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发布时间:2020-11-21 01:02:10

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作者:孙余凯,吴鸣山,项绮明

出版社:人民邮电出版社

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快修巧修汽车点火系统

快修巧修汽车点火系统试读:

前言

随着电子技术的飞速发展,电子技术在汽车上也得到了广泛的应用,从汽车发动机的燃油供给系统、点火系统、电源系统,到启动系统、变速系统、悬挂系统、防抱死系统,甚至车内的娱乐装置都采用了电子控制,因此,现今汽车的维修,有别于过去的简单维修,对维修人员的要求更高。为了帮助汽车维修从业人员迅速准确地掌握故障检修的技巧和方法,我们推出了《快修巧修汽车电源系统》、《快修巧修汽车点火系统》、《快修巧修汽车启动系统》和《快修巧修汽车电控制动防抱死系统》四本书。该系列图书主要有以下几个特点。

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要想成为一名技术熟练的汽车维修技能型人才,除了要掌握汽车电子控制系统的工作原理外,思路和方法也很重要。只有思路清晰,检测方法得当,才能判断准确,迅速查出故障部位,排除故障。因此,该系列图书突出思路和方法的解说,并在每个实例后均附有提示说明,以帮助读者总结和提高实操技能。

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该系列图书在选材上尽量选择新型的或社会上拥有量大的车型,实用性强,可满足维修从业人员进行技术更新方面的自学和培训需要。

本书是系列图书的一个分册‚针对汽车点火系统异常引起的各种故障归纳总结了各种快修巧修的方法。汽车点火系统是用于提供点火能量,控制各个汽缸点火顺序、点火时刻的装置。早期的点火系统为机械式有触点点火系统和无触点晶体管点火系统,目前除货运车辆还使用有触点点火系统外,小型轿车已经广泛采用先进的电子控制点火系统。本书对不同车型的点火系统产生的故障进行了分析,适用性较强。

本书由孙余凯、吴鸣山、项绮明统稿,参加编写的人员还有薛广英、王艳玉、项天任、王华君、孙余明、项宏宇、周志平、陈芳、孙余正、胡家珍、孙静、刘忠梅、孙余贵等。

本书在编写过程中,除参考了大量国外的期刊外,还参考了国内有关汽车点火系统的资料,在这里谨向有关单位和作者一并致谢,同时对给予我们支持和帮助的有关专家和部门深表谢意!

由于汽车点火系统维修技术的内容极其广泛,故障维修思路与方法因人而异,限于作者水平有限,书中存在的不足之处,恳请专家和读者批评指正。作者第1章 汽车点火系统的组成及故障快修巧修思路

汽油发动机的点火系统用来在压缩行程终了时,产生电火花点燃混合气,混合气迅速燃烧时产生的强大动力推动活塞向下运动,使曲轴旋转,发动机做功。1.1 汽车点火系统的分类和特点1.1.1 汽车点火系统的分类

国内外汽车的点火系统主要有以下几种类型。

1.根据有、无触点划分

根据有、无触点划分,点火系统主要分为机械触点式和无触点式两大类。前者主要是蓄电池点火系统(也称传统点火系统),后者主要是指电子点火系统。

2.按产生点火信号不同划分

按产生点火信号不同,点火系统可以分为传统机械式点火系统、电子式点火系统和微电脑控制点火系统。(1)传统机械式点火系统

也就是上面所说的蓄电池点火系统,它利用断电器的触点产生点火信号,控制点火线圈初级电路的通、断和点火系统的工作。(2)电子式点火系统

此系统也称半导体点火系统,它利用断电器触点或传感器产生点火信号,利用晶体三极管(简称晶体管)的开关作用控制点火线圈初级电路的通、断和点火系统的工作。按产生点火信号方式不同又可分为有触点半导体点火系统、无触点半导体点火系统以及集成电路半导体点火系统。(3)微电脑控制点火系统

由各种传感器提供的信号,经微电脑控制系统进行精确计算,确定点火时刻,发出点火信号,通过点火控制电路控制点火线圈初级电路的通、断和点火系统的工作。按高压电分配方式不同,该点火系统又分为有分电器的微电脑点火系统和无分电器的微电脑点火系统。

3.按储能方式划分

按储能方式的不同,点火系统可分为电感储能式和电容储能式2种类型。(1)电感储能式点火系统

点火能量主要以磁场能的形式储存在点火线圈中,上述各点火装置均属电感储能式。(2)电容储能式点火系统

它是将点火能量储存在一个专用电容器中,该附加电容的容量通常为1μF。

4.按发动机曲轴位置传感器类型划分

按发动机曲轴位置传感器(即信号发生器)的类型来划分,点火系统可分为光电式电子点火系统、磁电式(电磁感应式)电子点火系统和霍尔传感器式电子点火系统。

由于早期的光电式电子点火系统性能不十分理想,故现在已很少采用,目前普遍采用的是磁电式和霍尔传感器式电子点火系统。1.1.2 汽车点火系统的特点

为了保证点火系统在各种工况下准确可靠地点燃混合气,汽车点火系统都具有以下典型的特点。

①点火系统产生的高压电可以在发动机各种工况下,可靠地击穿火花塞间隙,产生电火花。该高压电火花具有足够的能量,可以使火花出现后立即点燃混合气。

②点火系统的点火时刻设定电路可以适应发动机工况的变化而自动进行调节。

③点火系统可以保证在特殊使用条件下,如:严寒、炎热、潮湿以及空气稀薄的高原地区行驶的车辆可靠地工作。1.2 汽车点火系统的组成与工作原理

汽车点火系统的类型不同,其组成也不一样,常见的机械式(也称蓄电池)点火系统的组成如图1-1所示,电子式点火系统的组成如图1-2所示,微电脑控制电子点火系统组成如图1-3所示。图1-1 机械式(也称蓄电池)点火系统的组成图1.2.1 机械式点火系统

机械式点火系统的组成如图1-1所示。当发动机启动后,点火开关退回到第2挡。这时就形成了如下的电流通路:

蓄电池正极电流→总熔断器→电流表→点火开关的第2挡→点火熔断器→附加电阻R→点火线圈初级绕组→断电器触点→搭铁→蓄电池负极。图1-2 电子式点火系统的组成图图1-3 微电脑控制电子点火系统的组成图

当发动机带动分电器旋转时,分电器内部的断电器触点一开、一闭,使通过点火线圈初级绕组中的电流也时通时断。在触点断开的瞬间,点火线圈的次级感应出上万伏的高压。此高压经分电器内的配电器按照发动机的点火顺序送至相应汽缸的火花塞上,在火花塞的电极间隙处就会产生电火花,用于点燃汽缸内的可燃混合气。

点火线圈初级电路串接的附加电阻R是一个PTC正温度系数的热敏电阻,附加电阻R通过的点火电流越大,其阻值越大,反之其阻值越小。由于发动机转速不是恒定的,转速高时通过的点火电流小,转速低时通过的点火电流大,所以,附加电阻R起着恒定点火电流,改善高速时的点火特性,防止断电器触点烧蚀,以及防止点火线圈损坏的作用。但在启动点火时,为使点火电流足够大,应把它短路。图1-1中的点火开关在第3挡启动时就把它短路了。

另外,图1-1中与断电器触点并联的电容器C可防止点火线圈初级自感电动势烧蚀断电器触点,还可提高点火线圈次级的电压。1.2.2 电子式点火系统

电子点火系统分为磁电式电子点火系统与霍尔式电子点火系统两大类,这两类电子点火系统的组成均可用图1-2所示的图来表示,两者最大的区别是所使用的传感器不同,前者使用磁电式传感器,后者使用霍尔式传感器。

1.磁电式电子点火系统

图1-4所示是在解放系列汽车上使用的磁电式电子点火系统电路。该点火系统由一只电子点火控制器6TS2107组件、磁电式传感器、点火线圈等组成。点火控制器以一块专用点火集成电路89S01为主构成。该集成电路各引脚功能说明见表1-1。表1-1 集成电路89S01引脚功能说明续表(1)典型点火电路接线方式

解放系列汽车电子点火装置由安装在分电器内的磁脉冲式传感器、点火线圈和安装在点火线圈上的点火控制器等组成。其电子点火装置接线示意图如图1-5所示。(2)磁电式传感器结构

磁电式传感器由爪形定子、塑性永磁片和导磁板铆接成一体,套装在分电器底板的轴套上,由真空点火提前调节器的拉杆限位,使转子与定子的爪极间保持正确的相对位置。爪形转子用键固定在分电器轴上,转子和定子的爪极数与发动机汽缸数相等。传感器线圈固定在转子与定子中间。解放系列汽车磁电式传感器结构示意图如图1-6所示。(3)磁电式传感器原理

磁电式传感器主要由永久磁铁、传感线圈和信号转子(或称为变磁阻转子)三大部分组成。磁电式传感器工作原理示意图如图1-7所示。下面分3种情况来说明其工作原理。这3种情况下的磁通回路为:

永久磁铁的N极→空气隙→信号转子→空气隙→铁芯→永久磁铁的S极。

图1-7中信号转子安装在分电器轴上,传感器线圈和永久磁铁等安装在分电器底板上,传感器线圈的铁芯与永久磁铁连成一体,永久磁铁的磁力线经转子的凸极和线圈的铁芯构成回路。发动机工作时,转子随分电器轴旋转,其凸极(也称为凸齿)与线圈铁芯之间的间隙不断变化,使线圈铁芯中的磁通不断改变。磁脉冲信号波形变化示意图如图1-8所示。分电器轴每转一周产生脉冲的数目与发动机汽缸数相等。下面介绍具体工作过程。图1-4 解放系列汽车使用的磁电式点火系统电路图1-5 解放系列汽车使用的磁电式电子点火系统接线示意图图1-6 解放系列汽车磁电式传感器结构示意图图1-7 磁电式传感器工作原理示意图图1-8 磁脉冲信号波形变化示意图

①信号转子向铁芯靠近。

当信号转子顺时针方向转动,其凸极向铁芯方向靠近时,如图1-7(a)所示位置,转子凸极与传感器线圈铁芯间的空气间隙越来越小(即磁阻逐渐变化),穿过传感器线圈的磁通逐渐增多,传感器线圈中产生出感应电动势。根据楞次定律,其感应电动势的方向总是阻碍磁通的增加,其大小与磁通的变化率成正比。故此过程中磁通和感应电动势的变化情况可用图1-8(a)中0°~45°的波形来表示。

由图1-8(a)所示波形可看出,当信号转子转到铁芯位于信号转子两个凸极之间的某一位置“Ⅰ”处时,磁通的变化率最大,所对应的感应电动势也最大,具有正的最大值,使传感器线圈输出端A为正、B端为负。

②信号转子凸极与铁芯对正。

当信号转子的凸极正好与铁芯对正时,如图1-7(b)所示,转子凸极与铁芯间的气隙最小(即磁阻最小),穿过传感器线圈的磁通量最大,但此时的磁通变化率为零,故传感器线圈中的感应电动势也为零。

③信号转子凸极离开铁芯对正位置。

当信号转子凸极从铁芯对正位置离开时,如图1-7(c)所示,转子凸极与铁芯间的气隙越来越大,磁通减少。当转至位置“Ⅱ”时,如图1-8(a)所示,其减少的变化率最大,线圈中的感应电动势最高,呈负的最大值。

此后,由于磁通减少的速度变慢,故线圈中的感应电动势呈负值减小。在此过程中的磁通和感应电动势的变化情况,可用图1-8(a)所示的45°~90°的波形来表示。在此期间,传感器线圈输出端A为负、B端为正。

由此可见,在该传感器中,信号转子每旋转一周,可产生出4个如图1-8(b)所示的交变电动势波形,并将正脉冲或负脉冲信号输出后加到电子点火控制器的信号输入端,以便准确控制发动机汽缸的点火。(4)供电电路

对于图1-4所示电路,既可以根据集成电路IC1(89S01)引脚功能(见表1-1)来分析,也可以从供电方面入手。

从供电方面分析时,对点火电路来说,还应注意电流被控通路的工作状态。对于图1-4所示电路来说,进入点火电路的蓄电池电压分成两路。

①一路进入6TS2107点火控制器供电电压输入端⑤脚后又分成两路:

● 一路经R8、C3去耦合加至IC1集成电路供电电压输入端①脚;

● 另一路经R6电阻限流,VDS1稳压为6.8V后作为点火控制前级电路的供电电压分别加至89S01的脚与脚(后者经R7电阻限流)。

②另一路经点火线圈初级绕组加至6TS2107点火控制器⑥脚,然后又分成两路:

● 一路加至达林顿管VT1的集电极;

● 另一路经R14与R19电阻分压后加至IC1的脚。

加至VT1开关管集电极上的这一电流通路是否形成,取决于VT1是否导通。VT1是否导通,又决定于IC1脚输出的信号。脚信号电平(高电平还是低电平)又受控于IC1②脚、③脚输入的信号。也就是说,磁电式传感器输出信号决定了VT1是导通还是截止。当VT1导通时,点火线圈初级绕组内的电流通路形成;VT1 截止时,点火线圈初级绕组内的电流通路断开。由此就可以完成一次点火的过程。(5)信号流程通路

接通点火开关SA1后,电路便通电工作,磁电式传感器线圈获得的交变电信号通过R1、R2进入IC1的②脚、③脚内进行处理,经IC1内部电路整形、校正、放大后得到的信号从脚输出。

①磁电式传感器输出A端为正、B端为负。

当磁电式传感器输出A端为正、B端为负时,IC1脚输出点火正向脉冲,这一信号加至达林顿管VT1基极使该管导通,由此就形成了如下的电流通路:

蓄电池正极电流→点火开关→点火线圈初级绕组→6TS2107点火控制器组件⑥脚→VT1导通的ce结→R13//(R11+R12)→搭铁→蓄电池负极。

上述这一电流通路使点火线圈初级绕组中有电流流过。

②磁电式传感器输出A端为负、B端为正。

当触发轮转动使传感器输出A端为负、B端为正时,IC1脚输出为负脉冲,这一信号使VT1截止,点火线圈初级绕组中的电流中断,从而使其次级感应出高电压,使火花塞放电点火。(6)电流设定元件

IC1⑥脚外接的R5设定了该点火控制器的电流。⑨脚为偏置电压输出端,该电压经R4提供给⑥脚。

电路是根据发动机的转速和电源电压调节点火线圈初级绕组的通电时间,调节初级电流上升到限定值后的继续通电时间,限定点火线圈初级电流的峰值,使点火能量恒定。6TS2107点火控制器的电流限定值为(5.0±0.5)A。(7)点火线圈初级电流缓慢切断电路

IC1集成电路的⑤脚外接的C4与集成电路内有关元器件构成了点火线圈初级电流缓慢切断电路。由于某种原因,在达到点火时刻之前,在未切断点火开关的情况下,发动机突然停转,该电路可以在0.5s内缓慢地切断点火线圈初级电路,可避免因电流突变在点火线圈次级绕组中产生高压电。(8)启动推迟输入信号控制电路

IC1集成电路的⑧脚外接的C2与其内部的有关元器件构成了启动推迟输入信号控制电路。

发动机启动转速一般低于100r/min,点火提前角应很小或为零。但是,启动时节气门部分开启,节气门后方真空增大,真空点火提前调节装置开始工作,使点火提前,离心点火提前调节装置也有一定的提前量,这都不利于发动机的启动。启动推迟输入信号控制电路在启动发动机时,用推迟输入信号的方法推迟点火提前角,以补偿真空点火提前和离心点火提前调节装置引起的点火提前量。(9)过压保护电路

IC1脚为过压检测信号输入端,其外接的R14与R19构成了分压检测电路。当由于某种原因使电源电压超过30V时,由R14与R19分压后的电压经IC1脚进入集成电路内的保护电路,由该电路经解析后发出控制点火控制器的指令,使其自动停止工作,从而使发动机熄火,达到了过压保护的目的。(10)过流保护电路

IC1集成电路的脚为过流检测信号输入端,过流保护电路的检测元件为R11与R12。这2只电阻连接在达林顿大功率晶体管VT1的发射极与地间,并将VT1通过的电流分压后提供给IC1的脚。

当流过VT1的电流过大,导致R11与R12电阻分压后的电压超过IC1脚内过流保护电路的阈值电压时,过流保护电路启动,控制IC1内点火控制电路自动停止工作,使发动机熄火,从而达到了过流保护的目的。(11)偏压设定元件

IC1脚外接的R3用于设定集成电路内偏置电路的偏置电压。(12)点火线圈

高能点火线圈初级绕组电阻为0.7~0.8Ω,次级绕组电阻为3~4kΩ,次级电压最大值可达25kV,火花能量≥70MJ。

2.霍尔式电子点火系统

磁电式电子点火器信号传感器是基于电磁感应原理而制作的,它类似一个小型交流发电机。所以,发动机在低速运转(如启动)时,传感器输出信号电压较小,即输出信号电压大小与发动机的转速有关。

新型的霍尔传感器式电子点火器应用了霍尔效应原理,传感器输出的是脉冲信号,且具有陡峭的前沿和后沿。只要发动机一启动,它就有霍尔信号电压输出,输出的脉冲信号既不受发动机转速的影响,也不受温度、湿度等的影响,能使汽车点火的正时精度及可靠性大大提高,故障率也大大减小,故其应用范围更广泛。(1)霍尔式电子点火系统基本组成

霍尔式电子点火系统主要由霍尔传感器、点火控制器、高能点火线圈、分电器及点火提前装置组成。其组成与图1-2所示基本相同,仅是使用的传感器类型不同。(2)霍尔效应的特点

霍尔效应原理示意图如图1-9所示。把半导体材料薄片放在磁场中,并让磁场和薄片平面垂直。当在薄片a、b两端通以电流Ig时,在和电流方向垂直又和磁场垂直的方向上,即在c、d两端有电势差产生,这种现象称为霍尔效应,EH称为霍尔电动势,其值可用下式表示,即

式中,R——霍尔系数;H

I——电流;g

B——磁感应强度(磁场方向);

d——霍尔元件(基片)厚度。图1-9 霍尔效应原理示意图

上述这种霍尔效应不仅在半导体材料上有,而且在金属材料上也有,只是半导体材料的霍尔效应特别显著。因此,目前的霍尔元件都是用半导体材料制成的。

假设图1-9中外磁场的方向是周期性地交替改变着的,则EH的极性也必然要作周期性的改变,于是便能获得一个与外界磁场极性同步的交变电压,也即由交变磁场转换成交变的电压。利用这种原理制成的霍尔传感器可以用来检测外界变化磁场或作无触点式控制的传感元件。

由于霍尔元件的上述特点,故用霍尔元件制成的传感器应用相当广泛,不仅应用于各种自动控制系统中,而且在现在新型的汽车电器上也大量应用。霍尔效应式无触点点火装置就是利用霍尔元件的特点来进行工作的。(3)霍尔传感器的组成

霍尔传感器主要部件有霍尔元件、永久磁铁和一个能在霍尔元件与永久磁铁之间的空气隙中转动的信号转子上的金属叶片。

图1-10是霍尔传感器结构示意图。霍尔元件有4个接线端:A、B分别为电流Ig的输出端和输入端,C、D为霍尔电压EH的输出端。图1-10 霍尔传感器结构示意图

永久磁铁的磁力线可以穿过空气隙垂直进入霍尔元件,如图1-11(b)虚线所示;也可由叶片遮挡而不进入霍尔元件,如图1-11(a)虚线所示。图1-11 霍尔传感器工作原理示意图(4)霍尔分电器结构

霍尔传感器安装在分电器内,霍尔分电器典型结构示意图如图1-12所示(捷达、奥迪、红旗、桑塔纳等系列轿车上的霍尔分电器),霍尔元件和永久磁铁组件安装在分电器的底板上,带缺口的转子安装在分电器轴上,其叶片与分火头制为一体,由分电器轴驱动,叶片数与发动机汽缸数相等。发动机工作时,转子随分电器旋转,其边缘在霍尔元件与永久磁铁之间穿过。

①霍尔元件磁力线被叶片遮挡。

当金属叶片由发动机通过分电器轴带动旋转,金属叶片进入霍尔元件与永久磁铁之间的空气隙时,如图1-11(a)所示,因原来垂直进入霍尔元件的磁力线被金属叶片所阻挡而旁路,故在霍尔元件的C、D输出端不能得到霍尔电压,即E=0。H

②霍尔元件磁力线不被叶片遮挡。

当金属叶片转离永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙时,永久磁铁中的磁力线又垂直进入霍尔元件,霍尔元件受到磁场的作用而产生了霍尔电压,即在其输出端C、D就有霍尔电压EH信号输出。利用该信号对电子点火器进行控制,就可以达到立即切断点火线圈初级绕组的电流,产生高压电火花的目的。霍尔电压信号是连续的脉冲信号,对于4缸发动机,金属叶片每转1周将产生出4个方波信号;对于6缸发动机,产生出6个方波信号,以此类推。图1-12 霍尔分电器典型结构示意图

采用霍尔式电子点火系统的车型较多,如捷达、奥迪、红旗、桑塔纳等系列轿车。它们使用的霍尔式电子点火系统的电路结构基本相同。为便于介绍,这里以桑塔纳轿车中使用的电子点火系统为例。(5)桑塔纳系列轿车霍尔式电子点火系统组成

图1-13是桑塔纳轿车上的霍尔式电子点火系统接线原理图。它主要由内装霍尔传感器的分电器、点火控制器、点火线圈、火花塞和高压线组成。图1-13 桑塔纳轿车上的霍尔式电子点火系统接线原理图

从图1-13可看出,桑塔纳轿车采用的电子点火控制器是一个组合模块(简称点火模块)。该模块有7个引脚,各引脚的功能及引线颜色见表1-2。表1-2 桑塔纳轿车电子点火控制器各引脚的功能及引线颜色

桑塔纳轿车电子点火模块内部由汽车点火专用集成电路L497和达林顿管VT1等元器件组成。桑塔纳系列轿车电子点火模块电路如图1-14所示。(6)集成电路L497简介

L497是意大利SGS-THOMSON公司生产的专用于汽车点火的集成电路。该集成电路具有功能全、性能好、价格低等优点。由其组装的霍尔电子点火模块广泛用于德国的奥迪、捷达,法国的雪铁龙及美国福特公司的FIESTA等系列轿车上。

L497集成电路采用16脚双列直插式封装结构,各引脚功能及外接元件的作用见表1-3。表1-3 汽车点火专用集成电路L497各引脚功能及外接元件作用续表(7)霍尔电子点火器工作原理

当发动机带动金属叶片在霍尔元件与永久磁铁之间转动时,霍尔传感器便有脉冲信号输出。

①霍尔传感器输出高电平。

当霍尔传感器输出为高电平时,点火模块⑥脚为高电平,L497⑤脚为高电平。该信号在 L497 内经整形、脉宽调节、放大等处理后从其驱动级输出端脚输出高电平信号,使VT1的基极为高电平而导通,从而形成了点火线圈的初级电流,其回路为:

蓄电池正极→点火开关(SA1)→点火线圈T初级绕组N1→点火模块①脚→VT1导通的ce结→R12电阻→点火模块②脚→搭铁→蓄电池负极。

②霍尔传感器输出低电平。图1-14 桑塔纳系列轿车电子点火控制模块电路图

当霍尔传感器输出为低电平时,点火模块⑥脚为高电平,L497⑤脚为低电平,L497脚为低电平,VT 1基极为低电平而截止,点火线圈T初级绕组N1中的电流被切断,点火线圈T次级绕组N2中产生高电压并通过火花塞放电。(8)限流保护电路

L497脚外接的R9、R10和R11为限流保护取样电阻。由于点火线圈T初级绕组N1电阻值很小,初级绕组稳定电流很大,设置限流保护电路可避免发动机低速运转时初级绕组长时间通过大电流而烧坏。当流过VT1的电流过大,使R9、R10和R11取样后的电压值超过一定值时,这一电压从L497的脚输入后,由L497内的限流器控制驱动级输出电压的大小,以使流过VT1中的电流变小,从而避免了大电流通过点火线圈初级绕组而导致其发热损坏。(9)过压保护电路

过压保护电路主要由L497脚内、外电路所构成,R2、R3为取样保护电阻,当L497外部供电或点火线圈的感应电压过高,使R2、R3取样后的电压值超过一定值时,L497脚内的过压保护电路将启动,控制驱动级停止工作,以达到过压保护的目的。(10)停车断电保护电路

停车断电保护电路由集成电路L497⑨脚内、外电路所构成。假如停车以后未及时断开点火开关,则霍尔传感器就有可能随

机地输出高电位并保持不变,由此就会使点火线圈 T 初级绕组 N1长时间通过大电流而发热损坏。停车断电保护电路外接的CP电容设定了停车以后VT1的导通时间,一旦VT1的导通时间超过了CP电容设定的时间,VT1会自动缓慢地截止而切断点火线圈初级绕组的电流通路。(11)闭合角控制保护电路

闭合角控制保护电路由L497、脚内、外电路组成,用于控制点火线圈T初级绕组N1接通时间,使其接通时间限定在一定范围内。它可以确保发动机高速运转时初级有足够的电流,进而有足够高的次级电压,不至于中途熄火,同时又可避免低速运转时初级电流过大而导致点火线圈发热烧坏。1.2.3 微电脑控制点火系统

传统点火装置和半导体点火装置,对点火提前角的调节都是靠真空点火提前调节和离心点火提前调节两套机械调节装置完成的。机械装置本身有局限性,不能保证在各种工况下点火提前角均处于最佳值。此外,初级电路的导通时间受凸轮形状或传感器信号的限制,在发动机低速运行时,初级电路导通时间长,初级电流大,点火线圈易发热;高速时,初级电路导通时间缩短,初级电流小,次级电压小,点火不可靠。

为了提高发动机的动力性、经济性、减少排气污染,要求点火系统不仅要提供较高的点火能量,而且对点火时刻的控制要求有较高的精度和对发动机各种工况变化的适应能力。因此,现在的汽车上在实现对发动机燃油供给系统微电脑控制的同时,对于点火系统也广泛采用了微电脑控制。

微电脑控制的点火系统不受机械装置的限制,在发动机任何工况下均可提供最佳点火提前角和初级电路导通时间,因此可以改善发动机的动力性、经济性,减少排气污染。

目前,汽车上采用的微电脑控制点火系统主要分为有分电器式、无分电器式和直接点火式三大类。这3类点火系统的具体结构不同,大致又可归纳为下列几种。(1)有分电器式微电脑控制点火系统

有分电器式微电脑控制点火系统根据具体结构的不同,又可以分为微电脑控制点火电子组件、点火电子组件控制点火线圈式、微电脑直接控制点火线圈式、功率晶体管外接式和分电器模块式(点火线圈和点火电子组件装于分电器中)4种。

上述这种微电脑控制点火系统仅是结构设计思路不同。实际上,如果把微电脑控制点火电子组件、点火电子组件控制点火线圈式的点火系统的点火电子组件集成在微电脑内部,就可变成为微电脑直接控制点火线圈式点火系统;如果把微电脑直接控制点火线圈式点火系统的功率晶体管设计在微电脑外部,就可以变为功率晶体管外接式点火系统;如果把点火线圈和点火电子组件均安装在分电器内,就变成了分电器模块式点火系统。(2)无分电器式微电脑控制点火系统

无分电器式微电脑控制点火系统去掉了传统的分电器(主要是指配电器)。这种点火系统通常采用2个汽缸共用1只点火线圈,并且1只点火线圈上设置了2个高压输出端,各与1个火花塞连接,对2个汽缸同时进行点火。(3)直接点火式微电脑控制点火系统

直接点火式微电脑控制点火系统又称为DIS系统。直接点火是指在每个汽缸的火花塞上都配上一个点火线圈,采用一一对应的方法,单独对其相应的汽缸进行点火。

直接点火式微电脑控制点火系统的点火线圈的高压输出端直接与火花塞相接,不需要高压线。

红旗轿车、丰田皇冠3.0L采用的2JZ-GE型发动机,丰田雷克萨斯LS400采用的IUZ-FE型发动机,福特天霸的2.3L发动机,高尔夫的1.6L发动机的车型中,点火系统就属于分电器点火系统中的微电脑控制点火电子组件、点火电子组件控制点火线圈式的点火系统。

广州本田发动机配置的点火系统属于分电器模块式微电脑控制点火系统。

桑塔纳2000AFE 型汽车发动机配置的点火系统属于微电脑控制直接控制点火线圈式点火系统。

日本三菱戈蓝轿车、韩国索纳塔(SONATA)3.0轿车发动机配置的点火系统属于功率晶体管外接式微电脑控制点火系统。

富康系列轿车发动机、桑塔纳时代超人AJR发动机、捷达5气门发动机、奥迪V6发动机、奥迪A6的6缸发动机、上海别克轿车发动机配置的点火系统属于无分电器式微电脑控制点火系统。

奥迪A6的4缸发动机、尼桑风度轿车和尼桑阳光轿车的发动机配置的点火系统属于直接点火式微电脑控制点火系统。

1.有分电器的微电脑控制点火系统

有分电器的微电脑控制点火系统的控制方式不但没有分电器触点,而且在点火提前角的控制方面也没有离心提前装置,从点火线圈初级绕组电流的接通时间到点火这一过程均采用微电脑进行控制。点火线圈产生的高压电仍由分电器来分配。(1)有分电器的微电脑控制点火系统的组成

有分电器的微电脑控制点火系统的组成如图1-15所示。(2)有分电器的微电脑控制点火系统原理

在图1-15所示电路中,微电脑通过传感器可以检测发动机的转速和负荷等信息,并将得到的信息与微处理器内存储器中预先储存的最佳控制参数进行比较,得到这一工况下的最佳点火时间,并将点火正时信号(IGT)送至点火器。

当IGT变为低电平时,该信号控制串接在点火线圈初级电流回路中大功率的开关管,使其截止,于是点火线圈初级电流被切断,次级绕组中感应出高压电,再由分电器送至相应汽缸火花塞产生电火花。

为了产生稳定的次级电压和保证系统的可靠工作,在点火控制器中还设置了闭合角控制回路和点火确认信号(IGF)发生电路。

①闭合角控制回路。

闭合角控制回路的作用是:根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角,以保证足够的点火能量。在发动机转速上升和蓄电池电压下降时,闭合角控制电路使闭合角加大,即延长初级电路的通电时间,以防止初级储能下降,确保有足够的点火能量。

②点火确认信号发生电路。

点火确认信号发生电路的作用是:在点火线圈初级电流切断、初级绕组产生自感电动势时,输出IGF 给电控单元(ECU),以监视点火控制电路是否正常工作。图1-15 有分电器的微电脑控制点火系统组成(3)丰田雷克萨斯LS400型轿车微电脑控制点火系统

丰田雷克萨斯LS400型轿车配装IUZ-FE型V形8缸发动机,其微电脑控制点火系统电路如图1-16所示。图1-16 丰田雷克萨斯LS400型轿车微电脑控制点火系统电路图

该轿车发动机为电控燃油喷射方式,其微电脑控制系统除对点火进行控制外,还同时实现对汽油喷射点火时刻、怠速转速及废气再循环等多项参数的集中控制。发动机的右列汽缸的编号从前端开始依次为2—4—6—8,左列汽缸的编号从前端开始依次为1—3—5—7,点火顺序为1—8—4—3—6—5—7—2。

点火系统由2套点火装置组成,在ECU的控制下,控制左、右2个点火线圈的工作,控制原理左、右相同。

2个点火基准传感器分别安装在左、右凸轮轴上,称为凸轮轴位置传感器。左(1号)凸轮轴位置传感器的信号G1、右(2号)凸轮轴位置传感器的信号G2输入微电脑ECU内作为点火的基准信号。

曲轴位置传感器用来检测发动机转速信号,安装在曲轴端,转速信号(NE)也送入ECU。

为了便于分析,现将图1-16所示电路简化,并给出部分元器件的内电路控制关系,其简图如图1-17所示。图1-17 点火控制器简化电路图

以1号点火控制系统为例,正常工作时,ECU根据NE、G1、G2信号,空气流量计信号,进气温度和水温信号,启动信号等确定点火提前角。在理想点火提前角前某一预定角接通VT1(其基极得到一个低电平而导通)。这样,+5V电流就将通过VT1导通的ec结、限流电阻R1、ECU的E7插件脚、B-W颜色的导线、1号点火控制器②脚加至VT2基极,使VT2也导通,于是1号点火线圈初级电流通路接通。

当达到点火提前角时,ECU判断VT1(基极为高电平而截止),并向1号点火控制器输出一个IGT1低电平信号。该信号使VT2截止,从而切断了点火线圈初级电流通路,并在次级绕组中产生高压使火花塞跳火。

与此同时,利用初级绕组电流切断时产生的自感电动势,1 号点火控制器还从其①脚输出一个点火确认信号(IGF1),该信号经Y-G颜色导线加至ECU插件E7的脚并进入ECU内。当ECU接收不到IGF1反馈信号时,ECU立即发出停止喷油的指令,使喷油器停止喷油。

第2路点火控制系统的工作过程与第1路相同。

2.无分电器的微电脑控制点火系统(1)无分电器的微电脑控制点火系统特点

在微电脑控制点火系统中,微电脑根据各传感器输入的信号,精确计算出不同工况下的最佳点火提前角和点火线圈初级电路的导通时间,使发动机在任何工况下点火时刻均为最佳值。它取消了传统的真空点火提前调节机构和离心点火提前调节机构;它还可以将曲轴位置信号传感器安装在曲轴端。因此,分电器的作用只是进行高压电的分配。

在采用微电脑控制点火的系统中,ECU直接控制点火线圈的工作和高压电的分配,可以取消分电器,成为无分电器的点火系统。

无分电器点火系统由ECU直接控制高压电的分配,故也称为直接点火系统。它具有以下一些优点。

①取消了传统的分电器,使点火系统的结构大大简化。

②没有中间传动机件,无磨损和传动误差对点火系统工作的影响,从而提高了点火系统工作的可靠性。

③消除了由分电器盖和分火头之间的火花造成的无线电干扰和能量损失。

④避免了O、N酸等类物质及潮湿环境对点火系统工作的影3x响。

由于其优点突出,故应用广泛。它将逐步取代有分电器微电脑控制点火系统。

无分电器的微电脑控制点火系统按其高压配电方式的不同,可分为二极管分配式和点火线圈分配式两大类,后者应用较广泛。(2)二极管分配式无分电器微电脑控制点火系统

二极管分配式无分电器微电脑控制点火系统采用同时点火方式,其组成如图1-18所示。这是一个用于4缸发动机上的微电脑控制点火系统。其点火顺序为1—3—4—2。

微电脑控制点火系统接收到曲轴位置传感器送来的相应信号,经处理后向点火控制器发出触发点火信息,控制器的控制回路输出一个低电平加至VT1基极使其截止,致使点火线圈初级绕组A中的电流被切断,在次级绕组中感应出下正、上负的高压电,其电流回路为:

点火线圈次级绕组下正端→VD4 二极管→第 4 缸火花塞→搭铁→第 1 缸火花塞→VD1 二极管→点火线圈次级绕组上负端,如图1-18中实线箭头所示。

上述这一电流回路,使第1缸、第4缸火花塞均跳火。此时第1缸接近压缩终了,混合气被点火;而第4缸正在排气,火花塞点空火。

曲轴转过180°后,ECU 接到传感器信号后再次向点火控制器发出触发信号,控制器的控制回路输出一低电平加至VT2基极使其截止,致使点火线圈初级绕组B中的电流被切断,在次级绕组A中感应出上正、下负的高压电,其电流回路为:

点火线圈次级绕组上端正电压端→VD2 二极管→第 2 缸火花塞→搭铁→第 3 缸火花塞→VD3 二极管→点火线圈次级绕组下端负电压端,如图1-18中虚线箭头所示。

上述这一电流回路使第2缸、第3缸火花塞均跳火,此时第3缸点火做功,第2缸火花塞点空火。以此类推,发动机曲轴每转2圈,发动机各汽缸做功1次。图1-18 二极管分配式无分电器微电脑控制点火系统组成(3)点火线圈分配式微电脑控制点火系统

点火线圈分配式微电脑控制点火系统将来自点火线圈的高压电直接分配给火花塞。这种点火系统具有同时点火和单独点火 2种形式。

①同时点火。

同时点火无分电器式微电脑控制点火系统又称为DL1系统。其典型的组成如图1-19所示。图1-19 DL1系统组成

所谓同时点火,也就是用1个点火线圈对到达压缩和排气上止点的2个汽缸同时进行点火。处于压缩状态的汽缸,混合气被点燃而做功,正在排气的第1缸火花塞则点空火。

ECU根据凸轮轴位置传感器信号,选择应点火的汽缸,并将点火信号送给点火组件,使相应的开关晶体管VT1~VT3中的某一只截止或导通,于是相应的点火线圈直接向火花塞输出高压电。

②单独点火。

单独点火无分电器式微电脑控制点火系统如图1-20所示。图1-21所示是日产汽车6缸发动机单独点火无分电器式微电脑控制点火系统。图1-22是奥迪汽车5缸发动机单独点火无分电器式微电脑控制点火系统。图1-20 单独点火无分电器式微电脑控制点火系统图1-21 日产汽车6缸发动机单独点火无分电器式微电脑控制点火系统图1-22 奥迪汽车5缸发动机单独点火无分电器式微电脑控制点火系统

单独点火的实质,就是为每一个汽缸的火花塞配备一个点火线圈,单独直接地对每个汽缸点火。工作时,微电脑控制系统ECU根据各种传感器送来的信号确定点火时间,并将点火正时信息送至分电电路。由分电电路按预先设定的顺序输出控制信号加至点火线圈初级电流驱动电路(管),由该电路切断相应点火线圈的初级电流。次级绕组中感应出的高压电加至相应缸火花塞,使其放电产生电火花。

单独点火无分电器式微电脑控制点火系统由于取消了高压线,故其能量损失小,效率高和电磁干扰小,在各种进口汽车上应用较多。虽然不同车型所使用的元器件不同,但这类点火系统的工作原理基本相同。(4)奥迪V6发动机无分电器式微电脑控制点火系统

图1-23是奥迪V6发动机无分电器式微电脑控制点火系统组成示意图。它主要由微电脑控制的各种传感器(如转速传感器、曲轴位置传感器、负荷传感器、爆震传感器)、ECU、专用点火线圈、点火控制器及火花塞组成。图1-23 奥迪V6发动机无分电器式微电脑控制点火系统组成示意图

在无分电器的点火系统中,点火线圈一般为双点火线圈。点火线圈次级绕组两端分别接2个汽缸的火花塞,即每2个汽缸使用1个点火线圈。奥迪V6发动机使用了3个双点火线圈,它们安装在一起,构成点火线圈组件,如图1-24(a)所示。图1-24(b)是日本丰田皇冠轿车上使用的点火线圈结构示意图。图1-24(c)是美国福特汽车公司3.8LSC型发动机上使用的点火线圈结构示意图。

还有一种分体点火线圈,即单独点火无分电器式微电脑控制点火系统中使用的点火线圈。它是给每缸火花塞均配一个小型点火线圈,不使用高压导线,直接将点火线圈安装在火花塞上,故进一步简化了点火系统的结构,提高了点火系统工作的可靠性。图1-24 几种点火线圈结构示意图

点火控制器是一个终端能量输出级。它将ECU发出的点火控制信号进行功率放大,并控制点火线圈和点火系统的工作。

图1-25 是奥迪 V6 发动机无分电器点火系统原理示意图。3个双点火线圈分别接1缸、6缸,2缸、4缸、3缸、5缸的火花塞(依点火顺序而定)。同一个点火线圈相连的两个火花塞串联工作。

发动机工作时,当1缸处于压缩行程上止点,6缸处于排气行程上止点,在1缸火花塞跳火瞬间,6缸火花塞间隙也跳火,即两缸火花塞同时跳火。但是,6 缸活塞处于排气行程接近终了位置,汽缸内压力接近大气压力,而在高压电的作用下火花塞间隙容易被击穿并产生电火花,但不点燃混合气,因此在处于排气行程的汽缸中,其火花塞间隙中的电火花此时不起作用,称为废火。图1-25 奥迪V6发动机无分电器点火系统原理示意图

处于排气行程的火花塞跳火时只需 1kV左右的高电压,且在火花塞间隙击穿后阻力大大减小,绝大部分高压电作用在处于压缩行程的火花塞上。因此,废火的存在对点火和发动机的工作并无影响。

发动机工作时,ECU按存储在存储器中的点火控制程序,根据发动机转速、负荷、温度及曲轴位置传感器的信号,计算出该工况下的最佳点火提前角和初级电路的导通时间,并将计算结果转变为控制信号,通过点火控制器控制点火线圈初级电流通路的接通/断开,则处于压缩行程汽缸的火花塞点火做功,处于排气行程的火花塞虽也有火花跳过,但不会点燃混合气,而且两缸火花电流的方向相反。

为了防止点火线圈初级电路接通瞬间在点火线圈次级感应电动势产生误点火,有些车型在火花塞与点火线圈次级电流通路中还串接了高反压二极管,如图1-26所示中的VD1~VD3,利用二极管的单向导电性来防止误点火,这样效果将更好。图1-26 串接高反压二极管的点火系统电路图1.3 汽车点火系统的保养与维护

汽车点火系统的类型较多,日常的维护与保养对汽车的使用寿命有很大的影响。1.3.1 汽车点火系统的定程保养与维护

汽车点火系统除应进行日常的保养外,还应进行定程保养与维护。

1.行驶1000km

当汽车行驶1000km以后,应进行如下的保养与维护。

①清洁点火线圈、分电器盖和外壳体表面的灰尘和油污。

②检查点火系统低压与高压电路各连接电线是否有磨损、漏电、接触不良的地方,如有应及时更换新的导线。各接线柱要加以打磨、清洁后重新加以紧固。

③清洗火花塞、去掉污垢和磁化物,电极间用双零号细砂纸打磨光洁,并调整好火花塞的电极间隙。

2.行驶5000km

当汽车行驶了约5000km以后,则应进行如下的保养与维护。

①除了进行上述保养工作外,还应取下分电器盖,然后清洗其内表面,用双零号细砂纸(或金相砂纸)打磨各个接触点以及分火头,使它们平整光洁,接触良好。

②检查分电器中的断电器触点状态,并对该触点加以清洁,如触点表面烧蚀不平整,应仔细地对其进行打磨使其表面光洁(亮),并仔细地调整好断电器的静触点与动触点之间的间隙。

③对于分电器内需要润滑的部位,要加上适当的机油(加机油的量要适当,不可过多,以免造成油污染)。其中包括分电器轴、轴上各自的油嘴,凸轮轴、分电器轴套连接处及分火头在凸轮轴凹处中的毡芯等。

分电器断电器内的毡块,可用涂抹的方法加入钙基润滑脂。

对于断电器接触点、活动触点臂销钉处应滴上1~2滴机油。但不要滴得过多,以免灰尘落上以后变成了污垢,从而使活动臂的灵活性受到影响。

④对于点火系统各部位,也应先对其进行去污处理,即对点火线圈外表面及各接线柱进行检查,如发现有锈蚀现象,则应先用双零号砂纸(或金相砂纸)进行去锈蚀处理,对连接处也应重新固定。经检查维护后,应进行试验,各项试验指标应符合标准规定。

⑤与分电器轴连通的油杯,每次保养时应将其旋进1/2~1 圈,若润滑脂用完应补足。

⑥检查各高压线的绝缘和端头,看其是否破裂而漏电及端头与分电器插座孔的接触是否良好。

3.行驶15000~17000km

从汽车上将分电器总成拆下来,对其解体并进行各项检查与保养。如用户自己不能动手,则应将汽车送到正规的保养维修部门去进行养护。

4.行驶20000~25000km

除了对分电器、火花塞进行上述的各项检查和维修保养外,还应取下阻尼电阻,用万用表的电阻挡(R×1k)或电桥对其进行测量,其阻值不应超过20kΩ,否则应予更换。1.3.2 汽车点火系统保养与维护注意事项

1.经常检查点火系统的搭铁是否良好

无论是点火系统中各传感器的搭铁,还是电子点火控制器的搭铁,由于其工作电流较小(传感器的输出电流则更小),都必须保证其搭铁部位的牢靠、接触良好,从而尽量减小其接触电阻,以确保电路的稳定性,以便可靠地工作,否则,将会影响点火系统的工作性能和点火能量及点火精度。故在日常应常对点火系统的搭铁进行检查,一旦发现有锈蚀等现象,应及时打磨并重新固定。

2.经常检查高压电路导线的连接是否牢固、可靠

因为点火线圈次级电压很高,如果连接不好或接触不良,就有可能发生发动机“断火”、工作不正常等现象,也可能会将分电器盖、点火线圈外壳、分火头等击穿。因此,日常保养与维护时,应检查高压电路导线,使其牢靠。

3.更换专用点火线圈

各品牌汽车应使用相应的专用点火线圈,切不可随便替换,否则,将会使点火控制器及其他电子元器件损坏。

4.应避免水直接进入点火系统

在对轿车进行清洗时,应避免水直接进入点火系统中的各装置内,以防止电子点火控制器被腐蚀损坏。1.3.3 汽车点火系统故障特点

汽车点火系统故障发生率较高,但由于点火系统具有相对独立性,故在对该电路进行检修时,可根据该电路的功能来确定故障的部位。一般来说,发动机不能启动,发动机工作不稳,发动机无力、回火、放炮,发动机个别缸不工作,发动机低速断火,发动机高速断火,发动机加速断火,发动机怠速不良等,均可能是点火系统故障引起的。

当点火系统出现初级电路短路或断路、初级电流过小、次级电压过低、点火提前调节失效以及点火正时不当等故障时,将造成发动机运转不平稳,发动机运转无力,加速性能变坏,或出现化油器回火、排气管放炮等不正常现象,使发动机动力下降,油耗增加,排放性能变坏,甚至发动机不能启动。

点火系统较常发生的故障及可能发生的部位及原因见表1-4,供读者判断故障时参考。表1-4 点火系统常见故障、原因及排除方法速查表续表1.4 汽车点火系统故障快修巧修思路

汽车点火系统根据其电路类型的不同,其快修巧修的思路也不一样,下面分别具体介绍。1.4.1 机械式点火系统故障快修巧修思路

国产的许多型号的汽车(尤其是一些货车)现仍有采用机械式点火系统的。这些车在使用中其点火系统可能会发生烧坏、磨损、积垢、腐蚀、漏电、断路以及短路等故障,必须及时检修才能保证车辆正常工作。

1.启动时不能使发动机发动(1)检修思路

启动时,发动机不能发动或停转。导致此故障的原因主要有以下几方面。

①蓄电池容量不足或电压过低。

②点火电路的低压部分有短路或断路处。

③点火电路的高压部分不良。(2)检查蓄电池工作是否正常

检查时,可按喇叭,开前照灯,如喇叭不响或前照灯不亮,说明蓄电池电压过低,容量不足;或电流表至蓄电池之间,以及蓄电池至搭铁之间有接触不良或断路之处。(3)确定故障在高压还是低压电路

检修时,将点火开关接通,摇转发动机,观察电流表,如电流表指针指示放电3~5A并间歇地摆回零位,表示低压电路良好,故障在高压电路。如电流表指针不动或指示值虽为放电3~4A却不摆回零位,或指示大电流放电,说明低压电路有断路、短路或搭铁处。(4)检查高压电路

若故障在高压电路,应首先从分电器上拔出高压线并使端头与缸体间试火,以确认高压是否正常,如高压正常,可装回中央高压线。再从火花塞处拆下高压线,摇转曲轴对缸体试火,如火花很强,说明配电器、高压线正常,故障在火花塞或是点火正时不准;如无火花,表示故障在配电器盖(因损坏或潮湿而漏电)、配电转子(损坏漏电)或高压导线(绝缘损坏或潮湿漏电)方面。

判断配电器转子(分火头)是否良好的方法:打开分电器盖,将从点火线圈处来的高压线端头置于距配电器打火头导电片 2~3mm处,并以手分开断电器触点。如无火花,表示转子良好;如有火花,说明转子漏电。(5)检查低压电路

若确定故障在低压电路,可先接通点火开关摇动曲轴,观察电流表指针状态。此时,如指针不动,说明低压电路已断路;如指针指示放电3~5A且指针不回原位,而踩下启动踏板时指示值略增,说明初级绕组至断路器触点臂间搭铁;如指针指示5A,踏下启动踏板时指针指示大电流放电,说明点火线圈至附加电阻的短路开关间搭铁;而接通点火开关时指针立即指示大电流放电,转动曲轴指针也不摆动,说明电流表至点火线圈间搭铁。

再进一步用分电器中央高压线做跳火试验。此时如火花微弱,则拆下断电器绝缘接线柱上的低压导线和电容器引线,并将其相连,将该接点搭铁后拉开,观察拉开时的火花状态。如火花强,说明断电器损坏;如火花弱,但触点分开后变强,说明电容器可能有故障。重换新电容后再试,如火花仍弱,说明点火线圈不良。

2.点火系统有故障引起的发动机工作不稳(1)检修思路

发动机运转不稳,无规律抖动并伴有“突突”响声,声音忽高忽低或不连续,发动机有过热、动力不足等现象。导致此故障的原因主要有以下几方面。

①高压分线错乱或点火正时不准,或个别缸工作不良。

②分电器触点烧蚀或间隙不准,分火头漏电或分电器盖漏电。

③电容器击穿漏电或火花塞积炭。(2)检修方法

发动机工作不稳,主要是由于点火系统缺火所致。检查时,可用螺丝刀依次短接各火花塞,并注意听发动机声响或看风扇片,正常的火花塞被短路时,发动机转速明显下降,声音低沉。如无此现象,说明此缸发火不好。然后再从火花塞上拔下高压线试火。若跳火有力,应拆检火花塞;若跳火无力,应检查此分缸高压线和分电器盖是否漏电。

另外,也可拉阻风门观察,如果发动机运转没有好转,应检查高压分线是否插错,点火正时是否准确。若插线、点火不对,可重新布置校准点火正时。

若经上述检查均无问题但故障仍未排除,应继续检查分电器、分电器盖、分火头、凸轮棱角、主轴与衬套以及固定盘是否松动,有关触点是否烧蚀,间隙是否失调等。当然,高压线插接不牢、火花塞积炭等也会导致发动机工作不稳,对此也不容忽视。

3.点火系统造成的发动机无力、回火、放炮(1)检修思路

发动机运转明显无力、化油器回火、排气管放炮、发动机运转不均等。导致此类故障的原因主要有以下几方面。

①点火线路接线松动、点火错乱或点火过迟。

②火花塞工作不良、电容器失效、高压线受潮。

③触点烧蚀、间隙过大或分电器盖被击穿。(2)检修方法

除配气系统和化油器有故障外,因分电器调整错误、点火角偏离正确位置过多等,也会引起发动机回火或放炮。

遇有回火时,可试将分电器顺着分火头转动方向转动一个角度(即减小点火提前角)。

遇有排气管放炮时,可将分电器迎着分火头旋转方向转动一个角度(即加大点火提前角)或按说明书重新调整分电器安装位置。对一般发动机,分电器可在怠速时调整安装位置,即在略高怠速转速的节气门开度下,选择使发动机转速最高、声音最响的位置固定分电器。

如果回火、放电现象十分严重,多属分缸高压线有插错者;如果现象不严重,断断续续似有规律,一般说来系分电器盖有裂纹、使缸间窜火所致。

4.点火系统导致的发动机个别缸不工作(1)检修思路

发动机个别缸不工作时,明显表现动力不足。如果逐渐加大节气门开度,从低速到高速整个转速范围内均能听到“突突”声,且有节奏,“突突”声会随发动机转速的上升而升高。此时,发动机运转不均,并伴有抖动现象,消声器中会排出黑烟。导致此故障的原因主要有以下两方面。

①火花塞工作不良。

②分缸高压线插接不良。(2)检修方法

检查缺火汽缸时,可用螺丝刀将火花塞接线螺母逐个搭铁并观察发动机的运转情况。对于原来缺火的汽缸,搭铁后工作情况不会改变;若原来被搭铁的汽缸是正常的,搭铁后发动机的动力会明显降低,运转不均匀现象会加剧。

当然,也可以根据火花塞的温度来判断缺火汽缸,温度低的说明该缸未工作。

当确定了未工作缸后,将该缸高压分线拆下,置火花塞 3~4mm,接通点火开关,观察跳火情况。若无火,可将该分线的另一端从分电器旁插孔拔出少许,查看旁插孔是否向分线跳火。如向分线上跳火,则为分线漏电;如不跳火,应检查分电器盖旁插孔是否漏电(可将分电器盖中央高压线拔出,插入该缸旁插孔,摇转曲轴。此时,若中央高压线有高压火,则为该插孔漏电),凸轮是否磨损不均(打开分电器盖,摇转曲轴,观察凸轮棱角分别作用时的触点间隙)。如果取下该缸分线向火花塞跳火时有火,且转速随之均匀,则为该缸火花塞积炭过多或瓷芯轻微漏电;如虽有火,但发动机转速无变化,则为该缸火花塞严重漏电。

如果有2个缸不工作,应分别取下两缸分线,按上述方法试验跳火情况。如均跳火,而发动机运转不变化,则可能是两缸分线插错或两缸火花塞均不工作,应检查点火顺序;若正确,则应检查火花塞。

如拆下两缸分线不跳火或一个跳、一个不跳时,应按一个缸不工作的检查方法检测。若不工作的两缸其分电器盖旁插孔相邻,可先取下一个缸的分线,距离火花塞3~4mm检查跳火情况。如为无火或火弱,则应将分线装回,取下另一分缸线,检查跳火情况。如同样为无火或火弱,再将2根分线同时向汽缸体跳火,并且使两分线距缸体始终是一远一近,若均是较近的一根分线跳火,则可肯定为此两缸分线所在插孔窜电。

5.发动机爆震和过热(1)检修思路

爆震是点火后的异常燃烧。一旦发生爆震,由于气体的冲击波,发动机会产生强烈的震音。同时热损失增加,发动机迅速升温,冷却水温升加快并开锅,导致汽缸垫烧损,由此会使发动机功率明显下降。严重时会引起活塞环烧结、火花塞破损、活塞断裂、气门烧损等。导致此类故障的原因主要有以下两方面。

①点火提前角过大,炽热点火,发动机冷却不良。

②外界温度过高,触点间隙过大,压缩比过大。(2)检修方法

一般来说,发动机在较大负荷下工作,高挡低速或在重载情况下上坡行驶时,最容易出现爆震。检查有无爆震,可采用空车在平坦路面上先用直接挡中速行驶,然后猛踏油门听发动机有无清脆的“哒哒”金属敲击声音的方法。

在使用燃料牌号正确的情况下,爆震现象多是由于点火提前角过大造成的,应将分电器向分火头旋转方向旋转一个角度,以减小点火提前角。另一方面,点火提前角过于落后,发动机温度也会偏高。这是因为点火太迟,燃料燃烧速度太慢,赶不上膨胀做功的要求,剩余了大量的能量,只好以热的形式向汽缸散发和排气带出。因此,在汽车不出现爆震的情况下,水温过高多数不是点火系统引起的。但是,若伴有发动机无力、加速不灵敏时,应检查点火提前角是否过小,若过小,应调大点火提前角。

6.点火系统引起的发动机低速断火(1)检修思路

导致低速时发动机断火、高速和加速时发动机基本正常故障的原因主要有以下几方面。

①火花塞电极间隙过小,其电极烧蚀、积炭、沾油,使火花变弱。

②分电器盖破裂造成漏电,或分电器盖、整流子片烧损脏污。

③断电器触点间隙过小,高压导线插入不够,绝缘层裂纹,端头氧化、脏污。(2)检修方法

对于低速时发动机断火故障,可重点检查火花塞电极是否有烧蚀、积炭、沾油,间隙是否过小。如经上述检查均正常,再对高压线接头、端头的氧化脏污情况以及分电器盖等进行仔细检查。

7.点火系统引起的发动机高速断火(1)检修思路

导致此类故障的原因主要有以下几方面。

①火花塞过热或电极间隙过大,其密封垫失去弹性,汽缸漏电。

②断电器活动臂刮住或粘住,触点间隙过大,点火正时不准;火花弱或炽热点火。

③分电器的离心点火提前装置工作不正常,分电器盖上中心插座上的碳柱脏污、磨损或弹簧弹力过弱。

④点火线圈、电容器性能下降,高压线搭铁。(2)检修方法

对于高速时发动机断火故障,可检查火花塞间隙是否过大,断电器触点间隙是否过大。如果都正常,应查看分电器离心点火提前装置的工作情况,校验点火正时等。

断电器活动臂弹簧弹力消失或不足,是导致发动机高速断火的重要原因。出现上述故障时,应及时检查弹簧弹力是否合适,若弹力不适合应更换。

8.点火系统引起的发动机加速断火(1)检修思路

导致此类故障的原因主要有以下几方面。

①火花塞电极烧损、积炭或电极间隙过大,其绝缘体破裂。

②分电器盖破裂、脏污或中心高压线插孔碳柱弹簧变弱,凸轮磨损。

③断电器触点沾油、脏污、氧化磨损。

④高压线接触不好或端头氧化、脏污。

⑤点火线圈过热或电容器短路,点火时间过迟。(2)检修方法

对于加速时发动机断火故障,可检查火花塞电极是否烧损、积炭、间隙过大;分电器盖是否有破裂、脏污,触点是否脏污、氧化损坏;高压线接触是否正常等。若上述检查均无问题,应进一步检查点火是否过迟。

9.点火系统导致的发动机怠速不良(1)检修思路

所谓发动机怠速不良,包括无怠速、怠速熄火、怠速过高、怠速不均(时快时慢)等现象,有时在工作时排气管还发出“突噜、突噜”声响的怠速不稳现象。导致此类故障的原因主要有以下几方面。

①点火线圈和电容器性能低劣;火花塞不良,电极脏污,间隙不对;点火过早。

②分电器凸轮磨损,轴摆动;分电器盖破裂,触点脏污,间隙不对。

③高压线表面裂纹,端头损伤。(2)检修方法

如果各相关油路均正常,发动机本身无故障,应对分电器进行全面检查,尤其是检查触点表面是否有烧烛,分电器盖有无破裂。

若经上述检查均正常,应在中小负荷下检查火花塞工作是否良好。如果有抖动,则用螺丝刀进行逐缸断火试验。如果火花塞良好,应进行点火时间检查。若加速时发动机有突爆声,则说明点火过早。

10.点火时间不能推迟(1)检修思路

汽车行驶时,发动机动力下降,且伴有点火过早的爆震声。将分电器壳顺时针转动使点火时间推迟,发动机仍有爆震声。导致该故障的原因主要是分电器凸轮限位螺钉松脱,应重点对其进行检查。(2)检修方法

拆掉分电器盖,上下晃动凸轮。若凸轮可沿轴向相对于离心重块及托盘明显移动,则说明限位螺钉松脱,只要将其拧紧(但凸轮应能在轴上左右转动),故障即可排除。

提示:分电器凸轮限位螺钉松脱后,凸轮会向上移动,凸轮上部不能与分电器轴接触,离心重块上的销钉也即将从凸轮拨板上的长方孔中脱出。凸轮与分电器轴不同心,凸轮歪斜,故分电器轴转动时,凸轮受到触点胶木顶块的撞击而抖动。这样凸轮旋转一周时,就会出现有的触点间隙特别大,有的触点间隙特别小,甚至无间隙现象。当触点间隙过大时,该汽缸的点火时间就会显得过早,从而出现了上述现象。

11.不能点火发动,牵引发动出现回火或放炮现象(1)检修思路

接通点火开关点火挡,无论用摇手柄或启动机都不能将车发动;用其他车辆牵引发动机时,化油器及排气管出现无规则的回火或放炮现象。导致此故障的原因主要是分电器触点间无间隙。(2)检修方法

接通点火开关点火挡,转动发动机曲轴,拔出中央高压线试火。若此时无高压火花,再拆掉分电器盖,用螺丝刀断续拨开白金触点,发现中央高压线跳火正常。由此说明故障确系分电器触点间无间隙引起。应重新调整白金触点间隙。若凸轮六角轻微磨损不均,应以最小的一方为准调整间隙;严重不均时,应更换凸轮或校正分电器轴。

提示:当分电器白金触点无间隙时,通过点火线圈初级绕组电流的大小不会发生变化,次级绕组不会产生感应电动势,故也就不会产生高压电,进入汽缸的可燃混合气不能点燃,发动机就不可能发动。如白金触点间隙过小,凸轮不能将白金活动触点完全顶开,使初级绕组的电流切断不彻底时,也会导致发动机不能发动。此时汽车若上坡,持续将加速踏板踏到底,使发动机高速运转(变速器在较低挡位时),会感觉发动机工作正常。但一放松加速踏板,再次踏下加速踏板就上不去了。若再用1挡起步,也必须开大节气门,并缓慢放松离合器踏板才能起步。这种情况主要是由于凸轮高速转动时,对活动触点臂上的胶木顶块产生的较强大的撞击力,将触点弹开的缘故。

12.更换分电器触点后发动机只能低速运转(1)检修思路

更换分电器白金触点后,发动机只能低速运转,开大节气门时发动机的转速也不能提高。导致此故障的原因主要是由于分电器白金触点间隙过大或白金活动触点臂的弹簧片过软所致。(2)检修方法

调整白金触点间隙。若属触点臂的弹簧片过软,应重换新件。

提示:当白金触点间隙过大后,一方面凸轮转动时将活动触点臂顶开的距离过大,由于惯性力的作用,不能使触点及时重新闭合,因而不能迅速使初级点火线圈再次通电,所以开大节气门时,发动机转速不能提高;另一方面会使触点闭合时间缩短,通过初级绕组的电流减小,使高压火花变弱。发动机转速提高时更是如此,故转速难以提高。1.4.2 磁电式电子点火系统快修巧修思路

1.外观检查

首先查看各导线有无短路、接触不良、断路等现象。导线的插接件浸入泥水后极易导致短路或接触不良现象,应重点检查。

2.接地检查

点火控制器多数是靠其外壳与车身接地(即搭铁),或通过专用接地线接地,再与蓄电池负极连接一起构成回路的。如果接地不良,就会造成点火系统工作时好时坏,甚至完全不工作。

3.检查供电

将点火开关置于闭合(ON)位置,将万用表红表笔接点火控制器电路的正接线柱,即图1-2中的“+”端(也可接在点火线圈的正接线柱上),万用表的负表笔接电子控制器电路的外壳(搭铁处),测得的电压值应为12V。如电压不对(无电压或电压偏低),则断开电子点火控制器“+”端与外电路的连线,再测与“+”端断开的连线上的电压。若电压恢复正常,则可能是电子点火控制器电路有故障,应检查其是否有短路或漏电。

4.传感器的检测方法

传感器(信号发生器)是否有故障,除了采用更换新件来进行比较鉴别外,还可采用以下方法进行判断。(1)测量电压法

拔下分电器上信号传感器与电子点火控制器的连接插头,将万用表拨至交流电压挡,将其两表笔接在信号传感器输出插头上,启动发动机带动触发轮转动,仔细观察万用表有无信号电压指示。如无电压指示,则说明信号传感器有故障。(2)测量电阻法

检测传感器线圈的电阻值时,应该先把线圈从线束连接器上拆下来,然后用万用表电阻挡对其进行测量。

若测得的电阻为∞,说明该电路有断路故障,应首先检查插接件的焊接处,然后再深入传感器线圈内部,仔细观察线圈在何处断路;若测得的电阻值与标准值(规定值)相比显得过小,则说明传感器线圈匝间可能存在短路现象,应予以排除或更换。(3)烘烤法

对于某些冷机工作正常、热机后(即工作一段时间)即出现点火不良或断火的故障,若怀疑传感器热稳定性不良,可用白炽灯对其进行烘烤加热,待加热到适当温度后再用欧姆表测量传感器线圈的电阻,然后与线圈的标准电阻值进行比较,即可看出其热稳定性的好坏。与此同时,还可用螺丝刀柄部轻轻敲击传感器,以检查其内部是否松旷、有无间歇性故障等。

5.传感器铁芯间隙的检查和调整方法(1)间隙的检查

当检查信号发生器线圈良好但传感器仍不能正常工作故障时,应重点检查传感器信号线圈铁芯与转子凸极对准时的空气间隙是否符合规定,相关结构示意图如图1-27所示。对于磁电式(磁脉冲式)传感器来说,其信号凸极与传感器铁芯之间的空气间隙因汽车发动机的类型不同而有一些差异,但一般标准的空气隙为0.2~0.4mm。检查时,可用塑料厚薄规(又称塞尺)进行测量,具体方法详见图1-27(a)所示。(2)间隙的调整

若测得间隙不符合要求,可按图1-27(b)所示的方法,松开螺钉A和B,并以A螺钉为支点,稍稍移动螺钉B加以调整,直至满足所规定的要求为止。图1-27 传感器铁芯间隙的检查调整示意图

6.电子点火控制器的检查方法

电子点火控制器实质上是一个利用输入信号控制晶体管导通与截止的晶体管开关电路。因此,可以在点火控制器的输入端接上一节1.5V的干电池,用以模拟信号传感器输出的信号电压,然后利用测量点火线圈初级绕组某端对地的电压或观察次级绕组对地火花来判断电子点火器的好坏。以图1-2电路为例,具体检测方法如下。

①将1.5V干电池与电子点火控制器的输入端接好,电池的正极接线束连接粉红色线端,负极与白色线端子相连。

②用万用表电压挡测量点火线圈初级绕组右端的接线柱与搭铁之间的电压,此值应为1~2V。

③保持原状态不变,仅将干电池极性对调,即将其正极接连接器白线端,负极接粉红色线端,此时万用表的读数应为12V。若测得的结果符合上述规律,说明电子点火器工作正常,反之则说明有故障。

7.火花塞、分电器的检测方法

对火花塞主要测量火花塞间隙,应在规定值0.8~0.9mm范围内。

对分电器主要应检查分火头、分电器盖绝缘是否被破坏(即是否漏电)。检测方法与传统点火系统的相同。

8.点火线圈的检测方法

其检测方法同传统点火系统点火线圈的检测,但点火线圈初、次级绕组的电阻值因车型不同而异。

9.离心调节装置的检查方法

固定分电器驱动轴,如图1-28所示,用手将分火头转至极限位置然后放松,分火头应立即返回原位。如果不能返回原位或运动受阻,则说明离心调节装置有故障,应予修理或换装新的分电器总成。图1-28 离心调节装置检查方法示意图

10.真空调节装置的检查方法

用手转动真空泵,如图1-29所示,对分电器真空调节装置施加真空,膜片应能带动拉杆移动,否则说明真空调节装置有故障,应予修理或换装新的分电器总成。图1-29 真空调节装置检查方法示意图1.4.3 霍尔式电子点火系统故障快修巧修思路

1.外观检查

先检查点火系统的连接导线是否牢固,尤其是导线的插接件较易灌入泥水等杂物而导致接触不良或短路。还应注意检查点火控制器及其相关元器件自身的接地是否良好。

2.电压检查

以桑塔纳轿车电子点火系统为例,如图1-14所示,接通点火开关,用万用表测量点火线圈正极和点火控制器④脚上的12V蓄电池电压是否正常。若不正常,应检查供电线路;若正常,再从分电器上拔下信号传感器连线。在连线端面有3个触点,这3个触点一个为信号传感器供电端,该端电压正常值为10.5~11V;另有一个是信号线,正常电压为10.5~11V;还有一个是信号传感器接地端。如测得上述电压异常,则点火控制器可能有问题。

3.点火线圈和高压线检查方法

①用万用表R×1 挡测量点火线圈“+”、“−”两接线柱间的初级绕组电阻,其正常值应为0.52~0.76Ω。

②改用R×1k 挡测量点火线圈“+”接线柱与高压端间的次级绕组电阻,其正常值应为2.4~3.5kΩ。

③测量中央高压线,即点火线圈与分电器之间的电阻值,应为0~2.8kΩ。

④用万用表电阻挡检查点火线圈任意一个接线柱与壳体间的电阻,其电阻值应为无穷大。

若测得的电阻值不符合上述规律,说明被测元件有问题。

4.霍尔传感器检测方法

①拆下点火控制器接线盒上的橡皮套(在左边刮水器下面),将万用表接在点火控制器接线盒⑥脚与地之间。

②接通点火开关,先使金属叶片离开霍尔元件与永久磁铁之间的空气隙。

③找一薄铁片在空气隙内往复地插入和拔出,同时观察万用表上电压的指示情况:当薄铁片插入空气隙时,万用表电压指示值为10.5~11V;当薄铁片离开空气隙时,万用表电压指示值为0.2~0.4V。

如果万用表电压读数与上述规律不符,则说明信号传感器有问题。

5.点火控制器检测方法

在确认该控制器④、②脚供电电源(12V蓄电池电压)正常的情况下,可再采用如下的步骤进行检测。

①断开点火开关,拔下分电器上的点火信号发生器线束连接器。

②接通点火开关,用万用表电压挡检查点火线圈“+”、“−”两接线柱间的电压,其值应不小于2V,且在1~2s后逐渐下降至0,否则说明点火控制器可能有问题。可采用下述方法来进一步确认。

③用一短导线将点火控制器的⑥脚瞬间与地短接,万用表的指示值应立即上升至2V,否则,说明点火控制器或其连接线有故障。

④接通点火开关,用万用表电压挡测量点火信号发生器线束连接器两外侧端子间的电压值,应不小于5V。

● 如果电压值小于5V较多,再用万用表测点火控制器⑤、③脚间的电压。如电压值仍较低,则说明点火控制器内电路有问题,可能是其内的VD1 隔离二极管不良(见图1-14)、R4电阻变值、CS电容漏电等,应修理或更换。

● 如果测得值不小于5V,说明点火控制器至信号发生器间的连接线路有问题,应进行修理或更换。

6.分火头检测方法

用万用表电阻挡检查分火头导电片与本体间应不导通。如有电阻存在,说明分火头漏电,应换新件。

再将分火头倒放在缸盖上,用高压线跳火检查,如果有火花出现,也说明分火头绝缘不良,应换新件。

7.其他元件检测方法

分电器盖、离心提前调节装置、真空提前调节装置检查方法同上述的电磁式点火器,不再赘述。

8.点火正时的检查和调整方法

①接通点火开关,启动发动机使其工作一段时间,以达到正常工作温度。

②在发动机怠速运转时,用闪光检测仪对准点火正时标记,检查点火时间(即初始提前角)是否符合规定要求,正常时应为上止点前6°±1°。如果测得值与规定值不符,可松开分电器固定螺钉,通过移动分电器的壳体进行调整,直至满足要求。最后将分电器固定螺钉拧紧即可。

9.分电器安装方法

分电器的安装有一定的技巧,故这里有必要介绍一下。

①摇转曲轴,使第1 缸活塞处于压缩行程上止点位置。

②慢慢摇转曲轴,使飞轮上的正时标记与观察孔上的标记对齐,并使凸轮轴齿带轮上的配气定时标记与汽缸盖上平面对齐,机油泵驱动轴榫头的大面与曲轴轴线平行。

③将分火头指向分电器壳体上的第1 缸标记,对正榫头位置,将分电器轴插入安装孔,最后旋紧分电器固定螺钉即可。

10.点火装置其他电阻的检测方法

检查分火头电阻应为1Ω±0.4Ω;

火花塞插头电阻额定值:有屏蔽的为5kΩ±1kΩ,无屏蔽的为1kΩ±0.4kΩ;

防干扰接头电阻额定值为1kΩ±0.4kΩ;

分电器与火花塞之间的电阻值为0.6~7.4kΩ。

若实测电阻值与上述正常值相差较大,也说明点火系统有问题,应查找故障原因。1.4.4 微电脑控制点火系统故障快修巧修思路

由于微电脑控制点火系统的许多部件,如点火线圈、点火控制器和火花塞,其结构原理与无触点电子点火系统的部件基本相同,所以其检测方法也大致相同或相似。但是,由于微电脑控制点火系统还配装有微型电脑和各种传感器,所以相比之下其故障检修也就稍微复杂一些。

对微电脑控制点火系统故障的快修巧修通常可采用以下几种方法先进行检查。(1)利用系统自诊断功能诊断

使用中,微电脑控制点火系统一旦出现故障,微电脑便会自动记录发生的故障,并以故障代码的形式储存在存储器中。与此同时,仪表板上的发动机故障警告灯点亮,提醒驾驶员注意。

进行故障自诊断时,微电脑会通过故障警告灯或其他显示方式输出故障代码。根据所读取的故障代码,在随车《维修手册》故障代码表中查找故障原因和可能产生故障的部位,去检查相应的元器件或线路,一般即可很快将故障排除。(2)利用专用仪器诊断

目前,许多汽车生产厂家都为微电脑控制点火系统提供专门的检测仪器,如点火控制器测试仪、电脑系统测试仪等。这些仪器可检测出系统内各部位的电阻和电压,从而可判断出故障所在之处。(3)利用常规方法进行诊断

这种方法也是先将中央高压线拔出进行跳火,看有无火花来确定点火系统是否正常。检查时为防止喷油器喷出燃油过多,每次测试不得超过2s。

如果火花正常,应重点检查点火器与发动机ECU间的IGF 信号是否正常;如果火花不正常,应重点对点火系统中的各元器件进行检查,检查方法同无触点点火系统。

采用无分电器的点火系统电路类型较多,以图1-30所示典型电路为例,其故障快修巧修思路如下。图1-30 无分电器微电脑控制点火系统典型电路

1.发动机怠速运转时断火

①在发动机怠速运转时,用断缸法查出有断火故障的汽缸,然后断开(OFF)点火开关,让发动机停转。

②断开断火汽缸火花塞高压线,并在高压线上接上火花塞测试仪,启动发动机,查看火花塞测试仪是否有火花出现。

如果有火花出现,可进行下一步检查;如果没有火花出现,应检查火花塞是否损坏,或火花塞有无油污、积炭。如果火花塞损坏,应重换新件;如火花塞有油污、积炭,应放在火花塞测试仪上进行清洁和检验。

③断开(OFF)点火开关,将断火汽缸点火线圈另一只火花塞的高压线在火花塞处搭铁,启动发动机,查看火花塞测试仪是否有火花出现。

如果没有火花,可进行下一步检查;如果有火花出现,应拆下将高压线搭铁的火花塞,换上一只正常的火花塞再试。如果仍然有断火现象,应从第一步开始重新检查。

④断开(OFF)点火开关,旋下断火汽缸点火线圈固定螺母,从DIS组件上取下点火线圈,查看点火线圈上有无炭迹。

如果点火线圈上有炭迹,可进行下一步检查;如果点火线圈上没有炭迹,应换装新的点火线圈,并检查火花塞高压线是否正常。

⑤拆下断火汽缸点火线圈,换上一只正常的点火线圈,启动发动机,查看火花塞测试仪是否有火花出现。

如果有火花出现,说明断火汽缸点火线圈有故障,应重换新件;如仍然没有火花出现,说明 DIS点火控制器有故障,应换新的DIS控制器。

2.发动机负荷运转时断火

①断开(OFF)点火开关,逐缸拔下火花塞高压线,并在高压线上接上火花塞测试仪,启动发动机,查看火花塞测试仪是否有火花出现。

如果没有火花出现,可进行下一步检查;如果有火花出现,应检查火花塞是否损坏或存有油污、积炭。如果所有火花塞均正常,应检查发动机的其他系统是否有故障。

②断开点火开关,将断火汽缸点火线圈另一头火花塞的高压线在火花塞处搭铁,启动发动机,查看火花塞测试仪是否有火花出现。

如果没有火花出现,可进行下一步检查;如果有火花出现,拆下将高压线搭铁的火花塞,换上一只正常的火花塞再试。如果仍然有断火现象,应从第①步开始重新检查。

③用万用表电阻挡检查与断火汽缸点火线圈相连的每根高压线,看其电阻值是否均小于30kΩ,有无短路现象。

如果火花塞高压线正常,可进行下一步检查;如果火花塞高压线损坏,应重换新件。

④断开点火线圈,旋下断火汽缸点火线圈固定螺母,取下点火线圈,查看点火线圈上有无炭迹。

如果点火线圈上有炭迹,可进行下一步检查;如果点火线圈上没有炭迹,应换新的点火线圈,并检查火花塞高压线是否正常。

⑤拆下断火汽缸点火线圈,换上一只正常的点火线圈,启动发动机,查看火花塞测试仪是否有火花出现。

如果有火花出现,应更换断火汽缸点火线圈;如果没有火花出现,应重换新的DIS控制器。

3.点火提前角控制电路故障

使用中,如果发动机工作不正常,并且显示故障码(例如代表点火提前角异常的故障码),即说明点火提前角控制电路有故障,可按下述方法进行检测。

①断开点火开关,断开发动机ECU的4 针线束连接器,然后接通(ON)点火开关。用万用表电阻挡在线束侧检查连接器 EST端(D4端)与车身接地间的电阻。如果电阻值小于1000Ω,可进行下一步检查;如果电阻值大于1000Ω,说明EST电路断路或DIS点火控制器有故障。

②将试灯一端与蓄电池正极相连,另一端在线束侧与发动机ECU的4针连接器旁路控制端子D5相连,并查看试灯情况。

如果试灯不亮,可进行下一步检查;如果试灯点亮,断开 DIS点火控制器侧的4针连接器再试。如果试灯仍然点亮,说明旁路控制电路有搭铁之处,应进行检修;如果试灯熄灭,说明DIS点火控制器有问题,应重换新件。

③试灯连接方式不变,用万用表电阻挡在线束侧检查连接器EST端与车身接地间的电阻。如果电阻值小于1kΩ,可进行下一步检测;如果电阻值大于2kΩ,可插上发动机ECU的4 针连接器,启动发动机,使其怠速运转 1min 以上,查看是否还显示上述的故障码。

如果仍然显示故障码,可重换一只新的发动机 ECU 后重新检测;如果不再显示故障码,说明EST电路有间发性故障,应查明原因再进行修理或更换。

④断开 DIS点火控制器侧 6 针连接器,查看仪表读数。如果电阻值为无穷大,说明旁路控制电路断路或DIS点火控制器有故障,应进行修理或更换;否则说明EST电路有搭铁处,应查找搭铁点。第2章 汽车点火系统用点火线圈

点火线圈实际上就是一种升压变压器,其作用是将蓄电池或发电机输出的低压升高至15~25kV,供火花塞产生高压电火花。

点火线圈的电路符号与无线电路图中的变压器符号相同,图2-1为点火线圈电路符号及结构示意图。

点火线圈是根据电磁感应的原理制成的,根据其磁(铁)芯的结构不同可分为开磁路和闭磁路两类。2.1 开磁路与闭磁路点火线圈2.1.1 开磁路点火线圈

开磁路点火线圈中应用较多的是三接线柱式点火线圈,如图2-1(c)所示。

1.结构

开磁路点火线圈主要由初级绕组、次级绕组、铁芯、导磁钢套、绝缘座、外壳、高压线及插座组成。其磁通分布状态如图2-2(b)所示。它是把两个线圈缠在导磁性能良好的圆柱形铁芯上,装在铁壳里制成的,如图2-2(a)所示。

2.高压绕组

高压绕组又称次级绕组,通常绕在内层,由一定规格的高强度漆包线绕制而成,绕制圈数较多,以便通过互感作用产生高压电。

3.低压绕组

低压绕组又称初级绕组,也是由一定规格的高强度漆包线绕制而成的,绕制圈数较少。此绕组一般绕在高压绕组的外面,利用线圈内电流的变化实现电磁互感作用。图2-1 点火线圈电路符号及结构示意图图2-2 开磁路点火线圈结构及磁通分布示意图

4.导磁钢套

导磁钢套是将硅钢片卷成筒形,套装在绕组的外围而成的,它使铁芯成半封闭式磁路,以减少漏磁通,提高电磁互感效能。

5.铁芯

铁芯由多片条形硅钢片叠制而成,各硅钢片间利用氧化薄层或涂绝缘漆来进行隔离,用以增强磁通进行电磁感应。

6.胶木盖

胶木盖是用优质绝缘胶木粉在钢模中热压而成的,有较好的耐热、耐高压性能。其外部中心凸起处为高压输出的插线孔,旁边有3个低压接线柱,内部有环形凸缘以增强绝缘。

胶木盖除了与外壳扣接构成整体以外,还主要用于连接高低压电路。

7.绝缘座

绝缘座由陶瓷玻璃制成圆盘形,有凸起环形瓷裙(边)的一面用作外壳底部与绕组之间的绝缘。

8.绝缘与连接

点火线圈总成的内部空隙均用沥青或绝缘油填充,以便增强绝缘性能并有利于散热。

三接线柱式点火线圈内部高压绕组,一端引出作为中心高压线插孔,另一端与低压绕组的一个头相连后引至胶木盖上标有“开关”字样的接线柱;低压绕组的另一头引到盖上作为分电器引出柱。胶木盖上第3个接线柱只用于固定附加电阻,内部无连线,常带有“电源—开关”字样。

9.两接线柱式点火线圈结构说明

两接线柱式点火线圈的内部结构与三接线柱式点火线圈完全相同,仅其外部未另配附加电阻。它只有 2 个接线柱:一个为“+”接线柱,另一个为“−”接线柱。

虽然两接线柱式点火线圈外部不带专用的附加电阻,但此电阻的阻值存在于一根连接导线上,即在点火线圈的“+”接线柱上有一根接至点火开关的导线。该导线有一定的电阻存在。该电阻值就相当于三接线柱式点火线圈外接的附加电阻,通常称此导线为附加电阻线。

10.附加电阻

附加电阻为热敏电阻,一般用低碳钢丝或纯镍丝、铝丝、镍铬丝烧成螺管状,夹在两块绝缘瓷板之间,用螺栓紧固在点火线圈的安装夹上。电阻的两端分别压接在“开关”和“电源—开关”2 个接线柱上。

附加电阻是一种正温度系数热敏电阻,其电阻值随温度的上升而增大,随温度的下降而减小,而20℃时的电阻值为1.25~1.7Ω。

附加电阻与点火线圈初级绕组串联,其作用如下。(1)防止点火线圈过热

当发动机工作在低速时,断电器触点闭合时间较长,点火线圈初级电流较大,附加电阻上产生的热量多,温度升高,阻值变大,这就限制了初级电流的增加,不会使点火线圈过热。(2)防止发动机高速断火

当发动机工作在高速时,断电器触点闭合时间短,初级电流变小,附加电阻上的温度下降,阻值变小,故使初级电流降低得较少,不会使发动机高速断火。

另外,为了提升启动发动机时的点火性能,启动时利用启动开关上的辅助触点,使附加电阻直接短接,以增大点火线圈初级电流而获得足够高的点火电压和能量,保证发动机在启动时能正常点火。2.1.2 闭磁路点火线圈

闭磁路点火线圈的结构与磁通分布如图2-3所示。与开磁路点火线圈相比,闭磁路点火线圈采用条形铁芯,而开磁路点火线圈采用的是带有气隙的“日”字形铁芯,且其初、次级绕组在磁路上耦合紧密,即耦合系数达 0.95~0.98(而开磁路点火线圈的耦合系数为0.9~0.95),由此减少了漏磁损失,提高了点火线圈输入能量转变为输出能量的转换效率,转换效率可在75%左右(开磁路点火线圈的能量转换效率仅为60%左右),较高的点火能量可使点火可靠性提高。图2-3 闭磁路点火线圈的结构及磁通分布示意图2.2 点火线圈工作原理

点火线圈的初、次级绕组(见图2-4)都绕在同一个铁芯上。在点火线圈初级绕组加上正弦波交流电压时,在其次级就会根据两线圈的圈数比产生感应电压。图2-4 点火线圈的初、次级绕组结构

在图2-4中,e为输入电压,e为输出电压,N为初级匝数, N1212为次级匝数,则输出电压为

点火线圈的初级绕组连接的电源一般是蓄电池,接通后会由于初级绕组中流过的是直流电流,不能给线圈提供变化的磁场,次级绕组也不会有高压产生。

为了获得高电压,点火电路都采用如图2-5所示的电路,用断电控制装置来控制点火线圈初级绕组,使流过该绕组中的电流是断续的,以此来使磁通产生变化,由于自感作用和互感作用,使次级产生高压电。

断电控制装置有采用机械触点方式的断电器(见图1-1),也有采用无触点方式的电子点火控制器。后者应用较广泛,将逐渐取代前者。机械触点式的断电器装在分电器内,当触点断开时(即切断初级电流),触点间会产生电火花,故触点两端通常并接有消火花电容。图2-5 点火电路组成示意图2.3 点火线圈故障快速检测判断方法

查看点火线圈外表面,如发现其胶木盖裂损、接线柱松动、滑丝、外壳变形、工作时温度过高、充填物外溢和高压插座接触不良等现象时,说明其质量不良,应重换新件。如果外观完好,应进行进一步的检查。2.3.1 点火线圈绝缘性能的检查

通过对点火线圈做绝缘性能检查,可判断点火线圈的好坏及使用寿命。

1.兆欧表检测法

将点火线圈放在温度为+120℃的电热烘箱中加温 2h 后,用500V兆欧表测量点火线圈低压接线柱与外壳间的绝缘电阻。如测得的电阻值大于200MΩ,可确认该点火线圈能正常工作1年以上;如测得的电阻值小于50MΩ,这类点火线圈在使用中会出现断火现象;如测得的电阻值小于5MΩ,应重换新件。

2.万用表检测法

图2-6所示为用万用表R×10k 挡检查点火线圈绝缘性能示意图,其方法是将万用表两表笔分别接点火线圈初级绕组接线柱和外壳,正常情况下其绝缘电阻为∞,否则就更换新件。图2-6 用万用表检查点火线圈绝缘性能示意图

3.交流试灯检测法

交流试灯检测法是用交流试灯检查点火线圈绝缘性能的方法,即将试灯的一端直接接触点火线圈外壳,另一端通过220V交流电源接其初级绕组接线柱。若试灯发亮,表明初级绕组与外壳连通(搭铁),绝缘性能极差,不能使用。2.3.2 点火线圈初级绕组的检查

1.用万用表测电阻法

用万用表R×1 挡测量点火线圈两低压接线柱间的电阻。初级绕组在20℃时阻值一般在1.5~4Ω范围内。若阻值很小,说明线圈内部短路:若阻值很大,说明线圈断路或接触不良。部分汽车点火线圈数据如表2-1~表2-3所示,供检测时参考。表2-1 汽车点火线圈与信号传感器数据续表续表续表表2-2 国内外各种汽车用点火线圈数据资料表2-3 国内外各种汽车用点火线圈数据资料

2.测电流法

将蓄电池的两极与点火线圈两低压接线柱相接(电流表串接在蓄电池正极间,如图2-7所示),正常时约有6A的电流通过线圈。若电流很大,说明线圈匝间短路;若电流很小或无电流,说明有断路或接触不良现象。图2-7 测电流检测点火线圈好坏方法示意图

3.交流试灯检查法

将交流试灯的两触点分别接点火线圈的正、负两接线柱,如图2-8所示,试灯应亮。如灯不亮,则为初级绕组断路。顺便也可将交流试灯的两触点分别接在附加电阻的两端,看试灯是否亮。如不亮,则为附加电阻断路。图2-8 用交流试灯检查点火线圈绝缘性能示意图

4.测波形法

发动机正常运行时,点火系统的初级电压和次级电压的波形按一定的规律变化。当点火系统发生故障时,点火电压(或电流)的波形将发生畸变,由此可以根据波形的变化来判断故障的原因。

①点火电压的正常波形。图2-9所示是由示波器显示的发动机以 1500r/min 正常运行时,单个汽缸次级电压和初级电压的正常波形。它反映了点火过程中单个汽缸次级电压和初级电压的标准波形。

图2-9(b)中各点及线段的意义如下。

ab——触点分开后,初级电压急剧上升,形成垂直向上的尖脉冲。图2-9 点火线圈初、次级电压正常波形图

ad——为点火过程中的高频振荡,也称为振铃,其时间长度为火花塞跳火时间。

如果测得的波形异常,则说明初级点火电路有问题。

②点火电流的正常波形。用电子示波器测得点火线圈初、次级间的正常波形如图2-10所示,如测得波形与图2-10不符,说明点火系统有问题。2.3.3 点火线圈次级绕组的检查

1.用万用表测电阻法

用万用表R×1k 挡测量点火线圈正极(+)和高压端之间的电阻,其阻值一般为5~15kΩ。如小于上述值则为内部短路,如表针不动则为断路。

2.交流试灯检查法

将交流试灯的一触针插入高压线插孔内,另一触针接低压接线柱。如试灯微亮(暗)或不亮,表示次级绕组基本上没有短路;如发出明亮的光,表明已短路;如试灯亮,则将试灯的一触针取下,同时观察刚取下时有无火花,如无火花则表示次级绕组有短路现象存在。图2-10 点火线圈初、次级正常电流波形图

3.测波形法

测波形分为测电压波形和测电流波形2种。这2种波形的正常状态如图2-9及图2-10所示。将测得的点火线圈次级波形与正常波形进行对照,即可很直观地发现问题所在。

图2-9(a)中各点及线段的意义如下。

a——断电器触点分开的时刻。

ab——触点分开后,次级电压急剧上升,形成垂直向上的尖脉冲。在b点达到火花塞的击穿电压,火花塞的间隙被击穿产生电火花,故ab线也称为发火线,发火电压即为击穿电压,为5~15kV。

bc——火花塞间隙击穿后电容放电,由于电容放电十分迅速,次级电压从b点迅速下降到c点。

cd——电容放电后,点火线圈剩余的磁场能沿着电离了的火花塞间隙继续放电,即电感放电,故cd线也称为火花线。火花线的正常高度约为发火线高度的1/4,其电压值为1.5~2.5kV。火花线的长度cd为火花延续时间,在d点火花中断,放电结束。

de——火花中断后由剩余磁场能维持的衰减振荡,称为第一振荡,点火系统工作正常时应显示3个或更多个波峰。

f——触点闭合,接通初级电路的时刻。

fg——触点刚刚闭合时,由于初级电路突然接通而引起的轻微振荡,称为第二振荡。

cf——触点断开(初级电路断开)时间。

fa——触点闭合(初级电路接通)时间。

cfa——点火周期。2.3.4 点火线圈发火强度的检查

检修后的或新启用的点火线圈都需进行发火强度的检查,否则不能证实其工作性能良好。

1.划火检查法

按图2-11所示电路连接好点火线圈,用电源线与点火线圈的低压接线柱快速碰触,观察高压插座引线与电源线引线间有无跳火和发出放电响声。如能跳出蓝白色的强烈火花,并伴随有清脆的响声,则说明初、次级绕组良好;如火花弱而暗,表明初级或次级(多为次级)绕组内部有局部短路或绝缘不良故障。图2-11 划火检查点火线圈发火强度示意图

2.三针放电器检查法

如图2-12所示,将点火线圈高压线接到三针放电器上(见图中虚线)。图2-12 汽车分电器试验台示意图

三针放电器外形如图2-13所示,它具有2个主电极,即A和C,第三极B。其中A极搭铁,C极接点火线圈引来的高压线,第三极B处于C极的锤形头旁边,不与其他电路连接。当试验电压升高时, B极与主电极C之间形成小火花,促使主电极A、C间隙中的气体电离,以便使其击穿电压相对稳定。如果移动电极A,则可改变主电极A、C之间的距离。

检测时,应该先将三针放电器的间隙调整至7mm,然后启动调速电动机并使分电器低速运转,待点火线圈工作温度上升到60~70℃时,再将分电器的转速调至1500r/min。此时点火线圈所产生的次级电压,若能在30s内连续击穿三针放电器且此火花无中断现象,则表明该点火线圈性能良好;若放电火花微弱(发红)并有间断现象,说明点火线圈性能不好。

3.比较火花法

对需检测的点火线圈与良好(标准)的点火线圈分别进行跳火检查,比较火花强度,也可鉴别点火线圈好坏。这一方法在汽车上或试验台上均可进行。在上述检测中,如发现有高压火花沿胶木盖跳过,则说明点火线圈盖绝缘已损坏,应更换。图2-13 三针放电器外形示意图2.3.5 点火线圈接线是否正确的检查

重换点火线圈后,其接线是否正确可用下述方法来进行判断。

1.用电压表测量判断

将0~50V的普通直流电压表(或万用表相应挡位)的“+”表笔接搭铁(接机体),“−”表笔接任一缸的火花塞与高压线连接处,在发动机运转时,若电压表指针向右移动,表示点火线圈接线正确,即火花塞中心电压为负。

2.用铅笔检查判断

将任一缸的高压导线从火花塞上拔出,使高压线端头与火花塞相距约 6mm 进行跳火。然后将一支削好的铅笔的笔尖置于正在跳火的间隙中,若在铅笔芯与火花塞间产生淡橘红色的火花,表示火花塞中心电极为负,点火线圈接线正确。反之,若在铅笔芯与高压线间产生橘红色火花,则火花塞中心电极为正,点火线圈接线错误,应调换点火线圈低压接线柱的接线。

3.用氖管检查判断

用普通试电笔中的氖管靠近高压线,在汽车发动时靠近高压线一端不亮,说明火花塞中心电极为负,点火线圈接线正确。

对于需要更换的点火线圈,可按表2-4所示的代换对照表进行更换。表2-4 点火线圈代换对照表2.4 点火线圈附加电阻

点火线圈附加电阻为热敏电阻,一般用低碳钢或纯镍丝、铁铬铝丝、镍铬丝绕成螺管形,夹在两块绝缘瓷板之间,用螺栓固定于点火线圈上,如图2-14所示。电阻的两端分别压接在“开关”和“电源—开关”2个接线柱上。图2-14 点火线圈附加电阻连接方法2.4.1 点火线圈附加电阻的作用

当发动机工作在低速时,断电器触点闭合时间较长,点火线圈初级电流较大,附加电阻因受热而阻值变大,限制了初级电流的增长,不会导致点火线圈过热;当发动机工作在高速时,断电器触点闭合时间短,初级电流较小,附加电阻因温度较低而阻值变小,故使初级电流降低得较少,不会导致发动机高速断火。2.4.2 点火线圈附加电阻短路形式

为了保证点火系统在启动机工作时仍有较正常的电压,利于发动机点火,在不同车型中设计了不同的短路形式,其目的都是将点火线圈的附加电阻在启动时短路。

1.启动机开关接线柱短路法

在启动机电磁开关主电路接线柱旁设计了短路接触片。当启动机工作时,中心杆顶出接触盘将启动机主电路接通,同时连通短路导电片,通过导线将附加电阻短路。

2.启动继电器短路法

启动继电器中设计有2个触点,当点火开关拧至启动挡时,短路触点与启动机开关线同时接通,附加电阻被短路。

3.点火开关短路法

在一些进口车型中,点火开关上多出一个接线柱,当点火开关拧至启动挡时,将短路线接通,附加电阻被短路。

4.二极管短路法

利用二极管的单向导电性,在启动线与短路之间安装一只二极管。启动发动机时,二极管正向导通,附加电阻被短路;汽车发动后,二极管反向截止,以防止电流反向流向启动机。

当使用附加电阻后,点火线圈初级绕组的匝数可以适当减少,这不仅节省了铜材,而且减少了初级绕组的电感,从而改善了点火系统的工作特性,如图2-15所示。图2-15 附加电阻对点火性能的影响2.4.3 点火线圈附加电阻类型

附加电阻的类型与点火线圈有关,对于开磁路二接线柱点火线圈来说,点火线圈的本体不附带附加电阻,一般采用外接附加电阻线来作为附加电阻。例如东风汽车就是用一根阻值为1.7Ω的白色塑包电阻线,压接在点火线圈“+”极和点火开关的接线柱上,通常称这根白色导线为附加电阻线。

对于开磁路三接线柱点火线圈来说,点火线圈的本体带有附加电阻,其连接方法如图2-14所示。

需要说明的是,三接线柱式点火线圈内部高压绕组的一端引出形成高压线插孔,另一端与低压绕组的一头相连后引至胶木盖上标有“开关”字样的接线柱;低压绕组的另一个头引到盖上,即为分电器接线柱;第三个接线柱只用于固定附加电阻而无内电路,并注明“电源—开关”。2.4.4 点火线圈附加电阻检测方法

点火线圈附加电阻为热敏电阻,其阻值随温度的上升而增加,随温度的下降而减小,在20℃时一般为1.25~1.7Ω。附加电阻与点火线圈初级绕组串联。对附加电阻的检查,通常可采用以下方法。

1.万用表测电阻法

无论附加电阻的材料是什么类型,均可用万用表测其电阻值来确定其是否损坏。检测时,可用万用表R×1 挡,两表笔分别接附加电阻的两端,测得的电阻值一般为1.25~1.7Ω(20℃)(常用点火线圈附加电阻值见表2-5)。

若测得的电阻值很小,说明附加电阻短路;若测得的电阻值很大,说明其断路或接触不良。表2-5 各种点火线圈附加电阻数据资料续表

2.试灯检查法

用交流试灯或直流试灯均可检测附加电阻是否损坏。检测时,将试灯的两触针分别接附加电阻的两端,试灯应点亮;如试灯不亮,则为附加电阻断路。第3章 汽车点火系统用火花塞

火花塞是点火系统的重要部件,其作用是将点火线圈产生的高压电引入发动机汽缸,在其电极间形成火花,并点燃混合气。

由于在发动机运转中,火花塞不仅要承受机械和电、热等多种负荷的作用,而且还要承受燃烧产物的强烈腐蚀,所示,火花塞在发动机点火系统中既是故障率较高的部件,同时也是较容易损坏的部件。

使用中,工作正常的火花塞,其瓷芯表面洁净,呈白色或淡棕色,或瓷芯上带有极薄的一层褐色粉末状软积炭;电极完好并呈灰色,表面无烧蚀现象;螺纹体端面干燥,表面呈褐黄色或褐红色。3.1 火花塞型号的识别

火花塞型号的含义各国规定都不一样,但它们都表示了火花塞的主要性能及安装特征。因此,知道了各种火花塞型号的含义,在没有相关资料的情况下,也可以通过其型号知道它的主要性能参数,这对选用合适的代换件很有好处。这种方法对于一些进口汽车火花塞的代换尤其适用。3.1.1 国产火花塞型号的含义

国产火花塞型号基本上由5部分组成,其排列顺序为:

1.类型代号

类型代号用字母表示,各字母所代表的类型见表3-1。表3-1 类型代号

2.火花塞旋入汽缸部分螺纹的标称直径代号

火花塞旋入汽缸部分螺纹的标称直径用阿拉伯数字表示,各数字所代表的直径如表3-2左边所示。表3-2 螺纹标称直径与螺纹旋入长度代号

3.火花塞旋入汽缸部分螺纹的长度代号

火花塞旋入汽缸部分螺纹的长度用2位阿拉伯数字表示,各数字所代表的长度如表3-2右边所示。

4.热值特性

火花塞的热值用阿拉伯数字1~10来表示,数字越大越冷,数字越小越热,如表3-3左边所示。表3-3 热值与特征、特性代号

5.派生产品特征及材料特性代号

火花塞派生产品特征及材料特性用英文字母表示,各字母含义见表3-3右边所列。

例1 T4195J型火花塞

表示绝缘体突出型火花塞,其螺纹直径为14mm(六角对边尺寸S为19mm),旋入长度为19mm,热值为5,钢壳六角对边为。

例2 TP4197CJ型火花塞

表示螺纹直径为M14、旋入长度为19mm、热值为7、固定型接线螺母、钢壳六角对边尺寸为的突出型屏蔽火花塞。

例3 4115型火花塞

表示螺纹直径为M14、旋入长度为11mm、热值为5、钢壳六角对边为19mm的标准型火花塞。3.1.2 日本NGK 型火花塞型号的含义

日本NGK型火花塞的型号基本上也是由5部分组成,其排列顺序为:

1.螺纹直径

螺纹直径用字母表示,各字母含义见表3-4所列。表3-4 螺纹直径字母代号含义

2.结构特征

结构特征也用字母表示,各字母含义见表3-5中所列。表3-5 结构特征字母代号含义

3.热值特性

热值特性用数字表示,数字越大越冷,数字越小越热,其热特性顺序如下:

4.螺纹旋入长度

螺纹旋入长度用字母表示,各字母含义见表3-6所列。表3-6 螺纹旋入长度字母代号含义

5.电极形式、材料特性

电极形式、材料特性用字母表示,各字母含义见表3-7所列。表3-7 电极形式、材料特性字母代号含义3.1.3 日本电装(ND)型火花塞型号的含义

日本电装(ND)型火花塞型号由5部分组成,其排列顺序为:

1.螺纹直径

日本电装型火花塞螺纹直径用字母表示,各字母代表的螺纹直径及六角对边尺寸见表3-8所列。表3-8 日本电装火花塞螺纹直径字母代号含义

2.热值特性

日本电装型火花塞热值特性用数字表示,数字越大越冷,数字越小越热,其热特性顺序如下:

3.螺纹旋入长度

螺纹旋入长度用字母表示,各字母含义见表3-9所列。表3-9 日本电装火花塞螺纹旋入长度字母代号含义

4.结构特征

日本电装火花塞结构特征用字母表示,各字母含义见表3-10所列。表3-10 日本电装火花塞结构特征字母代号含义

5.电极形式

日本电装火花塞电极形式用字母表示,各字母含义见表3-11所列。表3-11 日本电装火花塞电极形式字母代号含义

6.电极间隙

日本电装火花塞电极间隙用数字表示,其代号 11 表示间隙为1.1mm。3.1.4 日本日立公司火花塞型号的含义

日本日立公司火花塞的型号由5部分组成,其排列顺序为:

1.辅助特征

日本日立公司火花塞辅助特征用字母表示,其代号R表示为电阻型。

2.螺纹旋入长度

日本日立公司火花塞螺纹旋入长度用字母表示,各字母代号含义为:M——中等;L——长;无字母表示标准型。

3.螺纹直径

日本日立公司火花塞螺纹直径用数字表示,其含义为:8——螺纹直径为18mm;4——螺纹直径为14mm;2——螺纹直径为12mm;1——螺纹直径为10mm。

4.热值特性

日本日立公司火花塞热值特性用数字表示,其排列顺序为:

5.电极形式、材料特性

日本日立公司火花塞电极形式、材料特性用字母表示,各字母含义分别为:V——锥座型;P——P型;W——嵌铜电极;X——中心电极有十字槽。3.2 火花塞的组成和工作特点

火花塞的典型结构外形如图3-1(a)所示,其电路符号如图3-1(b)所示。3.2.1 火花塞的组成

火花塞主要由接触头、中心电极、侧电极、瓷质绝缘管和壳体组成,如图3-1(a)所示。

1.中心电极

中心电极一般由镍锰钢、铬锰氮、钨、镍锰硅等材料制成,较新型的电极用镍包铜材料做成,与金属杆一起用导电玻璃熔接为一体。图3-1 火花塞的典型结构外形及电路符号

2.侧电极

侧电极所用材料与中心电极相同,焊在壳体下端的一侧,呈弯形。侧电极与中心电极的底面构成火花放电间隙,间隙值一般多为0.6~0.8mm;在电子点火系统中,火花放电间隙可增大到1~1.2mm。

3.接触头

接触头由导电、导热性好的铜制成,安装在金属杆的上端。

4.多层密封垫圈

多层密封垫圈采用耐温、耐腐蚀的材料或铜包石棉制成,以保证火花塞在汽缸孔内的高度密封性。

5.各零部件安装关系

接触头用于接配电器旁电极的高压导线,中心电极上部与金属杆连接,安装在瓷质绝缘体的中心孔中。铜制外壳包在绝缘体外,下端固定有弯曲的侧电极,绝缘体使中心电极与钢制外壳绝缘。钢制内密封垫圈与钢壳间具有良好的密封性,同时也起到了导热作用。瓷质绝缘管靠卷轧钢壳边缘而固装在壳内。

火花塞利用壳体的螺纹旋入发动机汽缸盖。在旋紧时,多层密封垫圈因受压而使钢壳体与汽缸盖之间得到密封。3.2.2 火花塞的工作特点

火花塞的中心电极与分电器(经高压导线)相连,在高压电的作用下,中心电极与侧电极间的空气将迅速发生电离作用,从而形成带正电的离子和带负电的自由电子。当电极间的电压达到一定值时,气体中的离子、电子数目像雪崩一样猛增,从而使空气失去绝缘性,其间隙便形成放电通道,发生“击穿”现象。此时气体形成发光体,即“火花”。伴随着受热膨胀,还将发出“啪啪”声响。这种电火花的温度可高达2000~3000℃,足以点燃汽缸燃烧室内的混合气。

火花塞是点燃被压缩了的混合气,从而引起其燃烧的重要部件。燃烧所产生的高压高温会使电极温度升高。如果电极温度太高,则容易引起提前点火;而电极温度过低,燃烧时会产生细小炭粒,附着在绝缘子上造成绝缘不良,引起高压漏电,使得电极间不产生放电火花。

因此,必须有适当的散热容量,使火花塞电极保持适当温度。一般应使火花塞裙部的温度保持在500~800℃。为了满足不同的需要,火花塞有常见的3种形式。不同热值的火花塞结构示意图如图3-2所示。图3-2(a)为高热值型,图3-2(b)为标准型,图3-2(c)为低热值型。图3-2 不同热值的火花塞结构示意图

①小功率、低转速、低压缩比的发动机,由于其一边接收尽可能多的热量,一边又阻止放热,以使其绝缘体裙部保持适当的温度,故多采用高热值型火花塞。

②大功率、高转速、高压缩比的发动机,为了既阻止火花塞产生高温,又能很快地散热,通常采用的是低热值型火花塞。

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