上海别克君威V6发动机点火系统

南京交通技师学院毕业论文（设计），南京交通技师学院毕业论文（设计）第2页共11页第9页共10页目录摘要3引言3第一章无分电器直接点火系统（DIS）概述4第二章别克君威点火系统部件组成5曲轴位置（CKP-7X）传感器5点火线圈与点火模块(ICM)6第三章别克君威点火系统的工作过程61、由点火模块（ICM）控制的点火62、由动力点火系统(PCM)控制的点火73、喷油控制8第四章点火时间控制91、爆震传感器92、点火时间控制9结束语10参考目录10上海别克君威V6发动机点火系统 摘要：本论文讲述的是别克君威轿车无分电器直接点火系统的结构和工作过程，着重介绍了别克君威轿车点火系统的工作过程，希望能为大家更好的解释清楚别克君威轿车的点火系统关键字：别克君威轿车发动机点火系统引言：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统也有了很大的变化：从传统点火系统到电子点火系统，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。——以别克君威V6发动机点或控制为例一．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。二．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。根据点火信号的产生方式，分为触点式和无触点式：1．触点式电子点火系统点火信号仍由分电器的凸轮和断电器的触点所产生，但通过触点的电流仅作为点火器的控制信号，其值很小。而通向初级线圈的电流则是在三极管通过。2．无触点式电子点火系统称为全晶体管点火系统，利用各种无触点点火信号发生器代替断电器的白金触点所产生的点火信号，控制点火器的工作。是目前使用最广泛的电子点火系统。而它所使用的无触点式点火信号发生器根据原理而分为：磁感应式（磁脉冲式），霍尔效应式，光电式以及电磁振荡式。3．独立点火系统独立点火系统是一种无分电器点火系统（DIS），利用电子方法完成分电器的功能，即用电子的方式分配电火花。利用计算机，点火模块和位置传感器的结合来控制点火正时和提前。计算机采集和处理数据为不同条件下确定理想的点火提前角，曲轴和凸轮位置传感器的信号控制点火线圈初级电路的通电时间，而点火模块使各个点火线圈的点火次序与发动机着火次序同步。根据点火线圈产生的火花数目，独立点火系统可分为两种：a：双火花线圈独立点火系统（DFS）在这种独立点火系统中，点火线圈是一种带有两个磁极输出端的点火线圈。即每个点火线圈与两个火花塞相连。点火时，在相对应的两个气缸里同时产生两个火花，其中一个在汽缸A的工作冲程内（主火花），而另外一个在汽缸B的排气冲程内（辅助火花），反之也相同。且这两个火花的极性相反：一个火花塞在正常方向跳火，从中央电极到负的侧电极；而另一个火花塞正好相反，从侧电极到中央电极，使之形成串联电路。由于排气时火花塞间隙之间电阻很小，只要很低的电压便能跳火，所以使主火花保证有足够高的电压。b：单火花线圈独立点火系统（EFS）在这种独立点火系统中，点火线圈带有一个磁极输出端。即每个汽缸配给一个点火线圈。无分电器直接点火系统（DIS）概述别克君威轿车采用无分电器直接点火（DIS）系统，每两个汽缸合用一个点火线圈，故六缸发动机共采用三个点火线圈。在共用的点火线圈的两个汽缸中，其活塞必须是同时达到上止点，其中一个缸为压缩上止点，另一个缸为排气上止点。在两个火花塞点火时，处于压缩上止点的火花塞点燃缸内混合气；而另一缸是排气上止点，火花无用，成为废火。因为处于压缩上止点的缸内压力较高而温度低，要击穿火花塞间隙需要很高的能量；而另一缸为排气上止点，汽缸的压力很低而温度高，所需火花塞击穿能量很小。这样，点火能量大部分集中在做功的缸内。对于别克轿车缸体，1-4、2-5、3-6缸分别合用一个点火线圈，点火顺序是1-2-3-4-5-6.无分电器直接点火（DIS）系统具有点火能量高、控制精确、运动部件少、无需机械调整、维修量少的优点，但也有不利的一面。在传统的点火系统中，点火线圈的一端接地，而在无分电器点火系统中，点火线圈的两端都不接地，而是分别接两个火花塞。一般而言，如果受热电极是负极（即火花塞中中心极是负极），由于热电发射和二次电子发射作用（即在正离子的轰击下，使阴极又发射出新的电子），所需的点火电压可降低约20%~30%，故传统电火系中心极是负极。如图1所示，而DIS点火系统中，点火电流在两个火花塞中是串联的，如果一缸火花塞中心极为负极，旁电极为正极，则四缸火花塞中心极为正极，旁电极为负极，也就是说，点火极性是相反的。为保证可靠点火，别克君威轿车点火线圈次级高压储备为40kv。因采用高能点火，在保证不失火的前提下，增大了火花塞电极间隙，以提高点火电压和能量，别克君威轿车火花塞间隙为1.0~1.2mm，别克君威轿车火花塞中心电极采用铂金材料，体积很小，但使用寿命较长，达120000km。较小的电极因吸收热量小，可减少早期火焰的热损失，降低失火倾向，有利于提高寒冷地区的启动能力。第二章.别克君威点火系统部件组成别克君威点火系统由点火模块、三个点火线圈、曲轴位置（CKP-7X）传感器、发动机转速（CKP-24X）传感器、爆震传感器（KS）高压线、火花塞和动力系统控制模块（PCM）等部件组成，控制框图如图2所示。曲轴位置（CKP-7X）传感器曲轴位置（CKP-7X）传感器安装在发动机缸体的右侧，是一个电磁式传感器，它的触发轮（信号盘）是加工在曲轴上一个特殊的轮。在它上面加工有七个切槽，其中六个槽间隔60°均匀分布，第七个槽在第六个槽前10°，如图3所示。第七个槽也称同步槽，没有同步槽，曲轴位置（CKP-7X）传感器只能向点火模块（ICM）传递发动机转速信号，而ICM无法知道曲轴的位置。曲轴旋转时，带动触发轮一同旋转，在曲轴位置（CKP-7X）传感器中感应出曲轴位置和转速信号。因曲轴每转一周产生七个脉冲信号，故又称7X信号，此信号送往点火模块（ICM）再经点火模块处理后，产生3X信号送往动力系统控制模块（PCM），PCM利用3X信号计算转速（特别是发动机转速超过1600±150r/min时的转速），从而控制点火正时，触发/同步喷油器脉冲、怠速稳定、燃油泵工作和废气再循环（EGR）、活性炭罐清洗（EVAP）电磁阀的工作。曲轴位置（CKP-7X）传感器输出的是正弦波信号，幅度随着发动机的转速不同而不同，可以用电压表AV挡测量，约为100mv~100v。点火线圈与点火模块（ICM）别克君威轿车共有三个点火线圈，分别安装在点火模块（ICM）上，如图4所示。点火线圈和点火模块可以拆解，且每个点火线圈可单独更换。点火模块接受来自曲轴位置（CKP-7X）传感器的信号，并识别正确的点火顺序，然后按规定顺序控制点火线圈初级电流的通、断，从而在点火线圈的磁极产生高压，通过高压线分配到火花塞，由火花塞点燃缸内的混合气。第三章.别克君威点火系统的工作过程1.由点火模块（ICM）控制的点火曲轴位置（CKP-7X）传感器电路如图5所示，7X传感器与点火喷射相关的信号波形如图6所示。点火控制模块（ICM）接受7x信号识别出同步信号（SYNC信号，信号盘中第七切槽），说明1、4缸在上止点，但不能分辨是压缩还是排气，ICM也不用分辨，因为1、4缸是同时点火。此时1、4缸点火时间已过，故只能等120°（隔一个7X脉冲信号）2,、5缸点火，即在实际的启动发动机中，点火模块（ICM）接受7X信号，当识别出同步信号（SYNC信号，信号盘中第七切槽）后，先跳过第一切槽，然后在第二切槽时控制2、5缸点火；再跳过第三切槽，在第四切槽时控制3、6缸点火；最后，在第六切槽时控制1、4缸点火。实际上先是5缸工作，然后是6-1-2-3-4-5缸，发动机的点火顺序是1-2-3-4-5-6。当点火由ICM控制时，点火时间固定为上止点前10°时，tech2诊断仪为0，因为PCM是在10°的基础上进行提前角控制的。2.由动力系统控制模块（PCM）控制的点火Icm受到7x信号并将其转化为3x信号后，送到动力系统控制模块（PCM），电路参见图5。3X信号是5V方波信号。PCM受到3X方波信号且信号大于450r/min时，向ICM的“旁路控制”端输出5v电压，点火提前角由PCM控制；同时PCM向ICM的“IC控制”端输出可变的点火提前角控制信号（5v方波）。此时用tech2检测，会显示点火提前控制角度。PCM与点火控制模块间各信号连线作用如下：（1）3X参考高：曲轴位置（CKP-7X）传感器产生的7X信号发送给点火控制模块，点火模块产生3X参照脉冲信号并传送到动力系统控制模块（PCM），PCM利用此信号计算发动机转速超过1600r/min时的发动机转速及触发燃油喷射器。（2）3x参考低：该线路通过动力系统控制模块接地，并保证点火模块和动力系统控制模块之间的接地线路没有压降。（3）点火控制旁路：在初始启动时，由点火模块（ICM）控制点火提前角，将点火时间固定在上止点10°。动力系统控制模块（PCM）收到的发动机转速达到一定值时，将向旁路电路提供5V电压，指令点火模块将点火提前角转为PCM控制。如果旁路电路断路或接地，将设置故障码P1351，发动机将按基本点火正时运行。为提高性能，在点火模块中建立少量的点火提前。（4）点火控制ic：动力系统控制模块（PCM）利用该电路后点火模块发送正是脉冲，触发点火模块，实现点火控制。当点火系统在旁路模式下时（PCM尚未发送5V旁路电压），点火模块将这些脉冲接地；在点火控制模式下，动力系统控制模块已接收到5V旁路信号，这些脉冲传送到点火模块，以控制点火正时。别克君威轿车还有一个CKP-24X发动机转速传感器，曲轴每转一周，产生24个方波脉冲信号。因其分辨率较高，动力系统控制模块利用24x传感器信号用以1600r/min以内的发动机转速，以提高怠速控制质量和低速驾驶性能。发动机转速超过1600r/min时，动力系统控制模块（PCM）开始用3X参照信号确定发动机转速。如果3X信号丢火，发动机仍可启动，因为此时PCM以24X信号确定发动机转速，ICM以7X信号控制基本点火，发动机仍可运行，但性能下降。有以上分析可知，在启动过程中，点火模块（ICM）通常是先给2、5缸点火，这一过程不受动力系统控制和模块（PCM）控制。可将OCM与ICM的连线断开，只要点火系统部件功能正常，点火系统仍将使火花塞点火且发动机能够启动。发动机一旦启动，PCM就控制点火提前角，对于满足点火条件而言，PCM和ICM始终不知道也不需要知道当前点火的工作缸。喷油控制在发动机启动时，动力系统控制模块（PCM）收到发动机转速信号后，指令所有六个喷油器向所有气缸喷入一股启动燃油，然后在以后六个燃油控制参考信号（曲轴转两圈）中，喷油器保持关闭，使各缸有机会使用启动燃油。在此等待期间，PCM已经接到一个凸轮轴位置信号脉冲（CMP），PCM使用CMP信号脉冲初始化燃油喷射。见图6，当PCM收到CMP信号时，说明1缸进气行程已开始，2缸正在排气行程，而正确的喷油时间为排气行程结束前，则PCM参照3X信号控制2缸喷油器喷油，之后的喷油顺序为2-3-4-5-6-1。如果PCM没有收到CMP信号，按1/6的正确率喷油器顺序在没有凸轮轴位置信号的情况下初始化喷油顺序。但这个随机并不是随意，它是根据3X信号随机确定，如果3X也缺失，则发动机不能按1/6正确率喷油，会出现随意喷油，就有可能造成多个缸有影响，发动机不能正常运行。事实上，3X和CMP信号同时丢失时发动机无法启动。由此可见，3X既是点火提前调整基准，也是喷油基准。第四章.点火时间控制1.爆震传感器爆震传感器以精确的扭矩（19N·M）固定在发动机缸体上，位置如图7所示，电路如图8所示。爆震传感器感知发动机是否产生爆震，并将信号传递给动力系统控制模块（PCM），PCM根据爆震传感器及其他信号的输入来调整点火时间。电控系统采用的爆震传感器，可允许发动机采用最大点火提前角，使驾驶性能和燃油经济性达到最佳。影响爆震的因素有汽油标号、压缩比、发动机工作温度、点火提前角等。点火时间控制对点火系统的要求是不仅要提供足够强大的正时电火花来点燃燃烧室内的混合气，还要求点火时间根据发动机工况可调。影响点火控制的主要因素有发动机转速（CKP）信号、发动机负荷（MAF、MAP、TRS）信号、空燃比（A/F）、发动机工作温度（IAT和ECT）、EGR流量、怠速校正、爆震传感器修正等。图9是发动机管理程序标定人员所需考虑的点火时间控制流程图。发动机点火提前角=基本点火提前+修正量。基本量是由发动机转速和负荷（7X/24X和MAF/MAP）确定。修正量包括冷却液温度（ECT）、进气温度（IAT）、怠速校正（点火是快调，IAC是慢调）、空燃比修正、汽油辛烷值修正、爆震修正、启动时修正（即启动时，点火提前角固定在10°~15°，太早时发动机会反转）等。图中断油前修正是减少点火提前角，以使断油平稳；同样恢复前也应该减小提前角，否则可能产生爆震。过渡工况修正是使过渡平滑；工况点修正防止从部分负荷到大负荷时产生爆震。当PCM检测到发动机转速有