汽车电气设备构造与维修 课件 项目五 点火系统

点火系统的结构与工作原理学习目标0

1了解点火系统的发展0

2掌握点火系统的结构组成0

3掌握点火系统的控制原理一、点火系统的定义和作用一、点火系统的定义和作用定义能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为点火系统。作用在发动机各种工况和使用条件下，在气缸内适时、准确、可靠地产生电火花，以点燃可燃混合气，使发动机作功。二、点火系统的分类(1)磁电动机点火系统。19世纪80年代中期，德国发明了将低压磁电机替代电池作为点火电源，并利用机械方法断开装在燃烧室内触点的电源，产生电火花点火的装置并取得专利，这是汽车最基本的点火装置。二、点火系统的分类1、按点火系统电源分类(2)蓄电池点火系统1908年试制出了可靠完善的蓄电池点火装置，由蓄电池和发电机提供电源，并不断改进控制形式，目前广泛应用。传统点火系统电子点火系统计算机控制点火系统。二、点火系统的分类1、按点火系统电源分类(1)电感储能式点火系统。点火系统产生高压前从电源获取能量的是电磁线圈，并以磁场能的方式储存，即点火线圈建立磁场能量的方式储存点火能量。(2)电容储能式点火系统点火系统产生高压前从电源获取能量的是容电器，并以电场能的方式储存，即以蓄能电容建立电场能量的方式储存点火能量。二、点火系统的分类2、按点火系统储存点火能量的方式分类（1）感应式通过改变磁路磁阻，使感应线圈的磁通量发生变化而产生点火电压信号。（2)光电式通过阻挡和穿过发光二极管光线的变化，使光敏晶体管产生点火信号。（3）霍尔效应式通过霍尔元件所通过的磁通量的变化而产生点火信号。二、点火系统的分类3、按点火信号产生的方式分类(1)传统点火系统二、点火系统的分类4、按照控制方式分类(2)晶体管点火系统二、点火系统的分类4、按照控制方式分类(3)计算机点火系统二、点火系统的分类4、按照控制方式分类三、微机控制点火系统的结构及工作原理取消传统点火系统中的断电器触点，采用先进的多功能专用点火芯片为核心的电子组件，配上高能点火线圈。微机控制点火系统可将所有影响发动机点火的因素考虑进去，使发动机在任何工况下都能提供最佳的点火时刻。三、微机控制点火系统的结构及工作原理1、微机控制点火系统特点点火能量高点火电压大恒流控制闭合角控制提高了发动机的动力性和经济性降低了汽车的排气污染空气流量传感器进气温度传感器……各种传感器电控单元ECU……电子控制单元点火线圈点火器火花塞……执行器三、微机控制点火系统的结构及工作原理2、微机控制点火系统的组成（1）传感器主要有空气流量计、曲轴位置传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、车速传感器、爆燃传感器已经空调开关信号等。（2)电子控制单元根据发动机各传感器输入的信息及内存的数据，进行运算、处理、判断，然后输出指令控制有关执行器动作，实现对点火系的精确控制。（3）执行器根据电子控制单元或其他控制元件的指令，执行各自的功能。三、微机控制点火系统的结构及工作原理3、微机控制点火系统的各组成的功能三、微机控制点火系统的结构及工作原理4、微机控制点火系统工作原理微机控制点火系统工作时，发动机电子控制单元接收曲轴位置传感器发出的曲轴位置信号（G）,并根据空气流量传感器信号（或进气歧管压力信号）和发动机转速信号确定基本点火时刻。与此同时，接收其他各传感器发出的信号，对点火提前角进行修正。如发动机冷车起动时，由于发动机怠速控制装置的作用，运转速度较正常怠速时高，应增大点火提前角；暖机过程中，随着冷却液温度的升高，发动机转速逐渐降低，点火提前角应随之减少。点火系统主要部件的检测0

1点火线圈的功用、结构、工作原理02对点火线圈进行检测维修一、点火线圈的功用

结构、工作原理一、功用、结构、工作原理1、点火线圈的功用12V低压电15～20kV高压电一、功用、结构、工作原理2、点火线圈的结构开磁路点火线圈闭磁路式点火线一、功用、结构、工作原理2、点火线圈的结构开磁路点火线圈高压接线柱胶木盖外壳导磁钢套次级绕组初级绕组铁心瓷座“-”接线柱“+”接线柱一、功用、结构、工作原理2、点火线圈的结构高压接线柱胶木盖外壳导磁钢套次级绕组初级绕组铁心瓷座“-”接线柱“+”接线柱点火线圈的中心是用硅钢片叠成的铁心，在铁心外面套上绝缘的纸板套管，纸质套管上绕有直径为0.06～0.10mm、约11000～26000匝的次级绕组；开磁路点火线圈初级绕组用直径为0.5～l.0mm、约绕230～370匝的高强漆包线，绕在次级绕组的外面，以利于散热。绕组和外壳之间装有导磁钢套，底部有瓷质绝缘支座，上部有绝缘盖，点火线圈内部浸以石蜡和松香的混合物，以增强绝缘，并防止潮气侵入。一、功用、结构、工作原理2、点火线圈的结构闭磁路式点火线一、功用、结构、工作原理闭磁路点火线圈有“口”字形和“日”字形之分。与开磁路式点火线圈不同的是绕组在铁心中形成的磁通，通过铁心形成闭合磁路，故称为闭磁路式点火线圈。与开磁路式点火线圈相比，闭磁路式点火线圈具有漏磁少，磁路的磁阻小，能量损失小，其能量转换率可高达75%。其次，体积小，可直接装在分电器上，不仅结构紧凑，并可有效的降低次级电容，在无触点的点火系中被广泛采用。二、点火线圈的检修二、点火线圈的检修实操视频1.任务准备二、点火线圈的检修实操视频2.车辆基本检查二、点火线圈的检修3.点火线圈控制电路分析端子4是点火线圈供电端子3是一次绕组搭铁端子1是二次绕组搭铁端子2是点火控制信号分析迈腾B8轿车点火线圈控制电路二、点火线圈的检修实操视频火花塞的更换与检测0

1火花塞的类型、结构原理02火花塞检测与更换的方法一、火花塞的作用及

工作条件、热特性、结构火花塞的作用把高压引入气缸内，在电极间产生火花点燃混合气，火花塞的工作条件及其恶劣，它要受到高温、高压以及燃烧物的强烈腐蚀。火花塞的工作条件具有足够的机械强度、良好的耐热性能和良好的绝缘性能，火花塞的材料能抵抗燃气的腐蚀。火花塞电极间隙指的是中心电极与侧电极之间的间隙，一般的电极间隙为：0.6-0.8mm，现代的汽车甚至采用1.0-1.2mm，可以改善排气净化。如果电极间隙过小：火花微弱，容易产生积炭而导致漏电；如果电极间隙过大：所需的击穿电压增高，发动机不易起动，且在告诉时易发生”缺火“。火花塞的结构火花塞热特性火花塞的热特性是指火花塞瓷绝缘体裙部的炽热端的热量向发动机冷却系统散发的性能。（1）热型火花塞：绝缘体裙部长16-20mm，适于低速、低压缩比的小功率发动机。（2）标准型火花塞：绝缘体裙部长度为11-14mm。（3）冷型火花塞：绝缘体裙部短（一般小于8mm），适于高速高压大功率发动机。火花塞型号组成根据国家专业标准ZBT37003—89《火花塞产品型号编制方法》的规定第一部分为字母：表示火花塞的结构类型及主要型式尺寸。第二部分为阿拉伯数字：表示火花塞热值。第三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，其结构形式如图所示。二、火花塞的拆卸、检测及安装火花塞的拆卸、检测及安装实操视频点火系常见故障0

1点火系统的故障类型02对常见故障进行原因分析断火火花弱点火时间不当缺火错火（1）故障现象发动机不易起动，怠速不稳；发动机动力不足，水温偏高；发动机易爆震。（2）故障原因曲轴位置传感器不良或安装位置不正确。（3）故障诊断及排除影响发动机点火正时失准的主要零部件是发动机点火基准传感器和曲轴位置传感器，因此要检查信号转子是否有变形、歪斜，信号采集与输出部分安装有无不当，装置的间隙是否合适。点火系统各故障类型现象、原因分析、及诊断方法1、点火正时不准点火系统各故障类型现象、原因分析、及诊断方法2、点火系统无高压火（1）故障现象接通点火开关，起动机能带动发动机曲轴运转，点火系统无高压火。（2）故障原因曲轴位置传感器连接电路短路或断路；曲轴位置传感器工作性能不良；点火控制模块失效或连接线束松脱、短路或断路；点火线圈的初级绕组断路；点火线圈的次级绕组断路；高压线断路；火花塞工作不良。点火系统各故障类型现象、原因分析、及诊断方法2、点火系统无高压火（3）故障诊断及排除起动发动机，检查警告灯是否点亮，若点亮，则应该用故障解码仪读取故障码，并根据故障码的内容诊断低压电路的故障；警告灯正常，则应检查点火系统的高压电路。关闭点火开关，检测点火线圈正常与否，有故障则更换。拔下发动机曲轴位置传感器的插头，用万用表测量相应的插座端子之间的阻值，如果所测数值不符合规定，则应更换发动机曲轴位置传感器。点火系统各故障类型现象、原因分析、及诊断方法3、火花塞故障（1）故障现象火花塞是在高温高压下工作，且要受燃油中化学添加剂的腐蚀作用，工作环境恶劣，因此，其故障率较高。火花塞烧损，如火花塞绝缘体起皱、破裂、电极烧蚀、融化等，使火花塞漏电或击穿电压升高，从而导致发动机缺火或不能工作；火花塞有沉积物，火花塞的沉积物有积碳、积油、积灰等，使火

花塞漏电或击穿电压升高从而导致发动机缺火或不能工作；③火花塞间隙过大或过小，使点火性能下降或断火。点火系统各故障类型现象、原因分析、及诊断方法3、火花塞故障（2）火花塞的故障排除火花塞的直观检查：察看火花塞的电极和绝缘体外观。正常工作的火花塞绝缘体裙部呈浅棕色到灰白色火花塞故障状态可能故障原因故障处理措施绝缘体呈白色，电极熔化燃烧室积炭过多，冷却系统不良等引起燃烧室的温度过高，更换火花塞，并检查与排除引起火花塞电极温度过高的原因绝缘体顶端起皱，电极烧损火花塞的热值比较低而引起早燃，点火时间过早，冷却系统不良而引起早燃更换火花塞，并检查冷却系、点火提前角绝缘体顶端破裂因点火时间过早，燃烧室温度过高，混合气过稀而导致爆燃更换火花塞，并检查和排除可能导致发动机爆燃燃烧的原因积碳火花塞的热值过大，混合气过浓汽缸壁间隙过大、空气滤清器堵塞、点火系统性能不良、点火时间过早积炭不严重时，清除积炭继续使用，严重则更换火花塞，检查并排除易积炭故障积油汽缸壁间隙过大或气门导管处间隙过大而窜机油，曲轴箱通风堵塞或机油过多而窜机油清除机油后可继续使用，但如积油情况依旧，则需检修发动机积灰汽油中含有添加剂清除积炭，检查并调整电极间隙后可继续使用绝缘体油壳积层混合气燃烧产生的沉渣来不及清除，熔化在高温的火花塞绝缘体表面更换火花塞，若故障依旧，应更换热值低一些的火花塞点火系统各故障类型现象、原因分析、及诊断方法4、点火系统失火（1）故障现象着车后发动机怠速抖动。（2）故障原因线圈初级端无电压或电压过低；点火线圈不牢；点火电阻过高、分缸线断路；点火线圈初级绕组负极侧搭铁回路没有受到点火模块的通断控制；曲轴位置传感器损坏；点火模块或ECU损坏。点火系统各故障类型现象、原因分析、及诊断方法4、点火系统失火（3）故障诊断及排除观察点火系统有无明显异常；用诊断设备读取故障码；试火判断；点火线圈供电电路检测；点火线圈的检测；曲轴／凸轮轴位置传感器的检测；点火信号和点火反馈信号的检测。点火系统各故障类型现象、原因分析、及诊断方法5、点火线圈的常见故障（1）影响点火线圈的常见故障初级绕组、次级绕组断路。匝间短路或绕组搭铁；绝缘老化、漏电；内部导线连接点接触不良。点火线圈的这些故障会造成：无次级电压产生，或次级电压太低而不能点火；虽能跳火，但由于次级电压降低，点火能量不足而出现高速断火、缺火，使发动机不易起动、怠速不稳、功率下降、排气污染增加等。点火系统各故障类型现象、原因分析、及诊断方法5、点火线圈的常见故障（2）故障检查方法通常是用万用表电阻挡分别测初、次级绕组的电阻，判断是否有绕组短路和断路的故障。测得电阻无穷大，则为绕组有断路故障；若电阻过大或过小则说明绕组有接触不良或短路之处。绕组是否搭铁，则用万能表测点火线圈接线柱与点火线圈外壳之间的电阻来鉴别。电阻为零，说明绕组搭铁。点火线圈的有些故障仅用万用表测量电阻的方法并不一定能反映出来。比如，点火线圈内部绝缘老化或有小的裂纹，这些只是在高压下产生漏电而造成次级电压下降，点火能量不足而使发动机工作不正常或不工作。点火系统各故障类型现象、原因分析、及诊断方法6、高压火花弱（1）故障现象跳火实验时高压火花弱，发动机起动困难，怠速不稳，排气冒黑烟，加速性及中、高速性较差。（2）故障原因点火控制器、点火线圈不良，高压线电阻过大，火花塞漏电或积碳，点火系统供电电压不足或搭铁不良等。（3）故障诊断及排除检查点火控制器和点火线圈工作状况是否良好，供电电压是否正常，各插接件及导线连接是否牢固，点火器搭铁是否可靠。清除火花塞积碳，更换漏电的火花塞。点火系统主要部件的检测0

1点火系统的故障类型02对常见故障进行原因分析一、凸轮轴位置传感器作用、安装位置、结构原理一、凸轮轴位置传感器作用、安装位置、结构原理凸轮轴位置传感器采集凸轮轴的位置信号并输入ECU，以便ECU识别1缸压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。又称为判缸传感器，通常安装在凸轮轴的前部、后部附近。凸轮轴位置传感器按照其工作原理的不同可分为电磁感应式、磁阻式、霍尔式和光电式四大类，其中霍尔式、磁阻式凸轮轴位置传感器被广泛使用。一、凸轮轴位置传感器作用、安装位置、结构原理1、霍尔式凸轮轴位置传感器霍尔式凸轮轴位置传感器是利用霍尔效应制成的传感器。当电流I通过放在磁场中的半导体基片，且电流方向与磁场方向垂直时，在垂直于电流和磁场的半导体基片的横向侧面上将产生一个电压UH。霍尔电压的高低与通过的电流和磁感应强度成正比，通过的电流I为一定值时，霍尔电压UH随磁感应强度B的大小而变化。一、凸轮轴位置传感器作用、安装位置、结构原理1、霍尔式凸轮轴位置传感器结构霍尔式凸轮轴位置传感器由信号转子盘、霍尔元件、永磁铁及集成电路组成。一、凸轮轴位置传感器作用、安装位置、结构原理1、霍尔式凸轮轴位置传感器原理信号转子盘与凸轮轴带轮安装在一起，随凸轮轴一起转动，其上有一个180°的缺口，当信号转子盘实体部分进入霍尔元件气隙时，永磁铁的磁场被叶片隔断，霍尔元件上无磁场，不产生霍尔电压，输出5V的高电平信号电压。一、凸轮轴位置传感器作用、安装位置、结构原理1、霍尔式凸轮轴位置传感器原理当缺口部分进入霍尔元件气隙时，霍尔元件上有磁场，产生霍尔电压，输出0V的低电平信号电压。霍尔式凸轮轴位置传感器信号波形为方波，凸轮轴转一圈，高低电位各占180°。因此当发动机ECU一般将霍尔凸轮轴位置传感器信号由高电平变为低电平的转折点，确定为第1缸活塞处于压缩上止点的位置，并据此确定点火和喷油正时及点火顺序。一、凸轮轴位置传感器作用、安装位置、结构原理2、磁阻式凸轮轴位置传感器科鲁兹发动机装配有进、排凸轮轴位置传感器各一个，也是一种内部磁性偏差数字输出集成电路传感装置。磁阻式凸轮轴位置传感器检测凸轮轴上4齿磁阻轮的齿槽磁通量变化，当磁阻轮的各个齿转过凸轮轴位置传感器时，传感器电子装置会利用引起的磁场变化产生一个数字输出脉冲，传感器返回一个频率变化的数字开/关直流电压脉冲，凸轮轴每转一圈就有四个不同宽度输出脉冲，代表着凸轮轴磁阻轮的位置。凸轮轴位置传感器输出信号的频率取决于凸轮轴的转速，发动机控制模块对窄齿和宽齿模式进行解码，以识别凸轮轴的位置。然后，此信息被用来确定发动机的最佳点火和喷油时刻。二、曲轴凸轮轴位置传感器的检测方法1、任务准备实操视频2、车辆基本检查实操视频3、凸轮轴位置传感器控制电路分析电路分析霍尔式和磁阻式凸轮轴位置传感器均为被动型传感器，需要ECU供电，在传感器及电路检测时应首先鉴别传感器的类型。霍尔效应式凸轮轴位置传感器的检测方法有一个共同点，即主要通过测量有无输出电脉冲信号来判断其是否良好。3、凸轮轴位置传感器控制电路分析迈腾B8的凸轮轴位置传感器（霍尔式）控制电路传感器与ECU有三条引线相连：ECU向传感器加电压的电源线，输入传感器的电压为5V；J623G300T3t/3T105/28T105/35T105/29T3t/2T3t/1传感器的输出信号线；通往传感器的接地线；4、凸轮轴位置传感器控制电路的检测1）将点火开关置于OFF位置，脱开进气凸轮轴位置传感器线束插接器，插接器上有三个端子，端子1为传感器电源电压，端子3为传感器低电平参考电压（搭铁），端子2为传感器信号。2）用万用表检测进气凸轮轴位置传感器线束端子3与搭铁之间的电阻小于5欧姆，若异常应根据电路图检查相关线路，或更换发动机控制单元。4、凸轮轴位置传感器控制电路的检测3）将点火开关置于ON位置，用万用表检测进气凸轮轴位置传感器线束端子1和搭铁之间的电压为4.8-5.2V，即供电正常，若异常应根据电路图检查相关线路，或更换发动机控制单元。4）确认点火开关置于ON位置，用万用表检测进气凸轮轴位置传感器线束端子2和搭铁之间的电压4.8-5.2V，即信号电压正常，若异常应根据电路图检查相关线路，或更换发动机控制单元。点火系统主要部件的检测0

1曲轴位置传感器的作用、结构原理02对曲轴位置传感器控制电路进行检测与维修一、曲轴位置传感器的作用、分类、结构原理一、曲轴位置传感器的作用、分类、结构原理曲轴位置传感器曲轴位置传感器是采用曲轴转动角度和发动机转速信号输入控制单元ECU，以便确定点火时刻和喷油时刻，是电控燃油喷射系统与电控点火系统非常重要的传感器。一、曲轴位置传感器的作用、分类、结构原理曲轴位置传感器曲轴位置传感器又称为发动机转速传感器和曲轴转角传感器，通常安装在曲轴的前部、中部和飞轮附近。一、曲轴位置传感器的作用、分类、结构原理曲轴位置传感器电磁感应式磁阻式霍尔式光电式一、曲轴位置传感器的作用、分类、结构原理1、电磁感应式曲轴位置传感器电磁感应式曲轴位置传感器利用电磁感应原理制成。主要由感应线圈、永久磁铁和转子盘（齿圈）等组成。磁极正对着转子盘上的缺口和齿，齿圈上有一对应曲轴基准位置的宽度为两个齿槽宽的齿槽一、曲轴位置传感器的作用、分类、结构原理1、电磁感应式曲轴位置传感器原理当发动机运转时，转子随曲轴一起转动，转子盘上的齿和齿隙交替地转过传感器头的下方，周期性改变传感器线圈中磁通量的变化，使传感器内的感应线圈产生交变电压信号，发动机ECU可通过基准信号识别1缸或者4缸上止点位置，通过交变电压信号的频率计算出发动机的转速及曲轴转过的角度，信号电压波形频率与发动机转速成正比。一、曲轴位置传感器的作用、分类、结构原理2、磁阻式曲轴