汽车基础发动机维修5

394项目五点火系统395目录任务1点火系统认知任务2火花塞构造及工作原理任务3点火系统维修396任务1点火系统认知397学习目标1.掌握点火系统的功能和分类。2.掌握点火系统的控制策略。398任务描述通过本任务的学习，学生应能准确描述汽油机点火系统的功能、分类及点火控制策略，并准确识别汽油机点火系统的各组成部件，说出部件名称。399相关知识一、点火系统的功能汽油机在压缩冲程活塞接近上止点时，可燃混合气由火花塞点燃，从而对外做功，为此，汽油机的燃烧室都装有火花塞。点火系统的功能就是按照气缸的工作顺序在火花塞两电极间定时产生足够能量的电火花。400二、点火系统的分类汽车发动机点火系统主要可分为以下几类。1.传统触点式点火系统（机械式）4012.电子点火系统（无触点式）（1）有分电器的电子点火系统402（2）无分电器的电子点火系统（DLI）4034043.电控点火系统（ECU控制）405三、点火系统的控制策略1.点火提前角控制点火提前角是发动机控制的关键参数，指火花塞在压缩冲程开始放电的时刻，相对于活塞到达上止点时曲轴转角的提前量。406可燃混合气燃烧需1.5～3ms（转速越高，所需曲轴转角越大）。若点火过晚（提前角过小），燃烧压力峰值出现在活塞下行阶段，导致燃气膨胀功利用率下降；若点火过早（提前角过大），压力峰值将在活塞压缩上行末期出现，不仅增大运动阻力，更可能引发末端混合气自燃而产生爆震冲击波。因此，能使发动机获得最大有效功率、最低燃油消耗率和最优排放水平的点火提前角称为最佳点火提前角。407点火提前角受多种因素影响，包括发动机转速、负荷、冷却液温度、进气温度、燃料性质等。转速越高，点火提前角需要越大，以适应更短的时间间隔；负荷增加时，点火提前角会减小以避免爆震；冷却液温度低时，点火提前角也需要调整以适应不同的工况；进气温度升高时可燃混合气燃烧速度加快，需要减小点火提前角以避免过早点火导致的爆震；抗爆性能越高的燃料，燃烧稳定性越强，可以适当增加点火提前角。408在电控点火系统中，根据发动机运行工况，ECU对点火提前角的控制分为初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角。初始点火提前角是在发动机起动时预置的固定角度，基本点火提前角则根据发动机的转速和负荷进行调整，而修正点火提前角则考虑了冷却液温度、爆震传感器信号等因素。实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角4092.通电时间控制通电时间控制指点火线圈初级电路的导通时间，用于建立磁场蓄积点火能量。其核心是在确保火花塞可靠放电的前提下，使次级线圈蓄积足够能量。通电时间过长将导致线圈过热及能耗增加，过短则因能量不足引起失火。需根据发动机转速动态调节最佳通电时间（闭合角），并实时补偿蓄电池电压波动对初级电流的影响。4103.爆震控制爆震会导致发动机损坏、噪声大、功率下降和油耗增加。爆震控制系统通过检测发动机的震动状况，自动调整点火提前角，以抑制爆震的发生。当检测到爆震时，系统会滞后点火几个工作循环，然后逐渐恢复到原来的点火时刻。411普通电子点火系统主要使用真空和离心机械式点火提前机构对点火提前角进行控制。其缺点是控制精度不高，不能充分地考虑各影响因素；为了避免出现大负荷时的爆震现象，其采用妥协的方式减小点火提前角。而电控点火系统则能很好地根据转速、负荷等因素进行综合考虑，以电子的手段控制发动机各工况下的点火提前角，并进行通电时间控制和爆震控制，使发动机的功率、经济性和排放各方面达到最佳。412任务2火花塞构造及工作原理413学习目标1.掌握火花塞的功能和组成。2.掌握火花塞的工作原理。414任务描述通过本任务的学习，学生应能准确描述火花塞的功能、组成及工作原理，并熟练运用各种工具对火花塞进行检修。415相关知识一、火花塞的功能在汽油机中，火花塞是标准配置，通常每个气缸会配备1个火花塞。但是，在某些高性能的汽油机中，也有每个气缸配备2个火花塞的情况。火花塞虽只是一个小零件，但却至关重要，没有它发动机将无法起动。火花塞的作用是把点火线圈产生的高压电（10kV以上）引入发动机气缸，在火花塞电极的间隙之间产生电火花，点燃混合气。416二、火花塞的组成火花塞主要由接线柱、陶瓷绝缘体、中心电极和侧电极等部分组成，如图所示，其构造是以中心电极穿过陶瓷绝缘体，绝缘体下边为带固定螺纹的金属壳体，可扭紧在气缸盖上，侧电极焊接在金属壳体底端，与汽车车身产生接地效果。火花塞a）实物图b）结构图4171.接线柱用于连接高压线或点火线圈，将高压电引入火花塞。2.陶瓷绝缘体用于将火花塞内部的高压电与外界绝缘，防止短路放电。3.侧电极连接发动机外壳接地。4.中心电极高压电将中心电极与侧电极之间的空气电离形成电火花。5.火花塞间隙火花塞间隙是中心电极与侧电极之间的最小距离，它是跳火引燃混合气的部位。418三、火花塞的工作原理1.点火时机在发动机的压缩冲程末端，活塞将空气与燃油的混合气压缩至最小体积。此时，火花塞接收来自点火线圈的高压电脉冲，在电极间隙间产生电火花，引燃混合气。2.火花产生高压电击穿中心电极与侧电极之间的空气间隙，形成电弧。电弧温度极高（约3000℃），足以点燃混合气，引发燃烧膨胀，推动活塞做功。3.循环作用火花塞按发动机点火顺序周期性工作，确保每个气缸在正确时机点火，维持发动机平稳运转。419四、火花塞的技术要求1.电极材质火花塞在发展过程中引入了各种稀有金属，以提供良好的工作性能。市面上常见的有镍合金火花塞、单铂金（单铱金）火花塞、铱铂金火花塞和双铱金火花塞等，价格从几十元到数百元不等。同时，火花塞电极的材质还决定了其使用寿命，具体的火花塞电极材质特点和使用寿命可见下表。420火花塞电极材质特点和使用寿命421火花塞电极材质特点和使用寿命4222.火花塞间隙火花塞间隙过小会引发提前点火，甚至损坏发动机；间隙过大则会导致失火、动力下降及油耗增高。火花塞的间隙值需与点火电压匹配，一般为0.6～1.5mm。不同厂家表示间隙值的标志各异。4233.热值（散热能力）火花塞的热值反映了其散热能力。火花塞工作时，绝缘体裙部的温度应保持在500～800℃：低于500℃易积碳，800～1000℃可能加剧电极腐蚀，超过1000℃则会引发早燃甚至爆震。火花塞的热值主要取决于绝缘体裙部的长度：◆热型火花塞瓷体裙部较长，容易热，散热慢。◆冷型火花塞瓷体裙部较短，容易冷，散热快。火花塞的热值可通过型号中的数字判断，但不同厂家的标识逻辑不同。424任务3点火系统维修425学习目标1.熟悉点火系统的使用注意事项。2.掌握点火系统的常见故障原因。3.能根据点火系统故障，制定维修方案。426任务描述通过本任务的学习，学生应能正确分析点火系统的故障原因，并完成点火线圈的更换。427一、点火系统使用注意事项1.点火操作规范（1）自检环节1）机械钥匙点火：钥匙拧至ON挡位等待自检完成（约2s），待仪表盘故障灯熄灭后再起动。2）一键起动车辆：先不踩刹车，按按钮通电自检，再踩刹车起动。（2）起动技巧1）手动挡车辆需踩下离合器踏板起动，避免车辆窜动并减轻蓄电池负荷。2）自动挡车辆必须挂P挡起动，防止意外移动。相关知识4282.特殊工况处理（1）冬季冷起动1）建议通电后等待油泵建立油压（约3s），提高起动成功率。2）避免立即大脚油门，待冷却液温度升至70℃再正常驾驶。（2）异常情况应对1）一次点火失败需间隔15s再试（连续不超过3次），防止蓄电池过放电。2）行驶中熄火应挂空挡重启，禁止直接点火。3）若发动机无法正常起动，应立即关闭电源，查找故障原因。4293.点火系统维护要点（1）定期检查项目1）火花塞电极间隙检查（标准0.6～1.5mm）。2）点火线圈绝缘性检查（阻值应>100MΩ）。3）蓄电池电压检查（保持蓄电池电量充足）。（2）高压系统要求点火电压需达15～20kV（冷起动需30kV以上），点火能量不足会导致燃烧不完全，增加尾气排放。4.操作警示（1）长时间连续点火（超过3s）会损伤起动机。（2）起动时未关闭大功率电器会导致蓄电池亏电。430二、点火系统常见故障检修1.点火系统无高压故障检修（1）故障现象接通点火开关后，起动机能带动发动机曲轴运转，但点火系统无高压火（电极间隙无电弧）。（2）故障原因1）低压电路故障①曲轴位置传感器连接电路断路或短路；②曲轴位置传感器工作性能不良；③点火控制模块性能失效或连接线束松脱、断路或短路；④点火线圈的初级绕组断路。4312）高压电路故障①点火线圈的次级绕组断路；②高压线断路；③火花塞工作不良。（3）故障检修1）更换点火线圈；2）更换传感器；3）更换火花塞；4）维修线束。4322.点火系统高压火花弱故障检修（1）故障现象跳火试验时高压火花弱，导致发动机起动困难、怠速不稳、排气管冒黑烟，加速性与中高速性能较差。（2）故障原因1）初级电路：点火模块失效、点火线圈初级电阻超标；2）次级电路：火花塞漏电、积碳或电极烧蚀，点火线圈次级击穿；3）电源系统：工作电压不足或搭铁不良。433（3）故障检修1）基础电路检测①测量点火线圈供电电压（标准值：蓄电池电压±0.5V）；②检查点火控制模块（ICM）接地回路电阻（≤0.5Ω）；③验证插接件端子插拔力以及导线有无虚接。2）次级回路测试检测点火高压线电阻是否过大。3）火花塞处理①清除积碳；②更换绝缘电阻<10MΩ的火花塞。4343.个别缸不工作故障检修（1）故障现象1）各种转速下，消声器持续发出有节奏异响；2）发动机运转不稳并伴随抖动；3）偶发“回火”“放炮”现象，排气管冒黑烟；4）动力明显下降，怠速不稳且易熄火。435（2）故障原因1）高压分缸线失效：插接器脱落或绝缘电阻<15MΩ；2）分电器机构异常：凸轮轮廓高度差>0.2mm或轴系配合间隙超限（轴向>0.1mm、径向>0.05mm）；3）单缸火花塞故障；4）点火时序错乱：分电器盖缸序错位或ECU输出相位错误；5）独立点火系统中，点火线圈损坏或点火控制电路存在断路、短路、虚接等故障。436（3）故障检修1）检查高压分缸线插接状态（有无脱落、漏电或插错等）。2）逐缸动态断火测试：若某缸断火后发动机转速明显下降或熄火，表明该缸工作良好；若某缸断火后，发动机无任何变化，表明该缸工作不良。3）故障缸次级电