实训项目六__发动机点火控制系统

实训项目六发动机点火控制系统学习目标1．理解电控发动机点火系统的基本控制原理；2．通过实训操作，理解点火提前角变化对发动机排放的影响；3．掌握传感器测试方法，验证电控发动机点火系统传感器的输入与输出特性关系；4．学习利用诊断仪器和波形分析检查传感器及其电路；5．学习掌握电控发动机点火系统故障的检测与判断方法。【相关知识】汽油机点火系统的主要功能是始终保证可靠的点火，其中点火提前角、点火能量和发动机爆震对发动机的动力性、经济性和排放产生重要影响。特别是对安装三元催化转换装置的发动机更为重要，因为缺火会导致未燃HC在三元催化转换器内氧化燃烧，过高的温度而使催化转换器失效。电控发动机利用计算机以发动机的转速和负荷为主要控制参数，以发动机冷却水温、空气进气量、发动机爆震等为修正参数，对发动机点火提前角进行最优化控制。由发动机燃烧理论可知，只有当发动机汽缸产生最大燃烧压力的位置出现在上止点后10O~15OCA时，才可获得较高的输出功率和燃料经济性，如图6-1所示。为获得理想的最大燃烧压力位置而在上止点前点火的曲轴位置被称为最佳点火提前角。最佳点火提前角受发动机转速、负荷、混合气浓度和燃料品质等多种因素影响。1．影响点火提前角的因素（1）发动机转速设当混合气空燃比一定时，燃烧过程所需要时间相对稳定，随发动机转速提高，燃烧过程所需要的曲轴转角增大。为在上止点后10°~15°获得最高燃烧压力，必须适当提前点火（即增大点火提前角）。反之，则要滞后点火提前角（即减小点火提前角）。（2）发动机负荷发动机不同负荷下的混合气浓度不同，燃烧速度随之变化。当负荷增大时，混合气浓度增加，燃烧速度加快，燃烧过程所占曲轴转角减小，只有适当滞后点火提前角，才能保证在上止点后10°~15°获得最高燃烧压力。反之，由于燃烧速度减慢，而要增加点火提前角。图6-1不同点火时刻的燃烧室压力beforeTDC-上止点前afterTDC-上止点后2．电子控制点火系统类型电子控制点火系统指在传统的晶体管点火系统基础上，发展为由计算机集中控制一次电流的脉冲，经过高压点火线圈形成次级高压，在火花塞点燃燃烧室内可燃混合气的点火系统。不同类型的电子点火系统使用不同的高压点火线圈。（1）双火花塞点火线圈双火花塞点火线圈由一个初级线圈和一个次级线圈组成。初级线圈的一端接在电源的正端，另一端接到点火控制器。次级线圈两端各接一个火花塞。电路如图6-2所示。次级线圈中串联二极管的作用是防止初级电路导通瞬间，在次级电路产生反相二次高压（约1000~2000V），影响正常点火燃烧。图6-2双火花塞点火电路随曲轴旋转，点火线圈每产生一个高压，两个火花塞同时产生火花。对于点火顺序为1-3-4-2的发动机，在1缸火花塞形成高压火花，点燃压缩终了的混合气，同时在4缸火花塞也形成维持火花，在排气终了中跳火。曲轴旋转3600后，4缸为高压火花，1缸为维持火花。图6-3是在示波器上看到的1、4缸的点火波形。图6-4四火花塞点火电路图6-31、4缸点火波形（2）四火花塞点火线圈四火花塞点火线圈由两个初级线圈和一个次级线圈组成。如图6-4所示。两个初级线圈由点火控制器分别通、断电，次级线圈上会顺序产生正反点火高压，利用二极管的单向导通特性，正反高压分别作用在1、4缸和2、3缸火花塞上，其原理与双火花塞点火原理相同。（3）单火花塞点火线圈（独立点火）单火花塞点火线圈指每个汽缸配一个点火线圈，点火线圈通常直接安装在火花塞上。线圈有四个接线端，如图6-5所示，接线端1接点火开关，接线端15接电源，线端4a接火花塞，接线端4b用来检测失火。点火触发信号由低压侧的点火模块按逻辑产生。图6-5独立点火电路实训任务一发动机点火提前角的检测【实训目标】掌握点火性能的测量和分析；观察点火提前角的变化，理解点火提前角与多种因素的关系；通过示波器观察初、次极点火波形；通过点火波形学习分析点火故障的方法；掌握各种测试仪器的使用方法。【知识点】汽油机燃烧对点火的最根本的要求是将压缩后的混合气在适当的时刻点燃，点火时刻不正确，会导致发动机动力性能下降、影响尾气排放中的有害物质的变化。当点火时刻推迟时，HC与NOX均会降低。而对于装有三元催化转换器的发动机，因为缺火会导致未燃HC在三元催化器内氧化燃烧，并由于温度过高而使催化转换器失效。所以，正确的点火时刻与可靠的点火率成为ECU控制和点火性能检查的重要内容。【实训活动】初级点火波形与次级点火波形1．实训设备：汽油发动机或汽车、示波器、车用万用表。2．实训步骤：①起动发动机，怠速至正常水温；②根据试验用发动机或汽车，查阅发动机资料，确定点火系统的形式和基本参数；③按示波器资料要求连接示波器测试线，如图6-6所示。④观察示波器图形，分别观察单个点火波形、并列波形、串列波形和三维波形；⑤比较波形的变化与不同，与如图6-7所示的标准波形比较；图6-6点火波形测试与接线1-汽车或发动机搭铁线2-同步信号探头3-次极高压线探头4-信号转换盒5-示波器6-蓄电池图6-7标准点火波形⑥根据点火波形分析判断点火失效原因；⑦用万用表电阻档检测高压点火线电阻，并与标准值对照；如图6-8所示。⑧用火花塞工具卸下火花塞，如图6-9所示。检查火花塞的型号、清理积碳、检测电极间隙,如图6-10所示。如不合适，进行调整。⑨安装好火花塞和高压线，再次连接示波器进行检测，观察波形的变化。【注意】试验时各种连接线必须可靠安装，连接的测试线避开发动机旋转部分，防止出现意外。实训指导：学生可以更换不同损坏的火花塞，通过测试，比较火花波形的变化和总结特点。图5-8测量点火高压线电阻图6-9用专用工具卸火花塞图6-10清除点火电极积碳和调节点火间隙【提示】这个测试能提供关于每个气缸的燃烧质量非常有价值的资料。如果有必要甚至可以在行驶下进行此顶测试。由于点火次级波形明显受不同发动机、燃油系统和点火条件影响，它对检测发动机机械部分和燃油系统部件及点火系统部件的故障是有用的。波形的不同部分能指明任一特定气缸的某些部件和系统的故障。参照波形图的指示点看波形特定段的相关部件运行状况。图6-11提供了部分点火波形的变形与故障点分析参考。燃烧电压严重变形b燃烧电压变形c燃烧电压乱跳分电器盖破损次级电路故障火花塞电极污损d-三缸点火电压过高e-燃烧时间延长f-五缸点火电压过低电极间隙过大火花塞电极损坏汽缸压力过低图6-11点火失效时次极电压波形与可能产生的原因导致点火电压过低的故障有：⑴点火线圈初级电路电压过低；⑵点火线圈初级电路产生较大电阻；⑶点火线圈中存在短路；⑷点火线圈次级电路断路或电阻过大。⑸火花塞腐蚀或间隙过大；⑹混合气过稀；⑺燃烧室严重积碳。【思考题】1．进行实训的发动机点火线圈是何种类型？2．观察测试的次极点火波形，指出与标准点火波形的不同点之处。3．实训中出现的高压点火波形与图示点火波或不同时，分析是何原因。实训任务二点火正时测试与调整【实训目标】了解点火正式对发动机燃烧的影响；掌握正时灯的使用方法；掌握点火正时的调节方法；掌握用正时灯确定点火系的某些故障。【知识点】正时灯是由外加点火信号触发而闪亮的照明装置，用来对发动机的正时进行检查。正时灯分为普通正时灯、可进行正时调节的正时灯，如图6-12所示。还有的正时灯带有发动机转速测量显示。图6-12带正时调节的正时灯【实训活动】点火正时测试与调整1．实训设备：发动机台架或汽车（分电器式和无分电器式）、正时灯、手动真空泵、尾气分析仪。2．实训步骤：①根据实训用发动机或汽车，查找点火正时的资料，了解基本正时角度和怠速转速，确定点火正时的检查位置。②启动发动机，至正常水温，检查发动机怠速转速在规定范围。如怠速转速不正确，要先检查、调整怠速至要求转速。③将接正时灯的感应夹接至发动机一缸高压线，并接好电源线；注意：安装的导线要避开发动机的旋转部分。④用正时灯对准发动机正时标记，观察即刻的点火提前角并记录，如图6-13所示；松开分电器固定螺丝，缓慢转动分电器，观察正时变化。如图6-14所示。点火正时的检测位置随汽车而异，有的在正时皮带轮上，如图6-15（a）所示；也有的在曲轴飞轮附近，如图6-15（b）所示。图6-13用正时灯检测点火正时图6-14松开固定螺钉调节点火提前角（a）凸轮轴正时带轮（b）离合器壳内的飞轮上图6-15可用于检查点火正式的其它位置⑤提高发动机转速，观察即刻的点火提前角变化并记录；⑥对于有真空调节装置的分电器，在真空调节器上安装手动真空泵，如图6-16所示。提高真空度，观察即刻的点火提前角变化并记录；⑦将尾气仪测试头插到排气管内，松开分电器固定螺丝，转动分电器将点火时间提前，观察发动机转速和尾气中HC和NO的变化并记录。⑧转动分电器将点火时间滞后，观察发动机转速和尾气中HC和NO的变化并记录。⑨将分电器调回正确的点火时间位置，拧紧固定螺丝。⑩摘下正时灯感应夹和电源线，关闭发动机。图6-16在分电器真空调节器上接手动真空泵【提示】电子控制（计算机控制）点火正时分为有分电器和无分电器的系统。两种系统都不再用离心式与真空式点火提前调节装置。带分电器的电子点火系统仍需要有基本点火正时的检查与调整，在进行基本测试时需要做专门的连接，以便消除控制程序中自动正时调节的作用。无分电器的电子点火系统则没有正时调整的机构，但需要检查点火正时，可以帮助判断计算机控制系统是否正常。【思考题】1．发动机转速提高，点火提前角不随着变化，发动机能否正常工作？2．指出点火闭合角的时间随发动机转速变化的关系。3．提前或滞后点火提前角，对尾气中的HC和NOX有何影响？4．当降低真空度时，点火提前角怎样变化？实训任务三带分电器电子点火系统的正时检查【实训目标】理解丰田5A发动机转速信号与位置信号的作用、特点原理；掌握传感器的测试方法；掌握点火正时的检测方法；学习观察波形和识别角度辨别。【知识点】丰田5A和8A发动机的转速信号和曲轴位置信号装于分电器内，同时分电器还用来发动机点火顺序分配。计算机根据这两个信号确定为喷油、点火、计算的基本参数。转速传感器与曲轴位置传感器装在分电器内。两个传感器均采用磁脉冲式信号发生器。传感器由信号发生器和信号转子组成，两个信号转子在分电器内沿分电器轴轴向排列，结构如图6-17所示。图6-17曲轴位置信号G1与转速信号NE转速传感器与曲轴位置传感器均为磁感应式脉冲发生装置。磁感应传感器由感应线圈、永久磁铁和低磁阻信号转子组成。磁感应传感器工作原理如图6-18所示。当分电器轴带动转子旋转，由于转子凸齿相对永久磁铁的位置发生变化，引起感应线圈周围的磁通变化，从而在线圈内产生感生电动势。传感器与ECU的电路如图6-19所示。图6-18磁感应式脉冲发生器工作原理图5-19传感器与ECU的电路图【实训活动一】带分电器电子点火系统的正时检查1、实训设备：夏利轿车或丰田5A发动机，正时灯、短接线。2、实训步骤：①断开分电器传感器接线端，用万用表分别接到接线端，用电阻档检测传感器感应线圈的电阻值，并与标准值比较。如图6-20所示。②松开分电器固定螺栓，取下分电器，参看电路图6-19，将万用表正、负笔夹分别夹在1、2端和3、4端子上，并将表调整至电压档。用手以不同转速转动分电器轴，观察电压显示的变化。③换下万用表，接上示波器探头，调整至适当的显示档。用手以不同转速转动分电器轴，如图6-21所示，观察波形显示的变化。并在试验报告上画出电压波形显示的图形。图6-20传感器测量图6-21用手转动分电器轴验证磁感应信号④安装好分电器，用螺栓固定好。插接好分电器接线器。⑤启动发动机，预热至正常工作温度；⑥接转速表和正时灯；检查发动机转速，观察曲轴前皮带轮上的正时记号。⑦阅读发动机盖下的检测说明，用短接线正确短接电脑故障检测口的A、B或T、E端，如图6-22所示。ECU故障诊断口在发动机舱内或驾驶室仪表盘下。⑧运转发动机，用正时灯观察曲轴飞轮的正时记号位置变化。比较两种情况下的正时提前角有何不同。⑨松开分电器固定螺钉，缓慢转动分电器，观察曲轴飞轮的正时记号位置变化。同时注意发动机转速和声音的变化。⑩发动机熄