汽车点火系统诊断毕业论文

1、毕业论文 (设计 题目:汽车点火系统故障诊断学生姓名:学号班 级:专 业:汽车检测与维修技术 分 院:汽车分院指导教师:2014年 11月 20日 目录第一章绪论 . 2 1.1汽车点火系统概述 . 2 1.2汽车点火系统分类 . 3 1.2.1传统点火系统 . 3 1.2.2电子点火系统 . 3 1.2.3微机控制点火系统 . 3 1.3点火系统的组成 . 3 1.3.1传统点火系统的组成 . 3 1.3.2电子点火系统的组成 . 4 1.3.3微机控制点火系统的组成 . 4第二章点火系统的原理与常见故障诊断 . 4 2.1传统点火系统的原理与故障诊断 . 4 2.1.1传统点火系统的原理

2、. 4 2.1.2传统点火系统的常见故障诊断 . 5 2.2电子点火系统的原理与故障诊断 . 6 2.2.1电子点火系统的原理 . 6 2.2.2电子点火系统的常见故障诊断 . 6 2.3微机控制点火系统的原理与故障诊断 . 7 2.3.1微机控制点火系统的原理 . 7 2.3.2微机控制点火系统常见故障诊断 . 8 2.4汽车点火系统故障诊断的基本方法 . 8第三章点火波形在故障诊断中的应用 . 9 3.1次级点火波形的形成原理 . 9 3.2次级点火单缸波形测试主要用途 . 10 3.3故障波形分析 . 10 第四章结论 . 15 参考文献 . 16 致谢 . 17摘要汽车工业的快速发展必

3、将带动维修行业的前进步伐。 本文则主要通过对汽车点火系 统分类及结构的检测与维修和常见故障诊断与维修的方法的论述, 使人们对点火系有了 更深入的了解,有助于维修技师对点火系统进行快速的诊断和维修,有助于维修行业的 发展。随着科学技术的不断发展,汽车的技术也有了巨大的发展,大量地使用电子元件 以及利用计算机监控汽车的运转。而汽车发动机的点火系也有了很大的变化:从传统点 火系到电子点火系, 再发展到无分电器的独立点火系统而其中的无分电器的独立点火系 统又分为 DFS (双火花线圈 点火系统和 EFS (单火花线圈点火系统。这些点火系统有 各自的特点和结构及组成元件。【关键词】 :汽车 点火系统 线

4、圈 分电器;第一章绪论1.1汽车点火系统概述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 1500030000V , 使火花塞产生足够强的火花, 点燃可 燃混合气。最初的蓄电池点火系统九点火提前角自动调节装置, 在汽车发动机运行过程中不能 对点火提前角进行调节或依赖于驾驶员自己手动调节。一直到了 1931年,美国人才首 先使用了能根据发动机负荷和转速自动调节点火提前角的真空、 离心点火提前调节装置。 此后,这种触点式点火装置逐步得到完善,在汽车上得到了广泛的应用,并被称为“传 统点火系统” 。随着人们对汽车发动机动人性、经济性及排放控

5、制要求的日益提高,传统的触点式 点火系统,其触点本身所固有的缺陷也越来越显现出来 20世纪 60年代初期,出现了晶 体管辅助点火系统,这种点火系统增加了一个电子放大器 *通过增大点火线圈初级电流 使点火性能得到了较大的提高,我国在 20世纪 80 90年代还在个别车型上使用。 晶体管辅助点火系统还保留了触点, 不能完全消除由触点本身所造成的缺点。 因此, 在 20世纪 60年代末期很快就被无触点的电子点火系统所取代。 无触点电子点火系统较 为彻底地解决了传统点火系统出于触点所带来的一系列问题。因此,从开始使用至今, 在汽车上得到了广泛的应用。1976年,美同通用公司首次将做处理器应用干点火时间

6、控制,取代了传统的真率、 离心点火提前调节装置, 使汽车发动机的点火时间控制与发动机的实际需要更趋于一致。 此后,微处理器控制的电于点火系统的应用 R 渐增多,并与汽车喷射、怠速等发动机其 他电子控制系统一起,实现了发动机的集成电子控制。随着汽油发动机汽油喷射系统全 面取代化油器的到来,电子点火控制系统在汽车上的使用也日趋普及。点火系统是汽油发动机中最重要的系统之一。 点火质量的高低直接影响着发动机的 使用性能。发动机中许多常见故障都是由点火系统引起的,在实际的维修过程中,有很 大比例的发动机故障都存在于点火系统中。1.2汽车点火系统分类汽车用汽油发动机点火系统主要采用蓄电池供电、电感储能的工

7、作方式,按点火系 统的发展过程和点火系统配电与控制方式的不同,通常分为传统点火系统、普通电子电 话系统和微机控制点火系统。1.2.1传统点火系统传统点火系统是一种带有分电器的点火系统。 它是利用白金触点的通断使点火线圈 产生高压,然后利用分电器分配到各个汽缸的火花塞,利用高压产生火化进行工作。而 白金触点是通过离心提前机构与凸轮轴相连。1.2.2电子点火系统电子点火系统是在传统点火系统的基础上发展而来的, 也是带有分电器的点火系统。 电子点火系统称为晶体管点火系统。 它与传统点火系统最大的区别在于它的点火电子组 件。点火电子组件由半导体元件(如三极管,可控硅等组成电子开关电路,根据点火 信号发

8、生器产生的点火脉冲信号接通和断开点火线圈初级电路, 起着传统点火系统中断 电器白金触点相同的作用。 而点火信号发生器是根据各缸的点火时刻产生相应的点火脉 冲信号,控制点火电子组件接通和断开点火线圈初级电路的具体时刻。1.2.3微机控制点火系统微机控制点火系统是为了提高点火系统的调整精度和各种工况的适应性, 在电子点 火系统的基础上,采用了微机控制。系统的特点是:不但没有分电器,而且在提前角的 控制方面也没有离心提前装置和真空提前装置。 从初级线圈电流的接通时间到点火时刻 全部采用微机进行控制。1.3点火系统的组成1.3.1传统点火系统的组成传统点火系由电源、点火线圈、分电器、点火开关、高压导线

9、和火花塞等组成。分电器主要包括断电器、配电器、电容器和点火提前机构等部分。1.3.2电子点火系统的组成无触点式电子点火系统主要由点火信号发生器、点火控制器、点火线圈、分电器、 火花塞等组成。与传统点火系统相比,其主要区别是用点火信号发生器和点火控制器取 代了断电器和电容器。1.3.3微机控制点火系统的组成危机控制点火系统按是否有分电器, 分为有分电器微机控制点火系统和无分电器微 机控制点火系统两种。 有分电器危机控制点火系统一般由传感器、 微机控制单元 (ECU 、 点火执行器等三部分组成。第二章点火系统的原理与常见故障诊断点火系统的作用是是根据发动机的做功顺序, 在适当的时刻提供足够强度的点

10、火电 压和点火能量,点燃混合气。但点火系统也经常会出现多种故障,其常见故障主要有发 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、个别气缸不点火等。2.1传统点火系统的原理与故障诊断2.1.1传统点火系统的原理发动机工作时,断电器凸轮在发动机凸轮轴的驱动下旋转,凸轮旋转时使断电器触 点交替地闭合和打开。在点火开关 SW 接通的情况下,当触点闭合时,点火线圈初级绕 组中有电流流过。流过初级绕组的电流称为初级电流 i ,其电路称为初级电路或低压电 路。 初级电流 i 。 的路径 (如图 1-1中红色线表示 为:蓄电池正极电流表点火开关 SW 点火线圈 “开关

11、+” 接线柱附加电阻 R “开关” 接线柱点火线圈初级绕组 “ -” 接线柱断电器触点搭铁蓄电池负极。初级电流在点火线圈的铁心中形成磁场,电 能转变为磁能。当断电器凸轮将触点打开时,初级电路被切断,初级电流消失,它所形成的磁场也随之迅速变化,在两个绕组中都感应出电动势,磁能转变为电能。由于点火线圈次级绕 组的匝数多, 因而在次级绕组内就感应出 l5kV 20kV 的电动势, 它足以击穿火花塞的电 极间隙, 产生电火花点燃混合气。 高压电流 i 的路径 (如图中蓝色线表示 为:次级绕组 “开关”接线柱附加电阻 R “开关 +”接线柱点火开关 SW 电流表蓄电池搭 铁火花塞旁电极火花震中心电极高压

12、导线分电器高压导线次级绕组。 流过火花塞的高压电流方向为旁电极到中心电极,如前所述,这样击穿电压低。高 压电流的方向与次级绕组和初级绕组二者的绕向关系有关。对负极搭铁的蓄电池,次级 绕组和初级绕组绕向相同时,即可产生击穿电压低的高压电流方向。分电器轴每转一圈,各缸按点火顺序轮流点火一次。2.1.2传统点火系统的常见故障诊断1、发动机工作不稳,声音不连续。发动机无规律地抖动,声音忽高忽低或有不连续现象,这是点火系统缺火(或称缺 缸所至。可以用螺丝刀依次短接各火花塞,同时注意听发动机的声音(或观察风扇叶 转动的情况 。 工作正常的火花塞被短接时, 发动机转速会明显降低, 声音变低沉 (或风 扇叶变

13、清楚 。 若某火花塞被短接时无此现象, 说明此缸的火花塞工作不好。 转速、 声音 变化越小的说明此缸缺缸越严重。可从火花塞上拔下高压线试火。若跳火有力则应拆检 火花塞;若跳火无力,可检查此分缸高压线和分电器盖的漏电故障。当然,气门卡住和 汽缸垫烧穿也有类似的现象,但现象比较有规律,随机性很小。若按上述方法检查,各 缸反应相似,说明缺缸现象对各缸都是随机性的,故障存在与分电器以前的部分。应检 查断电器触点烧蚀、沾污、间隙失调以及固定盘松动等故障。有时分电器轴套磨损,各 高压线插接不牢,火花塞普遍积碳或发动机活塞环窜上机油也会造成类似的现象。 2、发动机爆震或过热发动机在大负荷(如重载上坡中等转速

14、时最容易出现爆震。如果空车在平路上试 验有无爆震室,可先用直接档中速行驶,然后猛踏油门听取发动机有无清脆的哒哒声。 在使用燃料牌号正确的情况下,爆震现象多数是因点火提前角过大造成的,应推后 分电器的装置角度。各种车型耐受爆震的能力是不同的。一般来说,压缩比高、工作负荷重的汽车耐受 爆震的能力比较弱。在爆震情况下工作, 发动机会迅速升温, 冷却水温会上升很多, 甚至 “开锅” 。 另一 方面,点火提前角过于落后,发动机温度也会升高。这是因为点火过迟燃料燃烧速度太 慢,赶不上膨胀做功的要求,剩余了大量能量,只好以热的形式向汽缸发散或由排气带 走。因此,在汽车不出现爆震的情况下,水温过高不是由点火系

15、统引起的。但是,若伴 有发动机无力,加速不灵敏(俗称 “不透露” 时,应检查点火提前角是否过小, 应调大 点火提前角。2.2电子点火系统的原理与故障诊断2.2.1电子点火系统的原理电子点火系统是通过一系列传感器如发动机转速传感器、进气管真空度传感器 (发 动机负荷传感器 、 节气门位置传感器、 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。当分电器轴转动时, 安装在分电器内的点火信号发生器就会产生于发动机曲轴位置 相对应的脉冲电压信号, 此脉冲

16、电压信号经电子点火器大功率晶体管前置电路的处理后, 控制大功率开关晶体管的导通或截止,使点火线圈初级电流适时地通断。当输入的电子点火器的点火脉冲信号电压使大功率开关晶体管导通时, 点火线圈初 级通路,储存点火能量;当输入电子点火器的点火信号脉冲使开关晶体管截止时,点火 线圈初级断路,次级便产生高压,通过配电器及高压导线等将高压送至点火缸火花塞。2.2.2电子点火系统的常见故障诊断1、发动机不能起动故障部位:点火开关至分电器间电路,电流表、点火开关,断电器,电容器,传感 器,点火控制器,分电器盖或分火头,高压导线,火花塞,分电器,分缸线。故障原因:有短路、断路、接触不良处,电流表、点火开关损坏,

17、点火线圈损坏、 附加电阻断路,触点氧化、烧蚀,固定触点搭铁不良,连线断路、搭铁,断电器触点间 隙过大、过小,损坏,传感器线圈短路、断路、搭铁,转子凸轮与铁心间隙不当,霍尔 元件损坏,损坏,漏电或断路,积炭或油污,分电器安装位置有误,分缸线位置插错。排除方法:检查、紧固、更换导线,修理加强搭铁,清洁或更换热特性适当的火花 塞,调整,更换,调整后重新对点火正时调整,重新配线2、点火时间不当故障现象:点火时间不当也会造成机器不易起动,功率降低,耗油量增多,点火时 间晚还会造成机温过高,排气温度过高且排气声音增大,甚至出现化油器回火。若点火 时间过早,摇转曲轴时出现 “ 反转 ” 现象。故障原因:点火

18、时间不当的主要原因是点火时间没有调整好、 铂金间隙和位角变化。 因为铂金间隙和位角的变化都会造成铂金接点张开时机的改变, 而铂金接点张开的时间 就是汽油机的点火时间。 所以调整点火时间之前, 必须先调白金间隙。 调整次序搞反了, 就会使调整前功尽弃。调整方法:各种汽油机的点火方式和结构不同,点火时间的调整方法也不同。下面 简单介绍蓄电池点火方式的调整方法。(1 找第一缸的压缩上止点位置。 方法是:拆下第一缸的火花塞, 用手指按住火花 塞孔。摇转机器,当手指感到有股气流冲上时,第一缸内压缩冲程开始。这时,卸开机 壳观察飞轮的孔盖,慢转曲轴,使机壳上的指针对正飞轮上的记号,此时,第一缸活塞 正处于

19、压缩上止点。(2按顺时针方向转动分电器壳,使白金接点处于似开未开位置。(3 固定好分电器壳, 装上分火芯, 盖上分电器壳, 将第一缸的高压线插在分火芯 所指位置,按顺时针方向依气缸点火次序,接好高压线2.3微机控制点火系统的原理与故障诊断2.3.1微机控制点火系统的原理发动机运行时, ECU 不断地采集发动机的转速、负荷、冷都水温度、进气温度等 信号,并与微机内存储器中预先储存的最佳控制参数进行比较,确定出该工况下最佳点 火提前角和初极电路的最佳导通时间,并以此向点火控制模块发出指令。点火控制模块根据 ECU 的点火指令, 控制点火线圈初级回路的导通和截止。 当电路 导通时,有电流从点火线中的

20、初级线圈流过,点火线圈此时将点火级量以磁砀的形式、 储存起来。当初级线圈中的电流被切断时,在其次级线圈中将产生很高的感应电动势 (15-30KV ,经分电器送至工作气缸的火花塞,点火能量被子瞬间释放,并迅速点燃气缸内的混合气,发动机完成做功过程。此外,在带有爆震传感器的点火提前角闭环控制系统中, ECU 还可根据爆震传感器 的输入信号来判断发动机的爆震程度,并将点火提前角控制在爆震界限的范围内,使发 动机能获得最佳燃烧。2.3.2微机控制点火系统常见故障诊断1、发动机在怠速时有失火故障的检查(1通过拔掉各缸高压线检查是否有缺缸现象。 (2用火花塞测试仪分别检查缺 火缸的高压线的跳火情况。 3、

21、检查高压线。 4、检查点火线圈。2、不仅在怠速,而且在有负荷时亦出现失火这表明直接点火系统的次级电压不够高 (小于 25000V , 或是同一线圈相连的另一 火花塞的电阻太大等。 (1通过拔掉各缸高压线检查是否有缺缸现象。 (2同一点火 线圈的另一高压线接地。用火花塞测试仪分别检查缺火缸的高压线的跳火情况。 (3 检查高压线。 4、检查点火线圈。2.4汽车点火系统故障诊断的基本方法汽车故障诊断的四项基本原则 : (一 先简后繁、 先易后难的原则 (二 、 先思后行、 先熟后生的原则 (三 、 先上后下、 先外后里的原则 (四 、 先备后用、 代码优先的原则 汽车故障诊断的基本方法 : 1、询问

22、用户:故障产生的时间、现象、当时的情况,发 生故障时的原因以及是否经过检修、 拆卸等。 2、 初步确定出故障范围及部位。 3、 调出 故障码,并查出故障的内容。 4、按故障码显示的故障范围,进行检修,尤其注意接头 是否松动、脱落,导线联接是否正确。 5、检修完毕,应验证故障是否确已排除。 6、如 调不出故障码,或者调出后查不出故障内容,则根据故障现象,大致判断出故障范围, 采用逐个检查元件工作性能的方法加以排除。第三章点火波形在故障诊断中的应用3.1次级点火波形的形成原理过去,人们常用拔掉高压线试火等方法查找点火系统故障原因。随着电子产品在汽 车上的普及,这些传统的诊断方法不仅显得效率低,而且

23、还可能会损坏电子元件,现已 逐渐被淘汰。如今,使用汽车专用示波器绘出点火系统初级电路和次级电路在点火周期 内的电压随时间变化的关系曲线, 通过分析波形曲线, 找出故障原因。 但在工作实践中, 维修人员常常是虽能得到点火波形,却不能对波形进行正确分析,以解决实际问题。由 于在实际维修工作中,次级点火波形更能直观地反映出点火系统各部件的工作情况,故 笔者结合工作中的体会,将次级点火波形的形成原理与故障波形的形成原因阐述如下。首先以传统点火系统为例,介绍次级点火波形的形成过程,图 1所示为传统点火系 统在一个点火周期内的次级电压随时间的变化关系,把它分成 4个区段。 a. 跳火区 A 断电器触点打开

24、,初级电路电流陡然下降,由于电磁感应次级绕组中产 生 1520 kV的高压,火花塞间隙被击穿,击穿电压(峰值电压 Up 一般为 815kV 。b. 燃烧区 B 火花塞间隙被击穿,致使火花塞间隙中可燃气体粒子发生电离,引起弧 光放电,次级点火电压便随之下降,并维持火花塞电极放电所要求的一定电压,使气缸 内混合气迅速燃烧。 此阶段电压约为峰值电压 Up 的 1/4左右, 持续时间在 0.82.4ms 。c. 振荡区 C 当保持火花塞放电的能量消耗完毕时,电弧中断。这时点火线圈中的残 余能量通过初级绕组与电容之间形成的 LC 振荡电路衰减耗完(第 1次振荡 。此阶段一 般有 35个振荡波。d. 闭合

25、区 D闭合瞬间点火线圈的初级电路有电流通过,产生自感电压,相应地在次级电路中产生一个逆电压(1.52kV ,并产生振荡(第 2次振荡 。3.2次级点火单缸波形测试主要用途分析单缸的点火闭合角;分析点火线圈和次级高压电路性能;检查单缸混合 汽空燃比是否正常;分析电容性能;查出造成汽缸断火的原因。如图为次级点火波形,通过观察该波形,可以得到击穿电压、燃烧电压、燃烧时间 以及点火闭合角。由于次级点火波形明显受到发动机、燃油系统和点火条件的影响,所以它对检测发 动机机械部分和燃油系统部件及点火系统相关部件的故障非常有用, 每个点火波形的不 同部分还能分别表明其相应汽缸点火系统的相应部件和系统的故障,

26、每一部分都可以通 过参照波形图的指示点及观看波形特定段相应的变化来判定。测试时,应该按照行驶性 能故障或点火不良等情况出现的要求来启动发动机或驾驶汽车,确认各缸幅值、频率、 形状和脉冲宽度等,检查对应部件的波形部分的故障。3.3故障波形分析1、高压线断路时的故障波形分析图 3 1为发动机中央高压线断路时的故障波形。图中所有缸的波形均呈现击穿电 压过高的情况,这说明所有汽缸的公共部件都出现了问题,可能是中央高压线出现断路或分火头、分电器盖有问题所致。 图 3 1经检查,发现中央高压线电阻无穷大。高压线断路导致次级电路中固定电阻过大, 以致击穿电压过高,同时,由于固定电阻过高,导致电子流过次级回路

27、阻力增大,燃烧 电压过高,由于大部分能量消耗在克服次级回路中的固定电阻,没有多余的残余能量来 维持火花的持续放电,所以燃烧时间极短。与中央高压线断路所不同的是单缸高压线断路时, 会出现单缸次级击穿电压过高的 情况(图 3 2 ,而其余汽缸的次级点火基本正常。图 3 22、高压线短路时的故障波形分析与高压线断路时的故障波形相反,次级点火波形中的次级击穿电压呈下降趋势。 (1轻微漏电当单缸高压线出现绝缘皮损坏,对缸体外漏电时,漏电程度不同,次级击穿电压呈 现不同值。 当点火线圈中央接线柱发生漏电时, 观察到的是所有汽缸的击穿电压均偏低。 检查漏电现象时,需要检查高压线护套与火花塞处的连接情况。如果

28、火花塞外壳处有电 弧击伤痕迹,要注意检查高压线护套是否老化、绝缘性能好差、高压线护套与瓷件的间 隙大小等。然后根据情况,更换高压线,或在高压线内涂硅油;调整火花塞电极间隙, 或更换新火花塞。正常次级击穿电压为 12kV ,当出现轻微漏电时,电压值在 8kV 到 10kV 之间变化。 图 3 3是轻微漏电时的单缸次级点火波形。图 3 3(2严重漏电正常次级击穿电压为 12kV ,当出现严重漏电时,击穿电压值降低到 6kV ,如图 3 4所示。 图 3 43、火花塞油垢时的故障波形分析图 3 5是本田雅阁 F20B2轿车火花塞油污造成点火不良的波形。图中显示 1缸和 2缸次级点火电压过低, 1缸有

29、时无次级高压产生,故障原因为火花塞油垢。此时,采 用吊火的方式时,由于人为增大了次级回路的阻值,所以工作不良的汽缸会短时间工作 好转。但将缸线恢复后,不良的汽缸依然会产生失火问题。 图 35长春职业技术学院毕业论文专用纸 汽缸活塞环密封不良或气门油封密封不严，出现缸内烧机油时，发动机会出现加速 无力、怠速抖动等故障。更换火花塞后，发动机在几天内工作恢复正常，但不久，由于 油污的原因，故障会再次出现。 在没有示波器的情况下， 可以利用正时灯对次级点火系统的次级击穿电压进行简单 检测。如果正时灯在怠速或急加速时不闪亮，即可以说明缸内产生了失火现象。急加速 时，正时灯熄灭，说明缸内由于燃烧压力的增加

30、，已经出现了失火的现象。具体造成失 火的原因，则要根据火花塞、高压线以及点火线圈的情况分别进行分析。 点火波形可以很直观地反映出点火系统各部位的工作情况， 通过波形分析， 能快速、 准确地查出故障原因。以上以传统点火系统为基础，介绍了常见波形的产生原因。不同 厂家的产品 （尤其是电子点火系统） ， 其点火波形有不同的特点。 在工作中要结合实际情 况进行分析，如双火花点火系统要注意平列波中使用同一点火线圈的 2 个缸的波形、克 莱斯勒 EIS 没有第 1 次振荡， 等等。 总之只有多使用示波器、 多分析波形、 多总结经验， 利用点火波形解决问题时才能做到得心应手，不断提高自身水平。 14 长春职业技术学院毕业论文专用纸 第四章结论 汽车随着社会的不断变化亦发生了很大的变化。人类社会的不断进步和发展，特别 是科学技术的不断进步和发展，汽车的科技含量越来越高，汽车已成为名副其实的高科 技机电产品。 本文主要对论述汽车点火系统的发展、 点火系统的分类、 点火系统的组成、 工作原理及故障诊断与维修技术的分析，清晰明确的说明了汽车点火系统在汽车构造中 的重要作用。最后分析了次级点火波形在故障中的应用及其在故障诊断中的优点。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，使我国的汽车行业有更高的提升