汽車運(yùn)用與維修專業(yè)點火系統(tǒng)項目教學(xué)教案.doc

汽車運(yùn)用與維修專業(yè) 項目教學(xué)教案 學(xué)校：班級：科目：汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修教師：汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修項目教學(xué)教案項目四 檢查點火系統(tǒng)課時準(zhǔn)備：12課時 項目目標(biāo) 一、技能點1. 會檢測汽車點火系統(tǒng)；2. 會按工作原理圖連接線路； 二、知識點 1、點火系統(tǒng)的作用與分類； 2、傳統(tǒng)點火系的構(gòu)造與作用 3、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的工作原理項目要求 1、時間要求：每組10分鐘2、質(zhì)量要求：滿足規(guī)范質(zhì)量的前提下能熟練完成任務(wù)3、安全要求：嚴(yán)格按操作規(guī)范進(jìn)行項目作業(yè)4、文明要求：自覺按照文明生產(chǎn)規(guī)則進(jìn)行項目作業(yè) 一、項目鏈接 理論鏈接1： 點火系統(tǒng)的功用與要求（一） 點火系統(tǒng)的功用及分類點火系統(tǒng)簡稱點火系，其作用是在發(fā)動機(jī)各種工況和使用條件下，適時、可靠地產(chǎn)生足夠強(qiáng)的電火花，以點燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣。按照點火系組成和產(chǎn)生高壓電方法的不同分類類型電 源產(chǎn)生高壓的方法蓄電池點火系(CI)蓄電池或發(fā)電機(jī)點火線圈和斷電器半導(dǎo)體點火系(TCI)蓄電池或發(fā)電機(jī)點火線圈和半導(dǎo)體元件磁電機(jī)點火系磁電機(jī)電磁感應(yīng)（二） 汽油機(jī)對點火系統(tǒng)的要求 1.能產(chǎn)生足以擊穿火花塞電極間隙的電壓。擊穿電壓與很多因素有關(guān)。2火花應(yīng)有足夠的能量。3點火時間應(yīng)適應(yīng)發(fā)動機(jī)的工作情況（1） 能產(chǎn)生足以擊穿火花塞電極間隙的電壓。擊穿電壓與很多因素有關(guān)，包括： 火花塞電極間的間隙大小。 氣缸內(nèi)混合氣的溫度與壓力。 電極的溫度和極性 發(fā)動機(jī)的工作情況（2）火花應(yīng)有足夠的能量。（3）點火時間應(yīng)適應(yīng)發(fā)動機(jī)的工作情況。影響最佳點火提前角的因素： 轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、起動與怠速、汽油的辛烷值、壓縮比、混合氣的成分、火花塞的數(shù)量、進(jìn)氣壓力。 (三)點火系的特點汽車發(fā)動機(jī)的點火系同汽車上的其它電器設(shè)備一樣采用單線制連接，即一端搭鐵 單線制 正極搭鐵舊車 負(fù)極搭鐵新車注：無論是正極搭鐵還是負(fù)極搭鐵，均應(yīng)保證點火瞬間火花塞中心電極為負(fù)，因為，熱的金屬表面比冷的金屬表面容易發(fā)射電子，發(fā)動機(jī)工作時，火花塞的中心電極較側(cè)電極溫度高。（三） 點火系統(tǒng)的組成不同類型的點火系統(tǒng)組成不同，以蓄電池點火系統(tǒng)為例：理論鏈接2：傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成與工作原理一、 傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的組成 傳統(tǒng)點火系主要由電源（蓄電池、發(fā)電機(jī)）、點火開關(guān)、點火線圈、分電器（斷電器、配電器、電容器）、火花塞、高壓導(dǎo)線、附加電阻等組成。（一） 點火系統(tǒng)的電源是蓄電池或發(fā)電機(jī)，其電壓為12 V 或24 V ，由點火線圈和斷電器共同產(chǎn)生高壓10000 V 以上。分初級回路和次級回路。作用是供給點火系統(tǒng)所需的電能。發(fā)動機(jī)啟動時由蓄電池供電，正常工作時由發(fā)電機(jī)供電。（二） 點火開關(guān)接通或斷開點火系統(tǒng)初級電路，控制發(fā)動機(jī)起動、工作和熄火。（三） 點火線圈n 功用：點火線圈實際上是一個變壓器，其作用是將汽車電源提供的12v低壓電轉(zhuǎn)變成能擊穿火花塞電極間隙的1520kv的高壓直流電 n 分類：按其磁路結(jié)構(gòu)形式的不同，點火線圈一般分為開磁路式和閉磁路式兩種。開磁路式點火線圈多用于傳統(tǒng)（觸電式）點火系，閉磁路式點火線圈多用于電子點火系中。主要由初級繞組，次極繞組、鐵芯和附加電阻組成。1. 開磁路點火線圈：開磁路點火線圈采用柱形鐵芯，其上下兩端沒有連接在一起，磁力線通過空氣形成磁回路2. 閉磁路點火線圈：閉磁路點火線圈的鐵芯用口字形或日字形的鐵片疊制而成。磁路閉合 初級線圈工作原理n 工作原理：觸點閉合，初級電路接通，電流從蓄電池的正極經(jīng)點火開關(guān)流經(jīng)點火線圈的初級繞組通過斷電器觸點，流回蓄電池的負(fù)極，為低壓電路n 當(dāng)斷電器凸輪頂開觸點時，初級電路被切斷，初級電流迅速下降到零，鐵芯中的磁通隨之迅速衰減以至消失次級線圈工作原理n 觸點斷開瞬間，初級繞組的磁通迅速衰減，因而在匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)的次級繞組中感應(yīng)出很高的電壓，該電壓通過配電器加在對應(yīng)的火花塞上，使火花塞兩極之間的間隙被擊穿，產(chǎn)生火花初級線圈和次級線圈工作原理（四） 分電器 功用：接通或斷開初級電路將點火線圈產(chǎn)生的高壓電按照發(fā)動機(jī)分配給各缸火花塞 根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷自動調(diào)節(jié)點火時刻組成：分電器是由斷電器、配電器、電容器和點火提前調(diào)節(jié)裝置組成。l 斷電器的功用是周期地接通和斷開初級電路，使初級電流發(fā)生變化，以便在點火線圈中感應(yīng)生成次極電壓。斷電器的觸點間隙一般為0.350.45 mm，可以通過調(diào)整固定觸點的位置來改變觸點間隙 l l 配電器的功用是將點火線圈中產(chǎn)生的高壓電，按照發(fā)動機(jī)的工作順序輪流分配到各氣缸的火花塞上。 由分火頭和分電器蓋組成。 電容器與斷電器觸點并聯(lián)，安裝在分電器的外殼上，其功用是在點火線圈初級電路斷開時，減小觸點間產(chǎn)生的電火花，防止觸點燒損，并可加速點火線圈中的磁通變化率，提高點火電壓。 l 點火提前裝置點火提前調(diào)節(jié)裝置位于分電器下部，有離心式點火提前調(diào)節(jié)裝置和真空式點火提前調(diào)節(jié)裝置；點火提前角對發(fā)動機(jī)性能的影響點火過早：燃燒過早，活塞壓縮負(fù)功增加， 動力性下降。點火過遲：燃燒壓力下降，散熱損失增加， 發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性下降。點火提前：為了使氣體能在作功行程中得到比較完全的膨脹，熱能得到最有效的利用，因此要在壓縮接近上止點點火，即點火提前n 點火提前角：把火花塞點火時，曲軸曲拐位置與活塞位于壓縮 上止點時曲軸曲拐位置之間的夾角稱為點火提前角n 影響因素：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與混合氣燃燒速度n 轉(zhuǎn)速的影響：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越高，點火提前角應(yīng)該越大n 混合氣燃燒速度：與混合氣的成分、燃燒室形狀、壓縮比等因素有關(guān)。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一定時，隨著負(fù)荷的加大，節(jié)氣門開大，進(jìn)入氣缸的可燃混合氣量增多，壓縮終了時的壓力和溫度增高，同時，殘余廢氣在氣缸內(nèi)所占的比例減小，混合氣燃燒速度加快，這時，點火提前角應(yīng)適當(dāng)減小。反之，發(fā)動機(jī)負(fù)荷減小時，點火提前角則應(yīng)適當(dāng)增大。 n 調(diào)節(jié)方式：離心式、真空式點火提前角調(diào)節(jié)裝置離心點火提前調(diào)節(jié)裝置n 工作原理：發(fā)動機(jī)工作時，改變斷電器凸輪與分電器軸之間的相對位置，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化時自動調(diào)節(jié)點火提前角真空點火提前調(diào)節(jié)裝置n 工作原理：發(fā)動機(jī)工作時，隨著負(fù)荷（節(jié)氣門開度）的變化，自動調(diào)節(jié)點火提前角，利用改變觸點與凸輪軸之間的相位關(guān)系的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)點火提前調(diào)節(jié)裝置（五） 高壓導(dǎo)線用以連接點火線圈與分電器中心插孔以及分電器旁電極旁和個缸火花塞。由于工作電壓很高（一般在15kv以上），電流強(qiáng)度較小，因此高壓導(dǎo)線的絕緣包層很厚，耐壓性能好，但線芯截面積很小。汽車用高壓線有銅芯線、阻尼線和屏蔽線三種。（六） 火花塞功用：將高壓電引入燃燒室產(chǎn)生火花并點燃混合氣。 耐熱特性：自凈溫度500600以上，裙部溫度若低于此溫度，落在絕緣體裙部的油粒便不能立即燃燒掉，形成積炭而引起漏電。 熾熱點800900,溫度若太高，則混合氣與這樣熾熱的絕緣體接觸時，可能在火花塞產(chǎn)生火花之前就自行著火，從而引起發(fā)動機(jī)早燃，發(fā)生化油器回火現(xiàn)象。 l 不同發(fā)動機(jī)使用的火花塞裙部受熱是不一樣的，就要求絕緣體裙部長度不同，根據(jù)裙部長度不同，又把火花塞分成冷型（裙部長度等于8mm）；中 型（裙部長度等于11mm和14mm）；熱型（裙部長度等于16mm和20mm）（圖8-12）。l 火花塞的工作條件及對其要求1、受高壓燃?xì)鉀_擊及發(fā)動機(jī)振動，故應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。2、受沖擊性高電壓作用，故應(yīng)有足夠的絕緣強(qiáng)度。3、應(yīng)能承受溫度的劇烈變化。4、火花塞的電極應(yīng)采用耐腐蝕材料。5、應(yīng)有適當(dāng)?shù)碾姌O間隙和安裝位置，氣密性要良好沖擊性高電壓作用，故應(yīng)有足夠的絕緣強(qiáng)度。電極間隙指的是中心電極與側(cè)電極之間的間隙電極間隙過小：火花微弱，并且容易因產(chǎn)生積碳而漏電；電極間隙過大：所需的擊穿電壓增高，發(fā)動機(jī)不易啟起動，且在高速時易發(fā)生“缺火。（一般的電極間隙為：0.60.8,現(xiàn)代的汽車甚至采用1.01.2，可以改善排氣凈化。）多極火花塞 V型火花塞 火花塞的型號 由三部分組成 第一部分為漢語拼音字母，表示火花塞結(jié)構(gòu)類型及主要尺寸。 第二部分為阿拉伯?dāng)?shù)字，表示火花塞的熱值。 第三部分為漢語拼音字母，表示火花塞派生產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)特征、材料及特殊技術(shù)要求。（七） 點火控制器點火控制器也稱為點火模塊，其由整流電路、放大電路和開關(guān)電路集成而成。主要應(yīng)用于電子點火系統(tǒng)。作用于開關(guān)，來控制點火系統(tǒng)初級電路的通斷。 點火控制器的控制電路如圖所示 （八）附加電阻l 附加電阻與點火線圈初級繞組串聯(lián) l 附加電阻與點火線圈初級繞組串聯(lián)其作用是調(diào)節(jié)初級電流大小，維持初級電流基本穩(wěn)定。l 附加電阻的特點是溫度愈高，電阻愈大，所以又叫熱敏電阻。 l 次極電壓的大小與初級電流的大小有關(guān)，初級電流愈大，鐵芯中的磁場愈強(qiáng)，當(dāng)觸點分開時磁通的變化率就愈大，感應(yīng)的次極電壓也愈高。因此，應(yīng)盡可能增大流過初級繞組中的電流。但是，在斷電器觸點閉合以后，初級電流是按指數(shù)規(guī)律由零開始逐漸增大的，需要經(jīng)過一定時間以后，才能達(dá)到歐姆定律得出的穩(wěn)定值。 l 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高時，觸點閉合時間短，初級電路斷開時電流小，感應(yīng)的次極電壓低；反之發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低時，觸點閉合時間長，初級斷開時電流大，感應(yīng)的次極電壓高。如果點火線圈按照發(fā)動機(jī)高速時設(shè)計時，則低速時初級電流過大，容易使點火線圈過熱；如果點火線圈按照發(fā)動機(jī)低速時設(shè)計時，則高速時初級電流過小，而次極電壓過低，不能保證可靠點火。 l 附加電阻就是解決這一矛盾的。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低時，初級電流加大，附加電阻的電阻值隨其溫度升高而增大，使初級電流減小，點火線圈不致過熱。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高時，初級電流減小，附加電阻的電阻值隨其溫度降低而減小。 l 起動中，將附加電阻短路，以保證初級電流的必要強(qiáng)度。 理論鏈接3：傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的工作原理在傳統(tǒng)點火系中，蓄電池或發(fā)電機(jī)供給12v低電壓，經(jīng)點火線圈和斷電器轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘?，再?jīng)配電器分送到個缸火花塞，使其電極間產(chǎn)生電火花。其工作原理如圖發(fā)動機(jī)工作時，斷電器軸連同凸輪一起在發(fā)動機(jī)凸輪軸的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)。凸輪轉(zhuǎn)動時，斷電器觸點交替地閉合和打開。當(dāng)觸點閉合時，接通點火線圈初級繞組的電器；當(dāng)觸點分開時，切斷初級繞組的電路，使點火圈的初級繞組中產(chǎn)生高壓電；當(dāng)火花塞的電極間隙被擊穿時，產(chǎn)生電火花，點燃混合氣。其工作過程可分為三個階段： （1） 觸點閉合，觸及電流增長；（2） 觸點分開，次級繞組中產(chǎn)生高壓電；（3） 火花塞電極間隙被擊穿，產(chǎn)生電火花，點燃混合氣。二、項目實施路徑第一步 前期準(zhǔn)備第二步 檢查點火正時（以豐田汽車為例）第三步 檢查火花塞第四步 故障診斷第五步 制訂故障診斷方案第六步 點火系統(tǒng)相關(guān)元件及線路的檢查第七步 注意事項三、項目實施準(zhǔn)備1、 組織方式每兩位同學(xué)一組，完成點火系統(tǒng)部件的檢查，按要求進(jìn)行作業(yè)。每組作業(yè)時間為15分鐘。2、 前期準(zhǔn)備 常用維修工具一套、點火示教版、導(dǎo)線若干、萬用表、螺絲刀四、項目實施步驟第一步 檢查點火正時（以豐田汽車為例） 起動發(fā)動機(jī)，并暖機(jī)；用短接線短接診斷連接器的TE1E1端子（如果是OBDII型診斷連接器，則短接TCCG端子），如圖6-14所示。此時，發(fā)動機(jī)在怠速下將按照初始點火正時工作。 將正時燈的傳感頭連接在點火線圈的電源線上（正時燈的傳感頭有2種類型：探測初級電流通/ 斷型和探測次級電壓型，如是后者，則將傳感頭連接在中央高壓線上），在怠速狀態(tài)下，檢查點火正時（用頻閃燈照射曲軸皮帶輪旁的正時刻度）； 測得的點火正時應(yīng)為10。如果不符合要求，則可通過轉(zhuǎn)動分電器殼體或曲軸位置傳感器的殼體進(jìn)行調(diào)整。第二部 檢查火花塞1. 檢查火花塞是否存在裂紋、電極受污、電極損耗等情況，如有，則應(yīng)予以清潔或更換。 檢查火花塞間隙：正常間隙應(yīng)為0.91.1mm。如間隙不當(dāng)，則進(jìn)行調(diào)整（常規(guī)型火花塞）或更換（白金或銥金火花塞）。 注意：火花塞的型號應(yīng)符合維修手冊的規(guī)定。如果火花塞熱值不適宜，可能會造成火花塞電極積炭或熔化。第三步 跳火試驗 斷開全部噴油器插頭，使其不能噴射燃料。 從分電器上拔下中央高壓線，并使其端部距搭鐵57mm。 接通電源，起動發(fā)動機(jī)：中央高壓線與搭鐵之間應(yīng)產(chǎn)生電火花，否則說明點火系統(tǒng)存在故障。注意：跳火試驗時，轉(zhuǎn)動曲軸不得超過510s。第四步 故障診斷（以“14”號故障代碼為例） 讀取故障代碼。讀碼顯示“14”號故障代碼，即：ECU連續(xù)6次或8次接收不到IGF信號（點火確認(rèn)信號）。 分析故障原因，制訂故障診斷方案原因分析見圖6-15。第五步 制訂故障診斷方案 制訂故障診斷方案的原則：先確定故障區(qū)域，再逐步縮小范圍；由表及里，由簡到繁，分段檢查。u 故障區(qū)域的確定u 逐步縮小范圍u 由表及里，由簡到繁，分段檢查u 故障區(qū)域的確定方法一：跳火試驗法。 從分電器上拔出中央高壓線，并使其端部距缸體57mm，如圖6-16所示 。起動發(fā)動機(jī)，看高壓線與缸體之間是否跳火，故障區(qū)域的確定方法見圖6-17。 方法二：正時燈頻閃法。 將正時燈的感應(yīng)夾夾在中央高壓線上，起動發(fā)動機(jī)，看正時燈是否頻閃。能夠頻閃，說明高壓線內(nèi)部有高壓電，相當(dāng)于方法一中能夠跳火的情況；不能頻閃，說明高壓線內(nèi)部沒有高壓電，相當(dāng)于方法一中不能跳火的情況。故障區(qū)域的確定參見圖6-17，只是將“跳火”與否換為“頻閃”與否即可。 方法三：萬用表檢測控制信號法（兩種思路，兩個步驟）。 思路一：點火器要成功地向ECU發(fā)送IGF信號，ECU就必須先向點火器發(fā)送IGF信號參考電壓（5V）。因此，測量IGF信號參考電壓（5V）可以劃分出故障的大致區(qū)域。判斷方法參考圖6-18。操作步驟： 拔開點火器的兩腳連接器，接通點火開關(guān)，用萬用表測量兩腳連接器線束側(cè)IGF端子與搭鐵之間的電壓，根據(jù)圖6-18確定故障區(qū)域。 思路二：點火器接收到ECU發(fā)送來的IGT信號之后才會點火，即：先有IGT信號，才會有IGF信號，因此，檢測IGT信號可以劃分出故障的大致區(qū)域。判斷方法參考圖6-19。操作步驟： 拔開點火器兩腳連接器，起動發(fā)動機(jī)，同時用萬用表脈沖擋測量兩腳連接器線束側(cè)IGT端子的脈沖信號，或用示波器測量IGT端子的方波信號，根據(jù)圖6-19確定故障區(qū)域。u 逐步縮小范圍 以上介紹的三種方法，故障區(qū)域劃分的結(jié)果有一定的差別，實際工作中，一般是多種方法結(jié)合使用，使故障區(qū)域的范圍逐步縮小。 例如：先用方法一（或方法二），確定不跳火，再用方法三，如果發(fā)現(xiàn)有IGT信號，故障范圍立即就縮小到點火器、點火線圈及其接線部分；反之，用方法三時，如果發(fā)現(xiàn)沒有IGT信號，故障范圍立即就縮小到曲軸位置與轉(zhuǎn)速傳感器、ECU及其線路、IGT信號線等部分。u 由表及里，由簡到繁，分段檢查 如果故障范圍在點火器、點火線圈及其接線部分，應(yīng)該先檢查點火線圈接線，再檢查點火線圈本身，再檢查點火器接線，最后更換點火器并試車。 如果故障范圍在曲軸位置與轉(zhuǎn)速傳感器、ECU及其線路、IGT信號線等部分，應(yīng)該先檢查曲軸位置與轉(zhuǎn)速傳感器及其線路，再檢查IGT信號線，再檢查ECU線路（特別是其供電與搭鐵電路），最后更換ECU并試車。第六步 點火系統(tǒng)相關(guān)元件及線路的檢查u 高壓線的檢查u 點火線圈供電情況的檢查u 點火線圈的檢查u 點火器及線路的檢查u