汽车点火系统故障诊断与维修(dx)

汽车点火系统故障诊断与维修(dx) 内蒙古交通职业学院毕业论文() 论文题目:汽车点火系统故障诊断与维修 专业班级:汽车与维修0905 学生姓名: 董 雄 指导教师: 纪云飞 完成日期: 2011-10-5 - 1 - 目 录 目 录 ............................................................................................................................................. - 2 - 1前言 ............................................................................................................................................ - 4 - 1点火系统的分类及结构 ............................................................................................................ - 5 - 1.1点火系统的分类 ........................................................................................................... - 5 - 1.1.1传统点火系统 ................................................................................................... - 5 - 1.1.2 电子点火系统 .................................................................................................. - 5 - 2点火系统的常见故障诊断及维修 ............................................................................................ - 6 - 2.1常见故障 ....................................................................................................................... - 6 - 2.2故障及排除 ................................................................................................... - 6 - 3发动机点火示波器概述 ............................................................................................................ - 8 - 3.1初级点火波形分析 ....................................................................................................... - 9 - 3.1.1初级低压点火波形分析 ................................................................................... - 9 - 3.1.2电子点火初级单缸波形 ................................................................................. - 11 - 3.2次级点火波形分析 ..................................................................................................... - 12 - 3.2.1次级点火波形特点 ......................................................................................... - 12 - 3.2.2.分析次级点火波形的要点 ............................................................................ - 13 - 3.2.3次级点火波形可以查明的故障 ..................................................................... - 15 - 3.3点火提前角信号分析 ................................................................................................. - 16 - 4.3.1点火提前角的定义 ......................................................................................... - 16 - 3.3.2测试方法 ......................................................................................................... - 16 - 结论 ............................................................................................................................................. - 17 - 参考文献 ..................................................................................................................................... - 19 - - 2 - 摘 要 伴随着科学技术的飞跃发展，各种先进的汽车电子控制技术被广泛应用到汽车上，先进的电子控制技术使汽车的动力性和燃油经济性得到了很大的提高，也减少了空气污染，汽车电子控制技术大大促进了汽车工业的发展。而汽车的电子控制是从发动机开始的，而发动机的控制技术是从控制点火开始的，在各种工况下，可以通过ECU控制各个执行器从而获得最佳的点火提前角，使发动机的动力性、经济性、排放性及稳定性均处于最佳。在整个工作过程中，都可对点火线圈初级电路的通电时间和电流进行控制，不仅提高了点火的可靠性，而且可有效地减少电能消耗，防止点火线圈烧损。采用爆燃控制功能后，可使点火提前角控制在爆燃的临界状态，以此获得最佳的燃烧过程。本文则主要通过对汽车点火系分类及结构的检测与维修和常见故障诊断与维修的方法的论述，使人们对点火系有了更入的了解，有助于维修技师对点火系统进行快速的诊断和维修，有助于维修行业的发展。 - 3 - 内蒙古交通职业学院毕业论文(设计) 1前言 汽车点汽油机点火系统的性能对汽油机的动力性、经济性和排放性具有及其重要的影,但是只有在点火系统满足一定的基本要求才后，才能能使汽油机的各项性能达到较好响 的水平，因此电控点火系应运而生。 电控点火系统的主要优点:在各种工况下，可以通过ECU控制各个执行器从而获得最佳的点火提前角，使发动机的动力性、经济性、排放性及稳定性均处于最佳。在整个工作过程中，都可对点火线圈初级电路的通电时间和电流进行控制，不仅提高了点火的可靠性，而且可有效地减少电能消耗，防止点火线圈烧损。采用爆燃控制功能后，可使点火提前角控制在爆燃的临界状态，以此获得最佳的燃烧过程。 - 4 - 1点火系统的分类及结构 1.1点火系统的分类 1.1.1传统点火系统 机械式点火系统工作过程是由曲轴带动分电器轴转动，分电器轴上的凸轮转动，使点火线圈次级触点接通与闭合而产生高压电。 这个点火高压电通过分电器轴上的分火头，根据发动机工作要求按顺序送到各个气缸的火花塞上，火花塞发出电火花点燃燃烧室内的气体。分电器壳体可以手动转动来调节基本的点火提前角(即怠速运转时的点火提前角)，同时还有真空提前装置，它根据进气管内真空度的变化提供不同的提前角。 1.1.2 电子点火系统 表1 电子点火系统的分类 按储能型式 电感式 结构简单 电容式 结构复杂，多用于赛车 按传感器结构磁感应式 结构简单，点火比较可靠 形式 霍尔式 结构比较简单，点火可靠 光电式 结构比较复杂，性能不够稳定 电磁振荡式 结构比较复杂，多用于赛车 按控制方式 电子控制器式 点火控制比较精确可靠 微机控制式分配式和直接式 点火控制精确可靠 1独立点火 单独点火方式是每一个气缸分配一个点火线圈，点火线圈直接安装在火花塞上的顶上，这样还取消了高压线。这种点火方式通过凸轮轴传感器或通过监测气缸压缩来实现精确点火，它适用于任何缸数的发动机，特别适合每缸4气门的发动机使用。因为火花塞点火线圈组合可安装在双顶置凸轮轴(DOHC)的中间，充分利用了间隙空间。由于取消分电器和高压线，能量传导损失及漏电损失极小，没有机械磨损，而且各缸的点火线圈和火花塞装配在一起，外用金属包裹，大幅减少了电磁干扰，可以保障发动机电控系统的正常工作。 双缸点火方式指两个气缸合用一个点火线圈，因此这种点火方式只能用于气缸数目为偶数 - 5 - 2双缸点火 如果在4缸机上，当两个缸活塞同时接近上止点时(一个是压缩另一个是排气)，两个火花塞共用同一个点火线圈且同时点火，这时候一个是有效点火另一个则是无效点火，前者处于高压低温的混合气之中，后者处于低压高温的废气中，因此两者的火花塞电极间的电阻完全不一样，产生的能量也不一样，导致有效点火的能量大得多，约占总能量的80%左右。 2点火系统的常见故障诊断及维修 2.1常见故障 发动机不能起动、发动机运转不平稳和发动机功率下降、油耗增大、加速不良、点火时间不当、个别缸不点火等。 2.2故障分析及排除方法 (1)发动机不能起动 故障部位:点火开关至分电器间电路，电流表、点火开关，断电器，电容器，传感器，点火控制器，分电器盖或分火头，高压导线，火花塞，分电器，分缸线。 故障原因及排除方法:有短路、断路、接触不良处，电流表、点火开关损坏，点火线圈损坏、附加电阻断路，触点氧化、烧蚀，固定触点搭铁不良，连线断路、搭铁，触点间隙过大、过小，损坏，传感器线圈短路、断路、搭铁，转子凸轮与铁心间隙不当，霍尔元件损坏，损坏，漏电，漏电或断路，积炭或油污，间隙过大、过小，漏电，分电器安装位置有误，分缸线位置插错。 排除方法:检查、紧固、更换导线，更换，加强搭铁，清洁或更换热特性适当的火花塞，调整后重新对点火正时，重新配线。 (2)发动机运转不稳定 故障部位:点火正时，火花塞，高压导线。 故障原因:点火正时调整不当，点火提前角调节装置故障，分电器轴松旷、断电器凸 - 6 - 轮磨损不均，个别缸火花塞绝缘损坏或积炭，个别分缸线损坏、漏电。 排除方法:重新对点火正时，修理或更换分电器，更换分电器，更换火花塞。 (3)发动机功率下降、油耗增大、加速不良 故障部位:点火正时，断电器。 故障原因:点火正时调整不当，点火提前角调节装置故障，触点间隙过大。 排除方法:重新对点火正时调整。 (4) 个别缸不点火 故障现象:起动发动机后，怠速运转发动机抖动，有个别缸工作不良感觉，加大油门抖动稍好，检查步骤如下: ?首先对点火系统进行检查。拔下各缸高压线插上备用火花塞，高压线与点火线圈连接，转动点火开关使起动机运转，观察各缸火花均是蓝火，火花很强。从发动机上拆下火花塞，火花塞间隙正常，电极部分燃烧良好，呈棕黄色，瓷绝缘良好。装上火花塞、高 ,3,压线，起动发动机后进行断火试验，各缸均工作，说明点火系统工作正常。 ?检查燃油供给系统。如果燃油供给不足，也会造成发动机抖动。在燃油分配管和压力油进口橡胶管连接处断开，串入燃油压力表，起动发动机检查燃油压力，分别检查怠速油压、加速变化油压及熄火后保持压力均正常。 (5)点火时间不当 ?现象 点火时间不当也会造成机器不易起动，功率降低，耗油量增多，点火时间晚还会造成机温过高，排气温度过高且排气声音增大，甚至出现化油器回火。若点火时间过早，摇转曲轴时出现“反转”现象。 ?原因 点火时间不当的主要原因是点火时间没有调整好、白金间隙和位角改变。因为白金间隙和位角的变化都会造成白金接点张开时机的改变，而白金接点张开的时间就是汽油机的点火时间。所以调整点火时间之前，必须先调白金间隙;调整次序搞反了，就会使调整前功尽弃。 ?点火时间的调整 各种汽油机的点火方式和结构不同，点火时间的调整方法也不同。下面简单介绍蓄电池点火方式的调整方法。 找第一缸的压缩上止点位置。方法是:拆下第一缸的火花塞，用手指按住火花塞孔。 - 7 - 摇转机器，当手指感到有股气流冲上时，第一缸内压缩冲程开始。这时，卸开机壳观察飞轮的孔盖，慢转曲轴，使机壳上的指针对正飞轮上的记号，此时，第一缸活塞正处于压缩上止点。 按顺时针方向转动分电器壳，使白金接点处于似开未开位置。 固定好分电器壳，装上分火芯，盖上分电器壳，将第一缸的高压线插在分火芯 所指位置，按顺时针方向调整。 (6)点火错乱 1.故障现象 发动机启动困难,启动后工作不稳,伴有化油器回火,排气管放炮和爆燃等现象. 2.故障主要原因诊断及排除 点火错乱故障原因是各分缸高压线向对应位置搞错或分电盖绝缘不良漏电.一般诊断时,检查各分缸线是否沿分火头转动方向按点火顺序排列。如顺序不正确应从新排练，如正确，则检查分电器盖是否潮湿或有裂纹。如无则进行分电器盖跳火或用分电器盖进行对比试验。如分电器盖漏电则应更换。 3发动机点火示波器概述 发动机点火示波器是一种用来检测、诊断发动机点火技术状况的较为新型的仪器。使用点火示波器可将每缸的点火电压随时间的变化关系用波形直观的显示出来，以便于观察，测量分析和判断。除了操作简单和测试迅速外，使用示波器的另一个重要的优点是，能描绘出气缸内点火的全过程。 图03丰田IT-2示波器 由示波器的工作原理可知，凡是电压、电流以及能够转变为电信号的其他非电量，诸如压力、震动、温度、流量等，都可以通过示波器观察和测量，因而在汽车诊断与检测中 - 8 - 示波器的应用越来越广泛。 利用点火示波器可以对发动机初级点火波形、次级点火波形、点火提前角信号进行分析。 3.1初级点火波形分析 3.1.1初级低压点火波形分析 (1)点火初级闭合角波形，参见图04 图 04 初级点火(分电器闭合角) 自从点火系统发明以来，点火初级闭合角测试是必不可少的调整步骤，现在，有了先进的便携式汽车示波器技术，能够在示波器屏幕上观察波形的同时看到点火初级闭角的数字显示，所有的一切操作都在的手掌中，如果必要，甚至可以在路试之中进行操作。 然而，随着电子点火控制系统的出现，已无需进行闭合角的调整，它改由发动机控制电脑来控制。现代发动机控制电脑含有最优化的点火控制图，它对点火正时、闭合角等其它因素的控制比传统的白金--电容系统要精确的多，这对发动机性能和尾气排放都很有益。 但发动机控制电脑以及它们的线路系统和点火控制模块都可能出故障，所以初级点火闭合角测试仍然是有用的，由于点火初级和次级线圈的互感作用，在点火次级发生跳火状态会反馈给初级电路，因此点火初级波形显示就平常有用。初级点火闭合角显示主要用来: a.分析单个气缸的点火闭合角(点火线圈充电时间); b.确定平均闭合角的度数或毫秒数; c.分析点火线圈和初级电路性能(从点火高压线); d.分析电容性能(白金或点火系统)。 - 9 - 这个试验能提供关于发动机控制电脑(或白金)的闭合角控制和精确等方面的有用资料，如果有必要，甚至在行驶条件也可以提供。由于点火初级波形非常容易受到不同的发动机、燃油系统和点火条件的影响，因此它对控制发动机和燃油系统部件以及点火系统的部件的问题分析是有价值的。波形的不用部分能表明任一特定气缸中确定的部件或系统的故障，参见波形图中对波形特定部分和相关元件运行的说明框，汽车示波器在显示屏上可以用数字显示出波形的特征值。 试验方法: 使发动机怠速运转，再加速发动机或按照行驶性能出现故障或点火不良发生的条件来起动发动机或驾驶汽车。 确认各缸幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度的一致性，观察对应特定部件的波形部分的问题，核实初级点火闭合角是否在厂家资料规定的范围内。 波形结果: 总体来说，应该密切注意当发动机负荷和转速变化的闭合角(脉冲宽度)的变化情况。 动态峰值检测显示方式对发现各缸点火过程中的间歇性故障非常有效。 (2)点火初级线圈，参见图05 图 05初级点火线圈通过电流 如果怀疑点火线圈短路或点火模块开关晶体管(或白金)有故障，可以用几种方法进行诊断。制造厂商规范可提供点火初级线圈的电阻范围，这是对初级点火线圈静态测量。 对点火初级线圈更精确的动态测量包括:用分析电流波形的方式在工作状态下测试电流值(安培)，另外，在点火初级线圈电流测试中，可以对点火模块开关晶体管的工作状态进行检查，点火模块电流级限的测试能够确认在点火模块的开关晶体管中的电路运行级限电流是否合适。 - 10 - 进行这个试验需要示波器的附件--电流钳，汽车示波器的内部设置可以不做任何的改动就能直接插上电流钳，只需要做初始设置就可以使用了，在任何时候，这种电流钳都可以用来检查任何电磁阀线圈(喷油器等)、点火线圈或开关电路。汽车示波器还在显示波形的同时用数字的方式显示最大电流值。 试验方法: 起动发动机并怠速运转，在使故障重复的条件下，加速发动机或驾驶汽车。如果发动机不能起动，就打起动机让发动机转动，然后观察示波器显示。 波形结果: 当电流开始流入点火初级线圈时，由于线圈特定的电阻和电感特性，引起波形以一定的斜率上升，波形上升的斜率是关键所在，通常点火初级线圈电流波形会以60度角升(在10毫升/格时基下)，大多数新式点火初级电路先提供5-6安培电流给点火线圈，当到达允许最大电流的(5-6安培)，在点火模块中的限流电路就开始起作用。这使得波形顶部变平，在点火初级线圈的“导通时间”(或闭合角)内电流波形的顶部保持平直。当点火模块关断电流时，电流波形几乎是垂直下降，点火线圈的电流将下降至0。在每一个点火循环中，这个过程在重复着。 重要的是，当电流开始流入点火线圈时，观察点火线圈的电流波形，如果在其左侧几乎是垂直上升的，这就说明点火线圈的电阻大小了(短路)，这可能造成行驶性能故障，并损坏点火模块中开关晶体管。 这个电流波形的初始上升相当于达到峰值的时间通常是不变的，这是由于充满一个好的点火线圈的电流所用的时间是保持不变的(随温度有轻微变化)。发动机控制电脑(逼迫点火模块)增加或减少点火线圈的导通时间。 3.1.2电子点火初级单缸波形 电子点火初级单缸波形，参见图06 - 11 - 图 07 电子点火初级信号波形 电子点火初级波形测试对查出对应电子点火线圈的点火故障是有效的测试。由于点火次级燃烧的过程可以通过初级和次级点火线圈的互感返回到初级电路，所以点火初级是非常有用的，电子点火初级单缸波形的测试内容、项目和方法与前面分电器初级单缸波形完全相同，只是在测试时要确认闭合角随发动机的转速和负荷变化而改变的情况，另外还需要这个测试每个点火线圈。 3.2次级点火波形分析 次级点火波形能够提供有关各个汽缸点火和燃烧情况的非常有价值的资料。次级点火波形受不同发动机，燃油系统和点火状况的影响，所测波形形状的正确与否，线条的粗细长短，数据的大小及是否逢稳定都与发系统部件有待定的相关关系，因此次级点火波形能够帮助我们有效而正确的检测出发动机燃烧系统用点火系统的故障。学会次级点火波形的观察，分析方法对诊断点火系统相关的故障是非常有用的。 3.2.1次级点火波形特点 (1)单缸波形 次级点火波形分成三个部分: ?点火部分:点火部分有一条点火线和一条火花线，点火线是一条垂直的线，它代表客服火花塞空气间隙所需的电压。火花线则是一条近似水平的线，代表维持电流通过的火花塞间隙所需的电压。 ?中间部分:中间部分显示点火线圈中剩余的能量，它会通过初级和次级之间的来回震荡来耗散剩余的能量。这时白金触点开启或晶体管断路。 - 12 - ?闭合部分:闭合部分代表线圈的通电状态，这段时间是白金触点接合或晶体管导通的时间。 (2)多缸并列标准波形 多缸并列标准波形:各缸波形的形状、电压峰值、频率、脉冲宽度等都一致，且波形测试数据在标准数据范围内。 3.2.2.分析次级点火波形的要点 (1)看闭合部分 如图07 图08闭合部分 观察点火线圈在开始充电时是否保持相对一致波形下降沿。下降沿一致，表明各缸闭合角一致，点火正时正确。 (2)看点火线 如图08 图09 点火线 观察各缸点火(也称跳火)电压高度(电压峰值)是否一致，是否符合该车技术参数，点火线的中后段是否有杂讯。怠速时，次级点火电压通常为10-15KV。点火电压太高，表明在次级线路中存在着高阻值，例如火花塞、高压线开路或损坏，火花塞空气间隙过大。点火电压太低，表明点火次级电路电阻低于正常值，例如火花塞污蚀或破损，火花塞高压线漏电等。点火线的中段火候短线条特别粗，我们称它有杂讯。如果点火线 - 13 - 中段或后段有杂讯，表明可能喷油器或进气阀上积碳严重。 (3)看火花线 如图09 图10 火花线 看点火部分的火花线是否近似水平，火花线的起点是否和燃烧电压一致、稳定，火花线上是否有杂波。火花线近似水平，火花线的起点和燃烧电压一致且稳定，表明各缸的空燃比一致，火花塞是正常的。如果混合比太稀，燃烧电压就比正常低一些。如果火花塞有污蚀或积碳，火花塞的起点就会上下跳动，火花线明显会倾斜。火花线上有过多杂波，表明气缸点火不良，由于电火过早，喷油器损坏，火花塞污蚀，或其他原因。 (4)看燃烧时间 如图10 图11燃烧时间 看点火部分的燃烧时间是否符合该车的技术参数。燃烧时间的长短表明汽缸内的混合气的浓与稀。燃烧时间过长(通常超过2ms)表明混合气过浓，燃烧时间过短(通常少于0.75ms)表明混合气过稀。 (5)看线圈的震荡情况 如图11 - 14 - 图12 线圈的震荡情况 点火线全震荡波最少2个，最好多于3个，这表明点火线圈和电容器(在白金点火系统)是好的。 3.2.3次级点火波形可以查明的故障 (1)单缸次级点火波形能查明故障如下 ?检测单缸的点火闭合角 ?确定单缸点火线圈的充电时间 ?判断电容性能 ?标明某缸失火的火花塞 ?查出缸短路或开路的火花塞高压线 ?查出点火不良受污染的火花塞 试验方法: 按照行驶性能故障或点火不良等情况出现的要求来起动发动机或驾驶汽车，在排气行 程火花塞点火系统，调整示波器电压比例在5千伏至10千伏/格之间，这样可以保持作功行程点火的正常显示。确认各缸幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度的一致性，检 查对应特定部件的波形部分的故障，在加速或高负荷下。 (2)多缸并列次级点火波形 多开缸并列次级点火波形可能查明故障如下: ?诊断出分电盘的漏电情况 ?诊断出分火头的漏电情况 ?诊断出各缸高压线的漏电情况 ?诊断出火花塞的漏电情况 - 15 - 3.3点火提前角信号分析 4.3.1点火提前角的定义 点火提前角是指从火花塞电极间跳火开始，到活塞运行至上止点时的一段时间内曲轴所转过的角度。。 混合气从点燃、燃烧到烧完有一个时间过程，最佳点火提前角的作用就是在各种不同工况下使气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。这样效率最高，振动最小，温升最低。 影响点火提前量最大的因素是转速。随着转速的上升，转过同样角度的时间变短，只有更大的提前角才能得到相应的提前时间。 理论上最小点火提前角为0度，但为了防止在进气行程点燃进气，往往设为5度以上，这也是启动转速所需要的角度。最大点火提前角也不能太大，一般不能超过60度，否则振动和温升问题将凸显，效率也将下降。实际上曲轴结构的转速是受限的。 点火过早，会造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，磨损加剧，这是应该防止的。点火过迟，气体做功效率低，排气声大。不论点火过早或过迟，都会影响转速的提升。最佳点火角受很多因素影响，如果要爱车工作在理想状态下，以下因素必须考虑: ?缸温缸压。越高燃烧越快，点火提前角要越小。影响缸温缸压的因素有:发动机压缩比、气温、缸温、负荷。大家的车在气温变化的季节有不同表现正缘于此。 ?汽油辛烷值。也就是汽油牌号，越高抗爆震能力越强，相应允许更大的点火提前角。 ?燃气混合比。过浓过稀燃烧速度皆慢，需增加点火提前角。这个主要看节气门开度、海拔高度。 对于难以预料的情况，有些车还加装了爆震传感器，发生爆震时自动降低点火提前角。 3.3.2测试方法 (1)连接点火示波器(表)至第一缸和上止点。B通道测试线不可接地; (2)启动发动机并使其怠速运转，慢慢的加速同时观察屏幕的结果; - 16 - (3)当电子及机械(如发现有)开始作用时，点火提前的增加会被观察到。 结论 汽车从问世以来，至今已有近120年的历史了，120年来人类社会发生了很大的变化，汽车随着社会的不断变化亦发生了很大的变化。人类社会的不断进步和发展，特别是科学技术的不断进步和发展，汽车的科技含量越来越高，汽车已成为名副其实的高科技机电产品。本文主要论述了汽车点火系统的组成及故障诊断与维修技术，并对现代技术在汽车上的应用做了简单的介绍，最后分析了未来汽车的发展趋势。汽车产业已是我国五大支柱产业之一，关系到国家经济的安全和可持续发展，因此我们要培养大量的维修技师来满足社会发展的需要。我相信，随着我国电子控制装置在汽车领域的广泛应用，我国的汽车产业一定会迅猛发展，相信我国的汽车电子产业会迅速发展。 - 17 - 致 谢 感谢指导老师纪老师的帮助，使我对发动机点火系统有了更全面的认识与了解，使 我看到了点火示波器强大功用。使我认识到了我国和美国、欧洲、日本等发达国家相比， 在汽车电子产业和这些国家有相当大的差距。同时感谢同学们的大力帮助和支持，使我能 够顺利的完成论文。 在两年的大学生活中还有很多老师和同学给予我学习和生活上的帮助，在此我向他们 表示我衷心地感谢～ 最后，祝母校蒸蒸日上～祝所有老师工作顺利～ - 18 - 参考文献 [1]任恒山 《现代汽车概论》 人民交通出版社 2009年2月第6次印刷 [2]黄靖雄 赖瑞海 《现代汽车新配置实务》 人民交通出版社 2009年5月第3次印刷 [3]闵文军 万茂松 周良《汽车故障诊断与维修技术》 高等教育出版社 2009年8月第13次印刷 [4]郭新华 《汽车构造》 高等教育出版社 2008年4月第11次印刷 - 19 -