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1、汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽油发动机管理系统故障诊断与修理 学习手册1 发 动 机 点 火 系 统 的 认 识 学 习 手 册 发 动 机 点 火 系 统 的 认 识 学 习 手 册 发 动 机 点 火 系 统 的 认 识 学 习 手 册 发 动 机 点 火 系 统 的 认 识 学 习 手 册知 识 要 求 知 识 要 求 知 识 要 求 知 识 要 求 3.1发 动 机 点 火 系 统 的 功 能 发 动 机 点 火 系 统 的 功 能 发 动 机 点 火 系 统 的 功 能 发 动 机 点 火 系 统 的
2、 功 能在汽油发动机中 ， 气缸内的混合气是由高压电火花点燃的 ， 而产生电火花的功能学习情 境 3点火异常故障诊断学习单 元 3.1发动机点火系统的认识 学时： 4学 习目标 学 习目标 学 习目标 学 习目标1.能通过与客户交流、查阅相关维修技术资料等方式获取车辆 检修 信息。2.能够快速识别发动机 点火 系统。3.能够向客户讲解发动机 点火 系统有关基本知识。4.能够指导客户正确使用发动机 点火 系统。客 户任务 客 户任务 客 户任务 客 户任务 工 具媒体 工 具媒体 工 具媒体 工 具媒体企业案例：某缸火花塞断路损坏。 车辆信息：桑塔纳时代超人轿车。 故障症状：冷车不易起动，怠速不
3、稳 ， 热车 加 速 犯 闯 ， 车 速 超 过 120km h后 提 速困难。 参考资料：学习手册、教学课件、教学录 像、演示录像、企业案例、维修资料、设 备手册、任务工单、测试习题 仪器设备： 发动机、 故障 诊断仪知 识要求 知 识要求 知 识要求 知 识要求 技 能要求 技 能要求 技 能要求 技 能要求 学 习拓展 学 习拓展 学 习拓展 学 习拓展了 解 发 动 机 点 火 系 统 的 功能、要求和分类。理 解 微 机 控 制 点 火 系 统 的组成和工作过程。 理 解 微 机 控 制 点 火 系 统 的工作原理。 理 解 微 机 控 制 点 火 系 统 的控制策略。 掌握就车识别
4、发动机点 火系统的方法。 了解点火控制器的功能。汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽油发动机管理系统故障诊断与修理 学习手册2是由发动机点火系统完成的， 发动机点火系统的功能 如 图 3-1-1所示 。图 3-1-1发动机点火系统的功能具体来说 ， 点火系统的功能有两方面 ： 将汽车电源的低电压转变为高电压 ， 再按照点火顺序送至各缸火花塞上，在压缩终了击穿火花塞，产生电火花，点燃混合气 ；能够根据发动机工况的变化 ， 进行点火时刻和点火能量的控制 ， 实现可靠而准确的点火。 3.12发 动 机 点 火 系 统 的
5、分 类 发 动 机 点 火 系 统 的 分 类 发 动 机 点 火 系 统 的 分 类 发 动 机 点 火 系 统 的 分 类根据点火系统初级电路的不同 ， 点火系统可分为传统点火系统 、 普通电子点火系统（有触点普通电子点火系统和无触点普通电子点火系统）和微机控制点火系统。 1传统点火系统最早应用于汽车的是传统点火系统 ， 其组成如图 3-1-2所示 ， 它采用机械触点控制初级电流，当触点闭合时，点火线圈初级电路接通，储存能量；当触点打开时 ， 点火线圈初级电路断开 ， 在次级线圈中产生高电压 ， 并经分电器加于火花塞 ， 击穿火花塞 ， 产生电火花点燃混合气 。 其优点是结构简单 、 更换
6、方便 。 缺点是初级电流受机械触点允许电流限制不能过大 ， 点火能量低 ； 闭合角不能调整 ； 次级电压上升速率较慢 ，在火花塞积炭时形成漏电流 ， 次级电压下降 ； 机械触点易烧蚀 ， 凸轮易磨损 ， 工作不可靠 ； 机械调整装置调节点火提前角 ， 反应速度慢 ， 控制精度低 。 目前 ， 传统的点火系统已经淘汰。汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽油发动机管理系统故障诊断与修理 学习手册3图 3-1-2传统点火系统2有触点普通电子点火系统有 触 点 电 子 点 火 系 统 是 最 早 机 电 相 结 合 的 产
7、品 之 一 ， 其 基 本 组 成 如 图 3-1-3所示 ， 它保留了原分电器中的机械触点 ， 增加了一个电子驱动电路 ， 大功率开关晶体三极管串联在点火线圈初级电路中 ， 机械触点接在三极管的基极电路中 。 当触点闭合时 ，大功率三极管导通 ， 接通初级电路 ； 当触点打开时 ， 大功率三极管截至 ， 断开初级电路 ， 次级线圈产生高压电而点火 。 其优点是 ： 减小了机械触点的电流 ， 消除了触点烧蚀 现象 ,并 取消了和触点并联的电容器，降低了故障率。缺点是：由于机械触点的存在 ， 继承了传统点火系统的缺点 ， 仍然采用机械调节装置调节点火提前角 ， 无闭合角调节功能，这些限制了点火性
8、能的提高。图 3-1-3有触点普通电子点火系统3无触点普通电子点火系统无触点普通电子点火系统取消了机械触点 ， 其基本组成如 图 3-1-4所示 ， 曲轴位置传感器产生控制点火的信号，点火控制器中的大功率三极管控制初级电路的通断 。点火控制器主要由脉冲信号处理 、 初级线圈电流控制 、 稳压电路 、 开关晶体管输出驱动电路和过压 、 反接 、 停车断电等保护电路组成 。 其优点是 ： 取消了机械触点 ， 提高了工作的可靠性；匹配了高能点火线圈，初级电流大，提高了击穿电压和点火能量 ，能够实现闭合角控制 ， 避免了高速失火和低速点火线圈过热现象 。 其缺点是仍采用机械调节装置调节点火提前角，调节
9、不准确。汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽油发动机管理系统故障诊断与修理 学习手册4图 3-1-4无触点普通电子点火系统4微机控制点火系统上述点火系统均采用机械调节装置调节点火提前角，一方面，机械装置反应慢 ，实时性差 ， 控制精度低 ； 另一方面 ， 点火提前角不仅与发动机转速和负载有关 ， 而且与其它因素有关 ， 如汽油的抗爆性能 、 混合气的空燃比 、 发动机工作温度和进气终了的 压 力 等 ， 因 而 越 来 越 不 能 满 足 现 代 发 动 机 的 需 要 。 随 着 微 处 理 机 技 术 的 发 展
10、 ， 在70年 代 中 期 ， 汽 车 上 开 始 应 用 微 处 理 机 控 制 点 火 ， 其 基 本 组 成 如 图 3-1-5所 示 。 该系统根据各种传感器检测发动机工况信息 ， 由控制单元对点火提前角和闭合角进行精确的控制 ， 点火时机更准确 、 合理 ， 使发动机性能更加优越 。 该点火系统中的分电器只起到分配高压电的作用，取消了点火提前角机械调节机构。图 3-1-5微机控制点火系统3.1发 动 机 点 火 系 统 的 要 求 发 动 机 点 火 系 统 的 要 求 发 动 机 点 火 系 统 的 要 求 发 动 机 点 火 系 统 的 要 求为了保证在各种工况和使用条件下可靠而
11、准确的点火 ， 点火系应满足以下基本要求。 1提供足以击穿火花塞电极间隙的高电压击穿火花塞电极产生电火花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 ， 才能击穿火花塞 ， 产生电火花 ， 点燃混合气 。 击穿电压与很多因素有关 ， 其中主要包括火花塞电极的间隙 、 温度 、 形状和极性 ， 以及气缸内混合气的密度和发动机的工况等。（ 1）火花塞电极间隙和形状火花塞电极间隙越大 ， 气体中的离子和电子受电场力的作用越小 ， 不易发生碰撞汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽油发动机管理系统故障诊断
12、与修理 学习手册5电离，击穿电压就越高；电极尖端棱角分明，则击穿电压降低。 （ 2）气缸内混合气的压力和温度混合气的压力越大，温度越低，其密度就越大，离子自由运动的距离就越短 ， 不易发生碰撞电离，击穿电压就越高。 （ 3）电极的温度和极性火花塞电极温度越高 ， 电极附近的气体密度越小 ， 击穿电压就越低 ； 针状的中心电极为负极且温度较高时 ， 击穿电压就较低 。 中心电极为负极时 ， 其击穿电压比中心电极为正极时约降低 20 40。此外，发动机的转速、功率以及混合气空燃比等因素也影响击穿电压的高低。 一般来说 ， 汽车发动机起动时常 需 9kV 17kV的高电压 ， 在满负荷低速时 需 8
13、kV10kV的高电压 ， 而正常点火所需的点火电压一般均在 15kV以上 。 考虑到各种不利因素的影响 ， 为了保证可靠着火 ， 点火系统的点火电压必须有一定的电压储备 ， 点火电压 均应在 15kV 20kV以 上。但电压过高，又会造成绝缘困难，成本提高，一般次级电压限制在 30kV以内。2提供足够的火花能量与持续时间要使混合气可靠点燃，火花塞产生的电火花必须具有一定的能量和持续时间 。 点燃 混 合 气 所 必 须 的 最 低 能 量 与 混 合 气 成 分 和 密 度 、 火 花 塞 电 极 间 隙 和 电 极 形 状 等 有关。发动机正常工作时，由于混合气在压缩行程终了时的温度已接近其
14、自燃温度 ， 因此 所需要的点火能量很小，只要 1mJ 5mJ就 可以了；在混合气过浓或过稀，发动机起动 、 怠速及急加速时 ， 需要有较高的火花能量 。 并且随着现代发动机对经济性和排放性的提高 ， 都迫切需要提高火花能量 。 基于上述原因 ， 为了保证可靠点火 ， 一般传统 点火系应具有 50mJ 80mJ的 初级点火能量，电子点火系应具有 80mJ 100mJ的 初级点火能量 ,起动时应能产生大于 100mJ的火花能量 ， 而且还要保证点火时间不少 于500us。 3提供适时的点火时刻点火时刻对发动机工作性能的影响比较大，要求点火系统能提供最佳点火时刻 。而发动机的最佳点火时刻应从发动机
15、功率 、 燃油消耗 、 燃烧是否粗暴以及排气净化等方面综合考虑 。 对于传统点火系统 ， 最佳点火时刻应保证燃烧最大压力出现在上止点后 10 15 ， 此时发动机的功率增大，燃油消耗较低。由于点火时刻一般都在上止点之前 ， 所以点火时刻常用点火提前角表示 ， 即从火花塞开始跳火到活塞运行至上止点为止的一段时间内曲轴转过的角度 。 如 图 3-1-6所示 ， 为最大燃烧压力时的曲轴转角（上止点后 10 15 ） ， 为最佳点火提前角。汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽车检测与维修专业教学资源库汽油发动机管理系统故障诊断与修理 学习手册6图 3-
16、1-6最佳点火提前角如果点火过迟 ， 当活塞到达上止点时才点火 ， 则混合气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行程进行 ， 气缸内的燃烧压力急剧升高 ， 当活塞到达上止点前即达最大 ， 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 。发动机的最佳点火提前角与发动机型号、发动机工况和发动机使用条件有关 。 不同的发动机 ， 发动机的不同工况 ， 最佳点火提前角是不同的 。 影响最佳点火提前角的主要因素是发动机的转速和负荷 ， 其次是汽油的辛烷值 、 混合气的成分 、 发动机压缩比、水温、进气压力、火花塞数量等因素。 （ 1）
