广本雅阁轿车点火系统的故障检测与排除分解(共26页).doc

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宜宾职业技术学院毕业论文题目：广本雅阁轿车点火系统故障诊断与排除系部专业名称班级姓名学号指导教师年月日广本雅阁轿车点火系统故障诊断与排除摘要点火系统是汽车发动机重要的组成部分，点火系统性能的良好与否对发动机的输出功率、油耗和排气污染等影响很大。汽车在行驶中出现的发动机工作不良，点火系统的故障占了很大的比例。常见的故障是：不点火、火花弱、缺火等，这些故障能导致发动机输出功率下降，油耗增加，排污量加大。本文就针对广本雅阁轿车点火系统的组成及工作原理做了介绍，并针对其点火系统的常见故障进行了分析和排除。关键字：雅阁轿车；点火系统；故障；排除目录1概述随着人们对汽车使用的要求不断提高和计算机技术及控制理论的发展,汽车电子化程度越来越高。作为汽车电子控制系统的一部分,点火控制系统也经历了磁电机点火系→传统触点点火系→晶体管辅助点火系→普通电子式点火系→微机控制点火系统的发展过程。点火系统是汽油发动机重要的组成部分,对发动机的性能有着决定性的影响。普通电子点火系统取消了机械式断电器及触点,从而避免了凸轮、触点等机械磨损所造成的点火正时变化、触点烧蚀等缺陷。但是普通电子点火系统仍没有摆脱真空式和离心式点火提前角调节机构,不能对点火正时实现优化控制。而微机控制点火系统能解决这些缺陷，微机控制电子点火系统是利用传感器检测与点火有关的各种信号，作为计算和控制点火时刻的依据，因此可以使点火提前角控制在最佳状态，同时对点火系统也有一定要求，确保发动机在各种工况和使用条件下能可靠而准确地点火。为此点火系统应满足以下基本要求：（1）能产生足以击穿火花塞间隙的电压，点火系产生的次级电压必须高于击穿电压，才能使火花塞跳火。击穿电压的大小受很多因素影响，其中主要有：1）火花塞电极间隙和形状火花塞电极的间隙越大，击穿电压就越高，电极的尖端棱角分明，所需的击穿电压低。2）气缸内混合气体的压力和温度混合气的压力越大，温度越低，击穿电压就越高。3）电极的温度火花塞电极的温度越高，电极周围的气体密度越小，击穿电压就越低。（2）火花应具有足够的能量：发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度接近其自燃温度，仅需要1~5mJ的火花能量。但在混合气过浓或是过稀时，发动机起动、怠速或节气门急剧打开时，则需要较高的火花能量。并且随着现代发动机对经济性和排气净化要求的提高，都迫切需要提高火花能量。因此，为了保证可靠点火，高能电子点火系一般应具有80~100mJ的火花能量，起动时应产生高于100mJ的火花能量。（3）点火时刻应适应发动机的工作情况：首先，点火系统应按发动机的工作顺序进行点火。其次，必须在最有利的时刻进行点火。由于混合气在气缸内燃烧占用一定的时间，所以混合气不应在压缩行程上止点处点火，而应适当提前，使活塞达到上止点时，混合气已得到充分燃烧，从而使发动机获得较大功率。点火时刻一般用点火提前角来表示，即从发出电火花开始到活塞到达上止点为止的一段时间内曲轴转过的角度。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过程进行，气缸内的燃烧压力急剧升高，当活塞到达上止点之前即达最大，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。才必须满足以上基本要求才能使发动机的动力性、燃油经济性以及排气净化得到明显改善。目前，微机控制点火系统在现代发动机上得到广泛应用。作为一个汽车人员，我们更应该掌握电子点火系统的结构、原理、以及常见的故障，本文就针对广本雅阁轿车故障及诊断方法做了一些介绍。2广本雅阁轿车点火系统的组成及工作原理雅阁点火系统主要由电源、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器、爆震传感器、冷却液温度传感器、电控单元（ECU）、点火控制器、点火线圈、高低压导线以及火花塞等组成。如图2-1所示。E C U爆震传感器节气门位置传感器凸轮轴位置传感器曲轴位置传感器电火控制器火花塞点火线圈火花塞蓄电池电压信号进气温度传感器冷却液温度传感器空气流量传感器车速传感器图2-1雅阁点火系统组成2.1传感器传感器主要用来检测与点火有关的发动机的工况信息，并将检测结果输入ECU，作为计算和控制点火时刻的依据。（1）曲轴位置（转速与转角）传感器：检测发动机曲轴位置和转速信号。（2）凸轮轴位置（上止点位置）传感器：检测活塞位置信号。（3）空气流量传感器：检测进气量信号。（4）节气门位置传感器：检测节气门的开度和加速信号。（5）进气温度传感器：检测进气温度信号。（6）爆震传感器：用于点火提前角闭环控制系统。ECU根据爆燃传感器输出的信号来判断发动机是否发生爆震，从而对点火提前角进行修正。2.2电控单元（ECU）微机控制点火系统仅是电子控制器的一个子系统。电子控制器（ECU）既是燃油喷射控制系统的控制核心，也是点火控制系统的核心。在ECU的只读存储器(ROM)中，除存储有监控和自检等程序之外，还存储有台架试验测定的该发动机在各种工况下的最佳点火提前角。随机存储器(RAM)用来存储微机工作时暂时需要存储的数据，如输入/输出数据、单片机运算得出的结果、故障代码、点火提前角修正数据等等，这些数据根据需要可随时调用或被新的数据改写。中央处理器（CPU）不断接受上述各种传感器发出的信号，并按预先编制的程序进行计算和判断后，向点火控制器发出最佳点火提前角。2.3执行器执行器主要包括点火控制器、点火线圈、及火花塞等。（1）点火控制器：是电控点火系统的执行元件，它可将电子控制系统输出的点火信号进行功率放大，驱动点火线圈工作。（2）点火线圈：可将火花塞跳火所需的能量存储在线圈的磁场中，并将电源提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿点火的15-20kV高压电。（3）火花塞：主要是利用点火线圈产生的高电压产生电火花，点燃气缸内的混合气体。2.4点火控制点火控制主要包括点火提前角控制、闭合角控制和爆震控制三个方面。2.4.1点火提前角控制点火提前角是指从火花塞跳火开始到活塞运行至压缩上止点时刻曲轴转过的角度。发动机启动时点火提前角的控制：发动机起动时，按ECU内存储的初始点火提前角（设定值）对点火提前角进行控制。起动时点火提前角的设定值随发动机而异，对一般的发动机而言，起动时的点火提前角是固定的，一般为10°左右。在发动机起动过程中，发动机转速变化大，且由于转速较低（一般低于500r/min），进气歧管压力传感器信号或空气流量计信号不稳定，ECU无法正确计算点火提前角，一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角。此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne信号）和起动开关信号（STA信号）。发动机启动后点火提前角的控制：发动机正常运转时（起动后），发动机ECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点火提前角，并根据其他有关信号进行修正，最后确定实际的点火提前角，并向电子点火控制器输出点火指令信号，以控制点火系的工作。最佳点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角1）初始点火提前角为了控制点火正时，电控单元根据上止点位置来确定点火提前角。发动机电控单元把判缸信号或曲轴的转角信号出现后第一个Ne信号过零点定为压缩行程上止点前10°，并以这个角度作为点火正时计算的基准点，称之为初始点火提前角，其大小随发动机而异。2）基本点火提前角发动机正常运转时，电控单元按怠速和非怠速工况两种情况，确定基本点火提前角。①发动机处于怠速工况时，电控单元根据节气门位置信号、发动机转速信号及空调开关信号，确定基本点火提前角。②发动机处于怠速工况时，电控单元根据发动机转速和节气门位置信号，从预制在存储器中的数据表中查处相应的基本点火提前角。3）修正点火提前角修正点火提前角指电控单元根据有关传感器的信号，分别示出对应的修正值，它们的代数和就是修正点火提前角。除了转速和负荷以外，其他对点火提前角有重要影响的因素均归纳入到修正点火提前角中。修正点火提前角所包含的修正值有暖机修正、过热修正、空燃比反馈修正、怠速稳定性修正和爆燃修正。归纳如图2-2所示：起动点火时间控制点火正时控制点火正时控制起动后点火时间控制基本点火提前角由进气歧管压力（或进气量）和转速确定修正点火提前角暖机修正稳定怠速修正空燃比反馈修正过热修正爆燃修正最大提前/延迟角控制其他修正量固定点火提前角图2-2点火提前角的修正①暖机修正：发动机冷车起动后，冷却水温度较低时，应增大点火提前角。在暖机过程中，随冷却水温度的升高，点火提前角修正值逐渐减小。修正值的变化规律及大小随发动机暖机修正的主要控制信号包括冷却水温度信号、空气流量信号、节气门开度信号等。②过热修正：发动机处于正常运行工况时，若冷却水温度过高，为了避免产生爆震，应将点火提前角推迟。发动机处于怠速工况时，若冷却水温度过高，为了避免发动机长时间过热，应将点火提前角增大。过热修正的主要控制信号包括冷却水温度信号、节气门开度信号等。③空燃比修正：装有氧传感器的电控汽油喷射系统，其电控单元根据氧传感器的反馈信号将空燃比进行修正。随着修正喷油的增加或减少，发动机转速在一定范围内波动。为了高怠速的稳定性，在反馈修正油量减少时，点火提前角相应地增加。空燃比反馈修正的控制信号主要有氧传感器信号、节气门位置信号、冷却水温度信号、车速信号等。④怠速稳定性修正：发动机处于怠速工况时，电控单元不断地计算发动机的平均转速，当发动机的转速低于规定的怠速转速时，电控单元根据实际转速与目标转速差值的大小相应地增大或减小点火提前角。⑤爆震修正：爆震修正需要从爆震传感器传来的信号进行点火提前角的控制。当不爆震时加大点火提前角，产生爆震时逐步减小点火提前角，然后又加大，重复进行以使发动机尽可能不产生爆震，又能输出足够的功率。2.4.2闭合角控制闭合角控制也称通电时间控制。通电时间是指大功率管的导通时间，即点火线圈初级绕组的通电时间。当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。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。2.4.3爆震控制1）爆震的危害爆震是汽油机工作时的一种不正常燃烧现象。产生爆震的原因：点火角过于提前、燃烧室过度积碳、发动机温度过高、空燃比不正确、燃油辛烷值过低。在正常火焰传播的过程中，处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合气，进一步受到压缩和热辐射的作用，加速了先期反应。如果在火焰前锋尚未到达之前，末端混合气已经自燃，则这部分混合气燃烧速度极快，火焰速度可达每秒百米甚至百米以上，使燃烧室内部局部压力，温度很高，并伴随有冲击波。压力冲击波反复撞击缸壁，发出尖锐的敲缸声，严重时破坏附着在汽缸壁表面的气膜和油膜，使传热增加，汽缸盖和活塞顶温度升高，冷却液过热，汽油机功率下降，油耗率增加，甚至造成活塞、气门烧坏，轴瓦破裂，火花塞绝缘体破坏，润滑油氧化成胶质，活塞环卡死在环槽内等故障。因此，汽油机工作时，应对爆震加以控制。2）爆震的控制方法避免爆震的措施：使用高辛烷值汽油、降低进气温度、或者设计紧凑的燃烧室，安装爆震传感器。点火提前角是影响爆震的主要因素之一，发生爆震时，减小点火提前角，每次调整都以一固定的角度递减，直到爆震消失为止。而后又以一固定的点火提前角提前点火，当发动机再次发生爆震时，ECU使点火再次推迟，调整过程如此反复进行。如图2-3所示。产生爆震减小点火提前角无爆震产生增大点火提前角图2-3爆震控制过程框图2.5广本雅阁点火系统工作原理发动机运转时，曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器向ECU提供曲轴位置、第一缸上止点及发动机转速信号，用于确定点火提前角。ECU并根据节气门位置信号、冷却液温度信号、空调开关信号以及爆震传感器信号修正点火提前角，使发动机在任何工况均能获得最佳点火提前角。ECU根据这些信号计算出最佳点火时刻，并在该缸点火正时前某一预定角度，向点火控制模块（ICM）发出触发信号，使ICM的功率晶体管导通，形成点火线圈一次电流。达到点火正时后，ECU切断触发信号，功率晶体管截止，点火线圈次级绕组中感应出高压电，并按发动机点火顺序分配到各缸火花塞，使火花塞跳火点着可燃混合气体。3广本雅阁轿车点火系统常见故障诊断与排除3.1点火系统维修注意事项（1）在发动机起动和工作时，不要用手触摸点火线圈高压线，以免受电击。（2）在检查点火系统电路故障时，不要用刮火的方式来检查电路的通断，否则容易损坏电子元器件。电路通断与否应该用万用表电阻挡来进行检查判断。（3）进行高压试火时，最好用绝缘的橡胶夹子夹住高压线来进行试验，直接用手接触高压线容易造成电击。另外—种避免电击的方法是：将高压导线插在一只备用火花塞上，然后将火花塞外壳搭铁，从火花塞电极间观察是否跳火。注意避免由于过电压而损坏电子点火控制器。（4）在点火开关接通的情况下，不要做连接或切断线路的操作。以免烧坏控制器中的电子器件。（5）在拆卸蓄电池时，必须确认点火开关和其他所有的用电设备都已关闭，才能进行拆卸。（6）安装蓄电池时；一定要辨清正负极，千万不能接错，蓄电池极柱与线夹的连接一定要牢固，否则容易损坏电子设备。（7）在用干电池模拟点火信号检查电子点火控制器时，测量动作要快，干电池连接的持续时间一般不要超过5s。（8）霍耳效应式电子点火系统，在检查维修时可能会产生高压放电现象，造成对人身和点火系统本身的意外损害，所以必须注意以下几点：1）进行任何检查和维修前，应切断电源；2）当使用外接电源供维修使用时，应严格限制其电压不应大于16V。当电压达到16～16.5V时，接通时间不允许达到或超过1分钟；3）装用霍耳效应式电子点火系统的汽车被拖动时，应首先切断点火电源；4）点火线圈负极接线柱不允许与电容相连；5）任何条件下，只允许使用阻值为1KΩ的分火头，防止电磁干扰的1kΩ阻尼电阻不得用其他阻值的电阻代替，火花塞插头阻值应在1k~5k欧姆。3.2点火系统故障分析及排除方法3.2.1点火正时不准1）故障现象发动机不易起动，怠速不稳；发动机动力不足，水温偏高；发动机易爆震。2）故障原因曲轴转角与转速传感器不良或安装位置不正确。3）故障诊断及排除影响发动机点火正时失准的主要零部件是发动机点火基准传感器和曲轴转角与转速传感器，因此要检查信号转子是否有变形、歪斜，信号采集与输出部分安装有无不当，装置的间隙是否合适。3.2.2点火系统无高压火1）故障现象接通点火开关，起动机能带动发动机曲轴运转，点火系统无高压火。2）故障原因①曲轴位置传感器连接电路短路或短路；②曲轴位置传感器工作性能不良；③点火控制模块性能失效或连接线束松脱、短路或断路；④线圈的初级绕组断路；⑤点火线圈的次级绕组断路；⑥高压线断路；⑦火花塞工作不良。3）故障诊断及排除起动发动机，检查警告灯是否点亮。若点亮，则应该用故障解码仪读取故障码，并根据故障码的内容诊断低压电路的故障；警告灯正常，则应检查点火系统的高压电路。关闭点火开关，检测点火线圈正常与否，有故障则更换。拔下发动机转速传感器的插头，用万用表测量相应的插座端子之间的阻值，如果所测数值不符合规定，则应更换发动机曲轴位置传感器。诊断流程图如3-1所示：有火更换否检查火花塞是否正常高压试火无火是检查线圈是否损坏更换否检查曲轴、凸轮轴位置传感器及线路是否正常否更换是否更换检查点火器及线路是否正常是电子控制单元损坏，更换ECU图3-1点火系统无高压火诊断流程3.2.3火花塞故障1）火花塞的常见故障火花塞是在高温高压下工作，且要受燃油中化学添加剂的腐蚀作用，工作环境恶劣，因此，其故障率较高。火花塞的常见故障有如下几种。①火花赛烧损，如火花塞绝缘体起皱，破裂，电极烧蚀，融化等，使火花塞漏电或击穿电压升高，从而导致发动机缺火或不能工作；②火花塞有沉积物，火花塞的沉积物有积炭，积油，积灰等，使火花塞漏电或击穿电压升高，从而导致发动机缺火或不能工作；③火花塞间隙过大或过小，使点火性能下降或断火。2）火花塞的故障排除火花塞的直观检查；察看火花塞的电极和绝缘体外观，有无上述故障现象。正常工作的火花塞绝缘体裙部呈浅棕色到灰白色，轻微的积炭和电极烧蚀乃属于正常现象，火花塞的常见故障及处理措施如下表3-2表所示：表3-2火花塞故障排除火花塞故障状态。