1、毕业（设计）论文系（部） 汽车工程系 专 业 汽车制造与装配 班 级 2009 级汽车制造与装配二班 指导教师 路燕 姓 名 周镭 学号 200914081010068汽车电子点火系统【摘要】 电控发动机因为在实现低污染、低能耗方面的优越性，己成为汽车动力的主力。而电控发动机在控制原理上不同于化油器式汽油发动机，电控发动机的型式又多种多样，电子点火系统的应用也成为了主流。因为技术手段的限制，现有的故障诊断方法及工具要快速、准确诊断发动机所有故障还有一定难度。汽车发动机向着多缸、高转速、高压缩比的方向发展，人们还力图通过改善混合气的燃烧状况，以及燃用稀混合气，以达到减少排气污染和节约燃油的目的。
2、这些都要求汽车的点火系统能够提供足够高的次级电压、火花能量和最佳点火时刻。传统点火系统已经不能满足这些要求。因此通过研究不同故障形式下故障原因，将发动机现有的故障诊断工具与排放分析结合起来，从而能做到准确、决速的诊断电控发动机故障。本文论述了电子点火系统的工作原理、常见故障及诊断;分析了汽车维修界的现状和面临的问题;重点论述了电子点火系统存在的一些自诊断系统无法检测的故障对发动机的影响。同时，系统分析了故障现象来诊断与检测故障位置的方法。【关键词】 电子点火系统 故障诊断 【目 录】第一章 绪论 .11.1 电控汽油喷射式发动机的发展前景 .11.2 汽车维修界的现状及面临挑战 .2第二章 电
3、子点火系统的种类和结构 .72.1 电点火系统的要求 .72.2 电子点火系统的种类 .72.3 无触点点火系统 .82.3.1 磁感应式电子点火系统 .92.3.2 霍尔式电子点火系统 .92.4 有分电器的计算机点火系统 .102.5 无分电器电子点火系统 .11第三章 电子点火系统主要部件的结构功用 .123.1 点火线圈 .123.2 分电器的结构及工作原理 .123.3 火花塞 .143.4 点火控制器 .163.5 点火信号发生器 .163.6 电控单元 ECU .16第 4 章 电子点火系统常见故障及诊断 .174.1 电子点火系统故障诊断注意事项 .174.2 常见故障及诊断
4、.174.3 典型案例分析 .21第五章 结 论 .22参考文献 .23致 谢 .24 电子点火系统总类结构及故障诊断 烟台汽车工程职业学院毕业论文4第一章 绪论1.1 点火系统的发展前景 近年来，汽车发动机向着多缸、高转速、高压缩比的方向发展，人们还力图减少排气污染和节约燃油。这些都要求汽车的点火系统能够提供足够高的次级电压、火花能量和最佳点火时刻。传统点火系统已经不能满足这些要求。因此，近几十年来各国都在积极探索改进途径，并研制了一系列的电子点火系统。目前国内外汽车上使用的电子点火系统主要分为有触点的电子点火系统和无触点的电子点火系统两大类。无论是哪一类电子点火系统，都是利用电子元件(晶体
5、三极管) 作为开关来接通或断开点火系统的初级电路，通过点火线圈来产生高压电。 电子点火系统与机械式点火系统完全不同，它有一个点火用电子控制装置，内部有发动机在各种工况下所需的点火控制曲线图(MAP 图)。通过一系列传感器如发动机转速传感器、进气管真空度传感器(发动机负荷传感器)、节气门位置传感器、曲轴位置传感器 等来判断发动机的工作状态，在MAP 图上找出发动机在此工作状态下所需的点火提前角，按此要求进行点火。然后根据爆震传感器信号对上述点火要求进行修正，使发动机工作在最佳点火时刻。 电子点火系统也有闭环控制与开环控制之分:带有爆震传感器，能根据发动机是否发生爆震及时修正点火提前角的电控系统称
6、为闭环控制系统；不带爆震传感器，点火提前控制仅根据电控单元内设定的程序控制的称为开环控制系统。对于电子点火系统课题的探讨，主要是介绍各种电子点火系统的结构组成及其工作原理，无触点电子点火系统、有分电器计算机点火系统、无分电器电子点火系统的常见故障诊断及排除方法。通过这些问题的深入探讨，熟悉了解电子点火系统。1.2 汽车维修界的现状及面临挑战 检测，就成为汽车维修行业发展的重点。因为我国汽车维修行业发展比较晚，维修力量比较落后，已满足不了汽车行业快速发展的需要，主要表现为:1.维修人员技术水平落后，知识文化层次低目前，我国汽车维修行业从业人员主要由三部分组成，第一部分是老师傅，大约占到全部技术人
7、员的 5%。他们大多 40 岁以下，是师傅带徒弟模式下产生的。他们中只有极少数是从正规学校汽车专业毕业的。第二部分是技校生和高校毕业生组成的“少壮派” 。大约占到全部技术人员的30%，年龄在 35 岁以下，是维修企业的主要技术骨干力量。第三部分是没有接受过专业培训或教育的无业人员、农民，他们只有初中学历。据统计，国内汽车维修行业现有的 240 万从业人员中，真正具备诊断汽车故障能力的技术工人还不足 20%。汽车发动机从传统的化油器式向电喷式的变化，使得汽车维修的概念、方式也发生了根本的变化，由机械修理为主捎带一些简单电路检测的传统方式，转向依靠电子检测设备和信息数据进行诊断和维修。在社会上一直
8、存在一种偏见，认为汽车维修行业是技术浓度很低的工作，修车是干体力活，不需要脑力，这其实是对维修业从业人员的误解。电子点火系统总类结构及故障诊断 烟台汽车工程职业学院毕业论文5汽车现代检测设备本身就是高科技的产物，是电子检测技术、电脑技术的高级集成物。要熟练使用检测仪器、快速诊断故障位置、排除故障，需要汽车维修技术人员不断加强学习，进行技术培训，更新维修观念和技能 8。2.维修设备、手段落后，效率低下现在的电控汽油喷射式发动机，采用了大量的电子元件、装置来实现发动机各工况的精确控制。传统汽车故障检测的常用设备，因精度低，分辨率差，寿命短，己不能适应维修业发展的需要。现代汽车检测设备正在向智能化发
9、展，即以微处理器为基础，不仅能进行测量、储存信号和处理数据，而且能够接受内部或外部的指令。要准确、快速的诊断发动机故障，需要解码器、汽车专用示波器、汽车万用表、尾气检测仪、发动机分析仪等检测设备。有了这些专用的检测仪，插上汽车的专用检测接头，就可以很方便地知道汽车各系统的工作情况，准确判断故障所在，为快速地排除故障提供了强大的技术保障。然而，目前除了一些专业 4S 维修店外，大部分维修厂没有专用的维修设备，还处于维修传统发动机的手工作业状态。如何将现有检测设备的检测参数与发动机的经验、症状诊断法结合起来，就成为快速诊断故障的关键所在。3.维修信息、资料的获取范围窄为了提高汽车的综合性能各厂家不
10、断的将新结构，新技术应用于车辆发动机上，使得获取故障车辆的原始资料数据已成为快速诊断故障的首要条件。但对于现有的数千种车型，汽车维修技术人员不可能熟记、掌握所有车型的资料参数。而汽车新技术是不断发展的，仅仅依靠维修杂志、书刊来扩充资料，己不能满足快速诊断车辆故障的需要。在国际上，发达国家的汽车维修行业技术资料、故障检测诊断、技术培训均已网络化，在一定程度上实现了行业共享。而在我国，汽车维修行业网络的资料共享因为受到企业保护政策的约束，在资料服务方面受到各种限制。所以，现在需要建立一整套合理的资料共享规范，从而使得相关维修企业可以快速的获取最新维修资料、技术信息。1.3 加强排放检测的意义近年来
11、，汽车发动机向着多缸、高转速、高压缩比的方向发展，人们还力图通过改善混合气的燃烧状况，以及燃用稀混合气，以达到减少排气污染和节约燃油的目的。这些都要求汽车的点火系统能够提供足够高的次级电压、火花能量和最佳点火时刻。传统点火系统已经不能满足这些要求。因此，近几十年来各国都在积极探索改进途径，并研制了一系列的电子点火系统。电子点火系统总类结构及故障诊断 烟台汽车工程职业学院毕业论文6第二章 电子点火系统的种类和结构2.1 点火系统的要求 点火系统应在发动机各种工况合使用条件下保证准确地点燃气缸内的混合气。为此，点火系统应满足以下基本要求：1. 能产生足以击穿火花塞间隙的电压火花塞电极击穿而产生火花
12、时所需要的电压称为击穿电压。点火系产生的次级电压必须高于击穿电压，才能使火花塞跳火。击穿电压的大小受很多因素影响，其中主要有： （1）火花塞电极间隙和形状火花塞电极的间隙越大，击穿电压就越高； 电极的尖端棱角分明，所需的击穿电压低。（2）气缸内混合气体的压力和温度 混合气的压力越大，温度越低，击穿电压就越高。（3）电极的温度火花塞电极的温度越高，电极周围的气体密度越小，击穿电压就越低。2. 火花应具有足够的能量 发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度接近其自燃温度，仅需要 15mJ 的火花能量。但在混合气过浓或是过稀时，发动机起动、怠速或节气门急剧打开时，则需要较高的火花能量。并且随着现代
13、发动机对经济性和排气净化要求的提高，都迫切需要提高火花能量。因此，为了保证可靠点火，高能电子点火系一般应具有 80100mJ 的火花能量，起动时应产生高于 100mJ 的火花能量。3. 点火时刻应适应发动机的工作情况首先，点火系统应按发动机的工作顺序进行点火。其次，必须在最有利的时刻进行点火。 由于混合气在气缸内燃烧占用一定的时间，所以混合气不应在压缩行程上止点处点火，而应适当提前，使活塞达到上止点时，混合气已得到充分燃烧，从而使发动机获得较大功率。点火时刻一般用点火提前角来表示，即从发出电火花开始到活塞到达上止点为止的一段时间内曲轴转过的角度。如果点火过迟，当活塞到达上止点时才点火，则混合气
14、的燃烧主要在活塞下行过程中完成，即燃烧过程在容积增大的情况下进行，使炽热的气体与气缸壁接触的面积增大，因而转变为有效功的热量相对减少，气缸内最高燃烧压力降低，导致发动机过热，功率下降。如果点火过早，由于混合气的燃烧完全在压缩过程进行，气缸内的燃烧压力急剧升高，当活塞到达上止点之前即达最大，使活塞受到反冲，发动机作负功，不仅使发动机的功率降低，并有可能引起爆燃和运转不平稳现象，加速运动部件和轴承的损坏。2.2 电子点火系统的种类1. 无触点电子点火系统 无触点电子点火系统主要由点火信号发生器、点火器、点火线圈、分电器和火花塞等组成。与电子点火系统总类结构及故障诊断 烟台汽车工程职业学院毕业论文7
15、传统点火系统相比，无触点电子点火系统采用点火信号发生器和点火器取代白金触电来控制点火线圈初级电路的接通和开闭。无触点电子点火系统按信号发生器的工作原理，可分为磁感应式、霍尔式、光电式及电磁振荡式等。其中磁感应式和霍尔式的应用最为广泛。（1）磁感应式电子点火系统磁感应式电子点火系统，主要由磁感应信号发生器、分电器、点火线圈、火花塞等组成。磁感应信号发生器的作用是产生与发动机曲轴位置相应的磁感应电压脉冲信号，并输入给点火器作为点火控制信号。（2）霍尔式电子点火系统霍尔式电子点火系统由内装霍尔信号发生器的分电器、点火器、点火线圈、火花塞等组成。国产桑塔纳、红旗、捷达等轿车均采用该种类型的电子点火系统
16、。桑塔纳轿车装用的是集成电路电子点火器。 2. 有分电器的计算机电子点火系统有分电器的计算机电子点火系统主要由各种传感器、电控单元（ECU） 、分电器、点火线圈等组成。 3. 无分电器电子点火系统无分电器电子点火系统又称直接点火系统，简称 DIS。该种数字点火系统，除采用 ECU 控制闭合角、点火时刻和爆燃控制外，还取消了分电器，ECU 控制点火线圈模块实现点火高压的分配。无分电器电子点火系统的闭合角控制、点火时刻控制和爆燃控制的工作原理与有分电器的数字点火系统相同，而点火高压的分配则通过多个点火线圈实现。2.3 无触点电子点火系统 一、 无触点电子点火系统的组成无触点电子点火系统由：1、分电
17、器：内有配电器、信号发生器、机械式点火提前装置（离心式和真空式） ； 2、点火器：接受信号发生器的控制信号；控制点火线圈的初级绕组电流的通、断；其他（内有闭合角控制电路、恒流控制等）3、点火线圈； 4、火花塞等组成。二、 无触点电子点火系统与传统点火系统比较 1、结构上，取消了断电器。用信号发生器代替凸轮；用点火器取代了白金触点。2、原理上，初级绕组电流的通、断由信号发生器和点火器配合完成，其他工作过程变化不大 3、点火器除了控制初级绕组电流的通、断外，内有控制电路（闭合角控制和恒流控制）可改善点火性能。 三、无触点电子点火系统的优、缺点电子点火系统总类结构及故障诊断 烟台汽车工程职业学院毕业
18、论文8优点：由于采用了信号发生器，从根本上消除了由触点引起的一系列问题。在所有转速范围内都能可靠点火（闭合角控制和恒流控制） ，在提高点火电压和点火能量方面很有成效。缺点:对点火时刻的控制依然依靠离心式和真空式两套机械式点火提前装置来完成，不能保证发动机点火时刻始终处于最佳状况。 （因为最佳点火提前角除了与转速和负荷有关外，还和其他因素有关。 ） 2.3.1 磁感应式电子点火系统 解放 CA1092、东风 EQ1092、北京 BJ2020 等型汽车以及早期生产的部分轿车，都装配了磁感应式电子点火系统。它主要由磁感应式分电器、点火控制器、高能点火线圈和火花塞等组成。磁感应式分电器主要由磁感应传感
19、器、点火提前调节装置、配电器等组成。磁感应传感器由转子、定子、永久磁铁、传感线在 1 圈等组成。当发动机工作时，分寄电器通过转子、定子，使传感线器 1 圈内的磁通发生变化，产生电压信号，供给点火控制器。其突出优点是结构简单，不需外加电源。点火控制器又称电子点火控制器、电子点火组件或点火器，主要由点火专用的集成电路和一些辅助电子元件组成。它的主要作用是根据磁感应传感器输出的电压信号，控制点火线圈初级绕组电路的导通与截止，使点火线圈产生高压电。此外，点火控制器还有恒流控制、闭合角控制、停车断电控制、过压保护等功能。图 2-1是磁感应式电子点火系统原理图。2.3.2 霍尔式电子点火系统解放 CA64
20、40、解放 CA1046 型汽车以及早期生产的部分轿车，大都采用了霍尔式电子点火系统。它主要由霍尔式分电器、点火控制器、高能点火线圈、火花塞等组成。霍尔式分电器主要由霍尔 传 感 器 、点火提前调节装置、配电器等组成。霍尔传感器由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片、永久磁铁等组成。发动机工作时，分电器通过触发叶轮使霍尔集成电路的磁通发生变化，产生电压信号，供给点火控制器。与磁感应传感器不同的是，霍尔传感器需要一个输入电压。图 2-2 是霍尔式电子点火系统电路图。电子点火系统总类结构及故障诊断 烟台汽车工程职业学院毕业论文9图 1-2 霍 尔 式 电 子 点 火 系 统 电 路 图2.4 有分电器
21、的计算机点火系统 在发动机的电子集中控制系统中，点火系统由计算机控制称为计算机控制点火系统。现在生产的大部分轿车都采用计算机控制点火系统。该点火系统主要由传感器、电子控制器、点火控制器点火器、点火线圈和火花塞等组成。传感器是监测发动机工况信息的装置。传感器的结构形式和装配数量依车而异，主要有曲轴位置传感器、空气流量传感器飞节气门位置传感器、爆震传感器、冷却水温度传感器、进气温度传感器、氧传感器、车速传感器、空挡起动开关、点火开关、空调开关、蓄电池等。电子控制器用 ECU 表示。ECU 是发动机的控制核心。电子控制器的名称并不统一，生产厂家或公司不同，生产年代和控制内容不同，采用的名称也不尽相同
22、。电子控制器主要包括输入回路、输出回路、模数 A/D 转换器或模数 D/A 转换器、单片微型计算机和电源电路等。由于电子控制器的核心部件是单片微型计算机，通常将电子控制器称为微机或电脑。电子控制器的作用是根据发动机各传感器输入的信息和微机内存数据，通过运算处理和逻辑判断，然后输出指令信号，控制有关执行器如点火器工作。 此外，微机控制点火系统又分为分配式有配电器点火系统和直接式无配电器点火系统。分配式点火系统点火线圈产生的高压电由配电器按发动机作功顺序分配给各缸火花塞跳火，仍然要产生较多电火花，不仅浪费能量，而且还产生电磁干扰信号。而直接式点火系统没有配电器，点火线圈次级绕组的两端直接与火花塞相连，发动机运转时，微机根据传感器信号，直接控制各个点火线圈产生高压电，使相应火花塞跳火。到目前为止，无配电器微机控制点火系统是技术最先进的点火系统。有分电器的计算机点火系统主要由各种传感器、电控单元、分电器、点火线圈等组成，如图2-3 所示。 电子点火系统总类结构及故障诊断 烟台汽车工程职业学院毕业论文102.5 无分电器的计算机点火系统 无分电器微机控制点火系统由低压电源、点火开关、计算机控制单元(ECU)、点火控制器、点火线圈、火花塞、高压线和各种传感器等组成。如图 2-4 所示。有的无分电器点火系统还将点火线圈直接安装在火花塞上方，取消了高压线。
