第三节发动机点火系统精选文档.ppt

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1、第三节发动机点火系统本讲稿第一页，共三十六页7、半导体点火系利用了一些半导体元件替代了蓄电池点火系中的断利用了一些半导体元件替代了蓄电池点火系中的断电器，产生脉冲信号点火电器，产生脉冲信号点火柴油节油器柴油节油器本讲稿第二页，共三十六页柴油节油器本讲稿第三页，共三十六页8、半导体点火系统的分类无触点半导体点火系统电容放电点半导体火系统微机控制点半导体火系统柴油节油器柴油节油器本讲稿第四页，共三十六页9、微机控制的半导体点火系、微机控制的半导体点火系点火系组成点火系组成（1）传感器）传感器（2）电控单元）电控单元（3）点火模块）点火模块柴油节油器柴油节油器本讲稿第五页，共三十六页微机控制点火系统

2、原理图柴油节油器柴油节油器本讲稿第六页，共三十六页优点：不受机械调节装置的限制，在发动机任何工况下保证最佳的点火控制。控制原理：组成：传感器、微机控制器、柴油节油器柴油节油器本讲稿第七页，共三十六页有分电器无分电器二、电控点火系统的类型：柴油节油器柴油节油器本讲稿第八页，共三十六页1、有分电器点火系统、有分电器点火系统丰田4A-GE发动机TCCS点火系统 柴油节油器柴油节油器本讲稿第九页，共三十六页为了产生稳定的二次测电压和保证系统的可靠工作，在点火器中设有闭合角控制电路和点火确认信号（IGf）安全保护电路。当ECU向点火器发出811个点火正时信号（IGt）后，ECU还没有接收到IGf 信号，

3、则ECU将会进入失效-安全模式，切断喷油，防止催化转换器过热。柴油节油器柴油节油器本讲稿第十页，共三十六页2、无分电器点火系统、无分电器点火系统分为三种类型独立点火方式同步点火方式二极管配电点火方式柴油节油器柴油节油器本讲稿第十一页，共三十六页无分电器式点火系无分电器式点火系优点：优点：点火提前角控制精确点火提前角控制精确火花塞跳火能量较大火花塞跳火能量较大点火系能耗较小点火系能耗较小免维护免维护柴油节油器柴油节油器本讲稿第十二页，共三十六页a、独立点火一种是点火线圈共用一个点火器的；另一种是每个点火线圈都有一个单独的点火器，并且点火器和点火线圈集成一体。柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第十三页，共

4、三十六页6个点火线圈共用一个点火器柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第十四页，共三十六页丰田1MZ-FE电控独立点火系统 柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第十五页，共三十六页丰田1MZ-FE独立点火系统中点火器内部结构 柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第十六页，共三十六页一个点火线圈一个点火器柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第十七页，共三十六页柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第十八页，共三十六页b、同时点火方式、同时点火方式 丰田7M-GTE发动机同时点火系统 柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第十九页，共三十六页 IGdAIGdA、IGdBIGdB信号是根据信号是根据G G1 1、G G2 2和和NeNe信号向点火器输送的判信号向

5、点火器输送的判缸信号。缸信号。点火器根据点火器根据IGdAIGdA、IGdBIGdB信号的状态决定接通哪条初级电路。信号的状态决定接通哪条初级电路。IGdA为为0、IGdB为为1VT1导通，导通，1缸或缸或6缸点火。缸点火。IGdA为为1、IGdB为为0VT2导通，导通，2缸或缸或5缸点火。缸点火。IGdA为为0、IGdB为为0VT3导通，导通，3缸或缸或4缸点火。缸点火。柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第二十页，共三十六页同步点火高压线路中串接二极管的作用 柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第二十一页，共三十六页c.c.二极管配电点火方式二极管配电点火方式柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第二十二页，共三十六页柴

6、油过滤机柴油过滤机本讲稿第二十三页，共三十六页故障诊断常见轿车发动机点火系统多采用无触点点火系统。现以无触点点火系统为例介绍常见故障的判断与排除。柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第二十四页，共三十六页1.故障分类故障分类点火系故障按其在点火系的位置可分为二种情况：低压电路故障和高压电路故障。（1）低压电路常见故障：蓄电池存电不足；线连接不良或错乱；蓄电池搭铁不良；分电器或霍尔传感器损坏；点火开关损坏或接线不良；晶体管点火控制单元损坏或接线不良。低压电路故障的诊断方法大多采用电流表或电压表逐线检查来排除故障点。柴油过滤机柴油过滤机本讲稿第二十五页，共三十六页（2）高压电路常见的故障：高压线脱落或漏电；

7、分电器盖破裂击穿；分电器分火头烧蚀破裂击穿；火花塞电极间隙过大或过小；火花塞积炭过多；火花塞绝缘体损坏；点火线圈损坏或接线脱落。高压电路的故障大多采用高压试火法，即将分电器中心高压线或某缸高压线拔下，将线头放置距离缸体3-6mm处，起动发动机试火，如图图2所示。有火花且火花强烈，说明点火系工作正常。卡车节油器卡车节油器本讲稿第二十六页，共三十六页2.点火系不工作点火系不工作（1）故障现象：打开点火开关，起动发动机，发动机无反应；高压试火，高压线无火花。（2）故障分析与诊断，如图图3所示。3.点火时间过早点火时间过早（1）故障现象：怠速运转不平稳，易熄火；加速时，发动机有严重的爆燃声。（2）故障

8、分析：该故障主要是点火正时调整失准或点火角度装配失准所致。（3）排除方法：连好点火测试仪，调整点火提前角到规定值。4.点火过迟点火过迟（1）故障现象：消音器声响沉重、急加速化油器回火、发动机冷却液温度较高、汽车行驶无力。（2）故障分析与诊断：点火角度不正确。（3）排除方法：调整点火角度至规定值。卡车节油器卡车节油器本讲稿第二十七页，共三十六页5.火花塞故障火花塞故障故障主要表现为：火花塞积炭、油污和过热等现象。火花塞积炭：绝缘体端部、电极及火花塞壳常覆盖着一层相当厚的黑灰色粉状柔软的积垢。火花塞油污：故障现象：绝缘体端部、电极及火花塞壳覆盖一层机油。火花塞过热：中心电极熔化，绝缘体顶部疏松、松

9、软，绝缘体端大部分呈灰白色硬皮。6.发动机回火和放炮发动机回火和放炮如果发动既有回火又有放炮响声，且十分严重，则多属分缸高压线插错而引起的。如果现象不严重，却断续发生，似有规律，则多属分电器盖有裂纹，使缸间窜火造成的。点火提前角偏离正确位置过多时，也会引起回火或排气管放炮。卡车节油器卡车节油器本讲稿第二十八页，共三十六页7.发动机爆震和过热发动机爆震和过热发动机在大负荷中等转速时最容易出现爆震。在使用燃油牌号正确的情况下，爆震现象多数是因点火提前角过大造成的。在爆震情况下，发动机会迅速升温。另一方面，点火提前角过于落后，点火太迟，发动机温度也会偏高。在不出现爆震的情况下，水温过高多数不是点火系

10、引起的，但若伴有发动机无力，加速不灵敏时，则应检查点火提前角是否过小。卡车节油器卡车节油器本讲稿第二十九页，共三十六页点火系发展现状及趋势点火系发展现状及趋势概述概述我们知道，燃油摩托车的动力来自汽油机气缸内可燃混合气的燃烧，而燃烧的完善与否直接影响到汽油机输出的驱动动力。良好的燃烧必须具备以下三个条件，即良好的混合气、充分的压缩和最佳的点火。其中，点火包括点火时刻和点火能量。点火时刻和点火能量的控制则由点火系统来完成。点火系统在汽油机中有着十分重要的作用。点火能量必须要足够大，否则点火能量太小，就不能点燃缸内的混合气，汽油机也无法正常运行。点火时刻或点火提前角则更为关键，因为它是影响汽油机性

11、能的最重要参数之一，点火的过早或过迟都会直接影响到汽油机的经济性和动力性。所以，对应于给定的汽油机运行工况都存在着一个最佳点火提前角。通过试验获取汽油要的最佳点火提前角变化规律并控制汽油机尽量按最佳点火提前角的变化规律来点火始终是开发工程师们所追求的目标之一。摩托车点火系统的分类方法很多，按有无触点可分为有触点点火系统和无触点点火系统；按供电方式可分为蓄电池点火系统和磁电机点火系统；按放电方式可分为电容放电式点火系统和电感放电式点火系统；按点火时刻控制方式可分为模拟式点火系统和数字式点火系统；按控制点火线圈初级电流的主要元件可分为可控硅点火系统和晶体管点火系统等等。在描述摩托车点火系统时，我们

12、通常把按不同方法分类的特点组合起来，如目前最常用的无触点磁电机式电容放电点火系统和无触点蓄电池式晶体管点火系统等等。随着摩托车工业的迅速发展，摩托车点系统的技术水平也得到了很大的提高。下面就对目前常用的点火系统的发展现状和趋势作一次综述。本讲稿第三十页，共三十六页无触点点火系统无触点点火系统近几十年来，摩托车点火系统的发展很快。首先它经历了从有触点点火系统到目前普遍使用的无触点点火系统的历史性技术革新。因为在有触点点火系统中，其触点因机油污损或磨损等原因常引起触点接触不良和导电困难等故障，可靠性差，所以需要进行经常性的检查和保养，到了使用周期后应该更换新品，十分不便。这无疑也制约着摩托车无故障

13、里程数的提高。无触点点火系统是通过触发线圈获取的触发电流来控制晶体管或可控硅的动作，从而切断点火线圈的初级电流。无触点点火系统无需保养，成本不高，技术上也不复杂，所以很快被推广使用。现在的摩托车几乎全部都使用这种无触点点火系统。无触点点火系统的出现是摩托车点火系统的一次革新，也为目前常用的晶体管点火器、电容放电点火器以及目前正在努力推广的数字式点火器的开发成功奠定了基础。电容放电式点火系统电容放电式点火系统(CDI)无触点磁电机电容放电点火系统的出现基本上满足了二冲程和中小排量四冲程汽油机的点火要求。该系统采用磁电机发出的电流为电容充电，由于电容放电能产生强大的电火花，而且次级电流上升快，对高

14、速汽油机十分有利，而且也有利于防止火花塞污损。这些特点与二冲程汽油机的特殊要求极其吻合，所以高性能二冲程汽油机大多使用这种点火方式。由于这类点火系统结构简单、工作可靠，我国又能自己生产，所以，我国生产的摩托车(不管是二冲程还是四冲程)绝大部分都采用了这类点火系统。电容放电点火系统中然火花强，但放电时间短，这样，在汽油机低速或混合气较稀时就不易点燃混合气。另外，磁电机方式的固有缺点是低速时电流弱、点火能量小。所以，高性能大排量的四冲程汽油机大多采用无触点蓄电池式晶体管点火系统。卡车节油器卡车节油器本讲稿第三十一页，共三十六页晶体管点火系统晶体管点火系统无触点蓄电池式晶体管点火系统采用蓄电池供电，

15、利用晶体管的导通和截止特性，在需要点火时瞬间地切断点火线圈的初级电流，从而在次线线圈上感应产生出高电压，由此在火花塞得到很强的电火花。晶体管点火器的点火性能稳定，火花强，放电时间相对较长，而且在发动机转速较低时也能保证可靠点火。在该系统中，磁电机发出的三相交流电经过整流调压器向蓄电池充电，这样可以充分利用磁电机产生的电能。国外的中大排量四冲程汽油机基本上采用这类点火系统。我国生产的一些高性能四冲程汽油机也采用了这种点火系统，如轻骑集团生产的GS125摩托车。但目前我国使用的晶体管点火器主要依靠进口，市场上还不见国产产品。研制和开发摩托车发动机用的晶体管点火器已是一件迫在眉睫的任务。模拟式点火器

16、模拟式点火器上述两大类点火系统的技术发展主要体现在点火器上，而点火器的技术进步又主要体现在点火提前角的控制上。简单的点火器主要依靠触发线圈发出的触发信号随磁电机转速的升高而迅速提前的特性来控制点火提前角。这种点火器被称为第一代点火器。尽管这种提前特性可以通这调整电路和和元件参数略作改变，但可改变的范围及灵活性都有很有限，其点火特性与汽油机的最佳点火提前角规律相差甚远，汽油机的性能潜力还远没有被很好地挖掘出来。第一代点火器主要被用于二冲程汽油机上，由于经结构简单、成本低廉，至今还被广泛地使用。卡车节油器卡车节油器本讲稿第三十二页，共三十六页为了使实际的点火提前角尽量接近其最佳值，四冲程汽油机点火

17、器的点火特性一般被设计成拥有二台阶的折线，即低速段和高速段各对应一个近于固定的点火提前角，中间过度段用斜线连接。高低转速段之间的点火提前角差由磁电机上触发块所占的弧度决定，其具体的控制过程一般由专用芯片来完成。这种点火器被称为第二代产品，其点火特性可更接近汽油机的最佳值。我国能自行设计和生产用于CDI的专用芯片和CDI点火器，但是用于晶体管点火器的专用芯片还处于开发和试制阶段，晶体管点火器主要依靠进口。所以，选用第二代CDI点火器几乎已成为目前我国开发中小排量四冲程摩托车汽油机的标准方案。尽管第二代点火器的点火特性是以拥用二台折线来逼近形状复杂的最佳点火提前角规律，比第一代点火器的点火特性更接

18、近最佳值，但与实际的最佳点火提前角规律还有一定的差距。这是因为在第一代和第二带点火器的点火控制电路中采用了模拟电路，很难实现形状复杂的最佳点火特性。这类点火器也被称为模拟式点火器。卡车节油器卡车节油器本讲稿第三十三页，共三十六页数字式点火器数字式点火器如何设计点火器使汽油机在整个运行范围内实现最佳点火始终是点火器开发者的追求目标。对特大排量的摩托车汽油机有必要综合考虑汽没机转速、节气门开度、环境温度和压力等重要参数对最佳点火的影响，从而采用发动机中央管理系统。如前所述，由于在点火控制电路中采用模拟电路，模拟式点火器所控制的点火特性只能大致接近而很难达到最佳值。要实现摩托车汽油机在整个运行范围内

19、的最佳点火就必须采用数字控制电路，这种数字式点火器被称为第三代点火器。由于数字式点火器采用了单片机控制电路，故能按照任意给定的点火提前角曲线控制点火。因此，只要获取汽油机的最佳点火提前角规律，数字式点火器即可保证其最佳点火。在汽车工业发达的国里，基于对最佳性能的追求，点火提前角的数字式(微机)控制在轿车汽油机上的应用已有二十多年的历史。在豪华大排量运动型摩托车汽油机上多年来同样也应用了微机控制技术，以最大限度地发掘发动机的性能潜力。如著名的美国哈利戴维森公司、德国宝马公司和日本本田、川崎、铃木公司等都有这类产品。最近几年一些公司又把这种数字式点火技术应用到普通家庭型的摩托车汽油机上，如日本雅马

20、哈的JOGAPRIO踏板车就采用了数字式点火器，使其经济性和动力性得到了进一步的改善。可以断言，正如当年发动机微机控制技术的应用从豪华型轿车迅速普及到普通型轿车一样，越来越多的摩托车制造商也将会很快地把数字式点火器应用到普通家庭型摩托车汽油机上。但是，我国在点火提前角的数字式控制技术应用方面要远远落后于发达国家。事实上，在我国该技术在轿车汽油机上的应用才刚刚开始，离普及还有相当一段时期，在摩托车汽油机上的应用则只是几家研究机构涉足不久的研究课题，很少看到有关该产品研制成功的报道。卡车节油器卡车节油器本讲稿第三十四页，共三十六页常州金点摩托车研究所最近成功地开发数字式CDI点火器和数字式晶体管点

21、火器。开发数字式点火器的关键问题是解决点火引起的抗干扰问题。该所科研人员开拓视野，集思广益，提出了一套全新概念、软硬件相结合的主动式抗干扰法，彻底解决了点火带来的强力电磁干扰问题，保证了数字式点火器即使在使用原来普通的高压点火线情况下也能可靠地工作。试验结果表明，该数字式点火器工作可靠、性能稳定、灵活实用。结束语结束语几年来，中国的摩托车产量位居世界第一，是名副其实的摩托车大国，但称不上强国。因为绝大多数摩托车企业还不能独立地开发高水平的摩托车新产品，大多采用引进、仿制的方法来发展生产。但是，要让我国的摩托车工业在竞争已是十分激烈的世界摩托车市场中站住脚并保住自己的一块市场份额，就必须加大研究

22、和开发方面的投入，努力提高主机和零部件的整体开发水平。然而，现实情况是，许多厂家往往只重视主机的开发而轻视零部件的同步开发。多年来，我国摩托车点火器的研究和开发工作也未受到应有的重视，所以，在这一方面，我国与摩托车强国之间的差距也很大。我国目前生产的大多是一些常规的模拟式CDI点火器。连用于排量略大(125ml以上)的四冲程摩托车汽油机上的模拟式体管点火器基本上都依赖于进口。这种点火器技术滞后发展的局面已严重影响到我国摩托车汽油机的开发水平。在开发摩托车汽油机的过程中，国外的通常做法是通过对一批样机的试验确定该机型汽油机的最佳点火提前角规律，然后再根据此规律开发相匹配的点火器。但是，在国内，我们往往没有去获取汽油机在不同运行工况下的最佳点火提前角规律，而是常常只从现有的点火器产品中通过试验挑选其一或略作修正，并不根据汽油机的最佳点火提前角规律来开发与之相匹配的点火器。金点研究所曾对一些出自国内著名制造商的四冲程摩托车汽油机进行了试验，结果发现仅仅通过调整点火提前角即可不同程度地改善其启动性、动力性和经济性。某一125ml四冲程汽油机的最大功率竟被提高了10%，启动性和经济性也都有十分明显的改善。卡车节油器卡车节油器本讲稿第三十五页，共三十六页天厚洁能柴油净化器技术专家柴油净化器技术专家详情访问：详情访问：本讲稿第三十六页，共三十六页