点火系统的组成与工作原理PPT课件

1、0 学校名称：呼伦贝尔高级技工学校学校名称：呼伦贝尔高级技工学校 汽车发动机构造与维修 1 点火系统的拆检任务二十三 2 主要内容及重点难点 主要任务 1.认知点火系统的功能与结构。 2.描述点火系统的工作原理。 3.正确使用工具，根据标准工艺 流程对点火线圈和火花塞进行检 修。传动系统 重点难点 火花塞的结构及工作原理 3 布置任务： 课题引入：课题引入：有一辆卡罗拉轿车，发动机怠速时经常出现抖动现象。送至 4S店维修，经维修人员检测可能是发动机点火线圈或火花塞出现故障。请 你根据维修手册检查与更换点火线圈或火花塞。 4 任务二十三：点火系统的拆检 一一 点火系统功用点火系统功用 点火系统的

2、主要功用是保证发动机在各种工况和使用条件下，气 缸内都能适时、准确、可靠地产生电火花，点燃可燃混合气使发 动机运转并对外输出动力。 5 二、点火系统类型 点火系统主要分为传统点火系统、电子点火系统和微机控制点火系统三 种，现代汽车大都采用电子点火系统。 23-1图点火系统类型 任务二十三：点火系统的拆检 6 “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 三、点火系统的组成与工作原理三、点火系统的组成与工作原理 任务二十三：点火系统的拆检 3.1 组成 点火系统主要由电源、传感器、ECU、点火器、点火线圈、分电器和火 花塞等组成。 微机控制点火系统主要由传感器、ECU、点火模块、点火线圈以及火

3、花塞等 组成。 3.1.1点火线圈组成 点火线圈是点火系统的重要组成部 分，其主要由初级线圈、次级线圈、铁 芯、点火模块等组成。 图23-2 点火线圈组成 7 * “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 3.1.2火花塞 任务二十三：点火系统的拆检 火花塞的主要功用是将点火线圈产生的脉 冲高电压引入发动机气缸，并在火花塞两电 极之间产生电火花，以点燃可燃混合气。 结构： 火花塞连接在点火线圈次级绕组末端，它 主要由中心电极、侧电极、陶瓷绝缘体、接 线螺杆、接线螺母等组成。钢质的火花塞壳 体内部固定有陶瓷绝缘体，绝缘体中心孔上 有接线螺杆，接线螺杆上端有接线螺母，用 来连接高压导线；绝缘

4、体下部有中心电极。 图23-3 火花塞结构示意图 8 * “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 3.2点火系统工作原理 发动机工作时，ECU根据传感器信号 （G、Ne等信号），确定出最佳点火提前 角和通电时间，并以此向点火器发出指 令（IGt、IGd信号）。点火器根据指令 ，控制点火线圈初级电路的导通和截止 。当电路导通时，点火线圈初级电路导 通。当初级电路被切断时，次级线圈中 感应出高压，经分电器或直接送至工作 气缸的火花塞。（IGt：点火正时信号 IGd：判缸信号） 任务二十三：点火系统的拆检 图23-4基本点火电路 9 * “ ” 任务二十三：点火系统的拆检 3.3 有分电器电

5、控点火系统 主要特点：只有1个点火线圈。 组成： 凸轮轴/曲轴位置传感器、空气流量计、冷却液温度传 感器、节气门位置传感器、起动开关、空调开关、车速传感器。 图23-5有分电器点火系统 10* 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 3.4 无分电器电控点火系统 特点：用电子控制装置取代了分电器，利用电子分火控制技 术将点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火，点火线圈 的数量比有分电器电控点火系统多。 优缺点：分火性能较好，但其结构和控制电路复杂。 分类：根据点火线圈的数量和高压电分配方式的分为，独立 点火方式、同时点火方式和二极管配电点火方式三种。 11

6、* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 3.4.1 独立点火方式 单独点火方式点火系统中每个气缸独立使用一个点火组件。 点火模块接收ECU的点火控制信号，当点火模块接收到点火指令时 ，点火控制器三极管导通，初级电流流过初级绕组产生磁场。三 极管截止，磁场迅速消失，次级绕组产生感应电动势，高压电送 至火花塞跳火。 图23-6单独点火方式工作原理 12* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 3.4.2同时点火方式 特点：点火线圈的个数等于气缸 数的一半。 当两同步缸同时到达上止点时， 火花塞跳火，其中一缸接近压缩行程

7、上止点，为有效点火；另一缸接近排 气行程上止点，为无效点火。 图23-7同时点火方式工作原理 13* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 4.1 点火提前角的控制 4.1.1 点火提前角对发动机性能的影响 点火提前角是从火花塞发出电火花，到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴 转过的角度。当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油 机功率和耗油率随点火提前角的改变而变化。适当点火提前角，可使发动机 每循环所做的机械功最多（ 曲线阴影部分）。点火提前角过大，易爆燃；点 火提前角过小，排气温度升高，功率降低。 A：不点火 B：点火过早 C：点火适当 D

8、：点火过迟 14* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 4.1.2最佳点火提前角确定依据 最佳点火提前角与下述因素有关： 1.发动机转速：转速升高，点火提前角增大。采用电控点火系 统，更接近理想的点火提前角。 2.发动机负荷：歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前 角小，反之点火提前角大。采用电控点火系统时，可以使发动机 的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。 3.燃料性质：汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增 大。 4.其他因素：燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力 、冷却水温度。 15* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ”

9、 任务二十三：点火系统的拆检 4.1.3控制点火提前角的基本方法 1. 起动：按ECU内存储的初始点火 提前角对点火提前角进行控制。起 动时的点火提前角一般是固定的， 为10左右。 2. 正常运转：ECU根据发动机的转 速和负荷信号，确定基本点火提前 角，并根据其他信号修正，以确定 实际的点火提前角，并向电子点火 控制器输出点火信号。 图23-8 电控点火数据图 16* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 4.1.4 点火提前角常用的计算方法： 实际点火提前角初始点火提前角基本点火提前角修 正点火提前角 实际点火提前角基本点火提前角点火提前角修正系数 1

10、7* 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 4.1.5起动时点火提前角的控制 1.发动机起动过程中，进气管绝对压力传感器信号或空气流 量计信号不稳定，ECU无法正确计算点火提前角，一般将点火时刻 固定在设定的初始点火提前角。 2.控制信号：发动机转速信号（Ne信号）和起动开关信号（ STA信号 18* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 4.1.6起动后基本点火提前角的确定 怠速运转： ECU根据节气门位置 传感器信号（IDL信号）、发动机转速 传感器信号（Ne信号）和空调开关信 号（A/C信号）确定基本点火提前角 。

11、怠速以外工况： ECU根据发动机 的转速和负荷（单位转数的进气量或 基本喷油量）确定基本点火提前角。 图23-9 电控点火数据图 19* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 4.1.7点火提前角的修正 不同的发动机控制系统中，对点火提前角的修正 项目和修正方法也不同。修正方法有修正系数法和修 正点火提前角法两种 。 要修正项目：水温修正、怠速稳定修正和空燃比反馈 修正。 20* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 （1）水温修正 水温修正又可分为暖机修正和过热修正。 暖机修正：暖机过程中，随冷却水温的提高， 点火提

12、前角应适当减小。 暖机修正控制信号：冷却液温度传感器信 号、进气管绝对压力传感器信号或空气流量计 信号、节气门位置传感器信号（IDL信号） 过热修正：怠速冷却液温度过高时，点火 提前角应适当增大。（为什么？） 过热修正控制信号：冷却液温度传感器信 号、节气门位置传感器信号（IDL信号） 21 实例 发动机水温过高时需要减小点火提前角，而怠速时为什么要增大点 火提前角啊？ 混合气烧的慢，要是减小点火提前角的话，燃烧会在排气时进行的 多，高温燃气与气缸壁接触面积大，水温就会升高，反之亦然。 即 增大点火提前角是让混合气燃烧的能量主要用在推动活塞运动，使在 排气时的能量相对减少，降低的怠速过热。 任

13、务二十三：点火系统的拆检 22* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 （2）怠速稳定修正 ECU根据实际转速与目标转速的差来修 正点火提前角，低于目标转速，应增大点火 提前角，反之，推迟点火提前角。 怠速稳定修正控制信号：发动机转速信号（ Ne信号）、节气门位置传感器信号（IDL信 号）、车速传感器信号（SPD信号）、空调 开关信号（A/C信号） 横坐标是目标转速与实际转速的差，越 往右表示实际转速越小于目标转速空调接通 ，转速不变的情况下，负荷会增大，因此， 点火提前角会减小。 23* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系

14、统的拆检 （3）空燃比反馈修正 由于空燃比反馈控制系统，是根据氧传感器的反馈信号调整 喷油量的多少来达到最佳空燃比控制的，所以这种喷油量的变化 必然带来发动机转速的变化。为了稳定发动机转速，点火提前角 需根据喷油量的变化进行修正。 24* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 4.2 通电时间控制 4.2.1通电时间对发动机工作的影响 1. 在发动机工作时，必须保证点火线圈的初级电路有足够的 通电时间。 2. 但如果通电时间过长，点火线圈又会发热并增大电能消耗 。 3. 要兼顾上述两方面的要求，就必须对点火线圈初级电路的 通电时间进行控制。 4. 另外还需

15、根据蓄电池电压对通电时间进行修正。 25 4.2.2 通电时间的控制方法 现代点火线圈初级电路的通电时间由ECU控制，根据发动机的 转速信号和电源电压信号确定最佳的闭合角（通电时间），并控 制点火器输出指令信号（IGt信号），以控制点火器中晶体管的导 通时间。 任务二十三：点火系统的拆检 26* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 4.2.3 点火线圈的恒流控制 为了防止初级电流过大烧坏点火线圈，在部分电控点火系统的 点火控制电路中增加了恒流控制电路。 恒流的基本方法：在点火器功率晶体管的输出回路中增设一个电 流检测电阻，用电流在该电阻上形成的电压降反馈

16、控制晶体管的 基极电流，只要这种反馈为负反馈，就可使晶体管的集电极电流 稳定，从而实现恒流控制。 27* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 4.3 爆燃的控制 控制方法：推迟点火提前角。 在电控点火系统中，通过增加爆燃传感器检测是否发生爆燃及 爆燃程度，并根据判定结果对点火提前角进行反馈控制。 28* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 五、点火系统的主要元件检修 1.火花塞常见故障 发动机运转过程中，火花塞除了承受大的电负荷 外，还与高温、高压燃气直接接触，且受到燃烧产物 的强烈腐蚀。因此，火花塞是较易损坏的部

17、件。它常 见的故障主要有以下几种： 29* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 （1）积碳 现象：火花塞上有松软、乌黑的沉积 物，表明有积碳。 原因：1.可燃混合气比例不正确、空 气滤清器堵塞等造成的混合气过浓。 2.发动机温度过低，燃烧不完 全。 3.燃油质量太低或变质，燃烧 不正常 。 4.火花塞太冷、热值太低。 后果：碳的沉积物是可以导电的，可能 造成火花塞失火。 积碳实例图 30* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 （2）机油油污 现象：火花塞电极和内部出现油性沉积 物。 原因：个别火花塞上有油性沉积物，

18、可 能是气门杆油封损坏造成的。 各个缸体的火花塞都粘有这种沉积物， 则说明气缸蹿油。空气滤清器和通风装置堵 塞气缸极易出现蹿油。 后果：机油沉积物覆盖火花塞会使火花 塞无法通过间隙跳火，而是通过机油从更短 的路径跳火到侧电极。 机油油污实例图 31* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 （3）积灰 现象：火花塞中心电极及侧电极表 面覆盖浅褐色沉积物。 原因：积灰是由于过多的机油添加剂引 起的。 积灰若出现在火花塞半边，说明发 动机上部磨损严重。 积灰若包围电极，说明发动机下部 磨损严重。 后果：积灰可引起自点火，造成功 率损失或损坏发动机。 积灰实例图

19、32* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 （4）绝缘体顶端破裂 现象：绝缘体顶端破裂。 原因：爆震燃烧是绝缘体破裂的 主要原因。点火时刻过早、燃烧室内 温度过高都可能导致发动机爆震燃烧 。 后果：相同的振动也会损坏其它 发动机零部件，如活塞和气门。 绝缘体顶端破裂实例图 33* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 （5）瓷件大头爬电 现象：绝缘体上出现垂直于铁壳 方向黑色燃烧痕迹。 原因：由于安装不好或火花塞连 接线套老化，导致点火高压沿着瓷体 外部闪烁接地。 后果：导致发动机失火。 绝缘体顶端破裂实例图 34*

20、 “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 2火花塞检查 （1）就车检查法 触摸法： 起动发动机，使其怠速运转，用手触摸火花塞绝缘陶瓷部位 ，如温度上升得很高很快，表明火花塞正常，反之为不正常。 跳火法： 旋下火花塞，放在气缸体上，用高压线试火，若无火花或火 花较弱，表明火花塞漏电或不工作。 35 （2）观色法 拆下火花塞观察，如为赤褐色或铁锈色，表明火花塞正常； 如为渍油状，表明火花塞间隙失调或供油过多，高压线短路或断 路；如为烟熏之黑色，表明火花塞冷热型选错或混合气浓，机油 上窜；如顶端与电极间有沉积物，当为油性沉积物时，说明气缸 窜机油与火花塞无关，当为

21、黑色沉积物时，说明火花塞积碳而旁 路，当为灰色沉积物时，则是汽油中添加剂覆盖电极导致缺火； 若严重烧蚀，如顶端起疤、有黑色花纹破裂、电极熔化，表明火 花塞损坏。 任务二十三：点火系统的拆检 36* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 （3）火花塞清洁 如火花塞上有积碳、积油等时 ，可用汽油或煤油、丙酮溶剂浸泡， 待积碳软化后，用非金属刷刷净电极 上和瓷芯与壳体空腔内的积碳，用压 缩空气吹干，切不可用刀刮、砂纸打 磨或汽油烧，以防损坏电极和瓷质绝 缘体。有条件的话可使用火花塞清洁 器进行清洁，如图23-7所示，空气压 力低于588Kpa，时间不大于20秒。

22、 图23-7 火花塞清洁器 37* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 （4）火花塞间隙检查与调整 间隙测量间隙测量：用专用量规或厚薄规检 查，如图23-8所示。 间隙调整间隙调整：应用专用工具扳动侧电 极来调整，不能扳动或敲击中心电极。 调整多极性火花塞间隙时，应尽可能使 各侧电极与中心电极间隙一致。 某些车型（如丰田）要求不能调整 火花塞间隙，如间隙不合适则更换新的 火花塞。丰田1ZR发动机的火花塞间隙标 准值为1.0-1.1mm，最大使用间隙为 1.3mm。 图23-8 测量火花塞间隙 38* “ 任务一 任务一 任务一 任务一 任务一 ” 任务二十三：点火系统的拆检 3. 点火线圈常见故障 汽车点火线圈的性能比较可靠，故障率 较低。一般常见故障现象有： （1）溢胶 通过观察点火线圈外观，发现 有异物溢出。 39* “ 任务一 任务一 任