点火系统的故障诊断与检修拓展项目-汽车电器教学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,点火系统的故障诊断与检修,学习任务,4,拓展项目 微机控制点火系统,一、概述,发动机的最佳点火提前角与转速、负荷、水温、进气温度、空燃比、燃油的辛烷值等运行参数和使用因素有关。传统点火系统和无触点点火系统只考虑转速和负荷两种因素，用真空和机械离心的方法对点火提前角进行调节。由于机械调节的滞后、磨损等自身局限性，而与发动机所要求的理想点火特性相差甚远。,20,世纪,70,年代后期得到广泛应用的微机控制点火系统，实现了点火提前角的自动控制，即可根据发动机的工况对点火提前角进行适时控制。,微机控制点火系统具有响应速度快、运算和控制精度高、抗干扰能力强等优点，使发动机在各种工况和使用条件下的点火提前角都与相应的最佳点火提前角比较接近，并且不存在机械磨损等问题，使发动机的性能得到进一步改善和更加充分的发挥。因此，微机控制点火系统是继无触点的普通电子点火系统之后，点火系统发展的又一次飞跃。,微机控制点火系统，按是否配有分电器分为有分电器微机控制点火系统和无分电器微机控制点火系统两种。,拓展项目 微机控制点火系统,二、微机控制的点火系统的组成与工作原理,1.,微机控制点火系的组成,微机控制点火系统是点火系统发展的重大突破，其最大成功在于取消了机械点火提前调节装置，实现了点火提前角的电脑自动控制。目前，微机控制点火系统在设计和结构上，随着汽车生产厂家、生产年代不同都有所不同，但基本结构是大同小异，一般由各类传感器、电子控制器,ECU(Electronic Control Unit),、和点火执行器三部分组成。系统的组成如图,4.36,所示。有分电器的微机控制点火系中点火执行器是由电子点火器、点火线圈、分电器及火花塞组成。,拓展项目 微机控制点火系统,(1),传感器,传感器主要用于检测反馈发动机工况信息，为,ECU,提供点火提前角的控制依据。其中，最主要的传感器是转速传感器、曲轴位置传感器和空气进气量传感器。,(2),电子控制单元,(ECU),电子控制单元,(ECU),是点火系统的控制中枢，其作用是根据发动机各传感器的输入信息及内存数据，进行运算、处理、判断，然后输出指令,(,信号,),，控制执行器,(,点火器,),的动作，达到快速、准确控制发动机工作的目的。,(3),点火器,点火器为电子控制单元的执行机构，它根据电子控制单元输出的指令,(,信号,),，通过内部大功率管的导通与截止，控制初级电流的通断，完成点火工作。有些点火器还具有恒流控制、闭合角控制、气缸判别、点火监视等功能。,拓展项目 微机控制点火系统,2.,微机控制点火系的工作原理,发动机运行时，,ECU,不断采集发动机的转速、负荷、冷却水温度、进气温度等信号，并于微机内存储器中预先存储的最佳控制参数进行比较，确定出该工况下最佳点火提前角和初级线路的最佳导通时间，并以此向点火控制模块发出指令。,点火控制模块根据,ECU,的点火指令，控制点火线圈初级回路的导通和截止。当电路导通时，有电流从点火线中的初级线圈流过，点火线圈此时将点火能量以磁场的形式储存起来。当初级线圈中的电流被切断时，次级线圈中将产生很高的感应电动势,(1530kV),，送到工作气缸的火花塞，点火能量被瞬间释放，并迅速点燃汽缸内的混合气，发动机完成做功过程。,拓展项目 微机控制点火系统,3.,微机控制点火系的控制功能,(1),点火提前角控制,在,ECU,的,ROM,中，存储有点火提前脉谱图，如图,4.37,所示。该图包含每一个发动机工况点的点火提前角，这个点火提前角是在设计发动机时，按照预定的准则要求，对燃油消耗、转矩、排放污染、距爆燃极限的安全余量、发动机温度以及车辆的行驶性能等优化处理后得到的。根据实际需要，完整的点火脉谱图，包含大约,1000,到,4000,个独立的可重复使用的点火提前角数值。,发动机工作时，,ECU,综合各传感器的输入信息，从,ROM,中选出最适当的点火提前角，再根据曲轴转速与位置传感器和凸轮轴位置传感器,(,同步信号传感器、判缸传感器,),的信号，控制大功率三极管的导通与截止，即控制点火线圈初级电流的通与断。,拓展项目 微机控制点火系统,拓展项目 微机控制点火系统,图,4.38,点火提前角为,30,、曲轴转速为,2000rpm,、导通时间为,5ms,时的点火控制原理,(2),通电时间控制,根据点火原理，微机控制的点火系点火线圈的一次电路被接通后，其一次电流是按指数规律增长的，一次断开电流直接影响点火能量和二次电压最大值,U2max,。一次电路被断开瞬间，一次电流所能达到的值即断开电流与一次电路接通的时间长短有关。只有通电时间达到一定值时，一次电流才可能达到饱和，进而获得较高的二次电压。因此，必须保证有足够的通电时间。但如果通电时间过长，点火线圈又会发热并使电能消耗增大。考虑到上述两方面的要求，必须要控制一个最佳通电时间。,对通电时间进行控制，就是对点火闭合角进行控制。系统对闭合角进行控制时，,ECU,的内存中存储了根据电源电压和发动机转速确定的点火闭合角三维数据表格。,ECU,通过查找表格内的数据，即可计算确定最佳的点火闭合角。,另外，蓄电池电压变化也会影响一次电流，如蓄电池电压下降时，在相同的通电时间里一次电流所达到的值将会减小，因此必须对通电时间进行修正。,拓展项目 微机控制点火系统,三、微机控制点火系的类型,微机控制点火系主要有两种形式：带分电器的微机点火系和不带分电器的微机点火系。,1.,有分电器的微机控制点火系统,有分电器微机控制点火系统一般由传感器、微机控制器、点火执行器等组成，如图,4.39,所示。,在微机控制的有分电器点火系统中，分电器唯一的用途是产生初级电路的开关信号和把次级电压分配到各个火花塞。这种机械配电方法具有点火能量损失大、高速时火花能量不易保证、电磁干扰严重、易产生漏电和磨损后影响点火正时的缺陷。,桑塔纳,GLi,、红旗,CA7220E,型轿车和切诺基,Cherokee,吉普车点火系统都采用了这种配电方式。,拓展项目 微机控制点火系统,2.,无分电器微机控制点火系统,无分电器点火系统,(,丰田称之为,DLI,：,Distributor-less Ignition System,；通用称之为,DIS,：,Direct Ignition System),取消了传统的分电器，没有分火头和分电器盖，它将点火线圈产生的高压电直接输送给火花塞，因此又称微机控制直接点火系统。我国一汽大众生产的部分奥迪轿车和捷达轿车、上海大众汽车公司生产的部分桑塔纳,2000,型轿车等也相继采用了无分电器点火系统。无分电器点火系统正逐步成为点火系统的主流。,无分电器微机控制点火系统由低压电源、点火开关、微机控制单元,(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。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。,无分电器微机控制点火系统有二极管分配式和点火线圈分配式两大类。,拓展项目 微机控制点火系统,(1),二极管分配式,二极管配电方式是利用二极管的单向导通特性，对点火线圈产生的高压电进行分配的同时点火方式。与二极管配电方式相配的点火线圈有两个初级绕组、一个次级绕组，相当于是共用一个次级绕组的两个点火线圈的组件。次级绕组的两端通过四个高压二极管与火花塞组成回路，其中配对点火的两个活塞必须同时到达上止点，即一个处于压缩行程上止点时，另一个处于排气行程上止点。微机控制单元根据曲轴位置等传感器输入的信息，经计算、处理，输出点火控制信号，通过点火控制器中的两个大功率三极管，按点火顺序控制两个初级绕组的电路交替接通和断开。利用四个高压二极管的单向导电性，交替地对,1.4,缸和,2.3,缸进行点火，如图,4.40,所示。由于点火线圈有两组初级绕组，且电流方向相反，所以点火时在次级绕组产生的电压极性相反。当功率三极管,V,1,截止时，点火线圈次级绕组产生上正下负的高压电，这时，高电压二极管,VD,1.,VD,4,导通，,1.4,缸火花塞跳火；当功率三极管,V,2,截止时，点火线圈次级绕组产生下正上负的高压电，这时，高电压二极管,VD,2.,VD,3,导通，,2.3,缸火花塞跳火。,拓展项目 微机控制点火系统,二极管分配方式与同时点火方式具有相同的特点，但对点火线圈的要求更高。二极管配电方式配用的点火线圈有两个初级绕组,(,或一个初级绕组被中心抽头分成两个部分，组成两个初级绕组,),和一个次级绕组。次级绕组有两个输出端，每个输出端又分别接两个方向相反的高压二极管，这样次级线圈通过四个高压二极管与火花塞组成回路；两个初级绕组的电路由点火控制器中的两个大功率三极管控制轮流接通和断开。点火线圈有两种形式：一种是点火线圈只包含初级绕组和次级绕组，不包含高压二极管，高压二极管装在火花塞上方，便于高压二极管检修，点火线圈有两个高压插座；另一种是点火线圈既包含初级绕组和次级绕组，又包含四个高压二极管，点火线圈有四个高压插座，这种结构有利于简化线路结构，高压线连接简便，但是一旦有一个高压二极管损坏，点火线圈就需要更换。,拓展项目 微机控制点火系统,(2),点火线圈分配式,点火线圈分配式无分电器点火系是将来自点火线圈的高压电直接分配给火花塞，有同时点火和单独点火两种方式。,1),单独点火方式,BOSCH,公司于,1983,年开发并采用了如图,4.41,所示的单独点火方式，即一个火花塞配用一只点火线圈。这种点火方式的优点如下：,由于可以取消高压导线，将点火线圈直接安装在火花塞顶上。因而能量损失小，电磁干扰也大大减少；,特制的点火线圈的充放电时间极短，能在高达,9000rpm,的宽转速范围内，提供足够点火电压和点火能量。,单独点火方式特别适合在双凸轮轴发动机上配用，点火线圈安装在两根凸轮轴中间，每一点火线圈压装在各缸火花塞上，在布置上很容易实现。奥迪轿车四气门五缸发动机的点火线圈安装情况，每个点火线圈通过导向座用四个螺钉固定在气缸盖的盖板上，然后再扣压到各缸火花塞上，如图,4.42,所示。,拓展项目 微机控制点火系统,拓展项目 微机控制点火系统,图,4.41,单独点火方式,图,4.42,奥迪五缸发动机点火线圈的安装,2),同时点火方式,(,浪费火花的点火方式,),所谓同时点火方式是指，一个点火线圈有两个高压输出端，它们分别与一个火花塞相连，同时为两个气缸点火，如图,4.43,所示。这种方式要求共用一只点火线圈的两个气缸的工作相位差,360,曲轴转角，这样在一缸火花塞在压缩上止点跳火的同时，另一缸则在排气上止点跳火。由于压缩缸内的压力高，所需的击穿电压也较高；而排气缸内的压力很小，并且在燃烧末期气体中有导电离子存在，使得火花塞很容易跳火，能量损失小。因此，跳火时的大部分电压降都加在压缩缸的火花塞上，从而保证了压缩缸的正常点火。,在大功率三极管导通的瞬间，点火线圈的次级绕组会产生大约,1000V,的电压。由于无分电器点火系统没有附加的配电器间隙，,1000V,电压全部作用在火花塞上。如果此时活塞正处于进气行程末期与压缩行程初期之间，缸内的压力较小，则很可能使火花塞跳火，产生回火现象，造成发动机不正常运转。,拓展项目 微机控制点火系统,为了防止这种现象的产生，在电路中串联一个二极管，如图,4.43b),所示。当大功率管导通时，由于二极管的反向截止功能，,1000V,的高压电无法使火花塞跳火。而当大功率管截止时，高压电可顺利地通过二极管使火花塞跳火。,双缸同时点火方式只用于气缸数为双数的发动机上。图,4.43c),是四缸发动机双缸同时点火方式。发动机采用同时点火方式时，点火线圈实际是由若干个相互屏蔽的、独立的点火线圈组装起来形成的一个点火线圈组件。每个独立的点火线圈初级绕组的一端通过点火开关与电源正极相连，另一端由点火控制器的大功率三极管控制搭铁；次级绕组两端分别接到两个气缸的火花塞上，使两个气缸的火花塞同时跳火。,拓展项目 微机控制点火系统,谢 谢！,