《汽车电子技术》点火系统

1、汽车电子技术点火系统Gasoline Engine Ignition System思考为什么汽油发动机需要点火系统？柴油发动机需要点火系统吗？实现汽油混合气点火可以采用哪些方法？什么是点火提前角/点火正时？与哪些因素相关？决定火花塞品质的因素是什么？高压导线（缸线）有什么特点？如何通过点火波形分析发动机故障？基础知识：发动机组成与工作视频视频重点：点火系主要部件的位置发动机工作循环点火系面临的两大问题确保点燃&时机准确本章主要内容对点火装置的基本要求普通点火装置组成与构造工作过程半导体点火装置知识点汽油发动机对点火系的要求点火系的组成与功用点火提前装置点火波形及故障分析：低压波形、高压波形、单

2、缸波、多缸波机械式触点点火系的不足晶体管点火系原理一、机械式触点点火系的组成与原理蓄电池点火开关点火线圈附加电阻分电器断电器配电器离心点火提前真空点火提前辛烷校正器电容器火花塞组成与原理图单缸汽油发动机火花塞点火开关蓄电池点火线圈高压线断电器凸轮初级线圈原边低压回路次级线圈副边高压回路问题：初级电流大小；与转速、电池电压（起动）相关。次级电压高低；与初级电流，次级阻抗相关线圈充放电时间vs转速多缸最关键的：点火时机凸轮组成与原理图六缸汽油发动机153624火花塞点火开关附加电阻蓄电池起动开关配电器电容+A-分缸线点火线圈中心高压线断电器组成实物连接图工作过程演示动画演示低压充电高压放电二、对点

3、火装置的基本要求足够高的电压：830KV如何保证不同条件下的可靠点火？新的技术？足够的点火能量：100mJ(=0.03mW.H)足够准确的点火时间。相关概念：点火正时、点火提前(角)影响点火正时的主要因素?点火正时与点火提前1为什么要点火提前？ 点火时刻对发动机性能影响很大，从火花塞点火到气缸内大部分混合气燃烧，并产生很高的爆发力需要一定的时间，虽然这段时间很短，但由于曲轴转速很高，在这段时间内，曲轴转过的角度还是很大的。若在压缩上止点点火，则混合气一面燃烧，活塞一面下移而使气缸容积增大，这将导致燃烧压力低，发动机功率也随之减小。因此要在压缩接近上止点点火，即点火提前。把火花塞点火时，曲轴曲拐

4、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。 2点火提前的影响因素 最佳的点火提前角随许多因素变化，最主要的因素是发动机转速和混合气的燃烧速度，混合气的燃烧速度又和混合气的成分、燃烧室形状、压缩比等因素有关。 当发动机转速一定时，随着节气门开度（负荷）的加大，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。 当发动机节气门开度一定时，随着转速增高，燃烧过程所占曲轴转角增大，这时，应适当加大点火提前角。点火提前角应随转速增高适当加大。

5、另外，点火提前角还和汽油的抗暴性能有关，使用辛烷值高，抗暴性能好的汽油，点火提前角应较大。 3 点火提前角调节装置 自动调节装置：离心式点火提前调节装置真空式点火提前调节装置 手动调节装置：辛烷值校正器 三、点火系主要零部件与功用点火线圈火花塞分电器附加电阻电容器开磁路点火线圈次级1100023000匝，初级230370匝，绕在次级外面， 火花塞分电器分电器的组成： 断电器 分电器 电容器 点火提前调节装置附加电阻附加电阻的特点是：温度愈高，电阻愈大，又叫PTC热敏电阻。附加电阻与点火线圈初级绕组串联，用于调节初级电流大小。常温阻值约12欧姆(如：1.7)。次极高压的高低与初级电流的大小有关：

6、初级电流愈大，断电器触点分开时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，初级电流按指数规律逐渐增大，需要一段时间才能达到一个稳定电流值。 在发动机低速时，由于断电器触点闭合时间长，初级电流大，附加电阻的温度升高，其电阻增大，从而限制了初级电流不致过大，避免点火线圈过热烧坏；在发动机高速时，由于断电器触点闭合时间短，初级电流小，附加电阻温度下降，其阻值减小，故使初级电流下降很少，改善了高速时的点火性能。同时可使点火线圈初级绕组匝数减少，节省铜材，减少初级电感,改善点火特性。起动时，由于蓄电池大电流放电，端电压下降很大，将附加电阻短接，减小初级电路的

7、电阻，相应提高了初级电流和次级电压，有利于发动机起动。0ti-A+电容器电容器与断电器触点并联 当触点断开时，有两个作用 （1） 保护触点，自感电流向电容器充电，防止触点烧损。 （2） 加速断电，提高次极电压。 当点火线圈铁芯中的磁通发生变化时，不仅在次极绕组中产生高压电（互感电压），同时也在初级绕组中产生自感电压和电流，在触点分开，初级电流下降瞬间，自感电流与原初级电流方向相同，其感应电压高达300V左右，在触点间产生强烈火花，使触点迅速烧损。影响断电器正常工作。同时使初级电流的变化率下降，次极绕组中感应的电压下降。火花塞间隙中的火花变弱，难以点燃混合气。 在触点闭合时，初级电流增长的过程中

8、，初级绕组中也有自感电流产生，其方向与初级电流方向相反，使初级电流的增长速度减慢，次极绕组产生的电压下降。四、点火波形分析次级（原边、一次）点火波形初级（副边、二次）点火波形凸轮153624火花塞点火开关附加电阻蓄电池起动开关配电器电容+A-分缸线点火线圈中心高压线断电器4.1 次级点火波形V多缸波形V单缸波形并列（陈列）波重叠波光栅波单缸波测试夹次级多缸波连接图认识次级点火波形点火波形图由三个基本的部分组成：火花部分、中间部分、断电器触点闭合。次级点火波形显示了点火线圈、分电器、分电器盖、分火头、火花塞和火花塞导线等部件的工作状况。分析次级点火波形，即可判断各部分是否正常。缸内高温、高压会影

9、响次级回路中的电阻，将会反映在波形图上。因此，次级点火波形可以分析空燃比、诊断气阀是否堵塞或烧蚀以及其他可能影响发动机汽缸燃烧状况的因素。A、火花塞点火B、火花熄灭C、断电器闭合+ABCA点火线火花线火花部分中间部分断电器触点闭合部分t问：当发动机转速升高时，波形曲线在时间轴上有什么变化？-A+单缸次级波形的另一种显示方式A-断电器闭合,点火线圈初级通电B-点火线圈初级电流接近饱和C-断电器断开初级电流,触发点火线圈次级产生高压D-点火线圈次级高压击穿火花塞间隙E-火花塞跳火燃烧F-点火线圈中的剩余能量不足,火花塞的熄火G-火花塞剩余能量在振荡中耗尽单缸次级波形-用于故障诊断单缸次级点火波形能

10、查明的故障如下:检测单缸的点火闭合角确定单缸点火线圈的充电时间判断次级高压电路的性能判断电容性能查明某缸失火的火花塞查明某缸短路或开路的火花塞、高压线查出点火不良、受污染的火花塞多缸次级波形-用于故障诊断多缸并列次级点火波形可查明的故障如下:分电盘的漏电分火头的漏电各缸高压线的漏电情况火花塞的漏电情况故障诊断关键点1：闭合部分下降沿观察点火线圈在开始充电时是否保持相对一致的波形下降沿。若一致，则表明各缸闭合角一致，点火正时正确。故障诊断关键点2：点火电压高度观察各缸点火电压高度是否一致，是否符合该车技术参数，点火线的中、后段是否的杂讯。怠速时，次级点火电压通常为1015KV。点火电压太高，表明

11、在次级线路中存在着高电阻，例如火花塞、高压线开路或损坏，火花塞空气隙过大。点火电压太低，表明点火次级电路电阻低于正常值，例如火花塞污蚀或破损，火花塞、高压线漏电等。点火线的中段或后段线条特别粗，称为杂讯。如果点火线中段或后段有杂讯，表明可能喷油或进气阀上积碳严重。故障诊断关键点3：火花线形状看火花线是否近似水平，火花线的起点是否和燃烧电压一致、稳定，火花线上是否有杂波。如果混合比太稀，燃烧电压就比正常低一些。如果火花塞有污蚀或积炭，火花塞的起点就会上下跳动，火花线明显会倾斜。火花线上有过多的杂波，表明气缸点火不良，由于点火过早，喷油器损坏，火花塞污蚀，或其他原因。故障诊断关键点4：燃烧时间点火

12、部分的燃烧时间，是否符合该车的技术参数。燃烧时间的长短表明气缸内的混合气浓与稀。燃烧时间过长（超过2ms）表示混合气过浓；燃烧时间过短（少于0.75ms）表示混合气过稀。故障诊断关键点5：线圈振荡点火线圈振荡波最少2个，最好多于3个，这表明点火线圈和电容器（在白金点火系统）是好的。单缸次级点火故障波形示例1分火头漏电：单缸次级点火故障波形示例2火花塞不良：1、该车怠速时点火电压应在10KV左右，现在达到26.8KV，明显过高；2、该车燃烧时间应在1.5ms左右，现在是720us，小于1ms，有失火现象；3、该车燃烧电压应在2KV左右，现在达到了10.4KV，超过了几倍；火花线倾斜，高而短，火花

13、熄灭过早，振荡消失4.3 其他种类点火波形发动机点火示波器还可提供下列三种基本的波形图，以方便我们对次级电路进行分析诊断：陈列波形图（并列波）：按照点火顺序（1342 or 1432，），从左至右依次显示每个汽缸的波形重叠波形图：将所有汽缸的点火波形重叠在一起而形成的波形图；光栅波形图：按照点火顺序，从下往上依次显示每个汽缸的波形。重叠波形图重叠波形图是在显示屏上上下跳动的。首先，我们应该考虑这个故障是不是该发动机所有汽缸都共有的；然后开始查找导致这种共同故障的原因。导致这种故障的原因有可能是高压线路、点火线圈或分电器盖中的接头出现松脱或腐蚀，当然，这些波形也会受到次级线圈中的脉冲电路或线圈自

14、身的影响。重叠波-故障分析2图中显示了一条不规则的低而长的火花线和短的绕组振荡其原因很可能是火花塞导线短路或阻抗过小，也可能是分电器内跳火错乱 重叠波-故障分析3图4显示了某个汽缸的点火波形为一条短而高的火花线而几乎没有绕组振荡，其原因很可能是与图3所显示的正好相反：火花塞导线出现断路或阻抗过高。 光栅图衰减的火花线，是由于分电器盖或导线接头处出现了因腐蚀而导致分电器盖与火花塞之间的电阻偏高。低而长的火花线的主要原因是短路、火花塞连线电阻偏低或分电器内点火错乱（上文已讲过），当然，也有可能是汽缸内的火花塞烧蚀或短路。高而短的火花线的原因可能是由于电阻过高，例如火花塞连线接头松脱或腐蚀，当然个别

15、汽缸内 的火花塞两极间隙过大也会导致这种情况发生。彻底没有火花线则意味着电阻无限大，出现这种情况可能是断路，如火花塞连线出现断路。上升的火花线：在低转速时，出现这种情况往往说明气门发涩，如果发动机转速升高后这种症状依旧存在，则可能是气门被烧蚀、火花塞两极间隙过大或进气门漏气。有时还会遇到跳跃的火花线（图上没有显示），一般这种故障经常出现在单个汽缸中，主要是由于气门发涩或磨损而引起燃油和空气混合不均。 陈列波陈列波形图如图6所示，所显示的点火线比正常情况下的高出许多，这说明高电阻需要更高的电压穿过火花塞的两极，其主要原因是火花塞上有积碳或两电极间隙过大。当然，导致大电阻也可能是非电子方面的原因，

16、如点火时间延迟或油-气混合物偏少。陈列波2图7显示的情况正好与图6相反，在这里，低电阻使得点火线比正常情况下的要低。从点火方面来看，其原因可能是火花塞烧蚀或两极间隙过小；从机械方面来看，导致点火电压过低的原因可能是压缩比偏低、点火延迟或油-气混合物过多。 陈列波3图8所显示的每个汽缸的点火线高度各不相同，点火电压有的偏高、有的偏低，也有的正常。图6、7所显示的故障原因也可能存在于图8所示的不同汽缸中，从而导致点火电压无规则地偏低或偏高。图8中所显示的故障也可能是由于分电器轴发生弯曲或分电器轴衬套被磨损，导致各个汽缸的点火电压各不相同。 陈列波4图9中最高的点火线显示的是点火线圈的可利用电压 陈

17、列波5图10所示的火花线常常说明次级电压在分电器中发生了泄露。凸轮153624火花塞点火开关附加电阻蓄电池起动开关配电器电容+A-分缸线点火线圈中心高压线断电器4.2 初级点火波形初级点火波形部分能表明在任一特定汽缸中相应部件或系统的问题。同时，汽车示波器在显示屏上可以用数字显示出波形的特征值。认识初级波形观察相应特定部件的波形部分的问题，核实初级点火闭合角是否在厂家资料规定的范围以内。初级点火陈列波形按照波形测试设备使用说明连接波形测试设备。让发动机怠速运转、急加速或路试汽车，使行驶性能或点火不良等故障现象再现。并确认各缸信号的幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度是否一致。分电器点火初级陈

18、列波形如图所示。观察各缸点火击穿峰值电压高度是否相对一致。任何一缸与其它各缸击穿电压峰值高度的偏差都意味着可能有故障存在。如果一个缸的点火峰值电压明显比其它缸高出很多，则说明这个气缸的点火次级线路中电阻过高，这可能是点火高压线开路或阻值太高。如果一个缸的点火峰值电压比其它缸低，则表明点火高压线短路或火花塞间隙过小、火花塞破裂或污浊。一般第一缸点火峰值显示在最左侧，其它各缸按点火顺序依次从左至右排列。分电器初级单缸波形由于点火燃烧的过程可以通过次级与初级点火线圈的互感返回到初级电路，所以点火初级单缸波形测试一直是行驶性能检查的有效手段之一。该波形 (见图)的测试内容、项目和方法与前面分电器次级单缸波形完全相同，只是测试时要确认