点火系统的检修

《汽车电器设备与维修》

点火系统的检修袁林思考题1.发动机气缸可燃气体如何开始燃烧的？3.传统点火系由哪些部分组成？2.对点火系有哪些要求？学习目标：能够读懂点火系统电路原理图；能够按照正确的方法进行点火系统各部件的拆装；能够分析点火系统不正常故障的产生原因；能够确定点火系统故障检修的常用工具；能够根据相关资料确定点火系统部件组成及技术参数；能够准备任务相关的零件、工具和工作场所；能够按照合理的思路和规范的操作检测点火系电路故障；能分析工作中的不安全因素并采取措施并保护环境；能够检查、评价、记录工作结果；能够收集并合理考虑客户愿望和信息。项目一电子点火系统的检修项目二计算机控制点火系统的检修点火系统的作用是将汽油发动机工作时吸入气缸的可燃混合气，在压缩行程终了时，及时地用电火花点燃可燃混合气，并满足可然混合气充分地燃烧(燃烧产生的强大的压力即推动活塞向下运动而作功)及发动机工作稳定的性能要求，使汽油发动机顺利地实现从热能到机械能的转变。

1、点火系统的作用

（1）点火系统应能迅速及时地产生足以击穿火花塞电极间隙的高电压发动机正常工作时击穿电压一般均在15kV以上；发动机在满载低速时击穿电压为8～10kV；起动时需19kV。

2、对点火系统的要求

温度越高，击穿电压越低；压力越大，击穿电压越高。同样的速度，间隙越大，击穿电压越高；（2）电火花应具有足够的点火能量正常工作情况下，可靠点燃可燃混合气的点火能量为50～80mJ，起动时需100mJ左右的点火能量。（3）能根据发动机各种工况提供最佳的点火时刻总之：准----提供最佳点火时刻；快----及时地产生高电压；强----足够的点火能量。三、传统点火系的组成点火开关：作用是控制电路通电。电源：作用是供给电能点火线圈：作用是将12V低压电变为15～25KV高压电。分电器：作用一是是适时控制初级电路通断，二是将次级的高压电按顺序分配火花到各缸，三是根据发动机的转速调节点火时刻。火花塞：作用是将高压电引入气缸并产生火花点燃混合气。附加电阻：作用是改善点火性能和起动性能思考1.点火线圈的实质是不是一个变压器？是2.变压器是改变交流电压的大小还是直流电压的大小？是改变交流电压的大小3.点火系接入的电源是直流电还是交流电？直流电4.是直流电？为什么能两个线圈把直流电变为高压电？通过分电器中的断电器来接通和断开电路，使直流电能在电路中根据要求接通和断开，产生感应电动势；在铁心中交变磁通产生感应电动势。再由配电器根据气缸的工作要求，分配高压电给对应的火花塞。

1、分电器传统分电器由断电器、配电器、电容器和点火提前机构等组成，如图所示。

电子分电器由配电器、信号发生装置、机械点火提前角调节机构等组成。点火系的构造代替断电器产生交变低压信号。P126AA：为断电器凸轮和离心调节装置（淡黄色圈内）为点火提前装置中央电极接线插孔分电器盖分火头导电片中央电极触点侧电极侧电极接线插孔配电器配电器位于分电器的最上方断电器位于分电器的中部点火提前装置位于分电器的下部外侧（右黄线内），根据发动机的转速和负荷自动地调节点火时刻。分为离心调节装置和真空调节装置组成。在分电器上实现点火提前角的调节是通过改变凸轮和触点的相对位置来实现的。真空提前机构内的膜片断电器活动底板套装在拉杆的销钉上，因此拉杆运动可带动断电器活动底板转动，转动的最大角度由固定底板物长方形槽孔限制。真空提前机构的工作情况：当发动机负荷较小时，节气门下方的小孔真空度较大，吸动膜片，膜片带动拉杆克服弹簧弹力向右拱曲；同时，拉杆拉动活动底板带着断电器沿分电器轴旋转反方向转动一定角度，使触点提前张开，点火提前角增大。当发动机负荷增大时，小孔真空度减小，吸力下降，在弹簧力作用下，膜片向左拱起，拉杆拉动活动底板并带动断电器顺着分电器轴旋转方向转动一定角度，使点火提前角减小。真空提前机构内的膜片将其分成两个腔室，位于分电器壳体一侧的腔室与大气相通，另一个腔室与化油器节气门的小孔相连接，膜簸睛中心固装着拉杆，拉杆的一端固装一销钉。发现点火过早，应将分电器外壳朝分火头旋转相方向稍转一个角度调整。同发现点火过晚，应将分电器外壳朝分火头旋转相方向稍转一个角度调整。反2、点火线圈与附加电阻点火线圈的作用是将低压电转变为15000～40000伏的高压电，以满足火花塞跳火的需要。附加电阻与点火线圈串联其作用是调节初级电流大小，维持初级电流稳定。空间用绝缘和防潮的材料填充,用沥清或塑脂填充为干式线圈，用绝缘油填充为湿式线圈点火线圈1.开磁路点火线圈（采用柱形铁芯上下端没有连接在一起气隙通过空气形成磁回路）

开磁路点火线圈的结构如图4-8所示。图4-8开磁路点火线圈的结构1—初级绕组2—次级绕组3—点火线圈“+”接线柱4—中央高压线接线柱

5—点火线圈“-”极接线柱6—铁心点火线圈中心是用硅钢片叠成的条形铁心，由于铁心没有构成闭合回路，所以称为开磁路点火线圈。

图4-9开磁路点火线圈的磁路1—磁力线2—铁心3—初级绕组4—次级绕组5—导磁钢套点火线圈初级绕组与外壳应绝缘，采用表测量接线柱与外壳的电阻时，阻值不得低于MΩ。（兆欧）（10）保证在任何转速下初级电流都能达到规定值(7A)2.闭磁路点火线圈（铁芯由“口”或“日”字开有硅钢片叠压而成，磁路闭合），

闭磁路点火线圈也称为高能点火线圈。

图4-10闭磁路点火线圈的结构1—中央高压线接线柱2—次级绕组3—铁心4—初级绕组在“口”字形或“日”字形铁心内绕有次级绕组，在次级绕组外面绕有初级绕组，初级绕组产生的磁通量通过铁心构成闭合磁路，其磁路如图4-11所示。图4-11闭磁路点火线圈的磁路a）“口”字形铁心b）“日”字形铁心1—初级绕组2—磁力线3—铁心4—次级绕组内低外高

火花塞的结构3、火花塞火花塞安装在燃烧室内，其功用是将高压电引入燃烧室内，在电极间形成火花，以点燃可燃混合气。由于燃烧室中要承受周期性高温、高压以及燃烧产物的强烈腐蚀，其工作条件恶劣，因而对火花塞提出了较高的要求。P126

火花塞的工作条件及要求

混合气燃烧时，火花塞下部将承受高压燃气的冲击，要求火花塞必须有足够的机械强度；火花塞承受着交变的高电压，要求它应有足够的绝缘强度，能承受30kv高压；混合气燃烧时，燃烧室内温度很高，可达1500～2200℃，进气时又突然冷却至50～60℃，因此要求火花塞不但耐高温，而且能承受温度剧变，不出现局部过冷或过热；混合气的燃烧产物很复杂，含有多种活性物质，如臭氧、一氧化碳和氧化硫等，易使电极腐蚀。因此要求火花塞要耐腐蚀；火花塞的电极间隙影响击穿电压，所以要有合适的电极间隙。火花塞安装位置要合适，以保证有合理的着火点。火花塞气密性应当好，以保证燃烧室不漏气。

火花塞衬垫以下的部分为火花塞裙部火花塞的热特性火花塞的热特性主要取决于火花塞裙部的长度。火花塞得不到足够的散热，温度过高，在混合气体进入燃烧室时，虽然没有火花放出，但混合气体在炽热的燃烧室被炽热的火花点燃，形成炽热点火。火花塞的温度过低，火花塞绝缘体被燃烧产生的沉积物污染，使表面的绝缘电阻降低，降低了火花塞产生的能量，严重时还会出现缺火。正常情况下，火花塞裙部表面应该是清洁的，呈浅绿黄色。裙部短的火花塞，吸热面积小，传热距离短，散热容易，裙部温度低，称为冷型火花塞；冷型火花塞长度小于8mm，适用于大马力的发动机上。热型适用于低速、低压缩比的小功率发动机，冷型火花塞适用于高速、高压缩比的大功率发动机；热型火花塞长度为16~20mm。另外：火花塞电极间隙的大小也影响发动机的性能，对于蓄电池点火的传统火花塞电极间隙一般为0.6~0.8mm,电子火花塞电极间隙一般为1.0~1.2mm.

根据国家专业标准ZB/TJ37003—1989火花塞产品型号编制方法》的规定，火花塞型号由三部分组成：第1部分为字母，表示火花塞的结构类型及主要型式尺寸。

火花塞的型号与类型表

火花塞派生产品的特征、特性排列顺序第2部分为阿拉伯数字，表示火花塞热值

第3部分为汉语拼音字母，表示火花塞派生产品、结构特性、材料特性及特殊技术要求等。无字母者为普通型火花塞。在同一产品型号中，需用两个字母表示时，接下列顺序排列：P-屏蔽型火花塞；R-电阻型火花塞；B-半导体型火花塞；T-绝缘体突出型火花塞；Y-沿面跳火型火花塞；J-多电极火花塞；H-环状电极火花塞；U-电极缩入型火花塞；V-V型电极火花塞；C-镍铜复合电极火花塞；G-贵金属火花塞；F-非标准火花塞。例如：F5RTC型火花塞，表示螺纹规格为M14×1.25、旋合长度为19mm、壳体六角对边为20.8mm、热值为5的带电阻镍铜复合电极、绝缘体突出型平座火花塞。不同热值的火花塞火花塞1.火花塞中心电极的突出量越大，跳火点距发动机燃烧室壳体越，离燃烧室中心越，点火性能越好。（远）（近）

2.铜芯火花塞是将抗蚀性优良的合金与传导性良好的结合起来制成的。3.为降低火花塞电压，延长火花塞电极寿命，减少分火头的蚀损，传统点火系一般设计成高压电正极搭铁。（镍）（无氧铜）（穿透）（中心）（铜片）电容器的作用：当断电器断开时，抑制大部分电弧，这可以使初级电流迅速切断，从而可引起点火线圈磁场迅速收缩，产生更高的输出电压。电容器并联在断电器触点两端，装在分电器壳体上，其容量一般为0.15---0.35μF，耐压为500V，且在一分钟内无击穿现象，并且不低于500MΩ的绝缘电阻。电容器P127电容器在分电器上的作用是减少火花，增强火化。电容器与断电触点成联。触点

火花塞

并传统点火装置起动时的点火能量应比正常运转时的点火能量增大一倍。（）对传统点火系在断电触点（

）时产生高压火。A、刚刚张开B、刚刚闭合C、张开到最大值A传统点火装置分电器中的电容器容量为（）μF。A、15～25B、0.15～O.25C、20～30B点火开关：作用是控制电路通电。电源：作用是供给电能点火线圈：作用是将12V低压电变为15～25KV高压电。点火器(点火控制器）：作用是控制初级电路通断分电器：提供点火信号；按顺序分配火花到各缸；按发动机工况改变点火时间火花塞：作用是将高压电引入气缸并产生火花点燃混合气。电子点火系（无触点点火系）的组成和工作原理一、组成无触点点火系统仍保留了传统点火系统的配电器、离心调节装置和真空调节装置等：不同之处在：用传感器代替了传统点火系统的凸轮断电器，增加了点火控制器，用点火控制器接收传感器的控制信号控制点火线圈的初级线圈的接通与断开。与传统点火器最大的区别：利用点火控制器代替断电器。它的的作用是控制点火系初级电路的导通与截止，内部为集成电路，全密封结构。图4-7点火控制器1—散热片2—大功率晶体管3—端子点火控制器（又称电子点火器）二、电子点火系的分类1、电磁感应式电子点火系三、常用电子点火系的组成与工作原理电子点火系的特点：点火能量高，性能好。安装在分电器轴上1、丰田汽车20R型发动机的点火装置

控制大功率三极管VT5的通与断信号转子，安装在分电器轴上，齿轮数与发动机缸数相同。信号转子转动，当气隙较小时，磁阻小，线圈感应电流大→VT1截止→VT2导通→VT3截止→VT4导通→VT5导通→初级线圈接通。信号转子转动，当气隙较大时，磁阻大，线圈感应电流小→VT1导通→VT2截止→VT3导通→VT4截止→VT5截止→初级线圈断开。这样，初级线圈接通与断开交替，就在次级线圈中产生高压。在电子点火系中，控制初级电流通断的元件是（

）。

A、触点B、二极管C、三极管D、电容器C1）磁脉冲式点火信号发生器结构信号转子感应器永久磁铁铁心传感线圈铁心信号转子转动，转子与磁轭之间空气隙发生变化。磁通量的交替变化使感应线圈产生交变感应电动势，输入点火器。气隙正视图府视图2）点火系的工作过程如图所示，接通点火开关时，蓄电池的电压使VT1导通，其直流电路为：蓄电池（或发电机）正极→点火开关→R3→R1→VT1→信号线圈→搭铁→蓄电池（或发电机）负极构成回路。

1.磁电式点火信号发生器主要由组成。2.晶体管点火控制器的功能是将信号发生器传来的脉冲信号，在需要点火的瞬间，将大功率开关管由状态变为状态，使点火线圈初级电流突然者，在点火线圈次级感应出点火高电压。

转子永久磁铁，铁芯信号线圈

饱和导通(或截止）截止者（或饱和导通）中断（或接通）处理并放大

1.磁电式点火信号发生器主要由组成。2.晶体管点火控制器的功能是将信号发生器传来的脉冲信号，在需要点火的瞬间，将大功率开关管由状态变为状态，使点火线圈初级电流突然者，在点火线圈次级感应出点火高电压。

转子永久磁铁，铁芯信号线圈

饱和导通(或截止）截止者（或饱和导通）中断（或接通）处理并放大（1）霍尔原理图

2、霍尔效应式电子点火系霍尔现象（霍尔效应）当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力，从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产生电势差。

霍尔信号发生器正是利用霍尔现象来产生点火信号的。霍尔式信号发生器的结构组成如图4-30a)所示，其工作原理如图4-32b)、c)所示。

（2）霍尔效应式点火信号发生器的工作原理4-30霍尔信号发生器的组成触发叶轮片数与气缸数相等；当点火开关接通，凸轮轴带动分电器轴转动，传感器叶轮片转动，使霍尔元件中产生交变的电信号。

b)叶片在气隙内c)叶片不在气隙内图4-32霍尔信号发生器的工作原理产生磁场霍尔效应式点火分电器的组成霍尔信号发生器主要由等组成。

叶片转子永久磁铁霍尔元件霍尔信号发生器中的霍尔元件属于（）元件。

A、绝缘体B、半导体C、导体B上海桑塔纳LX型轿车电子点火系统的分电器中用（）。A、光电式信号发生器

B、磁电式信号发生器C、断电式

D、霍尔式信号发生器D

（3）霍尔式电子点火器的工作原理①点火开关打开，点火模块开始工作，同时，稳压电路给霍尔传感器提供工作电源；②凸轮轴带动分电器轴转动，伟感器叶轮转动使霍尔元件中产生交变的方波电信号；③信号送点火模块，经过多级放大驱动功率三极管工作；功率三杉管接通初级电路储能；功率三极管断开点火线圈，次级电路通过互感产生高电压；击穿火灾塞。1）光电式点火信号发生器的工作原理3、光电式电子点火系

它是采用光电式点火信号发生器产生点火信号，以控制电子点火器和点火系统工作。光电式点火信号发生器的组成：它由安装在分电器轴上的信号转子（遮光盘）和安装在分电器底盘上的光源及光电接收器组成。2、光电式信号发生器（砷化镓发光二极管）由金属或塑料制作。

3）光电式电子点火装置的工作原理发动机工作时，信号转子由分电器的轴带动，遮光片数和气缸数相同。当信号转子随分电器的轴转动，遮光片和缺口不断地经过光源与光敏管之间，光敏管在光源的照射下导通，输出低电平，在没有光的照射下截止，输出高电平。光敏管光电式点火信号发生器的组成：它由安装在分电器轴上的

和安装在分电器底盘上

的及

组成。信号转子（遮光盘）光源光电接收器项目三微机控制电子点火系【知识储备】

普通电子点火系取消了断电器触点，采用了专用点火芯片为核心的电子组件，配上高能点火线圈使其具有了点火能量高、点火电压大、能够实现点火的恒流控制、闭合角控制等多种控制功能，对改善发动机的性能起到了很大的作用。但电子点火系对点火提前角的控制仍采用离心调节器和真空调节器，所控制的点火提前角与最佳点火提前角仍有较大的误差。发动机的最佳点火提前角不仅取决于发动机的转速和负荷，同时还受到了发动机冷却液温度、进气温度、可燃混合气成分、燃油品质等因素的影响，微机控制的电子点火系可将所有影响因素都考虑进去，能为发动机提供任何工况下的最佳点火提前角，进一步提高了发动机的动力性和经济性，降低了汽车的排气污染。

一、微机控制电子点火系的组成

它主要由传感器、电子控制器（ECU）、点火器、点火线圈等组成，如图4-10所示。图4-10微机控制点火系组成与原理图

（一）传感器

传感器用来不断地检测与点火有关的发动机工作状况信息，并将检测结果输入电子控制器，作为运算和控制点火时刻的依据。各车型使用的传感器类型、数量、结构及安装位置不同，但其作用大同小异。微机控制的电子点火系统中所用的传感器主要有以下几种：

1．曲轴位置传感器用于检测发动机转速信号和基准缸活塞上止点位置信号（凸轮轴位置传感器），常见有磁感应式、霍尔式和光电式三种。

2．空气流量计（绝对压力传感器）用于检测发动机进气量，是负荷信号。

3．水温传感器用于检测发动机水温信号。

4．进气温度传感器用于检测进气温度信号。

5．节气门位置传感器用于检测节气门开度或全开、全闭及急加速信号。

6．车速传感器用于检测车速信号。

7．氧传感器用于检测空燃比浓稀信号。

8．爆震传感器用于检测发动机爆震信号。

9．点火开关用于检测点火开关接通及起动信号。

10．空调器开关用于检测空调信号。

11．空档开关用于检测变速器空档信号。

（二）电子控制器（电控单元ECU）

电子控制器是点火控制系统和喷油控制系统的中枢，作用是接收上述各有关传感器信号，并按照特定的程序进行判断、运算后，给点火电子组件输出最佳点火提前角和初级电路导通时间的控制信号。在现代发动机集中控制系统中，点火系统仅是电子控制器的一个子系统。电子控制器主要由输入回路、输出回路、A/D转换器、微型计算机以及电源电路、备用电路等组成。

图4-11电子控制器的基本构成

（三）点火器点火器是综合控制的执行器之一，点火器的作用是根据ECU的指令，通过内部的大功率三极管的导通和截止，控制初级电流的的通断，完成点火工作。（四）微机控制点火系统工作原理

1．最佳点火提前角的确定微机控制点火系的最佳点火提前角（即实际点火提前角）由三部分组成：初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角。

（1）初始点火提前角发动机起动或转速低于400r/min时的点火提前角为初始点火提前角。它由发动机的结构和曲轴位置传感器安装位置决定，是未经ECU修正的点火提前角，通常为固定值，其大小随发动机形式而异。（2）基本点火提前角由电子控制单元根据发动机的转速和负荷所确定的点火提前角。它是发动机运行过程中最为主要的点火提前角。发动机在正常运行期间，ECU根据试验的发动机转速和负荷信号，在储存器数据表中选出相应的数据作为基本点火提前角。（3）修正点火提前角是指由电子控制单元根据发动机的冷却水温、进气温度、电源电压等信号，对点火提前角进行修正的角度。它主要包括暖机修正、过热修正、空燃比反馈修正、怠速稳定性修正和爆震修正等方面。

2．系统工作原理发动机工作过程中，各传感器不断地检测发动机的转速、负荷、冷却水温、进气温度等信号，并将检测信号经接口电路输入电子控制单元ECU，ECU根据这些信号参数进行查找、运算、修正，将计算结果转变为控制信号，向点火模块发出控制指令，接通点火线圈的初级电路；经过最佳的导通时间后，再发出控制指令，使点火模块切断点火线圈的初级电路，初级电流中断，在点火线圈次级绕组中产生高压电，经配电装置送到火花塞，点燃混合气。发动机工作期间，电控单元还不断地检测爆震传感器输出的信号，分步骤将点火提前角减小，爆震消除后又分步骤将点火提前角移回到爆震前的状态，实现点火提前角的闭环控制。微机控制点火系的最佳点火提前角（即实际点火提前角）由三部分组成：初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角。

是发动机运行过程中最为主要的点火提前角。基本点火提前角

二、微机控制点火系统的分类按照是否保留分电器分：1．非直接点火系统

该系统仍然保留分电器，点火线圈产生的高压电是经过分电器中的配电器进行分配的，即由分火头和分电器盖组成的配电器，依照点火顺序适时地将高压电分配至各气缸，使各缸火花塞依次点火，如图(下页）所示。图4-12非直接点火系统该系统中，点火线圈的高压电是经配电器进行分配的，即由分火头和分电器盖组成的配电器，依照点火顺序适时地将高压电分配至各气缸，使各缸火花塞依次点火。

2．直接点火系系统（无分电器点火系统DLI）直接点火系统取消了分电器，该系统中点火线圈上的高压线直接与火花塞相连，工作时，点火线圈产生的高压电直接送至各火花塞，由微机根据各传感器输入的信息，依照发动机的点火顺序，适时的控制各缸火花塞点火。无分电器点火系统由于废除了分电器，因此不存在分火头和旁电极间跳火的问题，减小了能量损失，不存在分火头与旁电极之间产生火花问题，电磁干扰小，节省了安装空间。

直接点火系统又可分为以下两类：（1）同时点火方式同时点火方式是利用一个点火线圈对活塞接近压缩上止点和排气上止点的两个气缸同时进行点火的高压配电方法。其中，活塞接近压缩上止点的气缸点火后，混合气燃烧作功，该气缸火花塞产生的电火花是有效火花；活塞接近排气上止点的气缸，火花塞产生的电火花是无效火花。由于排气气缸内的压力远低于压缩气缸内的压力，排气气缸的中火花塞的击穿电压也远低于压缩气缸中火花塞的击穿电压，因而绝大部分点火能量主要释放在压缩气缸的火花塞上。同时点火方式中，由于点火线圈仍然远离火花塞，所以点火线圈与火花塞仍然需要高压线连接。同时点火方式又分为点火线圈配电方式和二极管配电方式两种，如图4-13所示。

①点火线圈配电方式点火线圈配电方式是一种直接用点火线圈分配高压电的同时点火方式。几个相互屏蔽的、结构独立的点火线圈组合成一体，称为点火线圈组件。点火控制器中有与点火线圈数量相等的功率三极管，各控制一个点火线圈的工作。

点火控制器根据电脑提供的点火信号，由气缸判别电路按点火顺序轮流触发功率三极管，使其导通或截止，以此控制点火线圈初级绕组的通断，产生次级电压而点火。由ECU发出信号，控制三极管状态一般情况下，当发动机处于压缩行程时，气缸内部的压力很高，即便此时在火花塞电极两端加上很高的电压，也难以将此间隙击穿而产生火花放电；可是，当发动机处于排气行程时，气缸内部的压力接近于大气压，若此时火花塞电极间加上很高的电压，则很容易产生火花放电，故大部分高压都加在处于压缩行程的火花塞上，迫使该火花塞电极间隙击穿而构成放电回路，这便形成两缸同时点火的局面。此时处于压缩行程的火花塞的点火情况与普通点火系用一个火花塞单独点火的情况基本相同。有些点火线圈分配式同时点火系统，在点火线圈的次级绕组中串联一个高压二极管，其作用是防止高速时初级绕组导