汽車電子控制技術(shù)任務(wù)二汽油機(jī)電控點(diǎn)火系統(tǒng)的檢修課件

1、1 汽油機(jī)電控點(diǎn)火系統(tǒng)的故障診斷與維修 電控點(diǎn)火系統(tǒng)（ESA）由信號(hào)輸入裝置、ECU和執(zhí)行器三部分組成。電控點(diǎn)火系統(tǒng)主要控制發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)刻、點(diǎn)火持續(xù)時(shí)間和爆燃。對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)控制合理，能使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最佳，同時(shí)使排放污染物的生成達(dá)到最少。2知識(shí)要求：1.了解點(diǎn)火系統(tǒng)的作用和點(diǎn)火系統(tǒng)控制過(guò)程2.掌握點(diǎn)火系統(tǒng)的組成和工作原理3.掌握電子點(diǎn)火系統(tǒng)工作過(guò)程4.掌握點(diǎn)火提前角的控制原理能力要求：1.認(rèn)識(shí)電火系統(tǒng)各組成部件2.能正確檢查點(diǎn)火的高低壓電路，并能對(duì)常見(jiàn)故障進(jìn)行檢修3對(duì)點(diǎn)火系有如下要求：1.點(diǎn)火裝置應(yīng)能產(chǎn)生足以擊穿火花塞間隙的高壓電；2.電火花應(yīng)有足夠的點(diǎn)火能量；3.能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況

2、的變化提供最佳的點(diǎn)火時(shí)刻；4.在特殊使用條件下，如熱帶、寒帶、潮濕地帶以及空氣稀薄的高原地帶行駛的車輛點(diǎn)火裝置必須可靠地工作。4一、點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)展 1886年，第一輛以四循環(huán)內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車是以磁電機(jī)為電源的點(diǎn)火系。20世紀(jì)60年代，出現(xiàn)了晶體管代替觸點(diǎn)通斷點(diǎn)火線圈初級(jí)電流的電子點(diǎn)火系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代初，無(wú)觸點(diǎn)的電子點(diǎn)火系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)。并在短時(shí)間內(nèi)得到了迅速發(fā)展及廣泛運(yùn)用。20世紀(jì)70年代末，以微機(jī)控制點(diǎn)火時(shí)刻的電子控制系統(tǒng)開(kāi)始在汽車上使用。微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)電子點(diǎn)火系統(tǒng)不能適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況和狀態(tài)改變時(shí)對(duì)點(diǎn)火提前角的實(shí)際需要的問(wèn)題，使發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗和排污進(jìn)一步降低。目前，最先進(jìn)的是無(wú)分

3、電器微機(jī)控制的電子點(diǎn)火系。5二、電子點(diǎn)火系的類型 1.按照點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器的類型分類（1）霍爾式電子點(diǎn)火系統(tǒng) 該類點(diǎn)火系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器是用霍爾元件制成。 （2）磁感應(yīng)式電子點(diǎn)火系 該類點(diǎn)火系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器是利用電磁感應(yīng)原理制成， （3）光電式電子點(diǎn)火系統(tǒng) 該類點(diǎn)火系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器是利用發(fā)光元件和光電轉(zhuǎn)換元件制成。微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)電子點(diǎn)火系統(tǒng)不能適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況和狀態(tài)改變時(shí)對(duì)點(diǎn)火提前角的實(shí)際需要的問(wèn)題，使發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗和排污進(jìn)一步降低。目前，最先進(jìn)的是無(wú)分電器微機(jī)控制的電子點(diǎn)火系。6二、電子點(diǎn)火系的類型2.按初級(jí)電流控制方式分類 （1）信號(hào)觸發(fā)式電子點(diǎn)火系統(tǒng) 點(diǎn)火線圈的初級(jí)電流由點(diǎn)火觸發(fā)信號(hào)

4、控制，觸發(fā)信號(hào)由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和分電器軸轉(zhuǎn)動(dòng)的位置以及點(diǎn)火提前機(jī)構(gòu)的工作情況決定。早期的電子點(diǎn)火系統(tǒng)幾乎都是該類系統(tǒng)。 （2）微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng) 該類系統(tǒng)是利用微機(jī)控制點(diǎn)火時(shí)刻的電子控制系統(tǒng)。7三、傳統(tǒng)電子點(diǎn)火系的組成 傳統(tǒng)電子點(diǎn)火系主要由電源、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火線圈、分電器（信號(hào)發(fā)生器、配電器和點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置）、火花塞以及高壓線等組成。8四、傳統(tǒng)電子點(diǎn)火系的工作原理 在傳統(tǒng)電子點(diǎn)火系中，電源供給的低壓直流電，經(jīng)點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組到達(dá)點(diǎn)火模塊，點(diǎn)火模塊根據(jù)分電器中的信號(hào)發(fā)生器傳來(lái)的電信號(hào)，判斷曲軸位置，從而控制點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組電流的通、斷，進(jìn)而把經(jīng)過(guò)點(diǎn)火線圈的電流轉(zhuǎn)化為脈沖電流，點(diǎn)火線圈產(chǎn)生高壓電，再經(jīng)

5、配電器分送到各缸火花塞，在火花塞的電極間產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃可燃混合氣，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作。傳統(tǒng)點(diǎn)火系的工作原理如圖3-26所示。9四、傳統(tǒng)電子點(diǎn)火系的工作原理 圖3-26 傳統(tǒng)電子點(diǎn)火系工作原理10四、傳統(tǒng)電子點(diǎn)火系的工作原理 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，分電器軸帶動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)裝置旋轉(zhuǎn)。信號(hào)裝置便能根據(jù)不同的工作機(jī)理，輸出對(duì)應(yīng)于氣缸數(shù)及曲軸位置的較高電壓信號(hào)，這個(gè)電壓信號(hào)使點(diǎn)火控制器集成電路中末級(jí)大功率三極管導(dǎo)通，點(diǎn)火系初級(jí)電路接通：電源“”點(diǎn)火線圈點(diǎn)火控制器（三極管）搭鐵。 當(dāng)信號(hào)發(fā)生器輸出較低的電壓信號(hào)時(shí)，使點(diǎn)火器大功率三極管截止，初級(jí)電路切斷，次級(jí)產(chǎn)生高壓。11 普通電子點(diǎn)火系統(tǒng)對(duì)點(diǎn)火提前角的控制均采用

6、離心式或真空式點(diǎn)火提前裝置，存在機(jī)械系統(tǒng)滯后效應(yīng)、磨損以及裝置本身的機(jī)械記憶等因素的影響。該點(diǎn)火系統(tǒng)不能保證點(diǎn)火時(shí)刻處于最佳值，逐漸被電控點(diǎn)火系統(tǒng)取代。電控點(diǎn)火系統(tǒng)由ECU根據(jù)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和控制，同時(shí)采用爆震傳感器對(duì)爆震進(jìn)行檢測(cè)，ECU根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行反饋控制。因此，電控點(diǎn)火系統(tǒng)能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)任何工況下提供最佳的點(diǎn)火提前角，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性都達(dá)到最佳。12 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要由與點(diǎn)火有關(guān)的各種傳感器、電子控制器（電控單元ECU）、點(diǎn)火控制器（點(diǎn)火器）、電源、點(diǎn)火線圈、分電器（有分電器電控點(diǎn)火系統(tǒng)）、火花塞等組成，微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成框

7、圖如圖3-27所示。一、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成13 1.傳感器及其作用傳感器用來(lái)檢測(cè)與點(diǎn)火有關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作信息，并將檢測(cè)結(jié)果輸入電子控制器，作為運(yùn)算和控制點(diǎn)火時(shí)刻的依據(jù)。各車型使用的傳感器類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)及安裝位置不同，但其作用大同小異。 2.電子控制器（電控單元ECU） 電子控制器是點(diǎn)火控制系統(tǒng)和電控燃油噴射系統(tǒng)的核心，其作用是接收各相關(guān)傳感器及開(kāi)關(guān)信號(hào)，并按照設(shè)定的程序?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行運(yùn)算、分析后，輸出控制指令，控制電子點(diǎn)火器工作，實(shí)現(xiàn)最佳的點(diǎn)火提前角控制和點(diǎn)火線圈初級(jí)線圈通斷控制。電子控制器的結(jié)構(gòu)如圖3-28所示，它包括中央處理器（CPU）、輸入/輸出裝置、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換器、電源電路和

8、備用電路等。一、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成14 一、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成圖3-28 電控單元ECU組成15 3.點(diǎn)火控制器 點(diǎn)火器是電控點(diǎn)火系統(tǒng)的執(zhí)行器，其作用是根據(jù)ECU的指令，通過(guò)內(nèi)部大功率三極管的導(dǎo)通和截止，控制初級(jí)電流的的通斷，完成點(diǎn)火工作。 4.電源 電源一般由蓄電池和發(fā)電機(jī)共同組成，主要是為點(diǎn)火系統(tǒng)提供電能，啟動(dòng)時(shí)由蓄電池提供，啟動(dòng)后由發(fā)電機(jī)提供。 5.點(diǎn)火線圈 點(diǎn)火線圈可以將火花塞跳火所需的能量存儲(chǔ)在線圈磁場(chǎng)中， 并將電源提供的低壓電轉(zhuǎn)變成足以擊穿火花塞間隙的1520KV的高壓電。 6.分電器 在有分電器的電控點(diǎn)火系統(tǒng)中，分電器要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的分配，按照點(diǎn)火順序依次給各缸的火花塞。 7

9、.火花塞 一、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成16 1微機(jī)控制有分電器點(diǎn)火系統(tǒng) 有分電器電控點(diǎn)火系統(tǒng)的次級(jí)線圈產(chǎn)生的高壓，通過(guò)分電器中的配電器按各缸點(diǎn)火順序進(jìn)行分配，并依次送到各缸火花塞。該系統(tǒng)在進(jìn)行高壓分配時(shí)產(chǎn)生較多電火花，不僅浪費(fèi)能量，而且產(chǎn)生電磁干擾，如圖3-29所示。隨著無(wú)分電器電控點(diǎn)火系統(tǒng)的出現(xiàn)，有分電器電控點(diǎn)火系統(tǒng)已趨于淘汰。二、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的分類17 2.微機(jī)控制無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng) 微機(jī)控制無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)取消了分電器，該系統(tǒng)中點(diǎn)火線圈上的高壓線直接與火花塞相連。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電控單元根據(jù)各傳感器輸入的信息，經(jīng)分析、運(yùn)算和處理后根據(jù)點(diǎn)火順序?qū)Ⅻc(diǎn)火控制信號(hào)送到點(diǎn)火器，由點(diǎn)火器控制初級(jí)線圈的

10、通斷，使次級(jí)線圈產(chǎn)生高壓，適時(shí)地控制各缸火花塞點(diǎn)火，如圖3-30所示。二、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的分類18 二、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的分類圖3-30 無(wú)分電器式電控點(diǎn)火系統(tǒng)組成示意圖 19 （1）兩缸同時(shí)點(diǎn)火方式1）點(diǎn)火線圈分配式兩缸同時(shí)點(diǎn)火 ECU根據(jù)凸輪軸位置傳感器信號(hào)，選擇相應(yīng)點(diǎn)火的汽缸，并將點(diǎn)火信號(hào)送給點(diǎn)火組件，點(diǎn)火組件中的大功率晶體管按點(diǎn)火順序依次次截止或?qū)?，從而控制每個(gè)點(diǎn)火線圈順序產(chǎn)生高壓電，此高壓由點(diǎn)火線圈直接輸送到成對(duì)的兩缸火花塞上，使火花塞跳火，如圖3-31所示。二、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的分類20 二、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的分類1-輸入電路；2-穩(wěn)壓電源；3-微處理器； 4-輸入電路；5-閉

11、合角控制電路；6-IGf發(fā)生電路 7-氣缸判別電路；8、9、10-驅(qū)動(dòng)電路；11-點(diǎn)火線圈；12-火花塞 圖3-31 點(diǎn)火線圈分配式兩缸同時(shí)點(diǎn)火的電路分析21 2）二極管配電式兩缸同時(shí)點(diǎn)火 二極管配電點(diǎn)火方式是四個(gè)汽缸公用一個(gè)點(diǎn)火線圈，其內(nèi)部裝有兩個(gè)初級(jí)線圈、一個(gè)次級(jí)線圈，利用四個(gè)高壓二極管的單向?qū)щ娦耘c火花塞構(gòu)成兩個(gè)回路，完成對(duì)一、四缸和二、三缸的高壓分配。點(diǎn)火器中的兩只功率三極管分別控制一個(gè)初級(jí)線圈，兩只功率三極管由電控單元按點(diǎn)火順序交替控制其導(dǎo)通與截止，如圖3-32所示。二、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的分類22 二、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的分類 1-電子點(diǎn)火器；2-點(diǎn)火線圈；3-氣缸蓋；4-次級(jí)繞組；5

12、-初級(jí)線圈A；6-初級(jí)線圈B 圖3-32二極管分配式兩缸同時(shí)點(diǎn)火的電路分析23 3）單獨(dú)點(diǎn)火方式 單獨(dú)點(diǎn)火方式在多氣門、高轉(zhuǎn)速汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上普遍采用，其結(jié)構(gòu)如圖3-33所示。該點(diǎn)火系統(tǒng)由電控單元、點(diǎn)火控制模塊、點(diǎn)火線圈和火花塞等組成。二、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的分類24 二、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的分類 圖3-33 各缸單獨(dú)點(diǎn)火方式電路分析25 汽油機(jī)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的功能主要包括點(diǎn)火提前角控制、通電時(shí)間控制和爆震控制三個(gè)方面。1.點(diǎn)火提前角控制 在點(diǎn)火系統(tǒng)的控制中，大多數(shù)車型的實(shí)際點(diǎn)火提前角等于初始點(diǎn)火提前角加基本點(diǎn)火提前角加修正點(diǎn)火提前角，而根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況不同，ECU對(duì)實(shí)際點(diǎn)火提前角業(yè)要做出相應(yīng)調(diào)

13、整。如啟動(dòng)期間的點(diǎn)火提前角控制和發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的點(diǎn)火提前角控制。（1）啟動(dòng)工況的點(diǎn)火提前角控制（2）正常運(yùn)行時(shí)的點(diǎn)火提前角控制三、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的功能26 2.通電時(shí)間控制 通電時(shí)間控制指的是ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和蓄電池電壓調(diào)節(jié)初級(jí)線圈的通電時(shí)間。當(dāng)點(diǎn)火線圈的初級(jí)電路接通后，其初級(jí)電流按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。通電時(shí)間越長(zhǎng)，初級(jí)線圈斷開(kāi)電流越大，次級(jí)線圈產(chǎn)生的高壓越大，火花塞點(diǎn)火能力大大加強(qiáng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，必須保證初級(jí)線圈有足夠的通電時(shí)間。但通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，電流過(guò)大，會(huì)使點(diǎn)火線圈發(fā)熱，甚至燒壞，并會(huì)造成電能的浪費(fèi)。因此，合理的通電時(shí)間，既能得到較大的初級(jí)電流，獲得較高的點(diǎn)火能量和次級(jí)電壓，改善點(diǎn)火性

14、能，同時(shí)又不會(huì)損壞點(diǎn)火線圈。三、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的功能27 通電時(shí)間的長(zhǎng)短可以用閉合角來(lái)衡量，閉合角指的是初級(jí)線圈通電時(shí)對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。不同的轉(zhuǎn)速，單位曲軸轉(zhuǎn)角所代表的絕對(duì)通電時(shí)間各不相同。因此，在現(xiàn)代汽車的電控點(diǎn)火系統(tǒng)中，要隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化對(duì)閉合角進(jìn)行控制，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，閉合角應(yīng)增大，如圖3-38所示。 當(dāng)電源電壓發(fā)生變化時(shí)，初級(jí)線圈達(dá)到飽和電流所需的絕對(duì)時(shí)間也會(huì)發(fā)生變化。為了準(zhǔn)確的控制通電時(shí)間（閉合角），通過(guò)試驗(yàn)把不同的蓄電池電壓和不同轉(zhuǎn)速下，初級(jí)線圈電流達(dá)到飽和時(shí)所需的通電時(shí)間（閉合角），繪成閉合角脈譜圖存儲(chǔ)在ROM中，如圖3-39。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)和蓄電池電壓信號(hào)在

15、脈譜圖中查出相應(yīng)的閉合角，對(duì)初級(jí)線圈的通電時(shí)間進(jìn)行控制。三、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的功能28 三、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的功能圖3-38 閉合角與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 圖3-39 通電時(shí)間u電源電壓的關(guān)系29 3.爆震反饋控制汽油機(jī)的爆震和點(diǎn)火提前角有非常密切的關(guān)系。一般情況下，點(diǎn)火提前角越大，產(chǎn)生爆震的可能性越大。當(dāng)爆震產(chǎn)生時(shí)，減小點(diǎn)火提前角可消除爆震；如果點(diǎn)火提前角遠(yuǎn)離爆震邊緣，又會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性不能達(dá)到最佳。如圖3-40所示，在采用閉環(huán)控制的電控點(diǎn)火系統(tǒng)中，ECU根據(jù)爆震傳感器信號(hào)，對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行反饋控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于爆震的邊緣，既能防止爆震發(fā)生，又能保證汽車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。三、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)

16、的功能30 三、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的功能圖3-40 爆震控制電路框圖31 一、電控點(diǎn)火系統(tǒng)檢修步驟，如圖3-42所示。 項(xiàng)目實(shí)施32 AJR型發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系主要組件的檢修 AJR型發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)采用無(wú)分電器雙火花直接點(diǎn)火系統(tǒng)。點(diǎn)火線圈發(fā)生故障，發(fā)動(dòng)機(jī)立即熄火或不能啟動(dòng)。ECU不能檢測(cè)到該故障信息。如果一個(gè)火花塞由于開(kāi)路使這個(gè)點(diǎn)火回路斷開(kāi)，那么和它共用一個(gè)點(diǎn)火線圈的火花塞也因電氣線路故障而不能跳火。如果一個(gè)火花塞由于短路而不能跳火，但電氣回路沒(méi)有斷開(kāi)，那么和它共用一個(gè)點(diǎn)火線圈的火花塞仍然能夠跳火。圖3-43為AJR型發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系電路接線圖。 任務(wù)實(shí)施33 任務(wù)實(shí)施34 測(cè)試點(diǎn)火線圈的供電電壓。拔下點(diǎn)火線圈的4針插頭，用發(fā)光二極管測(cè)試燈連