:点火正时调整不当，点火提前角调节装置故障，触点间隙过大。 排除方法:重新对点火正时，维修或更换分电器，修理或更换。 8 第四章 电子点火系统故障诊断与维修实例 第一节、红旗轿车点火线圈和点火器的检测 1、点火线圈及点火器故障检测 (1)点火线圈检测。拔下点火线圈高压线，打开线圈端子护盖，用万用表测量:1#端子与15#端子之间(即点火线圈一次侧)的电阻值，应为0.55Ω?0.05Ω;4#端子与15#端子之间(即点火线圈二次侧)的电阻值，应为3.3Ω?0.033Ω。 (2)点火器检测。在点火线圈工作正常的条件下，拔下点火器插座，将点 端子与3#端子间的火开关置于“ON”位置，不起动发动机，用万用表测量插座1# 电压值，应大于11V。若电压值不符或无电压存在，再将点火开关转回“OFF”位置，此时，插座1#端子与车身地线之间的电阻值应小于1.5Ω。若不符合该项要求，则按电路图检查线路，排除故障后，重新检测;若符合该项要求，则上述电压值不符的原因为3#端子的供电线断线或接触不良，按电路图查找并排除故障。 3)ECU点火输出控制工作状态检测。将检测灯接到点火器插座2#端子与( 3#端子上，起动发动机，若检测灯闪烁，则表示ECU的点火输出控制工作正常。将点火开关转回“OFF”位置，插上点火器插座，按4项进行测试;若检测灯不闪烁，则进行线路检测。线路检测方法为:将点火开关置于“OFF”位置，标下右前轮下板，拉出ECU插接器的固定锁架，拔下ECU插座。用万用表测量ECU插座7#端子与点火器插座2#端子间的电阻值应小于1.5Ω，点火器插座2#、1#、3#端子相互间的电阻值应为?。 (4)点火器输出检测。在ECU工作正常且线路无故障的情况下，将检测灯连到点火线圈1#端子和15#端子上，起动发动机，若检测灯闪烁，则点火器输出正常;若不闪烁，即点火器损坏，应更换。 9 后 记 本文介绍了常见汽车电子点火系统的结构原理、工作特性及传统点火系的缺陷;详细介绍了电子点火系的常见故障及检查方法，其中有点火线圈常见的故障及检查，点火系高压配电部分常见故障及检查，火花塞常见故障及检查，点火信号发生器的常见故障及检查，电子点火器的常见故障及检查等。还介绍了电子点火系的故障诊断，同时编写了一些故障检修实例。汽车产业已是我国五大支柱产业之一，关系到国家经济的安全和可持续发展，因此我们要培养大量的维修技师来满足社会发展的需要。 致谢 在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师陶慧老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，陶慧老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了陶慧老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是她广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还到许多在工作过程中许多同事的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的陶慧老师表示衷心地感谢～ 10 参考文献 [1]任恒山《现代汽车概论》人民交通出版社2009年2月第6次印刷 [2]黄靖雄 赖瑞海《现代汽车新配置实务》人民交通出版社2009年5月第3次印刷 [3]闵文军 万茂 松周良《汽车故障诊断与维修技术》高等教育出版社2009年8月第13次印刷 [4]郭新华《汽车构造》高等教育出版社2008年4月第11次印刷 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