汽車點(diǎn)火控制系統(tǒng)

◆了解有分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)類型和工作原理?！裟芊治龊蜋z修有分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的故障。課題一有分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)如圖5—1—1所示,試分析該點(diǎn)火系統(tǒng)的類型。圖5—1—1點(diǎn)火控制系統(tǒng)一、有分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電路以本田雅閣F22B2為例。本田雅閣F22B2發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電路如圖5—1—2所示。其控制框圖如圖5—1—3所示。分電器除有進(jìn)行高壓配電的配電器外,還有產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和計(jì)數(shù)信號(hào)的曲軸位置傳感器和產(chǎn)生判斷氣缸的凸輪軸位置傳感器。圖5—1—2本田雅閣F22B2發(fā)動(dòng)機(jī)

點(diǎn)火系統(tǒng)電路圖5—1—3本田雅閣F22B2發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)控制框圖

2.分電器的組成分電器的分解如圖5—1—4所示。其內(nèi)部安裝有曲軸位置傳感器(Ne)、凸輪軸位置傳感器(G1、G2)、點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈和配電器。分電器的結(jié)構(gòu)如圖5—1—5所示。圖5—1—4分電器的分解圖5—1—5分電器的結(jié)構(gòu)(1)曲軸位置傳感器(Ne)Ne信號(hào)(CKP)的作用是計(jì)算曲軸位置和轉(zhuǎn)速。如圖5—1—6所示,當(dāng)Ne轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),Ne轉(zhuǎn)子齒與Ne線圈的凸緣部(磁頭)的間隙不斷變化,導(dǎo)致通過Ne線圈的磁通變化,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。輪齒靠近及遠(yuǎn)離磁頭時(shí),磁通將產(chǎn)生1次增減變化,所以每個(gè)輪齒通過磁頭時(shí),都將在Ne線圈中產(chǎn)生1個(gè)完整的交流電壓信號(hào)。圖5—1—6Ne轉(zhuǎn)子及信號(hào)波形(CKP)a)曲軸位置傳感器結(jié)構(gòu)b)信號(hào)波形(2)凸輪軸位置傳感器(G1、G2)G信號(hào)在1、4缸活塞上止點(diǎn)前(BTDC)10°產(chǎn)生,用于辨別給哪個(gè)氣缸噴油和點(diǎn)火,也用來替代Ne信號(hào),作為計(jì)算曲軸轉(zhuǎn)角的基準(zhǔn)信號(hào)。G轉(zhuǎn)子位于Ne轉(zhuǎn)子上方,G1線圈與G2線圈對(duì)稱,G1(TDP)線圈用于判斷4缸活塞上止點(diǎn),G2(CYP)線圈用于判斷1缸活塞上止點(diǎn),其結(jié)構(gòu)如圖5—1—7所示,原理與Ne信號(hào)相同。圖5—1—7凸輪軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)原理a)凸輪軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)b)信號(hào)波形

二、有分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理ECU根據(jù)G信號(hào)確定哪個(gè)氣缸將到上止點(diǎn),利用Ne信號(hào)測定曲軸轉(zhuǎn)角,以便準(zhǔn)確控制該氣缸的噴射時(shí)刻和點(diǎn)火時(shí)刻,如圖5—1—8所示。ECU以G信號(hào)為基準(zhǔn)信號(hào),在存儲(chǔ)器ROM中選擇最佳點(diǎn)火時(shí)刻數(shù)值,并根據(jù)其他傳感器信號(hào)計(jì)算最佳點(diǎn)火提前角Z。同時(shí)ECU利用Ne信號(hào),以1°為單位,開始計(jì)數(shù)曲軸轉(zhuǎn)角。當(dāng)計(jì)數(shù)值等于Z時(shí),ECU通過黃/綠線向點(diǎn)火器晶體管VT的基極發(fā)出指令,使VT截止,并切斷點(diǎn)火線圈一次線圈的電流,同時(shí)在二次線圈中感應(yīng)產(chǎn)生高壓,通過分火頭和高壓線,送到火花塞跳火。圖5—1—8G/Ne信號(hào)與噴射時(shí)刻

和點(diǎn)火時(shí)刻的關(guān)系三、有分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的檢測與維修

1.高壓火花試驗(yàn)用火花塞試驗(yàn)器連在各缸高壓線上,起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),觀察有無火花。若無火花,則應(yīng)繼續(xù)下一步試驗(yàn)。2.檢查各缸高壓線電阻各缸高壓線電阻要小于25kΩ。3.檢查點(diǎn)火線圈有無電源供應(yīng)接通點(diǎn)火開關(guān),用電壓表檢查點(diǎn)火線圈(黑/黃線)與搭鐵之間的電壓。若有蓄電池電壓,則表明點(diǎn)火線圈的電源電路良好;若無蓄電池電壓,則應(yīng)檢查點(diǎn)火線圈與點(diǎn)火開關(guān)之間黑/黃線有無斷路(見圖5—1—2和圖5—1—9)。4.檢查點(diǎn)火器的電源電路接通點(diǎn)火開關(guān),檢測點(diǎn)火器黑/黃線與搭鐵間的電壓,應(yīng)為蓄電池電壓。若無蓄電池電壓,則應(yīng)檢查點(diǎn)火線圈與分電器線束插頭之間是否斷路。若線路良好,則應(yīng)檢查點(diǎn)火線圈的電阻,初級(jí)為0.6~0.8Ω;次級(jí)為14~22kΩ。檢查點(diǎn)火線圈內(nèi)部是否有對(duì)地短路等。圖5—1—9本田分電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)5.檢查傳感器(1)檢查傳感器信號(hào)。如圖5—1—10所示,發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),分別測量ECM線束插頭B的端子11-12(CYP)、端子13-14(TDC)和端子15-16(CKP)的電壓信號(hào),如果顯示電壓脈沖,則表明系統(tǒng)良好;若無脈沖信號(hào),則應(yīng)檢查傳感器和連接線束是否斷路或短路。傳感器電路端子編號(hào)與導(dǎo)線顏色見表5—1—1。(2)檢查傳感器和線路導(dǎo)通性。

6.用示波器檢查點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)電壓波形穩(wěn)定,且電壓值在8~15kV(取決于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷),則表明點(diǎn)火系統(tǒng)正常;若波形不符合要求,如果電壓過高,則可能是分電器蓋或分火頭安裝不當(dāng)、火花塞間隙過大或高壓線脫落等所致;如果各缸電壓相差較大,則可能是各缸火花塞間隙不一致所致;如果一缸或多缸次級(jí)電壓過低,則可能是一缸或多缸火花塞積炭或臟污、火花塞間隙過小、高壓線與發(fā)動(dòng)機(jī)接地或分電器蓋上有積炭等。檢查點(diǎn)火線圈初級(jí)電源線極性是否接反等。

7.點(diǎn)火次序和正時(shí)標(biāo)記本田直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火次序?yàn)?—3—4—2;直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火次序?yàn)?—5—3—6—2—4。初始點(diǎn)火提前角,雅閣F22B1型轎車在轉(zhuǎn)速為650~750r/min時(shí),為上止點(diǎn)前13°~17°。圖5—1—11在雜物箱下拉出維修檢查連接器圖5—1—12用正時(shí)燈檢查點(diǎn)火正時(shí)a)連接正時(shí)燈b)正時(shí)標(biāo)記8.故障碼診斷故障碼4、8、9、54和59為TDC/CKP/CYP傳感器電路故障。故障碼4表示CKP傳感器電路故障；故障碼8表示TDC傳感器電路故障;故障碼9表示CYP傳感器電路故障;對(duì)里程(LEGEND)轎車,故障碼54表示2號(hào)CKP傳感器電路故障；故障碼59表示2號(hào)CYP傳感器電路故障?！袅私鉄o分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)類型的原理?！裟芊治鰴z修無分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的故障。課題二無分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)如圖5—2—1和圖5—2—2所示,說明圖中指引位置的零件名稱。圖5—2—1發(fā)動(dòng)機(jī)總成圖5—2—2發(fā)動(dòng)機(jī)艙如圖5—2—3和圖5—2—4所示,試比較其異同。圖5—2—3有分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)圖5—2—4無分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)一、無分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)概述1.無分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的類型無分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)取消了分電器,在電控單元ECU和點(diǎn)火器的控制下,點(diǎn)火線圈的高壓電按照一定的點(diǎn)火順序,直接加在火花塞上。無分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)其組成一般由與點(diǎn)火有關(guān)的傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)微型計(jì)算機(jī)(ECU)、點(diǎn)火器(也稱點(diǎn)火模塊)、點(diǎn)火線圈、高壓線、火花塞等部件構(gòu)成,如圖5—2—1所示。其組成取消了分電器,減少了故障率。圖5—2—1和圖5—2—5中各元件分立,低壓和高壓線路都比較長,故障率還是較高。線路長使電路中的電容大,高壓火花能量較弱。因此現(xiàn)代汽車大多采用雙缸同時(shí)點(diǎn)火或單獨(dú)點(diǎn)火兩種。(1)雙缸同時(shí)點(diǎn)火雙缸同時(shí)點(diǎn)火是指點(diǎn)火線圈每產(chǎn)生一次高壓電,都使兩個(gè)氣缸的火花塞同時(shí)跳火。次級(jí)繞組產(chǎn)生的高壓電將直接加在四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的1、4缸和2、3缸(六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的1、6缸,2、5缸和3、4缸)火花塞電極上跳火。雙缸同時(shí)點(diǎn)火,其高壓電的分配有二極管分配(見圖5—2—6)和點(diǎn)火線圈分配(見圖5—2—4和圖5—2—7)兩種形式。圖5—2—5無分電器計(jì)算機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)的組成圖5—2—6二極管高配壓如圖5—2—7所示為桑塔納2000GSi、捷達(dá)AT、GTX和奧迪200型轎車采用的雙缸同時(shí)點(diǎn)火電路。雙缸同時(shí)點(diǎn)火電路將點(diǎn)火器和點(diǎn)火線圈組合在一起,縮短了低壓電線,如圖5—2—8所示。圖5—2—7大眾轎車雙缸同時(shí)點(diǎn)火電路有的在點(diǎn)火線圈次級(jí)回路中連接有一只高壓二極管,防止次級(jí)繞組在初級(jí)電流接通時(shí)產(chǎn)生的電壓(約為1000V)加到火花塞電極上而導(dǎo)致誤跳火,如圖5—2—9所示。圖5—2—8點(diǎn)火器與點(diǎn)火線圈組成一體圖5—2—9高壓二極管的作用(2)單獨(dú)點(diǎn)火的控制(DLI)如圖5—2—10所示,本田飛度的i-DSI發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng),將點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈、高壓部分都集成在一起,共8套,每個(gè)氣缸有兩套,其外形如圖5—2—11所示。稱為獨(dú)立點(diǎn)火。智能化雙火花塞順序點(diǎn)火系統(tǒng),每個(gè)氣缸有兩套點(diǎn)火系統(tǒng)、兩個(gè)火花塞?；鸹ㄈc點(diǎn)火線圈組裝在一起,取消了高壓線,減小了線路長度和故障率,增強(qiáng)了高壓火花能量。兩個(gè)火花塞分別設(shè)在進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè),縮短了燃燒室內(nèi)火焰?zhèn)鞑サ木嚯x和時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了氣缸范圍內(nèi)的急速燃燒,同時(shí)降低了爆燃傾向,使壓縮比盡可能提高,實(shí)現(xiàn)了高輸出功率、高輸出轉(zhuǎn)矩及低油耗的統(tǒng)一。圖5—2—10本田飛度發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)圖5—2—11本田飛度發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火線圈的外形a)點(diǎn)火線圈安裝位置b)點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈、高壓線一體

2.無分電器計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)原理(1)點(diǎn)火系統(tǒng)中各傳感器的作用曲軸位置傳感器CPS向ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào),轉(zhuǎn)速信號(hào)用于計(jì)算確定點(diǎn)火提前角,轉(zhuǎn)角信號(hào)用于計(jì)算曲軸轉(zhuǎn)過的角度,以控制點(diǎn)火時(shí)刻?？諝饬髁坑?jì)AFS和節(jié)氣門位置傳感器TPS向ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信號(hào),用于計(jì)算點(diǎn)火提前角。冷卻液溫度信號(hào)CTS、進(jìn)氣溫度信號(hào)IATS、車速信號(hào)VSS、空調(diào)開關(guān)信號(hào)A/C以及爆震傳感器DS信號(hào)等,用于修正點(diǎn)火提前角。(2)點(diǎn)火系統(tǒng)基本原理發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),CPU通過上述傳感器把發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信息采集到隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中,并不斷檢測凸輪軸位置傳感器信號(hào)(即標(biāo)志位信號(hào)),判定哪一缸即將到達(dá)壓縮上止點(diǎn)。當(dāng)接收到標(biāo)志信號(hào)后,CPU立即開始對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),以便控制點(diǎn)火提前角。(3)點(diǎn)火系統(tǒng)控制內(nèi)容最佳點(diǎn)火提前角=基本點(diǎn)火提前角+點(diǎn)火提前角修正值。點(diǎn)火系統(tǒng)控制內(nèi)容見表5—2—1。二、豐田TCCS點(diǎn)火系統(tǒng)1.初始點(diǎn)火提前角初始點(diǎn)火提前角是原始設(shè)定的,又稱為固定點(diǎn)火提前角。對(duì)于豐田汽車的1GGEL發(fā)動(dòng)機(jī)來講,其值為上止點(diǎn)前10°曲軸轉(zhuǎn)角。出現(xiàn)下列情況之一時(shí),實(shí)際點(diǎn)火提前角等于初始點(diǎn)火提前角:(1)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速在400r/min以下時(shí)。(2)當(dāng)T端頭短路或節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點(diǎn)閉合,車速在2km/h時(shí)。(3)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的后備系統(tǒng)工作(當(dāng)某個(gè)重要傳感器損壞,發(fā)動(dòng)機(jī)以固定噴油量和固定點(diǎn)火時(shí)刻工作)時(shí)。

2.基本點(diǎn)火提前角基本點(diǎn)火提前角通常以二維表格的形式儲(chǔ)存在CPU的ROM存儲(chǔ)器中,又分為怠速和正常行駛兩種情況。(1)怠速時(shí)的基本點(diǎn)火提前角是指節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點(diǎn)閉合時(shí)所對(duì)應(yīng)的基本點(diǎn)火提前角,如圖5—2—12所示。(2)正常行駛時(shí)的基本點(diǎn)火提前角是指節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點(diǎn)打開時(shí)所對(duì)應(yīng)的基本點(diǎn)火提前角。圖5—2—12開啟空調(diào)前后點(diǎn)火提前角與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

3.點(diǎn)火提前角的修正點(diǎn)火提前角修正一般分為暖機(jī)修正、怠速穩(wěn)定修正、過熱修正及空燃比反饋修正四種。(1)暖機(jī)修正:如圖5—2—13所示是點(diǎn)火提前角暖機(jī)修正特性曲線。當(dāng)節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點(diǎn)閉合時(shí),計(jì)算機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正。當(dāng)冷卻液溫度較低時(shí),由于混合氣的燃燒速度較慢,應(yīng)適當(dāng)增大點(diǎn)火提前角,以促使發(fā)動(dòng)機(jī)盡快暖機(jī);隨著冷卻液溫度的升高,點(diǎn)火提前角修正值應(yīng)逐漸減小。(2)怠速穩(wěn)定修正:發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí),如空調(diào)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向等動(dòng)作而引起負(fù)載變化時(shí),會(huì)引起轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。所以ECU根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速差,動(dòng)態(tài)地修正點(diǎn)火提前角。若發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí),控制系統(tǒng)將相應(yīng)地增加點(diǎn)火提前角,以利于怠速的穩(wěn)定;反之,則相應(yīng)減小點(diǎn)火提前角,如圖5—2—14所示。(3)過熱修正:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于正常行駛工況,節(jié)氣門位置傳感器無怠速信號(hào)輸出時(shí)(IDL斷),如果冷卻液溫度過高,會(huì)產(chǎn)生爆燃,應(yīng)適當(dāng)減小點(diǎn)火提前角。但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速運(yùn)行工況時(shí)(IDL通),若冷卻液溫度過高,為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間過熱,則應(yīng)增大點(diǎn)火提前角,如圖5—2—15所示。(4)空燃比反饋修正:當(dāng)裝有氧傳感器的電控燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)控制時(shí),ECU通常根據(jù)氧傳感器的反饋信號(hào)對(duì)空燃比進(jìn)行修正。隨著修正噴油量的增加或減少,發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性,當(dāng)反饋修正油量減少而導(dǎo)致混合氣變稀時(shí),應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾狱c(diǎn)火提前角;反之,則減小點(diǎn)火提前角,如圖5—2—16所示。

三、日產(chǎn)ECCS點(diǎn)火系統(tǒng)ECCS是日產(chǎn)公司發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)的簡稱。主要由傳感器、電子控制裝置(ECM)、點(diǎn)火控制模塊、點(diǎn)火線圈、火花塞等組成當(dāng)ECU讀到120°信號(hào)時(shí),即表示此時(shí)某缸活塞處于壓縮上止點(diǎn)前70°的位置,如圖5—2—18b所示。用于控制點(diǎn)火時(shí)刻的基準(zhǔn)信號(hào)為120°信號(hào)輸入后4°,如圖5—2—18c所示,ECU開始計(jì)數(shù),當(dāng)ECU計(jì)數(shù)到26個(gè)1°信號(hào)后,在第27個(gè)1°信號(hào)時(shí)(見圖5—2—18d),截止大功率晶體管(此時(shí)為上止點(diǎn)前40°)點(diǎn)火線圈次級(jí)線圈產(chǎn)生高壓而點(diǎn)火,如圖5—2—18e所示。故實(shí)際的點(diǎn)火時(shí)刻基準(zhǔn)設(shè)定在各缸壓縮行程上止點(diǎn)前66°處,如圖5—2—18c所示。圖5—2—18日產(chǎn)公司ECCS點(diǎn)火系統(tǒng)各信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

四、桑塔納2000GSi型轎車四缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)1.點(diǎn)火時(shí)刻控制凸輪軸位置傳感器產(chǎn)生的判缸信號(hào)下降沿輸入ECU時(shí),表明第1缸活塞處于壓縮上止點(diǎn)前88°,如圖5—2—19a所示。當(dāng)ECU接收到判缸信號(hào)下降沿后,將對(duì)曲軸位置傳感器(CPS)輸入的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)開始時(shí)的信號(hào)稱為基準(zhǔn)信號(hào),由ECU內(nèi)部電路控制,曲軸每旋轉(zhuǎn)180°產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)。因?yàn)榍S位置傳感器第一個(gè)凸齒信號(hào)在判缸信號(hào)下降沿后7°時(shí)產(chǎn)生,所以基準(zhǔn)信號(hào)對(duì)應(yīng)于第1缸活塞壓縮上止點(diǎn)前81°位置,如圖5—2—19b所示。圖5—2—19桑塔納2000GSi型轎車四缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.導(dǎo)通角控制導(dǎo)通角是指點(diǎn)火線圈一次側(cè)電路的功率三極管導(dǎo)通期間,發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)過的角度。導(dǎo)通角的控制方法是：ECU首先根據(jù)電源電壓高低,在存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的導(dǎo)通時(shí)間脈譜圖中查詢導(dǎo)通時(shí)間,然后根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定導(dǎo)通角的大小。ECU控制點(diǎn)火系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)控制,其控制精度高、運(yùn)算速度快,因此一般都采用匯編語言編程。為了便于程序編制與調(diào)試,一般采用模塊化結(jié)構(gòu),將程序分成若干個(gè)子程序進(jìn)行編制與調(diào)試。點(diǎn)火控制軟件的流程簡圖如圖5—2—20所示。

五、故障診斷與排除舉例1.故障現(xiàn)象一輛上海別克轎車,行駛里程80000km后,在高速公路上行駛時(shí)突然出現(xiàn)加速間歇停頓、怠速不穩(wěn)的現(xiàn)象。原地空荷急加速,有時(shí)能聽到排氣管“放炮”和空氣濾清器處回火聲。2.故障診斷與排除此車曾做過許多項(xiàng)目的修理與檢查,但用戶反映問題總是時(shí)好時(shí)壞,故障不能徹底排除。于是又對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行了重新認(rèn)證,發(fā)現(xiàn)除了上述的故障現(xiàn)象外,還有一個(gè)特殊的現(xiàn)象就是:如果起動(dòng)順利的話,則加速、怠速工況均非常正常;如果起動(dòng)困難的話,則加速、怠速等工況也均不好。依據(jù)這些現(xiàn)象,認(rèn)為原因有可能在點(diǎn)火線路上,但為預(yù)防是油路故障,先針對(duì)油壓系統(tǒng)進(jìn)行快速檢查。通過試驗(yàn),基本可以排除汽油泵和油壓調(diào)節(jié)器的原因。其檢修重點(diǎn)應(yīng)針對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)。

3.故障原因分析如果24X曲軸位置傳感器(安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)前面)和3X曲軸位置傳感器(安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)右面)及凸輪軸位置傳感器丟失信號(hào),是否會(huì)導(dǎo)致電控ECU的ECM無法驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火線圈呢?如圖5—2—21所示,3X曲軸位置傳感器靠近曲軸,是一種霍爾效應(yīng)開關(guān),在曲軸平衡軸后面安裝了一個(gè)同心環(huán)(環(huán)上有個(gè)開口),環(huán)上有7個(gè)槽孔,其中前6個(gè)槽孔相隔60°,第7個(gè)槽孔與第6個(gè)槽孔相隔10°。同心環(huán)隨著曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),磁場便以一定的間隙通過環(huán)上的槽孔到達(dá)3X“霍爾效應(yīng)”開關(guān)。點(diǎn)火計(jì)算機(jī)使3X信號(hào)電路的搭鐵,使信號(hào)電路通電。當(dāng)磁場被同心環(huán)擋住時(shí),“霍爾效應(yīng)”傳感器便斷開3X信號(hào)電路的搭鐵,使信號(hào)電路斷電。ECU通過3X的“通、斷”脈沖信號(hào)來判斷曲軸位置,作為ECM計(jì)算點(diǎn)火正時(shí)的依據(jù)。圖5-2-21上海別克轎車的點(diǎn)火電路◆了解點(diǎn)火提前控制原理?！袅私忾]合角控制原理。◆掌握爆燃和點(diǎn)火時(shí)刻的關(guān)系。課題三點(diǎn)火系統(tǒng)的基本控制圖5—3—1汽油機(jī)氣缸點(diǎn)火做功的過程圖5—3—2氣缸壓力與曲軸轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系如圖5—3—1所示是汽油機(jī)氣缸點(diǎn)火做功的過程。如圖5—3—2所示是汽油機(jī)氣缸內(nèi)壓力與曲軸轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。由圖可知,從點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)混合氣開始,到混合氣猛烈燃燒有一個(gè)時(shí)間過程,因此需要在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前點(diǎn)火。最佳點(diǎn)火時(shí)刻是將燃燒控制在輕微爆燃時(shí)刻,使汽車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、排放凈化性能達(dá)到最佳狀態(tài)。分析最佳點(diǎn)火時(shí)刻與哪些因素有關(guān)?

一、點(diǎn)火提前控制1.點(diǎn)火提前角控制的基本模式點(diǎn)火提前角的控制本身屬于相當(dāng)復(fù)雜的多變量求解問題,國外實(shí)踐證明很難找到進(jìn)行控制的精確數(shù)學(xué)模型,而且也沒有這個(gè)必要?？紤]到影響發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角的主要因素是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷,因此目前普遍通過試驗(yàn)方法來獲得發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速、不同負(fù)荷時(shí)所對(duì)應(yīng)的最佳點(diǎn)火提前角,以此確定三維控制模型圖(見圖5—3—3),再將該模型圖轉(zhuǎn)換成二維表格,將這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中,如圖5—3—4所示,以控制實(shí)際的點(diǎn)火提前角。圖5—3—4計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中點(diǎn)火

提前角的二維表格圖5—3—3由試驗(yàn)得到的點(diǎn)火時(shí)間三維模型2.點(diǎn)火提前角及其影響因素發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃混合氣后,火焰需要一定的時(shí)間才能傳播至整個(gè)燃燒室,也就是說從開始點(diǎn)火到混合氣燃燒產(chǎn)生最大壓力,有一定的時(shí)間延遲,如圖5—3—1所示。實(shí)踐證明,混合氣燃燒產(chǎn)生的最大壓力出現(xiàn)在活塞位于上止點(diǎn)以后的曲軸轉(zhuǎn)角10°左右,發(fā)動(dòng)機(jī)可以發(fā)出最大的功率,油耗最低。因此,點(diǎn)火的時(shí)刻應(yīng)考慮上述的時(shí)間延遲,要求點(diǎn)火的時(shí)刻要適當(dāng)提前,如圖5—3—2所示。點(diǎn)火提前是以上止點(diǎn)為基準(zhǔn),用曲軸的轉(zhuǎn)角來衡量,稱為點(diǎn)火提前角,其范圍在上止點(diǎn)前5°~40°。點(diǎn)火提前角是指從火花塞開始跳火到活塞行至上止點(diǎn)為止這一段時(shí)間曲軸轉(zhuǎn)過的角度。能使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率、油耗最低、排放污染最小的點(diǎn)火提前角稱為最佳點(diǎn)火提前角。最佳點(diǎn)火提前角與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、水溫、進(jìn)氣溫度等因素有關(guān)。(1)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)點(diǎn)火提前角的影響當(dāng)節(jié)氣門開度即發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷不變時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)進(jìn)入氣缸的混合氣量是基本相同的,從點(diǎn)火開始到燃燒產(chǎn)生最大壓力所需的時(shí)間也基本相同。在這段相同的時(shí)間內(nèi),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí),活塞走過的距離長,相應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角也大,對(duì)應(yīng)點(diǎn)火提前角就大;反之,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí),活塞走過的距離短,相應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角小,對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火提前角就小。最佳點(diǎn)火提前角隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高而加大。由于高速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣的壓力、溫度有所提高,進(jìn)氣擾流增強(qiáng),使燃燒的速度有所加快,所以高速時(shí)隨發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加,點(diǎn)火提前角增加的幅度減小,如圖5—3—5和圖5—3—6所示。圖5—3—5發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與點(diǎn)火

提前角的關(guān)系圖5—3—6用點(diǎn)火正時(shí)燈檢查的情形(2)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷對(duì)點(diǎn)火提前角的影響節(jié)氣門的開度與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷成正比。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定時(shí),節(jié)氣門開度增大,進(jìn)入氣缸的混合氣量增多,混合氣的質(zhì)量提高,燃燒速度加快,點(diǎn)火提前角應(yīng)相應(yīng)減小,如圖5—3—7所示。(3)發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)或怠速時(shí)對(duì)點(diǎn)火提前角的影響

發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)或怠速時(shí),雖然混合氣的燃燒速度較慢,但發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速很低,燃燒所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角很小,如果點(diǎn)火提前角過大,有可能造成起動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn),而使起動(dòng)困難,因此要求起動(dòng)或怠速時(shí)的點(diǎn)火提前角較小或不提前。(4)汽油品質(zhì)對(duì)點(diǎn)火提前角的影響發(fā)動(dòng)機(jī)使用的汽油標(biāo)號(hào)和混合氣的濃度不同,要求的點(diǎn)火提前角也不相同。汽油標(biāo)號(hào)越高,燃燒速度慢,點(diǎn)火提前角越大。圖5—3—7發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷對(duì)點(diǎn)火

提前角的影響(5)壓縮比、爆燃對(duì)點(diǎn)火提前角的影響發(fā)動(dòng)機(jī)在一定條件下,會(huì)出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象,嚴(yán)重的爆燃會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)產(chǎn)生極高的壓力沖擊波,發(fā)出敲擊氣缸的響聲,同時(shí)還會(huì)引起氣缸內(nèi)的局部過熱,沖壞氣缸墊、節(jié)氣門等。影響爆燃的因素主要有發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比、汽油的辛烷值和點(diǎn)火提前角。一般情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比越高,若點(diǎn)火提前角越大,汽油的辛烷值過低,就越容易產(chǎn)生爆燃。我國現(xiàn)行的汽油標(biāo)號(hào)是用汽油的辛烷值來標(biāo)定的,而汽油的辛烷值是衡量汽油抗爆性的指標(biāo),辛烷值越高,表示汽油的抗爆性越好,使用中越不容易發(fā)生爆燃。在汽車的使用中,壓縮比高的發(fā)動(dòng)機(jī)要使用高標(biāo)號(hào)的汽油,如果不得已使用了低標(biāo)號(hào)汽油,為了避免發(fā)生爆燃,則應(yīng)減小點(diǎn)火提前角。(6)進(jìn)氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)溫度對(duì)點(diǎn)火提前角的影響進(jìn)氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高,混合氣的質(zhì)量提高,燃燒的速度加快,點(diǎn)火提前角應(yīng)相應(yīng)減小。

二、閉合角控制閉合角是點(diǎn)火線圈通電期間(通電時(shí)間)曲軸所轉(zhuǎn)過的角度。對(duì)于電感儲(chǔ)能式電子點(diǎn)火系,當(dāng)點(diǎn)火線圈的一次側(cè)電路被接通后,其一次電流是按指數(shù)規(guī)律增長的。一次側(cè)電路被斷開的瞬間一次電流所能達(dá)到的值稱斷開電流,與一次側(cè)電路接通的時(shí)間長短有關(guān)。只有通電時(shí)間達(dá)到一定值,一次電流才可能達(dá)到最大。二次電壓最大值U2與斷開電流成正比。因此,必須保證通電時(shí)間能使一次電流達(dá)到最大。為此,必須增加通電時(shí)間,但如果通電時(shí)間過長,點(diǎn)火線圈又會(huì)發(fā)熱并使電能消耗增大,反而不利于點(diǎn)火系統(tǒng)的正常工作。因此要控制一個(gè)最佳通電時(shí)間,必須兼顧上述兩方面的要求,顯然在電控單元ROM中存放的一次線圈導(dǎo)通時(shí)間(即通電時(shí)間)并不是常數(shù)。同時(shí),當(dāng)蓄電池的電壓變化時(shí),也將影響一次電流,如蓄電池電壓下降,在相同的通電時(shí)間里一次電流所達(dá)到的值將會(huì)減小,因此必須對(duì)通電時(shí)間進(jìn)行修正,如圖5—3—8所示。為了減小轉(zhuǎn)速對(duì)二次電壓的影響,提高點(diǎn)火能量,有些車型采用點(diǎn)火線圈,一次電阻很小,其飽和電流可達(dá)30A以上,這一技術(shù)稱為高能點(diǎn)火技術(shù)(HEI)。為了防止一次電流過大燒壞點(diǎn)火線圈,在點(diǎn)火控制電路中增加了恒流控制電路,從而保證在任何轉(zhuǎn)速下一次側(cè)平均電流都能達(dá)到規(guī)定值7A,一方面改善了點(diǎn)火性能,另一方面又能防止一次電流過大