云 南 交 通 职 业 技 术 学 院 教 案 首 页 第 次授课 授课时间 年 月 日 学时 级 班 教案修改时间 年 月 日 第 次授课 授课时间 年 月 日 学时 级 班 教案修改时间 年 月 日 课程名称 汽车发动机构造与维修 专业名称 汽车运用技术 授课教师/ 职称 授课方式（合、小班） 小班 授课题目（章、节） 第六章 汽油机点火系的构造与维修 教材及参考书目 教材：汤定国.汽车发动机构造与维修.北京:人民交通出版社， 2005 参考书目： 陈家瑞主编．汽车构造．北京：人民交通出版社，2003 清华大学汽车工程系编著．汽车维修．北京：人民邮电出版社，2000 教学目的与要求： 1.通过学习掌握汽油机点火系的功用、组成和基本原理； 掌握点火系各元件的结构、工作原理。 2.熟悉汽油机点火系各元件的检修 熟悉汽油机点火系常见点火故障的诊断和排除方法。 内容和时间安排、教学方法： 1.内容和时间安排：12 节课。 2.教学方法：以课堂为主讲授结合实训及作业、辅导进行。 教学重点和难点： 1.重点：点火系的功用与工作原理、电控点火系的组成与工作过程、维修与故障诊断。 2.难点：电控点火系的组成与工作过程、维修与故障诊断。 复习思考题、作业题： 思考题： 1 、发动机点火系的功用是什么、由哪些元件组成？分析点火系的工作过程？ 2、影响发动机点火系提前角的因素的哪些？ 3、电子点火系有哪些优点？ 4、分析计处算机控制点火系的工作过程？ 实施情况及分析： 第六章 汽油发动机点火系 6.1 概 述 6.1.1 点火系的功用 点火系的作用：将电池或发动机的低电压变成高电压（20～30kv），并按照发动机各气 缸的工作次序和点火时间的要求，适时、准确地点燃气缸中的可燃混合气。 6..1.2 点火系发展历史 十九世纪八十年代， 出现磁电机为电源的点火系 二十世纪初， 出现传统点火系，即以蓄电池和发电机为电源的点火系 二十世纪六十年代， 出现电子点火系 二十世纪七十年代初 出现无触点的电子点火系。目前，使用广泛 二十世纪七十年代末 开始使用微机控制点火时刻的电子控制系统。 目前，最先进的：无分电器的电子点火系 6.1.3 点火系的分类 电机式 ：应用在摩托车及大型拖拉机上 （1 ） 按点火电源分： 蓄电池式：应用广泛 电感储能式：应用广泛 （2 ） 按存储能量的方式分类： 电容储能式：赛车 （3 ） 按点火信号产生的方式分类 磁感应式 （电子点火系） 霍耳效应式 光电式 电磁振荡式 6.1.4 汽车发动机对点火系的要求 (1) 迅速产生足以击穿火花塞间隙的高电压 火花塞两电极之间的距离 ↑ 影响火花塞击穿电压 气缸压力 ↓ 击穿电压↓ 的因素 气缸中空气的温度 ↑ （ 2）电火花应具备足够高的能量 点火能量不足时，会使发动机启动困难，发动机的动力性下降，油耗和排污增加，甚至 于发动机不能工作。 起动时，通常电火花至少应具有 0.1 焦耳的能量，发动机正常工作时，电火花只要有 0.01～0.05 焦耳的能量就可以点燃混合气。 （ 3）点火时刻应适应发动机的工况 点火时刻由点火提前角表示。当发动机的转速或负载发生变化时，可以通过点火提 前机构进行自动调节。 转速 ↑ 点火提前角 ↑ ， 负载 ↓ 6.2 统点火系的工作原理及个主要元件 6.2.1 传统点火系的组成 传统点火系的组成由电源（蓄电池）、发电机（图中未画出）、点火开关、点火线圈、断 电器、配电器、电容器、火花塞、高压导线、阻尼电阻等组成。如图： l 一点火开关 5 2 一点火线圈 ;3 一配电器 ; 4 一断电器 ; 5 一电容器 : 6 一火花塞 : 7 一高压导线 ; 8 一阻尼电阻 ; 9 一起动机 :10 一电流表 : 11 一蓄电池 ; 12 一附加电阻 6.2.2 传统点火系的工作原理 (一) 低压回路： 当触点 K 闭合时：蓄电池正极→点火开关→附加电阻→初级线圈 →断电器活动触点臂→触点→分电器壳体搭铁→蓄电池负极 （二）高压回路 触点 K 断开： 次级线圈→附加电阻→蓄电池正极→蓄电池→搭铁 →火花塞侧电极→火花塞中心 电极→高压线→配电器→次级线圈 6.2.3 统点火系的点火过程 1、 触电闭合，一次电流形成并增长阶段 2、 触电打开，产生二次侧高压阶段 3、火化放电阶段 6.3 传统点火系的主要元件 6.3.1 点火线圈 （1）功用 ：将电源的低压电转变为点火所需要的高压电。 （2）分类 ： 两接线柱：附加电阻 点火线圈： 开磁路线圈： 三接线柱 闭磁路线圈：漏磁少，能量损失少 开磁路线圈如图： 1 绝缘座 ;2 一铁心 ;3 一初级绕组 s4 一次级绕组 :5 一钢套 :6 一外壳 :7 一低压接柱负极 : 8 一胶木盖 :9 一高压接线柱 :10一低压接柱正极或 " 开关 "；如上 11 低压接线柱 " 开关 ": 12 一附加电阻 闭磁路点火线圈： 将一次绕组和二次绕组都绕在口子形或日子形铁心上，初级绕 组在铁心中产生的磁通，通过铁心形成闭合磁路，因而泄漏的磁 通量即磁路损失大大减小，点火线圈的转换效率高。 磁路分布 （ 3）附加电阻： 如上图 12，具有正温度系数特性。 作用: ① 低速时, 使初级绕组电流增加的速减小; 防止点火线圈过热. ② 高速时, 使初级绕组电流的随转速上升而下降的速率减小, 从而防止高速时断火. ③. 起动时, 将附加电阻短路, 以增大初级电流, 提高次级电流, 以改善起动性能. 6.3.2 分电器 触点：控制一次电流的通闭] 分电器： 断电器： 凸轮 分火头 配电器 旁电极 电容器：减小触点火花，提高二次电压 点火提前机构 离心点火提前机构：随转速变化而调节 真空点火提前机构：随负荷变化而调节 （1 ）断电器： 功用：周期性地接通和断开初级电路。由一对触点和断电器凸轮组成。 （2 ） 配电器 按发动机的点火顺序将次级高压电分配给各缸火花塞。由分火头和分电器盖组成。 （3 ）电容器 与断电器并联，其作用是：当触点断开时，减小触点间的电火花，防止触点烧蚀。同时 吸收初级绕组的自感电动势，使初级电流迅速切断，提高次级电压。 (4)、点火提前调节装置 实现点火提前角调节的方法有两种： （ 1）触点不动，使凸轮相对于其轴顺旋转方向转过一个角度 θ， 如图 9-9b所示。这样，在活塞尚未到达上止点时（假定点火提前 角调节装置不工作时，点火提前角为零）断电器触点即分开，使 点火提前。 （ 2）凸轮不动， 使触点（连同 固定托板）相 对于凸轮逆旋 转方向转过一 个角度 θ，使点 火也提前。 ①离心式点火提前装置 它是随着发动机转速的变化改变凸轮和轴的 相位关系而调节点火提前角的。托板7固定在分电 器轴8上，重块4和10的大头端分别套在托板的两 个轴销6上，两个重块的小头端与托板之间弹簧连 接。 ②空式点火提前装置 它是随着发动机负荷（节气门开度） 的变化改变触点与凸轮的相位关系而调 节点火提前角的。 （5 ）火花塞： 热特性要使火花塞能正常工作，其绝缘体下部裙部的温度应保持在 500～750℃，这样 才能使落在绝缘体上的油滴立即烧掉，不致形成积炭，通常称这个温度为火花塞的“自净温 度”。如果温度低于自净温度，就可能使油雾聚积成油层，引起积炭而漏电，导致不能点火。 若温度过高，则混合气与炽热的绝缘体接触时，会引起炽热点火而形成爆燃，甚至在进气过 程中燃烧，产生化油器回火现象，使发动机遭受损坏。 6.3 传统点火系的工作特性 一、 传统点火系的工作特性 定义：点火系发出的最大电压随发动机转速或分电器转速而变化的关系。 二次电压随发动机转速得升高而降低。 发动机的转速越高，触点闭合时间也越短，二次电压就越低；但发动机转速过低， 触点打开慢，反而使二次侧电压降低。 由于二次电压随转速升高而降低，所以发动机在高速时容易断火。 只有n<n max , 才能保证可靠点火。 二、 影响二次电压的因素 1、 发动机的汽缸数对二次电压的影响。 二次电压最大值随气缸数量升高而降低。 为了提高传统点火系在多缸、高速发动机上工作的可靠性，可以通过增大一次 断开电流，延长触点闭合时间等方法改善点火特性。 2、 火花塞积炭时对二次电压的影响 若化油器调节不当或润滑油过多，会在火花塞绝缘体上形成积炭相当于火花塞电极 之间并联了一个分路电阻，使二次电路在火花塞被击穿之前已构成闭合回路，造成漏电， 使二次电压降低，降低点火性能，严重时，不能形成电火花，丧失点火能力。 补救办法：在积炭严重时，不能点火，可以采用吊火的方法，即拔出高压导线，使其与 火花塞间保留 3～ 4 毫米的间隙即可。此方法只能临时补救，不能长期使用，增加点火 线圈的负担。 3、 电容对二次电压的影响 电容越小，二次电压越高，实际上，电容不能过小。电容器应与点火线圈匹配，取 0.15～0.35 uF，分布电容可以起到抗干扰的作用。 4、 触点间隙对二次电压的影响 间隙过大，二次电压降低，主要是因为闭合时间短。 间隙过小，二次电压也会降低，是因为触点火花严重。 国产汽车触点最大间隙为 0.35～ 0.45 毫米。 5、 点火线圈温度对二次电压的影响 通常情况下，点火线圈的温度不超过 80 度。 6.4 无触点电子点火系统 传统触点式点火系是依靠断电器触点的开闭来通断点火线国的初级电流 , 使点火线圈 次级产生高压。这样存在触点工作可靠性低、最高次级电压不稳定、点火能量低、对火花塞 积炭敏感 , 以及对无线电干扰大等缺点 , 适应不了现代汽车发展的需要 , 因此逐渐被无 触点 式电子点火系统所取代。 6.4.1 无触点电子点火系统组成与分类 （1 ）无触点电子点系的组成 无触点电子点火系主要由点火信号发生器、点火器、点火线圈、分电器和火花塞等组成。 （2）无触点电子点火系的分类 无触点电子点火系按点火信号发生器的工作原理不同可分为 : 磁感应式、霍尔效应 式、光电式、电磁振荡式等无触点电子点火系。目前汽车上广泛使用的是磁感应式和霍尔效 应式。 6.4.2 磁感应式无触点电子点火系 1、磁感应式点火信号发生器 磁感应式点火信号发生器的作用是产生与气缸数及曲轴位置相对应的电压信号，用以触 发电子点火器按发动机各缸的点火需要，及时通断点火线圈初级回路，使次级产生高压。它 主要由信号转子、传感器和永久磁铁等组成。 2、点火控制器如图： 它具有以下特点： （1 ）恒电流与可变导通角控制功能。 （2 ）停车断电功能。 （3 ）低转速推迟输入信号功能。 （4 ）保护功能。 6.4.3 霍尔效应式无触点电子点火系 1、组成：主要由霍尔传感器（信号发生器）的分电器、点火控制器、点火线圈等组成。 2、霍尔信号发生器 3、霍尔信号无触点的点火器 其电路控制原理如图： （ 1）基本点火控制。 （2 ）闭合角控制。 （3 ）电流上升率控制 （4 ）发动机熄火断电保护装置 （5 ）初级电流限制 桑塔纳轿车点火器基本电路 6.5 计算机控制电子点火系 6.5.1 计算机控制电子点 可分为 它主要由各种传感器、电控单元、分电器（点火器）、 火系的组成 有分电器和无分电器两大类。 点火线圈等组成。 传感器的作用是检测发动机运行工况。点火系的传感器主要有发动机转速传感器、 曲轴位置传感器 爆 震传感器、气门位置传感器等几种 。其基本控制原理如图： 电控单元是计算机点火系的中枢。它可以实现对点火 ( 初级绕组恒流、闭合角、气缸 、凸轮轴位置传感器、 空气流量计、冷却液温度传感器、进气温度传感器、 计算机控制电子点火系的基本控制原理 判别 A/D) 转 换器 间的发动机转速、负荷、冷却液温度以及是否 发生 入控制器 , 控制器 将点 火系 分 直接点火系 , 点火系初级回路的导断时刻、导通时间及爆 震控制 与有 、点火监视功能 ) 、空燃比、废气再循环、怠速等多项参数的综合控制 , 还具有自我 诊 断和保护功能。在汽车电控系统中 , 计算机点火系仅是其中的一个子系统。 电控单元主要由微处理器 (ECU) 、存储器、输入 / 输出 (UO) 接口、模数 ( 以及整形、驱动等大规模集成电路组成。目前 , 国内外已将具有上述各种功能的部分 , 制 作在同一芯片上 , 形成汽车专用的大规模集成电路一车用单片机。 6.5.2 计算机控制电子点火系的工作原理 发动机工作时 , 各传感器分别将每一瞬 爆震等与发动机工况有关的信号 , 经接口电路送入控制器 , 控制器根据转速、负荷信 号 , 按储存器中存放的程序以及与点火提前角和初级电路导通时间有关的数据 , 计算出 该工况对应的最佳点火提前角和初级电路导通时间 , 并根据冷却液温度予以修正。最后根 据计算 结果和点火基准信号 , 在最佳的时刻向点火控制器发出控制信号 , 接通点火线圈 初级电路。经过最佳的导通时间后 , 再发出控制信号 , 切断初级电路 , 使点火线圈的次 级绕组中产生高 压电 , 并经配电器送往火花塞 , 点燃混合气。 发动机工作时若发生爆震 , 爆震传感器则输出电压信号 , 并输 火时间适当推迟 , 爆震消除后再将点火提前角逐渐移回到最佳值 , 实现对点火提前 角的闭环控制。 6.5.3 无分电器点 无 电器点火系又称 分电器的计算机控制电子点火系相同 , 而点火高压的分配则由电控单元通过多个点火 线圈实现。 气缸数为 2 、 4 、 6 、 8 等偶数的发动机 ,通常采用双火花点火线圈 , 使同时处 于上止点的两个气缸共用一个双火花点火线圈同时点火 , 其中的一个气缸处于压缩冲程上 止点前的正常点火 , 另一气缸处于排气冲程上止点前 , 点火火花 “浪费 ”在排气中 , 如 图 10.28 所示。双火花点火线圈的个数为气缸数 的一半。 双火花输出的点火线圈放电电路 大功率三极管截止 四缸发动机采用两个双火花点火线圈 , 其电路原理如图 10.29 所示。图中 IGF 为反 馈信 号 ,IGT 为点火正时信号。每个点火线圈次级绕组的两端通过各缸高压线连接一个火 花塞。 电控单元根据发动机转速传感器、曲轴位置传感器或凸轮轴位置传感器信号判别出 各缸上止 点位置 , 控制大功率三极管 , 使初级绕组适时通断 , 实现点火高压的分配。 气缸数为奇数 (3 、 5 缸 ) 时的多缸发动机 , 由于各气缸处于上止点的时刻不同 , 每个分别采用一个点火线圈 , 实现点火高压的分配。 四缸发动机双火花点火线圈电路的电路原理 6.6 点火系的检修与故障诊断 6.6.1 传统点火系主要部件的检修 1、断电器触点的检修 （1 ） 触点技术检查与修换 （2 ） 触点间隙的检查与调整 （3 ） 检查活动触点臂弹簧的弹力 （4 ） 检查分电器轴与衬套间的磨损 （5 ） 分电器跳火均匀性的检查 2、断电器的检修 （1 ） 分电器绝缘性能检查 （2 ） 分火头漏电的检查 3、真空式点火提前机构的检修 （1 ） 真空式点火提前机构调节器弹簧的检修 （2 ） 真空式点火提前机构膜片的检修 （3 ） 真空式点火提前机构调节性能的检测 （4 ） 离心式点火提前机构的检修 4、电容器的检修 5、点火线圈的检修 （1 ） 点火线圈初、次级绕组的检查 （2 ） 点火线圈绝缘性能的检查 6、 火花塞的检修 6.6.2 电子点火系主要部件的检修 1、点火信号发生器的检修 （1 ） 磁感应式点火信号发生器的检修 检查导磁转子与铁心间的空气间隙；用万用表检查感应线圈电阻 （2 ）、霍尔效应式点火线圈的检修 2、电子点火器的检修 （1 ） 模拟点火信号法检查 （2 ） 高压试火法 6.6.3 传统点火系的故障分析 点火系常见的故障有断火、火花弱、点火时间不当、缺火、错火等，使发动机不能工作 或工作不正常。 1. 故障分析 汽车运行期间发动机不能起动或起动后运转不匀及中途熄火等 , 大都由点火系统和 燃油系统故障所致。据统计 , 点火系统和燃油系统故障占汽车总故障的 50% 以上。一般 说 , 若发动机在运转中突然熄火并发动不着 , 原因多为点火系统故障 , 发动机在运转 中逐渐熄火的多为燃油系统故障。 2. 发动机不能起动 先按喇叭或开大灯 , 确定电源供电 是否正常 。确知电源供电正常后 , 再判断故障是 在高压电路还是在低压电路。打开发动机罩 , 拔出分电器中央高压线 , 使其距气缸体 4-6mm,接通点火开关 , 摇转曲轴 , 察看火花情况。 2.1 火花强 表示低压电路和点火线圈良好 , 故障在分电器和火花塞高压电路中。再从火花塞上端 拆下高压线头 , 摇转曲轴对机体试火 , 如无火应检查分火头、分电器盖及高压分线是否 漏电 ;有火花时需检查点火正时和火花塞的工作情况。 2.2 无火花 表明低压电路有短路、断路或点火线圈、中央高压线有故障 , 可开、闭触点 , 观察电 流表指针读数。 若电流表指示 3-5A 并间歇摆动 , 则低压电路良好 , 表明故障发生在高压电路。 若电流表指针不摆动 , 指示为零 , 表明低压电路有断路。 若电流表指针指示 3-5A 而不摆动或指示大电流 , 表示低压电路中有搭铁故障。 3. 发动机工作不正常 3.1 有一缸或几缸缺火 发动机如有一缸或几缸缺火就会运转不匀 , 排气管中排出黑烟并放炮。产生的原因多 为高压分线漏电或脱落 , 分电器盖漏电 , 凸轮磨损不均 , 火花塞工作不良或不工作 , 高压分线插错。 检查时应先找出缺火的气缸，再推除缺火的原因。方法是用旋具将火花塞接线柱逐个 搭铁 , 听发动机运转声音。如将某火花塞搭铁后 , 发动机转速无变化 , 表明该火花塞不 工件 ; 反之如发动机转速降低, 则表明该火花塞工作良好。 一个缸不工作 , 应取下缺火气缸的火花塞上的高压分线 , 使线端距火花塞接线柱 3-4mm 。在发动机工作时 , 该间隙中如有连续的火花且发动机运转随之均匀 , 表明火花 塞积炭 ; 如无火花表明高压分 线或配电器盖有故障。两个 缸不工作时 , 应检查点火顺序 是否正确。 如有几个气缸同时不工作应拔下配电器盖中去高压线作跳火试验。如有火 , 表示高压 电供应正常 , 故障在配电器盖、高压分线或火花塞 ;如跳火断续 , 表明断电器凸轮、电 容器或点火线圈有故障。 3.2 点火时间不当 发动机不易起动 , 行驶无力 , 加速发闷 , 排气管放炮 , 发动机过热 ,应检查点火 是否过迟 , 触点间隙是否偏小 , 分电器壳是否松动 ; 摇转曲轴起动时反转 , 加速时爆 震 , 应检查点 火是否过早 , 触点间隙是否过大。 3.3 高速不良 发动机低、中速工作良好 , 高速时工作不平稳 , 排气管放炮并有断火现象 , 应检查 触点间隙是否过大 , 触点臂弹簧弹力是否过弱 , 火花塞间隙是否过大 , 也可能是电容 器或点火线圈工作不良。 6.6.4 电子点火系故障分析 电子点火系常见的故障是 : 不点火、火花弱、点火时间不当、缺火等。 电子点火系统故障诊断的方法 1- 点火线圈 ;2- 蓄电池 ;3- 点火开关 ;4- 电子点火器 ;5- 火花塞 ;6- 分电器 ; 7- 插接器 ;8- 屏蔽信号线 下面，以发动机不能启动为例，说明电子控制式点火系统故障诊断的方法。