第三節(jié)發(fā)動機點火系統(tǒng)

第三節(jié)發(fā)動機點火系統(tǒng)第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月7、半導(dǎo)體點火系利用了一些半導(dǎo)體元件替代了蓄電池點火系中的斷電器，產(chǎn)生脈沖信號點火

柴油節(jié)油器第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月柴油節(jié)油器第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月8、半導(dǎo)體點火系統(tǒng)的分類無觸點半導(dǎo)體點火系統(tǒng)電容放電點半導(dǎo)體火系統(tǒng)微機控制點半導(dǎo)體火系統(tǒng)柴油節(jié)油器第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月9、微機控制的半導(dǎo)體點火系點火系組成（1）傳感器（2）電控單元（3）點火模塊柴油節(jié)油器第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月微機控制點火系統(tǒng)原理圖

柴油節(jié)油器第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

優(yōu)點：不受機械調(diào)節(jié)裝置的限制，在發(fā)動機任何工況下保證最佳的點火控制?？刂圃恚航M成：傳感器、微機控制器、柴油節(jié)油器第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月有分電器無分電器二、電控點火系統(tǒng)的類型：柴油節(jié)油器第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1、有分電器點火系統(tǒng)豐田4A-GE發(fā)動機TCCS點火系統(tǒng)

柴油節(jié)油器第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月為了產(chǎn)生穩(wěn)定的二次測電壓和保證系統(tǒng)的可靠工作，在點火器中設(shè)有閉合角控制電路和點火確認(rèn)信號（IGf）安全保護電路。當(dāng)ECU向點火器發(fā)出8～11個點火正時信號（IGt）后，ECU還沒有接收到IGf信號，則ECU將會進入失效-安全模式，切斷噴油，防止催化轉(zhuǎn)換器過熱。柴油節(jié)油器第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2、無分電器點火系統(tǒng)

分為三種類型獨立點火方式同步點火方式二極管配電點火方式柴油節(jié)油器第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月無分電器式點火系優(yōu)點：點火提前角控制精確火花塞跳火能量較大點火系能耗較小免維護柴油節(jié)油器第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月a、獨立點火

★一種是點火線圈共用一個點火器的；

★另一種是每個點火線圈都有一個單獨的點火器，并且點火器和點火線圈集成一體。柴油過濾機第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月6個點火線圈共用一個點火器柴油過濾機第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月豐田1MZ-FE電控獨立點火系統(tǒng)

柴油過濾機第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月豐田1MZ-FE獨立點火系統(tǒng)中點火器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

柴油過濾機第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月一個點火線圈一個點火器柴油過濾機第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月柴油過濾機第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月b、同時點火方式

豐田7M-GTE發(fā)動機同時點火系統(tǒng)

柴油過濾機第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

IGdA、IGdB信號是根據(jù)G1、G2和Ne信號向點火器輸送的判缸信號。點火器根據(jù)IGdA、IGdB信號的狀態(tài)決定接通哪條初級電路。IGdA為0、IGdB為1——VT1導(dǎo)通，1缸或6缸點火。IGdA為1、IGdB為0——VT2導(dǎo)通，2缸或5缸點火。IGdA為0、IGdB為0——VT3導(dǎo)通，3缸或4缸點火。柴油過濾機第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月同步點火高壓線路中串接二極管的作用柴油過濾機第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月c.二極管配電點火方式柴油過濾機第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月柴油過濾機第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月故障診斷常見轎車發(fā)動機點火系統(tǒng)多采用無觸點點火系統(tǒng)?，F(xiàn)以無觸點點火系統(tǒng)為例介紹常見故障的判斷與排除。柴油過濾機第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.故障分類

點火系故障按其在點火系的位置可分為二種情況：低壓電路故障和高壓電路故障。

（1）低壓電路常見故障：

蓄電池存電不足；

線連接不良或錯亂；

蓄電池搭鐵不良；

分電器或霍爾傳感器損壞；

點火開關(guān)損壞或接線不良；

晶體管點火控制單元損壞或接線不良。

低壓電路故障的診斷方法大多采用電流表或電壓表逐線檢查來排除故障點。柴油過濾機第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）高壓電路常見的故障：

高壓線脫落或漏電；

分電器蓋破裂擊穿；

分電器分火頭燒蝕破裂擊穿；

火花塞電極間隙過大或過小；

火花塞積炭過多；

火花塞絕緣體損壞；

點火線圈損壞或接線脫落。

高壓電路的故障大多采用高壓試火法，即將分電器中心高壓線或某缸高壓線拔下，將線頭放置距離缸體3-6mm處，起動發(fā)動機試火，如圖2所示。有火花且火花強烈，說明點火系工作正常?？ㄜ嚬?jié)油器第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.點火系不工作

（1）故障現(xiàn)象：打開點火開關(guān)，起動發(fā)動機，發(fā)動機無反應(yīng)；高壓試火，高壓線無火花。

（2）故障分析與診斷，如圖3所示。

3.點火時間過早

（1）故障現(xiàn)象：怠速運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，易熄火；加速時，發(fā)動機有嚴(yán)重的爆燃聲。

（2）故障分析：該故障主要是點火正時調(diào)整失準(zhǔn)或點火角度裝配失準(zhǔn)所致。

（3）排除方法：連好點火測試儀，調(diào)整點火提前角到規(guī)定值。

4.點火過遲

（1）故障現(xiàn)象：消音器聲響沉重、急加速化油器回火、發(fā)動機冷卻液溫度較高、汽車行駛無力。

（2）故障分析與診斷：點火角度不正確。

（3）排除方法：調(diào)整點火角度至規(guī)定值?？ㄜ嚬?jié)油器第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月5.火花塞故障

故障主要表現(xiàn)為：火花塞積炭、油污和過熱等現(xiàn)象。

火花塞積炭：絕緣體端部、電極及火花塞殼常覆蓋著一層相當(dāng)厚的黑灰色粉狀柔軟的積垢。

火花塞油污：故障現(xiàn)象：絕緣體端部、電極及火花塞殼覆蓋一層機油。

火花塞過熱：中心電極熔化，絕緣體頂部疏松、松軟，絕緣體端大部分呈灰白色硬皮。

6.發(fā)動機回火和放炮

如果發(fā)動既有回火又有放炮響聲，且十分嚴(yán)重，則多屬分缸高壓線插錯而引起的。如果現(xiàn)象不嚴(yán)重，卻斷續(xù)發(fā)生，似有規(guī)律，則多屬分電器蓋有裂紋，使缸間竄火造成的。點火提前角偏離正確位置過多時，也會引起回火或排氣管放炮。卡車節(jié)油器第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月7.發(fā)動機爆震和過熱

發(fā)動機在大負(fù)荷中等轉(zhuǎn)速時最容易出現(xiàn)爆震。在使用燃油牌號正確的情況下，爆震現(xiàn)象多數(shù)是因點火提前角過大造成的。

在爆震情況下，發(fā)動機會迅速升溫。另一方面，點火提前角過于落后，點火太遲，發(fā)動機溫度也會偏高。在不出現(xiàn)爆震的情況下，水溫過高多數(shù)不是點火系引起的，但若伴有發(fā)動機無力，加速不靈敏時，則應(yīng)檢查點火提前角是否過小。卡車節(jié)油器第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月點火系發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

概述我們知道，燃油摩托車的動力來自汽油機氣缸內(nèi)可燃混合氣的燃燒，而燃燒的完善與否直接影響到汽油機輸出的驅(qū)動動力。良好的燃燒必須具備以下三個條件，即良好的混合氣、充分的壓縮和最佳的點火。其中，點火包括點火時刻和點火能量。點火時刻和點火能量的控制則由點火系統(tǒng)來完成。點火系統(tǒng)在汽油機中有著十分重要的作用。點火能量必須要足夠大，否則點火能量太小，就不能點燃缸內(nèi)的混合氣，汽油機也無法正常運行。點火時刻或點火提前角則更為關(guān)鍵，因為它是影響汽油機性能的最重要參數(shù)之一，點火的過早或過遲都會直接影響到汽油機的經(jīng)濟性和動力性。所以，對應(yīng)于給定的汽油機運行工況都存在著一個最佳點火提前角。通過試驗獲取汽油要的最佳點火提前角變化規(guī)律并控制汽油機盡量按最佳點火提前角的變化規(guī)律來點火始終是開發(fā)工程師們所追求的目標(biāo)之一。摩托車點火系統(tǒng)的分類方法很多，按有無觸點可分為有觸點點火系統(tǒng)和無觸點點火系統(tǒng)；按供電方式可分為蓄電池點火系統(tǒng)和磁電機點火系統(tǒng)；按放電方式可分為電容放電式點火系統(tǒng)和電感放電式點火系統(tǒng)；按點火時刻控制方式可分為模擬式點火系統(tǒng)和數(shù)字式點火系統(tǒng)；按控制點火線圈初級電流的主要元件可分為可控硅點火系統(tǒng)和晶體管點火系統(tǒng)等等。在描述摩托車點火系統(tǒng)時，我們通常把按不同方法分類的特點組合起來，如目前最常用的無觸點磁電機式電容放電點火系統(tǒng)和無觸點蓄電池式晶體管點火系統(tǒng)等等。隨著摩托車工業(yè)的迅速發(fā)展，摩托車點系統(tǒng)的技術(shù)水平也得到了很大的提高。下面就對目前常用的點火系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢作一次綜述。第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月無觸點點火系統(tǒng)近幾十年來，摩托車點火系統(tǒng)的發(fā)展很快。首先它經(jīng)歷了從有觸點點火系統(tǒng)到目前普遍使用的無觸點點火系統(tǒng)的歷史性技術(shù)革新。因為在有觸點點火系統(tǒng)中，其觸點因機油污損或磨損等原因常引起觸點接觸不良和導(dǎo)電困難等故障，可靠性差，所以需要進行經(jīng)常性的檢查和保養(yǎng)，到了使用周期后應(yīng)該更換新品，十分不便。這無疑也制約著摩托車無故障里程數(shù)的提高。無觸點點火系統(tǒng)是通過觸發(fā)線圈獲取的觸發(fā)電流來控制晶體管或可控硅的動作，從而切斷點火線圈的初級電流。無觸點點火系統(tǒng)無需保養(yǎng)，成本不高，技術(shù)上也不復(fù)雜，所以很快被推廣使用。現(xiàn)在的摩托車幾乎全部都使用這種無觸點點火系統(tǒng)。無觸點點火系統(tǒng)的出現(xiàn)是摩托車點火系統(tǒng)的一次革新，也為目前常用的晶體管點火器、電容放電點火器以及目前正在努力推廣的數(shù)字式點火器的開發(fā)成功奠定了基礎(chǔ)。電容放電式點火系統(tǒng)(CDI)無觸點磁電機電容放電點火系統(tǒng)的出現(xiàn)基本上滿足了二沖程和中小排量四沖程汽油機的點火要求。該系統(tǒng)采用磁電機發(fā)出的電流為電容充電，由于電容放電能產(chǎn)生強大的電火花，而且次級電流上升快，對高速汽油機十分有利，而且也有利于防止火花塞污損。這些特點與二沖程汽油機的特殊要求極其吻合，所以高性能二沖程汽油機大多使用這種點火方式。由于這類點火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，我國又能自己生產(chǎn)，所以，我國生產(chǎn)的摩托車(不管是二沖程還是四沖程)絕大部分都采用了這類點火系統(tǒng)。電容放電點火系統(tǒng)中然火花強，但放電時間短，這樣，在汽油機低速或混合氣較稀時就不易點燃混合氣。另外，磁電機方式的固有缺點是低速時電流弱、點火能量小。所以，高性能大排量的四沖程汽油機大多采用無觸點蓄電池式晶體管點火系統(tǒng)。卡車節(jié)油器第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體管點火系統(tǒng)無觸點蓄電池式晶體管點火系統(tǒng)采用蓄電池供電，利用晶體管的導(dǎo)通和截止特性，在需要點火時瞬間地切斷點火線圈的初級電流，從而在次線線圈上感應(yīng)產(chǎn)生出高電壓，由此在火花塞得到很強的電火花。晶體管點火器的點火性能穩(wěn)定，火花強，放電時間相對較長，而且在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時也能保證可靠點火。在該系統(tǒng)中，磁電機發(fā)出的三相交流電經(jīng)過整流調(diào)壓器向蓄電池充電，這樣可以充分利用磁電機產(chǎn)生的電能。國外的中大排量四沖程汽油機基本上采用這類點火系統(tǒng)。我國生產(chǎn)的一些高性能四沖程汽油機也采用了這種點火系統(tǒng)，如輕騎集團生產(chǎn)的GS125摩托車。但目前我國使用的晶體管點火器主要依靠進口，市場上還不見國產(chǎn)產(chǎn)品。研制和開發(fā)摩托車發(fā)動機用的晶體管點火器已是一件迫在眉睫的任務(wù)。模擬式點火器上述兩大類點火系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在點火器上，而點火器的技術(shù)進步又主要體現(xiàn)在點火提前角的控制上。簡單的點火器主要依靠觸發(fā)線圈發(fā)出的觸發(fā)信號隨磁電機轉(zhuǎn)速的升高而迅速提前的特性來控制點火提前角。這種點火器被稱為第一代點火器。盡管這種提前特性可以通這調(diào)整電路和和元件參數(shù)略作改變，但可改變的范圍及靈活性都有很有限，其點火特性與汽油機的最佳點火提前角規(guī)律相差甚遠，汽油機的性能潛力還遠沒有被很好地挖掘出來。第一代點火器主要被用于二沖程汽油機上，由于經(jīng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，至今還被廣泛地使用。

卡車節(jié)油器第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月為了使實際的點火提前角盡量接近其最佳值，四沖程汽油機點火器的點火特性一般被設(shè)計成擁有二臺階的折線，即低速段和高速段各對應(yīng)一個近于固定的點火提前角，中間過度段用斜線連接。高低轉(zhuǎn)速段之間的點火提前角差由磁電機上觸發(fā)塊所占的弧度決定，其具體的控制過程一般由專用芯片來完成。這種點火器被稱為第二代產(chǎn)品，其點火特性可更接近汽油機的最佳值。我國能自行設(shè)計和生產(chǎn)用于CDI的專用芯片和CDI點火器，但是用于晶體管點火器的專用芯片還處于開發(fā)和試制階段，晶體管點火器主要依靠進口。所以，選用第二代CDI點火器幾乎已成為目前我國開發(fā)中小排量四沖程摩托車汽油機的標(biāo)準(zhǔn)方案。盡管第二代點火器的點火特性是以擁用二臺折線來逼近形狀復(fù)雜的最佳點火提前角規(guī)律，比第一代點火器的點火特性更接近最佳值，但與實際的最佳點火提前角規(guī)律還有一定的差距。這是因為在第一代和第二帶點火器的點火控制電路中采用了模擬電路，很難實現(xiàn)形狀復(fù)雜的最佳點火特性。這類點火器也被稱為模擬式點火器?？ㄜ嚬?jié)油器第33頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字式點火器如何設(shè)計點火器使汽油機在整個運行范圍內(nèi)實現(xiàn)最佳點火始終是點火器開發(fā)者的追求目標(biāo)。對特大排量的摩托車汽油機有必要綜合考慮汽沒機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、環(huán)境溫度和壓力等重要參數(shù)對最佳點火的影響，從而采用發(fā)動機中央管理系統(tǒng)。如前所述，由于在點火控制電路中采用模擬電路，模擬式點火器所控制的點火特性只能大致接近而很難達到最佳值。要實現(xiàn)摩托車汽油機在整個運行范圍內(nèi)的最佳點火就必須采用數(shù)字控制電路，這種數(shù)字式點火器被稱為第三代點火器。由于數(shù)字式點火器采用了單片機控制電路，故能按照任意給定的點火提前角曲線控制點火。因此，只要獲取汽油機的最佳點火提前角規(guī)律，數(shù)字式點火器即可保證其最佳點火。在汽車工業(yè)發(fā)達的國里，基于對最佳性能的追求，點火提前角的數(shù)字式(微機)控制在轎車汽油機上的應(yīng)用已有二十多年的歷史。在豪華大排量運動型摩托車汽油機上多年來同樣也應(yīng)用了微機控制技術(shù)，以最大限度地發(fā)掘發(fā)動機的性能潛力。如著名的美國哈利戴維森公司、德國寶馬公司和日本本田、川崎、鈴木公司等都有這類產(chǎn)品。最近幾年一些公司又把這種數(shù)字式點火技術(shù)應(yīng)用到普通家庭型的摩托車汽油機上，如日本雅馬哈的JOGAPRIO踏板車就采用了數(shù)字式點火器，使其經(jīng)濟性和動力性得到了進一步的改善。可以斷言，正如當(dāng)年發(fā)動機微機控制技術(shù)的應(yīng)用從豪華型轎車迅速普及到普通型轎車一樣，越來越多的摩托車制造商也將會很快地把數(shù)字式點火器應(yīng)用到普通家庭型摩托車汽油機上。但是，我國在點火提前角的數(shù)字式控制技術(shù)應(yīng)用方面要遠遠落后于發(fā)達國家。事實上，在我國該技術(shù)在轎車汽油機上的應(yīng)用才剛剛開始，離普及還有相當(dāng)一段時期，在摩托車汽油機上的應(yīng)用則只是幾家研究機構(gòu)涉足不久的研究課題，很少看到有關(guān)該產(chǎn)品研制成功的報道?？ㄜ嚬?jié)油器第34頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月常州金點摩托車研究所最近成功地開發(fā)數(shù)字式CDI點火器和數(shù)字式晶體管點火器。開發(fā)數(shù)字式點火器的關(guān)鍵問題是解決點火引起的抗干擾問題。該所科研人員開拓視野，集思廣益，提出了一套全新概念、軟硬件相結(jié)合的主動式抗干擾法，徹底解決了點火帶來的強力電磁干擾問題，保證了數(shù)字式點火器即使在使用原來普通的高壓點火線情況下也能可靠地工作。試驗結(jié)果表明，該數(shù)字式點火器工作可靠、性能穩(wěn)定、靈活實用。結(jié)束語幾年來，中