第四章点火系教案

单元四：电控发动机点火系统故障的检修教学内容任务一电控发动机缺缸点火的检修计划学时2教学目标1、熟悉微机控制点火系统的组成；2、掌握微机控制点火系统的工作原理；3、能描述点火系统常见的故障现象；教学重点无分电器点火控制系统教学难点爆燃控制系统教学过程设计一、电控点火系统的类型1．汽油机点火系统的类型：传统点火系统分为：磁电机点火系统和蓄电池点火系统。缺点：（1）高速易断火，不适合高速发动机。（2）断电器触点易烧蚀，工作可靠性差。（3）点火能量低，点火可靠性差。微机控制的点火系统采用计算机根据各传感器信号对点火提前角进行控制。2．电控点火系统的类型：有分电器和无分电器式。二、基本组成与工作原理1．基本组成一般由电源、传感器、ECU、点火器、点火线圈、分电器和火花塞组成。2．工作原理发动机工作时，ECU根据接收到的传感器信号，按存储器中的相关程序和数据，确定出最佳点火提前角和通电时间，并以此向点火器发出指令。点火器根据指令，控制点火线圈初级电路的导通和截止。当电路导通时，有电流从点火线圈中的初级电路通过，点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。当初级电路被切断时，次级线圈中产生很高的感应电动势，经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。三、有分电器电控点火系统特点：1个点火线圈。组成：由凸轮轴/曲轴位置传感器、空气流量计、冷却液温度传感器、节气门位置传感器、起动开关、空调开关、车速传感器。四、无分电器电控点火控制系统特点：用电子控制装置取代分电器，利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火。1．独立点火方式特点：点火线圈的数量和气缸数相等。优缺点：分火性能较好，但其结构和控制电路复杂。2．同时点火方式特点：点火线圈的数等于气缸数的一半。3．二极管配电点火方式特点：四个气缸共用一个点火线圈。五、爆燃控制系统1．组成（如图）2．识别根据安装在缸体上的爆震传感器检测发动机不同频率范围内的机械振动，发生爆燃时传感器电压信号有较大的振幅。爆燃控制系统的组成1—爆燃传感器2—ECU3—其他传感器4—点火器和点火线圈5—分电器6—火花塞爆燃识别电路3．爆燃强度的确定ECU根据爆燃信号超过基准值的次数来判定爆燃强度，次数越多，爆燃强度越大，反之越小。单元四：电控发动机点火系统故障的检修教学内容任务一电控发动机缺缸点火的检修计划学时2教学目标1、掌握点火提前角的控制；2、掌握通电时间的控制原理；3、熟悉电控点火系统主要元件的构造与维修；教学重点点火提前角的控制教学难点点火提前角的控制教学过程设计一、点火提前角的控制1．点火提前角对发动机性能的影响如点火提前角过大，大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞所消耗的压缩功增加，缸内最高压力升高，末端混合气自燃所需的时间缩短，爆燃倾向增大；过小（点火过迟），燃烧延伸到膨胀过程，燃烧最高压力和温度降低，传热损失增多，排气温度升高，功率降低，爆燃倾向减小，NOx排放降低。2．最佳点火提前角确定依据（1）发动机转速随着转速的升高点火提前角增大。采用ESA控制系统，更接近理想的点火提前角。（2）发动机负荷歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前角小，反之点火提前角大。（3）燃油辛烷值辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大，反之应减小。（4）其他因素燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度。3．控制点火提前角的基本方法起动时的点火提前角是固定的，一般为10°左右，与发动机工况无关。起动后的点火提前角控制有：（1）实际点火提前角=初始点火提前角＋基本点火提前角＋修正点火提前角（2）实际点火提前角=初始点火提前角×点火提前角修正系数点火时间由进气歧管压力信号（或进气量信号）和发动机转速确定的点火提前角和修正量决定。4．点火提前角的修正（1）水温修正1）暖机修正冷车起动后，冷却水温度过低，增大点火提前角。随温度升高点火提前角变化如图。点火提前角的暖机修正曲线控制信号有：冷却水温度信号、进气歧管压力（或进气量）信号、节气门位置信号。2）过热修正发动机处于正常的工况（IDL触点断开），当冷却水过高时，为避免爆震，推迟点火提前角。发动机处于怠速工况（IDL触点闭合），冷却水温过高时应增大点火提前角。点火提前角的过热修正曲线控制信号有：冷却水温度信号、节气门位置信号。（2）怠速稳定性的修正ECU根据实际转速与目标转速的差来修正点火提前角，低于目标转速，应增大点火提前角，反之，推迟点火提前角。控制信号有：发动机转速信号、节气门开度信号、车速、空调信号等。（3）空燃比反馈修正根据氧传感器的反馈信号调整喷油量来控制空燃比，喷油量大则点火提前角小。二、通电时间的控制1．通电时间对发动机性能的影响初级电路被断开的瞬间，初始电流能达到的值与初级电路接通的时间长短有关，只有通电时间一定值时，初级电流才可能达到饱和。由于断开电流影响次级电压的最大值，次级电压的高低又直接影响点火系工作的可靠性。所以，发动机工作时，必须保证点火线圈的初级电路有足够的通电时间。2．通电时间的控制方法现代电控点火系统和传统的分电器不同，传统的点火线圈初级电路的通电时间取决于断电器触点的闭合角和发动机转速；而现代点火线圈初级电路的通电时间由ECU控制，根据发动机的转速信号和电源电压信号确定最佳的闭合角（通电时间），并控制点火器输出指令信号（IGt信号），以控制点火器中晶体管的导通时间。3．点火线圈的恒流控制由于现代车采用了高能点火线圈，改善点火性能。为了防止初级电流过大烧坏点火线圈，在部分电控点火系统的点火控制电路中增加了恒流控制电路。恒流的基本方法是：在点火器功率晶体管的输出回路中增设一个电流检测电阻，用电流在该电阻上形成的电压降反馈控制晶体管的基极电流，只要这种反馈为负反馈，就可使晶体管的集电极电流稳定，从而实现恒流控制。三、爆燃的控制1．爆燃的危害会导致冷却液过热，功率下降，油耗上升。2．控制方法推迟点火提前角，利用爆震传感器中的压电晶体的压力效应。四、电控点火系统主要元件的构造与维修1、点火器功能：根据ECU的指令，控制点火线圈初级电路的通电或断电，并在完成点火后向ECU输送点火确认信号。结构检测：用万用表或示波器检查发动机ECU相应端子间电压，应符合要求。2、点火线圈检测：万用表检测点火线圈的电阻，应符合规定。线圈初级线圈次级线圈检查条件冷态（-10～50℃）热态（50～100℃）冷态（-10～50℃）热态（50～100℃）检查标准1.11～1.75Ω1.41～2.05Ω9.0～15.7kΩ11.4～18.8kΩ3、爆燃传感器功能：检测发动机有无爆燃发生及爆燃强度。类型：电感式和压电式两种，压电式又分为共振式、非共振式和火花塞座金属垫型。1）．电感式爆燃传感器构造：主要由铁心、永久磁铁、线圈及外壳等组成。原理：利用电磁感应原理检测发动机爆燃。2）．压电式爆燃传感器原理：利用压电效应原理检测发动机爆燃。（1）压电式共振型爆燃传感器由压电元件、振子、基座、外壳等组成。当发生爆燃时，振子与发动机共振，压电元件输出的信号电压也有明显增大，易于测量。（2）压电式非共振型爆燃传感器与共振式相比，非共振式内部无震荡片，但设一个配重块，以一定的预紧压力压紧在压电元件上。当发动机发生爆燃时，配重块以正比于振动加速度的交变力施加在压电元件上，压电元件则将此压力信号转变成电信号输送给ECU。（3）压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器安装在火花塞的垫圈处，每缸一个，根据各缸的燃烧压力直接检测各缸的爆燃信息，并转换成电信号输送给ECU。3）．检测：用万用表检查传感器端子与传感器壳体之间的电阻，应不通。单元四：电控发动机点火系统故障的检修教学内容任务二电控发动机爆震的检修计划学时2教学目标1、能对爆震控制系统进行拆装；2、能描述爆震系统常见故障现象；3、对故障现象进行分析；教学重点对爆震系统的检测教学难点对故障现象进行分析教学过程设计爆震：汽缸内未燃部分混合气的在火焰前峰到来之前自行燃烧，在汽缸内形成无方向的爆炸燃烧，简称爆燃，又因为爆燃时会引起强烈的振动，并伴有强烈的金属敲击声，又称为爆震。影响因素：点火时刻；点火时刻提前角预防措施：减小点火提前角，可防止爆震，发动机转矩降低。一．爆震的危害：1爆震破坏发动机的正常燃烧，从而使发动机动力性、经济性变差，排污加重；2爆震燃烧是在局部产生强烈的冲击波，将破坏发动机汽缸壁上的润滑油膜，使发动机工作条件恶化；3爆震燃烧容易造成发动机过热．使各部机件热负荷增加，冷却水温度失去控制，时间长后，将会造成冷却水沸腾而使发动机无法工作。二、爆震控制：使点火时刻到爆震边缘只有一个较小余量，即可控制爆震发生又可有效得到发动机的输出功率。控制方法：利用爆震传感器感知发动机有无爆震现象，并将信号送至ECU，ECU利用此信号调整点火提前角。有：推迟点火；无：提前点火，以保证点火提前角都处于接近发生爆震的最佳角度。爆震检测：气缸压力检测；发动机机体振动检测；燃烧噪声检测三爆震传感器分类1、爆燃传感器（1）共振型爆燃传感器由压电元件、振子、基座、外壳等组成，如右图。当发生爆燃时，振子与发动机共振，压电元件输出的信号电压也有明显增大，易于测量。1、压电元件2、振子3、基座4、O型密封圈5、连接器6、接头7、密封剂8、壳体9、引线（2）非共振型爆燃传感器该传感器用压电元件直接检测爆震信息，并将振动压力转换成电信号输出。在发动机工作时，机体的振动传递到传感器上，惯性配重在机体的激励下产生与机体振动规律相对应的振动，该振动作用在压电元件上，则压电元件输出与机体振动规律相对应的电压信号。由于该电压信号在爆震区域和非爆震区域均有电压输出（幅值强弱不同），所以必须对传感器输出的电压信号进行滤波处理，取出有用的信号，供ECU判断发动机是否有爆震。图2-18压电式爆震传感器的结构（a）传感器外形（b）内部结构1-套筒底座；2-绝缘垫圈；3-压电元件；4-惯性配重；5-塑料壳体；6-固定螺栓；7-接线插座；8-电极单元四：电控发动机点火系统故障的检修教学内容电控发动机点火系统故障的检修（一）计划学时2教学目标1、能根据故障现象制订正确的维修计划；2、能根据维修计划，选择正确的检测和诊断设备对点火系统进行故障诊断；3、能使用万用表、故障诊断仪、示波器及发动机综合分析仪等常用检测和诊断设备对点火系统进行检测；教学重点点火系统故障诊断时的安全注意事项教学难点对点火系统进行故障检测教学过程设计一、实训安全纪律卫生宣导1.实训安全宣导（1）实训学生必须认真学习郑州交通职业学院有关实训安全管理规定和安全要求的文件。执行文件中的规定。（2）注意安全防火，正确使用灭火器材，不允许带火种进入实训室。如果学生无意将火种带入实训室，必须交给实训老师保管处理。（3）爱护设备、仪器、仪表，严格按照操作规程作业，正确合理是使用设备、仪器和仪表，确保完好无损。(4)爱护实训车辆，学生在作业前必须穿上工作服，并在车辆的两侧叶子板和前脸上面摊上防护垫，保护车身漆膜不损伤。（5）在没有实训老师同意的情况下，不准触摸动用交流电源和交流电设备。2.实训纪律宣导（1）实训学生必须认识学习郑州交通学院有关实训纪律的文件规定，让纪律约束学生自己的行为。要养成自觉遵守纪律的好风尚，（2）学生上实训课应以不迟到、不早退、不旷课来保证有效实训时间，完成全部实训项目。（3）学生要以上课时不准玩手机、不准睡觉、不准打闹、不准串工位、的要求来严格约束自己，保持良好的课堂纪律。3.实训卫生宣导（1）养成良好卫生习惯，建立良好的实训环境，有利于实训人员的身心健康和讲卫生的思想美德。（2）事前打扫、实训前要坚持打扫实训车辆、场地、工位、实训设备、仪器、仪表、工具的卫生。（3）事中保持、实训中要保持实训环境清洁、干净、整齐。不要随地吐痰，丢弃垃圾。（4）事后清理、实训后要将设备、仪器、仪表、工具收起、并整齐摆放在指定的存放位置。清点数量，不可缺少。清理打扫卫生。（5）实训中如果需要进入车辆内作业的时候。要在车内脚下摊上脚踏垫，座椅上套上座椅防护套。减少或消除对车内的污染。二、教师演示1、发动机缺缸点火检修1）火