毕业设计(论文)汽车电子点火系统故障诊断及维修.doc
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1、摘 要点火系统是汽油发动机重要的组成部分,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,汽车电子化程度不断提高 ,汽车的点火系统已由传统的蓄电池点火系统发展到国内外广泛采用的电子点火系统,电子点火系统又称为半导体点火系统或晶体管点火系统,越来越多的汽车厂家将电子技术应用到了汽车上,特别是在点火系统上,各个厂家都不断推出各自的电子点火应用系统,与传统的白金触点点火系统相比,电子点火系寿命长,性能高,稳定性好。为了更好的了解和认识汽车电子点火系,并能够懂得其故障诊断及维修的基本方法。本文介绍了现代电子点火系统的优点、分类、构造,系统分析了电子点火系统的常见故障,并结合实际分析了微机点火系
2、典型故障产生的原因,并给出了具体的故障排除方法。关键词:电子点火系统 故障分析 排除 微机控制 目 录摘 要I目 录III第一章 绪论11.1传统点火系的缺陷11.2发动机对电子点火系统的要求11.3电子点火系统的基本组成和类型11.3.1 电子点火系统的基本组成11.3.2电子点火系统的类型21.4电子点火系的原理4第二章 电子点火系统的故障诊断62.1电子点火系的工作特性62.2电子点火系统的常见故障及原因分析62.3电子点火系的故障诊断72.3.1汽车故障诊断的四项基本原则:72.3.2汽车故障诊断的基本方法:72.3.3常见故障的诊断8第三章 电子点火系统故障诊断与维修实例113.1丰
3、田3SFE型发动机点火系统维修实例113.2一汽大众捷达王轿车怠速 不稳”故 障排 除113.3桑塔纳2000Gsi点火故障诊断123.4红旗明仕轿车点火系维修15第四章 总结与展望164.1总结164.2展望16致 谢19参考文献20附录1 XXXXXX21附录2 BBBBB22第一章 绪论1.1传统点火系的缺陷传统点火系的组成主要由电源、点火线圈、分电器、点火开关、火花塞、附加电阻及其短接装置、高低压导线等组成。1.电源 由蓄电池和发电机组成。启动时,点火系由蓄电池提供低压电能;启动后,当发电机电压高于蓄电池电压时,点火系由发电机提供低压电能。2.点火线圈 将汽车电源提供的12V低压电转变
4、成能击穿火花塞电极间隙的高压电。 3.分电器 在发电机凸轮轴驱动下,准时接通和切断点火线圈初级电流,使点火线圈及时产生高压电,并按点火顺序将高压电传送至各缸火花塞;同时能自动和人为地实现对点火时间的调整。其中电容器的作用是减小断电器触点火花,提高点火线圈次级电压。4.点火开关 控制点火系低压电路的通断,控制发电机的启动和熄火。5.火花塞 将高压电引入燃烧室,产生电火花点燃混合气。 6.附加电阻短接装置 起动时将附加电阻短接,增大点火线圈初级电流,增强起动时火花塞的跳火能量。四大主要缺陷:1.不能满足发动机多缸、高转速的要求。2.火花塞积炭难以清洁。3.系统电容不易选择。4.触点间隙需要经常调整
5、。1.2发动机对电子点火系统的要求为了保证发动机在各种工况和使用条件下都可靠并适时点火,点火系统必须满足以下要求:(1) 能产生足以击穿火花塞间隙的电压(2) 点火系统所具有的点火的能量要充足(3) 点火系统控制的点火时间应适当1.3电子点火系统的基本组成和类型1.3.1 电子点火系统的基本组成电子点火系主要由电源、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。传统点火系统的组成,蓄电池供给点火系统所需要的电能。点火开关接通或断开点火系统电源。点火线圈存储点火能量,并将蓄电池电压转变为点火高压。分电器由断电器和点火提前机构等部分组成。断电器的作用是接通或切断点火
6、线圈初级回路;配电器的作用是将点火线圈产生的点火高压,按照发动机的工作顺序输送给各缸火花塞;点火提前机构的作用是随发动机转速、负荷和汽油辛烷值变化调节点火提前角。火花塞将点火高压引入气缸燃烧室,并在电极间产生电火花,点燃混合气。图1-1 传统点火系统的组成及安装位置1.3.2电子点火系统的类型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。电子点火系统的类型见表:表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
7、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 下面介绍三种较常见的点火系统。 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是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
8、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。 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2是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
9、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。 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3是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
10、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。 点火控制器是发动机控制系统
11、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
12、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。1.4电子点火系的原理电源是蓄电池,其电压为12 V 或24 V ,由点火线圈和断电器共同产生高压10000 V 以上。分初级回路和次极回路。点火线圈实际上是一个变压器,主要由初级绕组,次极绕组和铁芯组成。断电器是一个凸轮操纵的开关。断电器凸轮由发动机配气凸轮驱动,并以同样的转速旋转,即曲轴齿轮每转两圈,凸轮轴转一圈,为了保证曲轴转两圈各缸轮流点火一次,断电器凸轮的凸棱数
13、一般等于发动机的气缸数,断电器的触点与点火线圈的初级绕组串联,用来切断或接通初级绕组的电路。触点闭合时,初级电路通电,电流从蓄电池的正极经点火开关,点火线圈的初级绕组,断电器触点,接地流回蓄电池的负极,为低压电路。触点断开时,在初级绕组通电时,其周围产生磁场,并由于铁芯的作用而加强。当断电器凸轮顶开触点时,初级电路被切断,初级电路迅速下降到零,铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失,因而在匝数多,导线细的次极绕组中感应出很高的电压,使火花塞两极之间的间隙被击穿,产生火花。 初级绕组中电流下降的速度愈大,铁芯中磁通的变化就愈大,次极绕组中的感应电压也就愈高。初级电路为低压电路,次极电路为高压电路。 在
14、断电器触点分开瞬间,次极电路中分火头恰好与侧电极对准,次极电路从点火线圈的次极绕组,经高压导线,配电器,火花塞侧电极,蓄电池流回次极绕组。在电子控制的点火系统中,电控单元( ECU )不仅可以产生一个点火信号,而且还可以对点火信号的位置(决定点火时刻)和形状(决定初级回路闭合角的大小)进行控制。在发动机控制系统中,点火控制包括点火提前控制、通电时间(闭合角)控制和防爆震控制三个方面。 点火提前角的控制 ECU 根据汽油机的各种工况信号对点火时刻进行控制。首先根据发动机的转速和进气压力信号从存储器存的数据中找到相应的基本点火提前角,然后根据有关传感器信号值加以修正,得出实际的点火提前角。实际点火
15、提前角由三部分组成:初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角。点火提前角的修正:暖机修正、过热修正、空燃比反馈修正、怠速稳定性的修正。图1-2点火系统基本工作原理电路闭合角的控制点火线圈的通电时间就是它以建立磁场的形式蓄积点火能量的时间,这段时间所对应的曲轴转角叫做闭合角。通电时间控制的原则是在不影响火花放电的前提下,保证点火线圈有足够的时间蓄积能量而又不会造成过热损失和破坏。 爆震控制当发生剧烈爆震时,发动机各部分温度上升,使输出功率下降,严重时还会引起活塞烧结、活塞环粘着、轴承破坏和气门烧蚀等。推迟点火可以减轻甚至避免爆震,保震控制的目的就是根据爆震传感器的信号调整点火时刻使汽油发动
16、机工作在临界爆震状态。1.5微机点火系的展望随着汽车工业的发展,点火系统经历了由传统点火系统到电子点火系统再到电控点火系统三个大的阶段。目前国内汽车点火系统中,无触点点火系统占有较大比例,传统点火系统逐渐减少,电控点火系统在部分车辆如轿车中得到应用。80年代中期,长沙汽车电器厂引进德国BOSCH公司霍尔型无触点分电器技术, 并率先实现国产化,促使国产无触点点火系统真正进入批量生产阶段。今后我国点火系统的发展趋势是电控点火系统逐渐取代传统点火和电子点火系统,但在“十五”期间将分两大块:一块是轿车,特别是中高档轿车将采用电喷车为主,故点火系统也将以电控点火系统为主;第二块是面向中小城市和广大农村的
17、中低档客、货车,以及中轻微载重车等,预计采用电子点火为主。传统点火系统只有少数车上采用。同时还必须注意以下几个方面的技术动向,保证点火系统适应整车技术的变化:包括混合动力,即汽车可在不同情况下分别由发动机或电动机驱动,其驱动转换应由电子系统完成;双电压输出电系汽车,由于汽车智能、舒适、安全等要求的提高,其整车用电量不断增加,为减少电流、电机体积重量,业内人士有一种设想,即汽车由12V和42V两种电压分别供电;电子商务市场,由于商务可以增加贸易机会、降低贸易成本、提高生产效率、改善企业供应链管理,为企业带来巨大的市场竞争优势;微混技术的发展,它可减轻重量,缩简结构,提高可靠性。我国汽车点火系统要
18、做的几件事进一步扩大技术和资金引进规模。为自主开发提高产品设计能力、测试手段开发能力、新产品试制能力、工艺创新能力等奠定良好的基础。企业重组、扩大规模。我国必须借助我国广阔的市场和丰富的廉价劳动力,克服目前这种技术落后、创新能力差、新产品少、产品单一、布局散乱、规模弱小、经济实差、效益低的状况,以资本运营方式形成点火系统产品具有市场垄断优势的汽车零配件集团, 走出自我扩展的发燕尾服模式。在加入WTO后,汽车零部件企业首先面临挑战的是企业本身是否具备全球采购、系统配套、模块化供应浪潮冲击的能力。那时,零部件进口的平均关税将到10%, 同时将取消国产化率,如果不扭转目前不利局面,我们点火系统的配件
19、企业和整个汽配企业一样,将面临前所未有的挑战。所以必须重点扶持,特别是加强企业科技开发队伍,在自由竞争中,使具有一定综合实力的企业在优胜劣汰的竞争中强壮起来,或者通过强强联合等企业重组,建立具有较强技术开发、经济实力、市场垄断等优势的企业集团,以强者的姿态面对国际汽配市场。 加强企业技术队伍建设,加快新产品开发速度。必须加速技术开发步伐,提高技术创新能力,促进产业升级,以提高经济效益为中心的对内联合、对外合资,改善企业结构、产业结构及投资结构,提高企业的竞争能力,迎接国际市场的挑战。 第二章 微机点火系统的故障诊断2.1微机点火系的工作特性为了避免机械触点点火系统触点容易烧烧蚀的缺点,在晶体管
20、技术广泛应用后产生了非接触式传感器作为控制信号,以大功率三极管为开关代替机械触点电子点火系统。这种系统显著优点在于初级电路电流由晶体三极管进行接通和切断,因此电流值可以通过电路加以控制。不足之处在于这种系统中的点火时刻仍采用机械离心提前装置和真空提前装置,对发动机工况适应性差。2.2微机点火系统的常见故障及原因分析点火系故障按其在点火系的位置可分为二种情况:低压电路故障和高压电路故障。 (1)低压电路常见故障:蓄电池存电不足;线连接不良或错乱;蓄电池搭铁不良;分电器或霍尔传感器损坏;点火开关损坏或接线不良;晶体管点火控制单元损坏或接线不良。低压电路故障的诊断方法大多采用电流表或电压表逐线检查来
21、排除故障点。 (2)高压电路常见的故障: 高压线脱落或漏电;分电器盖破裂击穿;分电器分火头烧蚀破裂击穿;火花塞电极间隙过大或过小;火花塞积炭过多;火花塞绝缘体损坏;点火线圈损坏或接线脱落。 高压电路的故障大多采用高压试火法,即将分电器中心高压线或某缸高压线拔下,将线头放置距离缸体3-6mm处,起动发动机试火,有火花且火花强烈,说明点火系工作正常。 发动机点火系统不工作 (1)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。 (2)故障分析与诊断 :发动机点火时间过早 (1)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。 (2)故障分析:该故障主要是
22、点火正时调整失准或点火角度装配失准所致。 (3)排除方法:连好点火测试仪,调整点火提前角到规定值。 发动机点火过迟 (1)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。 (2)故障分析与诊断:点火角度不正确。 (3)排除方法:调整点火角度至规定值。 发动机火花塞故障 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: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。发动机回火和放炮 如果发动既有
23、回火又有放炮响声,且十分严重,则多属分缸高压线插错而引起的。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。 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。2.3微机点火系的故障诊断2.3.1汽车故障诊断的四项基本原则:(一)先
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