汽车电控课件项目四.ppt

1、项目四 汽油机微机控制点火系统检修,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修 单元二 微机控制点火系统的检修,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,1.晶体管控制电子点火系统 晶体管控制电了点火系统分为有触点的电了点火系统和无触点的电了点火系统两大类。 1.1触点式电了点火系统，见图4-1-1所示。 点火信号仍由分电器的凸轮和断电器的触点所产生，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晶体管通过。 1.2无触点式电子点火系统 又称为全晶体管点火系统，见图4-1-2所示，利用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。点火信号发生

2、器根据原理分为:磁感应式(磁脉冲式)、霍尔效应式、光电式以及电磁振荡式。,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,无触点式电子点火系统一般由点火信号发生器、电子点火控制器、配电器、点火线圈和火花塞等主要部件组成，如图4-1-3所示。 无触点式点火系统基本工作原理，如图4-1-4所示。转动的分电器根据发动机做功的需要，使点火信号发生器产生某种形式的电压信号(有模拟信号和数字信号两种)，该电压信号经电了点火器大功率品体管前置电路的放大、整形等处理后，控制串联于点火线圈初级电路的大功率品体管的导通和截止。大功率品体管导通时，点火线圈初级线圈通路，点火系统储能;大功率品体管截止时，点火线

3、圈初级线圈电路断路，次级线圈电路便产生高压电。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,1.2.1磁脉冲式电子点火装置 1)点火信号发生器的原理 丰田公司TCCS系统使用转子磁脉冲曲轴位置传感器并将其安装在分电器内，其结构如图4-1-5所示。该传感器分上下两部分，上部分产生G信号，下部分产生Ne信号。两部分都是利用带轮齿的转子旋转，使信号发生器内的线圈磁通发生变化，从而产生交变电动势，经放大后，将该信号输入电子控制单元。Ne信号用来检测曲轴转角和发动机转速信号，它相当于轮齿式曲轴位置传感器的1。信号。其传感装置由固定在分电器内下半部24个等间隔的齿轮转子(即Ne 正时转子

4、)，及固定在轮齿转子对面的感应线圈组合而成，如图4-1-6所示。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,G信号用于辨别气缸及检测活塞的上止点位置，这相当于轮齿磁脉冲式曲轴位置传感器的120。信号。G信号是由位于Ne信号发生器上方的凸缘轮(即G 正时转子)及其对面对称的两个感应线圈所产生的，它的结构如图4-1-7所示。G信号的产生原理与Ne信号的产生原理相同，G信号也可作为Ne信号计算曲轴转角的基准信号。G1, G2信号分别用于检测六缸及一缸的上止点信号，由于G1, G2信号发生器设置的关系，当产生G1, G2信号时，实际上活塞并不是正，好在上止点，而是在上止点前10。的

5、位置。曲轴位置传感器的G1, G2和Ne信号与曲轴转角的关系，如图4-1-8所示。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,2)磁脉冲式电了点火装置的工作原理 丰田汽车常用的是磁脉冲式无触点电了点火装置。它由点火信号发生器、电了点火器、分电器、点火线圈、火花塞等组成。 工作原理，如图4-1-9所示。 1.2.2霍尔效应式电子点火装置 1)霍尔效应原理 霍尔效应原理，如图4-1-10所示。当电流I通过放在磁场中的半导体基片(即霍尔元件)，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(通常称之为霍尔电压)。霍尔电压的高低与通过的电流

6、大小和磁感应强度成正比，可用下式表示:,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,UH =RH IB/d 式中RH一一霍尔系数; d一半导体基片厚度(mm); I电流(A);B一一磁感应强度CT)。 2)霍尔效应式点火信号发生器的工作原理 霍尔式信号发生器正:是利用霍尔现象来产点火信号的。霍尔式信号发生器的结构组成，如图4-1-11所示。 在与分火头制成一体的触发叶轮的四周，均分布着与发动机气缸数相同的缺口，当触发叶轮由分电器轴带着转动，转到触发叶轮的本体(没有缺口的地方)对着霍尔集成块的地方时(叶片在气隙内)，通过霍尔集成块的磁路被触发叶轮短路，此时霍尔集成块中没有磁场通

7、过，不会产生霍尔电压;,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,当触发叶轮转到其缺口对着装有霍尔集成块的地方时(叶片不在气隙内)，永久磁铁所产生的磁场，在导板的引导下，垂直穿过通电的霍尔集成块，于是在霍尔集成块的横向侧面产生一个霍尔电压UH,但这个霍尔电压UH是mA级，信号很微弱，还需要进行信号处理，这一任务由集成电路完成。这样霍尔元件产生的霍尔电压UH信号，经过放大、脉冲整形，最后以整齐的矩形脉冲(方波)信号叽输出，如 图4-1-12所示。 3)霍尔式电了点火器的工作原理 霍尔式电了点火器一般多由专用点火集成块IC和一些外围电路组成，比较接近计算机控制的点火系统(但还是

8、有根本的区别)。除了具有控制点火线圈初级电流通断的功能外，它还具有其他辅助控制功能，如限流控制、停车断电保护等功能。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,这使该点火系统显示出更多的优越性，如点火能量高，在发动机转速范围内基本保持恒定，高速不断火，低速耗能少，起动可靠等。霍尔式点火装置的工作电路，如图4-1-13所示。 4)霍尔式点火装置的其他辅助控制工作的过程: 初级电流的恒流控制，如图4-1-14所示。 闭合角控制。 从图4-1-15可以看出，与无闭合角控制的电子点火系统相比，有闭合角控制的电子点火系统缩短了点火线圈的有效工作时间，从而使点火线圈的性能与使用寿命得到

9、进一步的改善。 停车断路保打。具有停车保护作用的电子点火系统的工作波形，如图4-1-16所示。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,1.2.3光电式电子点火装置 1)光电式电了点火装置组成 光电式电了点火装置采用的是光电式点火信号发生器，其结构组成，如图4-1-17所示。 安装在分电器轴上的遮光盘上，开有与发动机气缸相同数目的缺口，在遮光盘的上下两面分别装有发光二极管和光敏晶体管，如 图4-1-18所示。 2)光电式点火信号发生器的工作原理 日产公司采用的光电式曲轴位置传感器安装在分电器内，如 图4-1-19所示。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执

10、行器检修,它由信号发生器和带缝隙、光孔的信号盘组成。信号盘安装在分电器轴上，随分电器轴一起转动，它的外围均布有360条缝隙，这缝隙即是光孔，产生10信号。对于六缸发动机，在信号盘外围稍靠内的圆上，间隔600分布六个光孔，产生1200曲轴转角信号，其中有一个较宽的光孔是用于产生第一缸上止点对应的1200信号缝隙。信号盘的结构如图4-1-20所示。 信号发生器安装在分电器壳体上，如图4-1-21所示。 3)光电式电了点火装置的工作原理 光电式电子点火装置的工作原理，如图4-1-22所示。 2.电子点火系统传感器,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,2.1曲轴位置与凸轮轴位

11、置传感器 微机控制点火系统利用曲轴位置与凸轮轴位置传感器信号，以及其他输入信号来确定点火时刻。根据原理不同分为磁脉冲式、霍尔效应式、光电式二种。 2.1.1曲轴位置传感器安装位置 (1)安装在曲轴前部，如图4-1-23所示。 (2)安装在曲轴中部，如图4-1-24所示。 (3)安装在曲轴后部七轮处，如图4-1-25所示。 2.2凸轮轴位置传感器安装位置 (1)安装在分电器中，如图见图4-1-26所示。 (2)安装在轮轴前部正，时齿轮处，如图4-1-27所示。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,2.3爆燃传感器 爆燃传感器位于发动机缸体的后下方，如图4-1-28所示。

12、当发动机爆燃时，该传感器通知PCM减小点火提前角。 2.3.1磁致伸缩式爆燃传感器 (1)磁致仲缩式爆燃传感器的外形与结构，如图4-1-29所示。 (2)工作原理是:当发动机的气缸体出现振动时，该传感器在7 kHz左右处与发动机产生共振，强磁性材料铁芯的导磁率发生变化，致使永久磁铁穿过铁芯的磁通密度也发生变化，从而在铁芯周围的绕组中产生感应电动势，并将这一电信号输入ECU,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,2.3.2压电式爆燃传感器 (1)压电式爆燃传感器的结构，如图4-1-30所示。 (2)工作原理是:当发动机的气缸体出现振动目振动传递到传感器外壳上时，外壳与配重

13、块之间产生相对运动，夹在这两者之间的压电元件所受的压力发生变化，从而产生电压。ECU检测出该电压，并根据其值的大小判断爆燃强度。 3.电子点火系统执行器 3.1点火器是电控点火系统的执行元件，它可将电子控制系统输出的点火信号进行功率放大，驱动点火线圈工作。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,3.2点火线圈可将火花塞跳火所需的能量存储在线圈的磁场中，并将电源提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿点火的15-20 kV的高压电。 3.3在有分电器的电控点火系统中，分电器根据发动机的点火顺序，将点火线圈产生的高压电依次输送给各缸火花塞。 3.4火花塞主要是利用点火线圈产生

14、的高电压产生电火花，点燃气缸内的混合气。 4.电子点火系统传感器检测 4.1磁脉冲式曲轴位置传感器检测 丰田公司TCCS系统用磁脉冲式曲轴位置传感器检测。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,4.1.1电阻检查 点火开关OFF，拔开曲轴位置传感器的导线插接器，用万用表的电阻挡测量曲轴位置传感器上各端了间的电阻值。如果电阻值不在规定的范围内，必须更换曲轴位置传感器。 4.1.2感应线圈与正时转子的间隙检查 用塞尺测量，时转了与感应线圈口出部分之间的空气间隙，如 图4-1-31所示，其间隙应为0.2 -0.4 mm o若间隙不合要求，则须更换分电器壳体总成。 4.1.3点

15、火器检测 1)点火信号发生器电路图,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,如图4-1-32所示，点火开关接通IG，点火器、点火线圈和ECU通电，ECU根据各种传感器输入的信号，确定出发动机最佳点火时刻，向点火器发出触发点火信号“IGT，切断初级电路，使次级绕组感应出高压电，经分电器送到各缸火花塞。发动机每点火1次，点火器向ECU反馈一个点火确认信号“IGF，作为自诊断系统监控信号。若ECU连续4次未收到IGF”信号，即判定点火系统出现故障。 2)点火信号发生器的检测 4.2霍尔式曲轴位置传感器的检测 霍尔式曲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

16、冲信号，来判断其是否良好。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,下面以北京切诺基的霍尔式曲轴位置传感器为例来说明其检测方法。 4.2.1霍尔式曲轴位置传感器工作电路，如图4-1-33所示。 曲轴位置传感器与ECU有二条引线相连，其中一条是ECU向传感器加电压的电源线，输入传感器的电压为8V;另一条是传感器的输出信号线，当七轮齿槽通过传感器时，霍尔传感器输出脉冲信号，高电位为SV，低电位为0.3 V;第二条是通往传感器的接地线。曲轴位置传感器的接头，如图4-1-34所示。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,4.2.2传感器电源、电压的测试 点

17、火开关置于ON”挡，用万用表电压挡测量ECU侧7#端子的电压应为8V，在传感器导线插接器A端子处测量电压也应为8V，否则为电源线断路或接头接触不良。 4.2.3端子间电压的检测 用万用表的电压挡，对传感器的ABC二个端子间进行测试，当点火开关置于ON”挡时，A-C端子间的电压值约为8 V ; B-C端子间的电压值在发动机转动时，在0.3-5 V之间变化，目数值显示呈脉冲性变化，最高电压5 V,最低电压0.3 V。如不符合以上结果，应更换曲轴位置传感器。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,4.2.4电阻检测 点火开关置于 OFF”位置，拔下曲轴位置传感器导线插接器，用

18、万用表欧姆挡跨接在传感器侧的端子A-B或A-C间，此时万用表显示读数为二(开路)，如果指示有电阻，则应更换曲轴位置传感器。 GM(通用)公司触发叶片式霍尔传感器的测试方法与上述方法相似，只是端子为4个，上止点信号(内信号轮触发)输出端与接地端为脉冲电压显示。 4.3光电式曲轴位置传感器的检测 4.3.1线束检查 如图4-1-35所示为韩国“现代SONATA”汽车光电式曲轴位置传感器插接器(插头)的端子位置。,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,检查时，脱开曲轴位置传感器的导线插接器，把点火开关置于 ON ,用万用表的电压挡，如图4-1-36所示，测量线束侧4#端子与地

19、间的电压应为12V，线束侧2#端子和3#端子与地间电压应为4.8-5.2 V,用万用表的电阻挡测量线束侧1#端子与地间应为0 S2(导通)。 4.3.2光电式曲轴位置传感器输出信号的检测 用万用表电压挡接在传感器侧3#端了和1#端了上，在起动发动机时，电压应为0.2-1.2 V。在起动发动机后的怠速运转期间，用万用表电压挡检测2#端了和1#端了电压应为1.8-2.5 V。否则应更换曲轴位置传感器。 4.4爆燃传感器检测 4.4.1爆燃传感器电阻的检测,上一页,下一页,返回,单元一 电控点火系统传感器和执行器检修,点火开关置于 OFF”位置，拔开爆燃传感器导线接头，用万用表欧姆挡检测爆燃传感器的

20、接线端了与外壳间的电阻，应为二(不导通);若为0 S2(导通)则须更换爆燃传感器。 对于磁致仲缩式爆燃传感器，还可应用万用表欧姆挡检测线圈的电阻，其阻值应符合规定值(具体数据见具体车型维修手册)，否则应更换爆燃传感器。 4.4.2爆燃传感器输出信号的检查 拔开爆燃传感器的连接插头，在发动机怠速时用万用表电压挡检查爆燃传感器的接线端子与搭铁间的电压，应有脉冲电压输出。如果没有，应更换爆燃传感器。,上一页,返回,单元二 微机控制点火系统的检修,1.微机控制点火系统的分类 1.1微机控制有分电器点火系统 1.1.1有分电器ECU控制点火系统组成 有分电器ECU控制点火系统是现代汽车发动机上应用广泛的

21、点火系统之一，其特点是:点火正，时(或点火提前角)受ECU的控制，相对以前的有触点和无触点点火系统而言，其点火正，时的控制精度大大提高，目适应工况变化的能力更强，从而使发动机的性能得到进一步的改善;各缸点火顺序仍然由机械式分电器控制。 有分电器ECU控制点火系统常见的故障有点火正，时不当、点火中断等。可见，对该点火系统进行检测与诊断也是电控发动机故障诊断与排除的重要内容之一。,下一页,返回,单元二 微机控制点火系统的检修,有分电器ECU控制点火系统主要由各种传感器、发动机ECU、点火器、点火线圈、火花塞、高压线等组成，如图4-2-1所示，其中任何部件不良或故障，都有可能造成发动机运转不良或不能

22、运转。 1.1.2有分电器ECU控制点火系统的工作原理 有分电器ECU控制点火系统的工作原理，如图4-2-2所示，发动机ECU根据各种传感器的信号确定点火正时，并将点火控制信号(IGT信号)传送给点火器，再由点火器控制点火线圈初级电路的通、断，点火线圈次级线圈所产生的高压电经分电器及高压线送给火花塞进行点火。,上一页,下一页,返回,单元二 微机控制点火系统的检修,点火控制信号(IGT信号)的形态，如图4-2-3所示。该信号为高电平时，初级电路导通;该信号为低电平时，初级电路被切断，点火线圈产生高压电点一火。 1.2无分电器ECU控制点火系统 无分电器ECU控制点火系统又称为直接点火系统，如图4

23、-2-4所示，其特点是彻底取消了分电器，原分火头的分电功能也由ECU取代，ECU不仅要控制点火正，时，还要控制点火顺序。该系统没有任何可运动的机械装置，因而机械运动与磨损方面的故障被彻底消除。该点火系统的电路及有关部件发生故障，同样会造成发动机不能运转或运转不良。,上一页,下一页,返回,单元二 微机控制点火系统的检修,1.2.1各缸独立式ECU控制点火系统 如图4-2-5所示，每个火花塞都单独配置一个点火线圈，其位置一般在火花塞的顶部，所产生的高压电直接送给火花塞，因而取消了高压线，避免了高压线方面的故障，而且结构紧揍，安装方便。因此，在现代汽车发动机上的应用日益广泛。 各缸独立式ECU控制点

24、火系统还分为点火器与点火线圈制为一体的独立式点火系统(如图4-2-6所示)及点火器和点火线圈都单独设置的独立式点火系统(如图4-2-7所示)两种形式。,上一页,下一页,返回,单元二 微机控制点火系统的检修,1.2.2双缸同时点火式ECU控制点火系统 所谓双缸同时点火是指对同时到达上止点的两个气缸实施同时点火，其中必然有一个缸为压缩上止点，其点火为有效火，另一个缸为排气上止点，其点火为无效火。该点火系统有点火线圈配电(如图4-2-8所示)和一极竹配电(如图4-2-9所示)两种方式。 2.微机控制点火系统的组成 微机控制点火系统的组成，如图4-2-10和图4-2-11所示。 2.1传感器 用于点火

25、系统常用的传感器有:轮轴位置/曲轴位置传感器、爆震传感器等和各种开关信号传感器。,上一页,下一页,返回,单元二 微机控制点火系统的检修,2.1.1轮轴位置传感器 轮轴位置传感器作用是产生活塞运行至上止点位置的判别信号。用于给ECU提供曲轴转角基准位置(第一缸压缩上止点)信号，作为燃油喷射控制和点火控制的主控信号。 2.1.2曲车由位置传感器 曲轴位置传感器作用是:检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号，作为燃油喷射和点火控制的主控信号。 2.1.3爆燃传感器 爆燃传感器作用是:检测发动机燃烧时有无爆燃，并把爆燃信号送给发动机控制电脑作为修正，点火提前角的重要参考信号。,上一

26、页,下一页,返回,单元二 微机控制点火系统的检修,2.2开关信号，如图4-2-12所示。 2.2.1起动信号(CSTA) 此信号用来判断发动机是否处在起动状态，以便进行起动喷油控制。 2.2.2空挡起动开关信号(NSW) 在装有自动变速器(A/T)的汽车中，ECU用这个信号区别变速器是处于+P”或“N(停车或空挡)，还是处于+L; +2; +D”或“R”挡行驶状态。 2.2.3空调信号(A/C A/C空调信号用来检测空调压缩机是否工作。 2.3 ECU控制单元 日前汽车发动机大多都采用集中控制系统，其中微机控制点火系统仅是电了控制器的一个了系统，如图4-2-13所示。,上一页,下一页,返回,单元二 微机控制点火系统的检修,电了控制器(ECU)既是燃油贡射控制系统的控制核心，也是点火控制系统的控制核心。在ECU的只读存储器(ROM)中，除存储有监控和自检等程序之外，还存储有由台架试验测定的该型发动机在各种工况下的最佳点火提前角。 2.4执行器 2.4.1点火器是电控点火系统的执行元件，它可将电了控制系统输出的点火信号进行功率放大，驱动点火线圈工作。 2.