汽车运用与维修专业点火系统项目教学教案.doc

汽车运用与维修专业 项目教学教案 学校：班级：科目：汽车电气设备构造与维修教师：汽车电气设备构造与维修项目教学教案项目四 检查点火系统课时准备：12课时 项目目标 一、技能点1. 会检测汽车点火系统；2. 会按工作原理图连接线路； 二、知识点 1、点火系统的作用与分类； 2、传统点火系的构造与作用 3、传统点火系统的工作原理项目要求 1、时间要求：每组10分钟2、质量要求：满足规范质量的前提下能熟练完成任务3、安全要求：严格按操作规范进行项目作业4、文明要求：自觉按照文明生产规则进行项目作业 一、项目链接 理论链接1： 点火系统的功用与要求（一） 点火系统的功用及分类点火系统简称点火系，其作用是在发动机各种工况和使用条件下，适时、可靠地产生足够强的电火花，以点燃气缸内的可燃混合气。按照点火系组成和产生高压电方法的不同分类类型电 源产生高压的方法蓄电池点火系(CI)蓄电池或发电机点火线圈和断电器半导体点火系(TCI)蓄电池或发电机点火线圈和半导体元件磁电机点火系磁电机电磁感应（二） 汽油机对点火系统的要求 1.能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压。击穿电压与很多因素有关。2火花应有足够的能量。3点火时间应适应发动机的工作情况（1） 能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压。击穿电压与很多因素有关，包括： 火花塞电极间的间隙大小。 气缸内混合气的温度与压力。 电极的温度和极性 发动机的工作情况（2）火花应有足够的能量。（3）点火时间应适应发动机的工作情况。影响最佳点火提前角的因素： 转速、负荷、起动与怠速、汽油的辛烷值、压缩比、混合气的成分、火花塞的数量、进气压力。 (三)点火系的特点汽车发动机的点火系同汽车上的其它电器设备一样采用单线制连接，即一端搭铁 单线制 正极搭铁旧车 负极搭铁新车注：无论是正极搭铁还是负极搭铁，均应保证点火瞬间火花塞中心电极为负，因为，热的金属表面比冷的金属表面容易发射电子，发动机工作时，火花塞的中心电极较侧电极温度高。（三） 点火系统的组成不同类型的点火系统组成不同，以蓄电池点火系统为例：理论链接2：传统点火系统的组成与工作原理一、 传统点火系统的组成 传统点火系主要由电源（蓄电池、发电机）、点火开关、点火线圈、分电器（断电器、配电器、电容器）、火花塞、高压导线、附加电阻等组成。（一） 点火系统的电源是蓄电池或发电机，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。分初级回路和次级回路。作用是供给点火系统所需的电能。发动机启动时由蓄电池供电，正常工作时由发电机供电。（二） 点火开关接通或断开点火系统初级电路，控制发动机起动、工作和熄火。（三） 点火线圈n 功用：点火线圈实际上是一个变压器，其作用是将汽车电源提供的12v低压电转变成能击穿火花塞电极间隙的1520kv的高压直流电 n 分类：按其磁路结构形式的不同，点火线圈一般分为开磁路式和闭磁路式两种。开磁路式点火线圈多用于传统（触电式）点火系，闭磁路式点火线圈多用于电子点火系中。主要由初级绕组，次极绕组、铁芯和附加电阻组成。1. 开磁路点火线圈：开磁路点火线圈采用柱形铁芯，其上下两端没有连接在一起，磁力线通过空气形成磁回路2. 闭磁路点火线圈：闭磁路点火线圈的铁芯用口字形或日字形的铁片叠制而成。磁路闭合 初级线圈工作原理n 工作原理：触点闭合，初级电路接通，电流从蓄电池的正极经点火开关流经点火线圈的初级绕组通过断电器触点，流回蓄电池的负极，为低压电路n 当断电器凸轮顶开触点时，初级电路被切断，初级电流迅速下降到零，铁芯中的磁通随之迅速衰减以至消失次级线圈工作原理n 触点断开瞬间，初级绕组的磁通迅速衰减，因而在匝数多，导线细的次级绕组中感应出很高的电压，该电压通过配电器加在对应的火花塞上，使火花塞两极之间的间隙被击穿，产生火花初级线圈和次级线圈工作原理（四） 分电器 功用：接通或断开初级电路将点火线圈产生的高压电按照发动机分配给各缸火花塞 根据发动机转速和负荷自动调节点火时刻组成：分电器是由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置组成。l 断电器的功用是周期地接通和断开初级电路，使初级电流发生变化，以便在点火线圈中感应生成次极电压。断电器的触点间隙一般为0.350.45 mm，可以通过调整固定触点的位置来改变触点间隙 l l 配电器的功用是将点火线圈中产生的高压电，按照发动机的工作顺序轮流分配到各气缸的火花塞上。 由分火头和分电器盖组成。 电容器与断电器触点并联，安装在分电器的外壳上，其功用是在点火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电火花，防止触点烧损，并可加速点火线圈中的磁通变化率，提高点火电压。 l 点火提前装置点火提前调节装置位于分电器下部，有离心式点火提前调节装置和真空式点火提前调节装置；点火提前角对发动机性能的影响点火过早：燃烧过早，活塞压缩负功增加， 动力性下降。点火过迟：燃烧压力下降，散热损失增加， 发动机动力性、经济性下降。点火提前：为了使气体能在作功行程中得到比较完全的膨胀，热能得到最有效的利用，因此要在压缩接近上止点点火，即点火提前n 点火提前角：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n 影响因素：发动机转速与混合气燃烧速度n 转速的影响：发动机转速越高，点火提前角应该越大n 混合气燃烧速度：与混合气的成分、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。 n 调节方式：离心式、真空式点火提前角调节装置离心点火提前调节装置n 工作原理：发动机工作时，改变断电器凸轮与分电器轴之间的相对位置，在发动机转速变化时自动调节点火提前角真空点火提前调节装置n 工作原理：发动机工作时，随着负荷（节气门开度）的变化，自动调节点火提前角，利用改变触点与凸轮轴之间的相位关系的方法进行调节点火提前调节装置（五） 高压导线用以连接点火线圈与分电器中心插孔以及分电器旁电极旁和个缸火花塞。由于工作电压很高（一般在15kv以上），电流强度较小，因此高压导线的绝缘包层很厚，耐压性能好，但线芯截面积很小。汽车用高压线有铜芯线、阻尼线和屏蔽线三种。（六） 火花塞功用：将高压电引入燃烧室产生火花并点燃混合气。 耐热特性：自净温度500600以上，裙部温度若低于此温度，落在绝缘体裙部的油粒便不能立即燃烧掉，形成积炭而引起漏电。 炽热点800900,温度若太高，则混合气与这样炽热的绝缘体接触时，可能在火花塞产生火花之前就自行着火，从而引起发动机早燃，发生化油器回火现象。 l 不同发动机使用的火花塞裙部受热是不一样的，就要求绝缘体裙部长度不同，根据裙部长度不同，又把火花塞分成冷型（裙部长度等于8mm）；中 型（裙部长度等于11mm和14mm）；热型（裙部长度等于16mm和20mm）（图8-12）。l 火花塞的工作条件及对其要求1、受高压燃气冲击及发动机振动，故应有足够的机械强度。2、受冲击性高电压作用，故应有足够的绝缘强度。3、应能承受温度的剧烈变化。4、火花塞的电极应采用耐腐蚀材料。5、应有适当的电极间隙和安装位置，气密性要良好冲击性高电压作用，故应有足够的绝缘强度。电极间隙指的是中心电极与侧电极之间的间隙电极间隙过小：火花微弱，并且容易因产生积碳而漏电；电极间隙过大：所需的击穿电压增高，发动机不易启起动，且在高速时易发生“缺火。（一般的电极间隙为：0.60.8,现代的汽车甚至采用1.01.2，可以改善排气净化。）多极火花塞 V型火花塞 火花塞的型号 由三部分组成 第一部分为汉语拼音字母，表示火花塞结构类型及主要尺寸。 第二部分为阿拉伯数字，表示火花塞的热值。 第三部分为汉语拼音字母，表示火花塞派生产品结构、结构特征、材料及特殊技术要求。（七） 点火控制器点火控制器也称为点火模块，其由整流电路、放大电路和开关电路集成而成。主要应用于电子点火系统。作用于开关，来控制点火系统初级电路的通断。 点火控制器的控制电路如图所示 （八）附加电阻l 附加电阻与点火线圈初级绕组串联 l 附加电阻与点火线圈初级绕组串联其作用是调节初级电流大小，维持初级电流基本稳定。l 附加电阻的特点是温度愈高，电阻愈大，所以又叫热敏电阻。 l 次极电压的大小与初级电流的大小有关，初级电流愈大，铁芯中的磁场愈强，当触点分开时磁通的变化率就愈大，感应的次极电压也愈高。因此，应尽可能增大流过初级绕组中的电流。但是，在断电器触点闭合以后，初级电流是按指数规律由零开始逐渐增大的，需要经过一定时间以后，才能达到欧姆定律得出的稳定值。 l 发动机转速高时，触点闭合时间短，初级电路断开时电流小，感应的次极电压低；反之发动机转速低时，触点闭合时间长，初级断开时电流大，感应的次极电压高。如果点火线圈按照发动机高速时设计时，则低速时初级电流过大，容易使点火线圈过热；如果点火线圈按照发动机低速时设计时，则高速时初级电流过小，而次极电压过低，不能保证可靠点火。 l 附加电阻就是解决这一矛盾的。当发动机转速降低时，初级电流加大，附加电阻的电阻值随其温度升高而增大，使初级电流减小，点火线圈不致过热。当发动机转速升高时，初级电流减小，附加电阻的电阻值随其温度降低而减小。 l 起动中，将附加电阻短路，以保证初级电流的必要强度。 理论链接3：传统点火系统的工作原理在传统点火系中，蓄电池或发电机供给12v低电压，经点火线圈和断电器转变为高压电，再经配电器分送到个缸火花塞，使其电极间产生电火花。其工作原理如图发动机工作时，断电器轴连同凸轮一起在发动机凸轮轴的驱动下旋转。凸轮转动时，断电器触点交替地闭合和打开。当触点闭合时，接通点火线圈初级绕组的电器；当触点分开时，切断初级绕组的电路，使点火圈的初级绕组中产生高压电；当火花塞的电极间隙被击穿时，产生电火花，点燃混合气。其工作过程可分为三个阶段： （1） 触点闭合，触及电流增长；（2） 触点分开，次级绕组中产生高压电；（3） 火花塞电极间隙被击穿，产生电火花，点燃混合气。二、项目实施路径第一步 前期准备第二步 检查点火正时（以丰田汽车为例）第三步 检查火花塞第四步 故障诊断第五步 制订故障诊断方案第六步 点火系统相关元件及线路的检查第七步 注意事项三、项目实施准备1、 组织方式每两位同学一组，完成点火系统部件的检查，按要求进行作业。每组作业时间为15分钟。2、 前期准备 常用维修工具一套、点火示教版、导线若干、万用表、螺丝刀四、项目实施步骤第一步 检查点火正时（以丰田汽车为例） 起动发动机，并暖机；用短接线短接诊断连接器的TE1E1端子（如果是OBDII型诊断连接器，则短接TCCG端子），如图6-14所示。此时，发动机在怠速下将按照初始点火正时工作。 将正时灯的传感头连接在点火线圈的电源线上（正时灯的传感头有2种类型：探测初级电流通/ 断型和探测次级电压型，如是后者，则将传感头连接在中央高压线上），在怠速状态下，检查点火正时（用频闪灯照射曲轴皮带轮旁的正时刻度）； 测得的点火正时应为10。如果不符合要求，则可通过转动分电器壳体或曲轴位置传感器的壳体进行调整。第二部 检查火花塞1. 检查火花塞是否存在裂纹、电极受污、电极损耗等情况，如有，则应予以清洁或更换。 检查火花塞间隙：正常间隙应为0.91.1mm。如间隙不当，则进行调整（常规型火花塞）或更换（白金或铱金火花塞）。 注意：火花塞的型号应符合维修手册的规定。如果火花塞热值不适宜，可能会造成火花塞电极积炭或熔化。第三步 跳火试验 断开全部喷油器插头，使其不能喷射燃料。 从分电器上拔下中央高压线，并使其端部距搭铁57mm。 接通电源，起动发动机：中央高压线与搭铁之间应产生电火花，否则说明点火系统存在故障。注意：跳火试验时，转动曲轴不得超过510s。第四步 故障诊断（以“14”号故障代码为例） 读取故障代码。读码显示“14”号故障代码，即：ECU连续6次或8次接收不到IGF信号（点火确认信号）。 分析故障原因，制订故障诊断方案原因分析见图6-15。第五步 制订故障诊断方案 制订故障诊断方案的原则：先确定故障区域，再逐步缩小范围；由表及里，由简到繁，分段检查。u 故障区域的确定u 逐步缩小范围u 由表及里，由简到繁，分段检查u 故障区域的确定方法一：跳火试验法。 从分电器上拔出中央高压线，并使其端部距缸体57mm，如图6-16所示 。起动发动机，看高压线与缸体之间是否跳火，故障区域的确定方法见图6-17。 方法二：正时灯频闪法。 将正时灯的感应夹夹在中央高压线上，起动发动机，看正时灯是否频闪。能够频闪，说明高压线内部有高压电，相当于方法一中能够跳火的情况；不能频闪，说明高压线内部没有高压电，相当于方法一中不能跳火的情况。故障区域的确定参见图6-17，只是将“跳火”与否换为“频闪”与否即可。 方法三：万用表检测控制信号法（两种思路，两个步骤）。 思路一：点火器要成功地向ECU发送IGF信号，ECU就必须先向点火器发送IGF信号参考电压（5V）。因此，测量IGF信号参考电压（5V）可以划分出故障的大致区域。判断方法参考图6-18。操作步骤： 拔开点火器的两脚连接器，接通点火开关，用万用表测量两脚连接器线束侧IGF端子与搭铁之间的电压，根据图6-18确定故障区域。 思路二：点火器接收到ECU发送来的IGT信号之后才会点火，即：先有IGT信号，才会有IGF信号，因此，检测IGT信号可以划分出故障的大致区域。判断方法参考图6-19。操作步骤： 拔开点火器两脚连接器，起动发动机，同时用万用表脉冲挡测量两脚连接器线束侧IGT端子的脉冲信号，或用示波器测量IGT端子的方波信号，根据图6-19确定故障区域。u 逐步缩小范围 以上介绍的三种方法，故障区域划分的结果有一定的差别，实际工作中，一般是多种方法结合使用，使故障区域的范围逐步缩小。 例如：先用方法一（或方法二），确定不跳火，再用方法三，如果发现有IGT信号，故障范围立即就缩小到点火器、点火线圈及其接线部分；反之，用方法三时，如果发现没有IGT信号，故障范围立即就缩小到曲轴位置与转速传感器、ECU及其线路、IGT信号线等部分。u 由表及里，由简到繁，分段检查 如果故障范围在点火器、点火线圈及其接线部分，应该先检查点火线圈接线，再检查点火线圈本身，再检查点火器接线，最后更换点火器并试车。 如果故障范围在曲轴位置与转速传感器、ECU及其线路、IGT信号线等部分，应该先检查曲轴位置与转速传感器及其线路，再检查IGT信号线，再检查ECU线路（特别是其供电与搭铁电路），最后更换ECU并试车。第六步 点火系统相关元件及线路的检查u 高压线的检查u 点火线圈供电情况的检查u 点火线圈的检查u 点火器及线路的检查u