汽车发动机点火系统原理及故障分析本科毕业设计.doc

汽车发动机点火系统原理及故障分析 摘要：点火系统在发动机上由于工作环境相对于其它系统很恶劣，所以其状态的好坏直接决定着发动机的性能。本文较为详细的介绍了各种点火系统的组成结构、工作原理和控制内容，并针对常见的点火系统故障作了简要分析。 关键词： 点火系统 点火正时 故障分析 汽油发动机正常工作的三要素：良好的空气----燃油混合气，很高的压缩压力，正确的点火正时及强烈的火花，去点燃空气----燃油混合气，从而实现发动机工作。 一、发动机点火系统必备的条件及组成结构 （一）、点火系统必备的条件 1、强烈电火花 在点火系统中产生的强烈电火花应产生于火花塞电极之间，以便于点燃空气---燃油混合气。因为空气存在空气电阻，这个电阻随空气高度压缩时而增大，所以点火系统必须能产生几万伏的高电压以保证产生强烈火花去点燃空气----燃油混合气。 2、正确的点火正时 点火系统必须始终根据发动机的转速和载荷和变化提供正确的点火正时。 3、持久的耐用性 点火系统必须具备足够的可靠性以经得住发动机产生的振动和高温。 （二）、点火系统的组成：如图-1;直接点火系统组成：如图-2 1、直接点火系统元件构成： （1）曲轴位置传感器：（NE）探测曲轴角度位置（发动机转速）。 （2）凸轮轴位置传感器:（G）辨认气缸和行程，并探测凸轮轴正时。 （3）节气门位置传感器:（VTA）探测节气门的开启角。 （4）空气流量计:（VG/PIM）探测进气量。 （5）水温传感器:（THW）探测发动机冷却液温度。 （6）带点火器的点火线圈:在最佳正时时，接通和切断初级线圈电流。向发动机ECU发送IGF信号。 图1 点火系统的组成 图2 直接点火系统的组成 （7）爆震传感器:（KNK）探测发动机的爆震。 （8）发动机:ECU根据多个传感器发出的信号，产生IGT信号，并将此信号送往带点火器的点火线圈。 （9）火花塞：产生电火花，引燃空气---燃油混合气。 （10）带点火器的点火线圈：此点火器装置由带点火器的点火线圈所构成的。过去，高压电流是通过高压电线送往气缸内。现在通过使用带有点火器的点火线圈，可将点火线圈直接连接在每个气缸的火花塞上。因点火线圈和火花塞直接连接，使高压电流过的距离缩短，从而电压损失和电磁干扰也减少。这样点火系统的可靠性也得到提高。 二、点火系统的控制内容 （一）、.点火正时控制的必要性 在汽油发动机中，空气——燃油混合气被点燃，引起燃烧产生的爆发力推动活塞下行。当最大燃烧爆发力发生在压缩上止点10°时，热能可以最有效地转化为推动力。 发动机不能在点火的同时产生最大爆发力，反而，在点火时刻稍微往后时发动机能够产生最大的爆发力。因此，为使最大爆发力发生在上止点后10°，点火时刻应该有所提前。点火正时的调整可以使发动机随时根据工况在上止点后10°产生最大爆发力。因此点火系统必须能够根据工况在正确时刻点燃空气——燃油混合气，使发动机能够产生最有效的爆发力。 图3 点火时刻 点火系统根据发动机的转速和负荷控制点火正时，以使最大燃烧爆发力发生在上止点后10°。现代点火系统使用电子控制点火提前装置（ESA）。 发动机转速控制 °时，有效输出功率最大，当发动机转速1000rpm时，最佳点火正时设定在上止点前10°。假设发动机的转速提高2000rpm。而实际上点火延迟时间不管发动机的转速而固定不变。因此，这时曲轴转角比1000rpm时增加了。如果在2000rpm时使用和图（1）中相同的点火正时，则发动机的最大燃烧爆发力将产生在上止点后10°以后。因此，为了在2000rpm时使最大燃烧爆发力产生上止点后10°,点火正时必须提前以校正最大爆发力时曲轴转角的延迟。图（2）中所示。点火正时的提前过程称为正时提前。点火正时的延迟称为正时延迟。 图-6 点火正时与负荷 考虑到发动机最大燃烧爆发力发生在上止点后10°，低负荷时最佳点火正时设定在上止点前20°。 °之前。为了使发动机高负荷时最大燃烧爆发力产生在上止点后10°，点火正时必须被延迟以校正曲轴转角在图（）中所示的延迟量。相反，发动机低负荷时，点火正时应当被提前。（但是，发动机怠速时，点火提前量必须保持小或为零，以防止不稳定燃烧。） 图- 7点火提前角与爆震的关系 （五）、点火线圈的运行 如图8 1、流往初级线圈的电流。当发动机运转时，根据发动机ECU输出的点火正时信号（IGT），蓄电池的电流通过点火器流到初级线圈。结果，在线圈周围产生磁力线，此线圈在中心包含一个磁芯。 2、电流停止流往初级线圈。当发动机继续运转时，点火器按发动机电子控制单元（ECU）输出的点火正时信号（IGT）快速地停止流往初级线圈的电流。其结果是初级线圈的磁通量开始减小。因此，通过初级线圈的自感和次级线圈的互感，在阻止现存磁通量衰减的方