汽车底盘机械系统检修PPT第五章.ppt
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1、汽车电气系统检修汽车电气系统检修IndustryIndustry项目五点火系统的检修点火系统的检修Industry一、项目情境引入一、项目情境引入一辆东风标致206轿车,行驶了4104km,冷车时车速能达到70km/h,而热车后,车速最多能达到40km/h。经检修,发现是由于三缸火花塞陶瓷体破裂漏电造成。这个案例是一个典型的点火系统故障案例,由于一个气缸不工作,造成发动机动力不足。汽油机气缸内被压缩的可燃混合气是靠高压电火花点燃的,而产生电火花的功能是由点火系统实现的。点火系统的工作直接影响燃油燃烧质量,从而对车辆的动力性、燃油经济性、工作稳定性和排放污染等产生重要影响。因此,点火系统是汽油发
2、动机最关键的系统之一。虽然不同的厂商所采用的点火系统有很多不同之处,但所有点火系统的基本工作原理都相同。Industry二、项目相关知识二、项目相关知识(一)点火系统概述(一)点火系统概述1点火系统的类型及发展点火系统的类型及发展现代车用汽油发动机均采用蓄电池点火系统。按汽油机点火系统对点火提前角的控制方式不同,可将点火系统的发展划分成传统点火系统、三极管电子点火系统和计算机控制的电子点火系统3个阶段。(1)传统点火系统。传统点火系统又称机械触点式点火系统,它利用机械触点控制点火提前角,并利用机械离心装置和真空装置自动调节点火提前角。发动机工作时,为保证点火顺序,传统点火系统利用分电器给各缸配
3、电。传统点火系统的结构简单、成本低,在汽油机上应用最早。但由于机械触点的存在,导致其点火能量低、工作可靠性差、对火花塞积炭敏感且干扰大,已不能适应现代汽车发展的要求。Industry(2)三极管电子点火系统。三极管电子点火系统的功能和工作原理与传统点火系统基本相同,只是控制点火提前角的元件用电子点火器取代了断电器,它利用三极管的导通和截止来控制点火线圈一次绕组回路的通断,而三极管的导通与截止则用点火信号发生器产生的信号来控制。普通电子点火系统仍保留了机械离心式和真空式点火提前角自动调节装置。汽车用汽油机电感储能式普通电子点火系统,按点火信号发生器的结构原理不同,又分为电磁式、霍尔式和光电式3种
4、类型。电磁式电子点火系统的点火信号发生器利用电磁感应原理产生点火信号;霍尔式电子点火系统的点火信号发生器利用霍尔效应原理产生点火信号;光电式电子点火系统的点火信号发生器利用光电效应产生点火信号。Industry(3)计算机控制的电子点火系统。在计算机控制的电子点火系统中,由ECU(电子控制单元)来控制和修正点火提前角,甚至可取消分电器,成为全电子点火系统。计算机控制的电子点火系统由于减少甚至取消了机械装置,与其他点火系统相比,不仅点火提前角的控制精度提高,而且能量损失少、对无线电干扰小、工作更加可靠。Industry2点火系统的功能点火系统的功能汽车发动机的工作循环是由吸气、压缩、做功与排气4
5、个行程组成的。在汽油发动机中,发动机的性能不仅取决于燃油的控制,点火控制也同等重要。点火系统主要具有下面3项功能。(1)产生足以击穿火花塞间隙的电火花。(2)控制点火提前角以适应发动机的工况。(3)分配电火花。Industry3点火提前角与点火能量点火提前角与点火能量点火系统的基本功能是产生电火花,点燃气缸内的混合气。在汽油机的工作过程中,点火系统点燃混合气的时间一般用点火提前角表示。为了提高发动机的性能,在发动机的压缩行程尚未到达上止点之前的某一时刻,火花塞开始跳火将气缸内的混合气点燃,这就是点火提前,而这个提前量所对应的曲轴转角,即为点火提前角。理论和实践均证明,点火提前角的大小对发动机的
6、动力性、经济性及排放污染物的浓度有着极大的影响。Industry(1)点火提前角对发动机动力性、经济性的影响。最佳点火提前角就是使发动机动力性和经济性都达到最优的点火提前角。从混合气燃烧过程来看,最佳点火提前角应使得当活塞运行至上止点时,混合气燃烧的火焰大约为半个燃烧室空间,此时气缸内的压力最高。如果点火过早,点火时混合气的压力还比较低。同时,燃烧最大压力产生的时刻在活塞上止点之前,这样的燃烧压力不仅不能提高发动机的动力性,而且还会对活塞上行产生较大的阻力。另外,如果点火时间过早,会使气缸内未燃烧的混合气因高温高压的作用而自行燃烧,这样便产生了爆燃现象。如果点火过迟,混合气的最大燃烧压力出现在
7、活塞已经下行的过程中,此时,由于气缸内活塞上部的容积已经增大,使得燃烧压力降低,燃烧速度减慢,造成发动机过热,动力性、经济性下降。由此可见,点火提前角对发动机的动力性和经济性来说存在一个最佳值,而这个最佳值对于发动机的不同转速和负荷的运行工况是不同的。理想最佳点火提前角实际上是汽油发动机可能发生爆燃的临界点。Industry(2)点火提前角与废气中污染物含量的关系。由于汽车尾气有害成分中,碳氢化合物(CH)和氮氧化合物(NOx)对燃烧温度和燃烧压力比较敏感,而点火提前角却对发动机燃烧过程中混合气燃烧温度和燃烧压力有着极大的影响。因此,点火提前角就必然对燃烧后废气中污染物的浓度产生影响。事实上,
8、碳氢化合物、氮氧化合物的浓度与点火提前角之间是递增的变化关系。这是因为点火越迟,燃烧的最高温度越低,氮氧化合物就越不易产生。(3)发动机不同工况对点火提前角的要求。发动机运行工况不同时,进入气缸的可燃混合气浓度、温度、燃烧最高压力等诸多因素都要发生变化,而这些因素对点火时刻提出了不同的要求。Industry发动机转速对点火提前角的要求。发动机转速越高,点火提前角越大,如图5-1所示。发动机负荷对点火提前角的要求。当发动机转速不变时,随着负荷的增大,点火提前角逐渐减小,如图5-2所示。因为发动机负荷增大时,节气门开度增大,吸入气缸内的混合气数量增多,压缩行程终了时的压力和温度增高,残留废气数量相
9、对减少,对混合气的冲淡作用降低,因此,燃烧速度加快,从点火到燃烧压力最大点的时间相对缩短,点火提前角减小。其他因素对点火提前角的影响。发动机工作时点火提前角除了受转速和负荷的影响外,还要受到其他因素的影响,如汽油的抗爆性能、混合气的空燃比、发动机工作温度、进气终了的压力等。汽油抗爆性能是由汽油的品质决定的,常用辛烷值表示。汽油的牌号越高,辛烷值就越高,其抗爆性能就越好。抗爆性能好的汽油在使用中,产生爆燃燃烧的倾向小。因此,可以选择有利于燃烧的较大点火提前角。Industry图5-1发动机转速对点火提前角的影响(节气门开度不变时)图5-2不同转速时点火提前角与发动机负荷的关系Industry(4
10、)点火能量与发动机性能的关系。当点火能量提高后,不仅可以避免燃烧中的断火现象,还可以使用空燃比较高的极为经济的稀薄混合气,这样既提高了经济性,又可以降低发动机排气中污染物的含量。Industry(二)点火系统的基本构造与检修(二)点火系统的基本构造与检修1点火系统的基本组成点火系统的基本组成点火系统的总体布局如图5-3所示。如图5-4所示,这些部件构成了2个相互关联的电路:初级回路和次级回路。其中,初级回路是低压电路,次级回路是高压电路。图5-3点火系统的总体布局Industry图5-4典型的初级和次级点火回路Industry(1)初级回路。当点火开关接通时,电流从蓄电池流出,经点火开关和初级
11、回路电阻,流到点火线圈的初级绕组。然后,电流流经某种开关设备后接地。开关设备是由触发设备通过电子的方式或者机械触点的方式控制的。(2)次级回路。次级回路用来向火花塞提供高压脉冲。过去的点火系统都使用分电器来实现这个功能,现在,为了提高燃油的经济性,减少污染排放物,大多数汽车都采用了无分电器的点火系统。Industry2点火线圈的结构与检修点火线圈的结构与检修(1)点火线圈的作用与结构。点火线圈的作用是将12V低压电转变成30kV的高压电,其结构与自耦变压器相似,所以也称变压器。点火线圈由初级绕组、次级绕组、铁心等组成。按磁路的结构形式不同,它可分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈。开磁路点火线圈
12、。开磁路点火线圈的结构如图5-5所示。点火线圈一般为两个低压接线柱,两个低压接线柱分别标注“+”“”符号。当点火线圈的一次绕组电路接通时,铁心被磁化,其磁路如图5-6所示。12345Industry 图5-5 开磁路点火线圈的结构 图5-6 开磁路点火线圈的磁路1绝缘座;2铁心;3一次绕组;4二次绕组;5导磁钢套;1磁力线;2铁心;3一次绕组;6外壳;7低压接线柱“”;8胶木盖;4二次绕组;5导磁钢套 9高压接线柱;10低压接线柱“+”Industry闭磁路点火线圈。闭磁路点火线圈的结构和磁路如图5-7所示。图5-7闭磁路点火线圈的结构和磁路示意1铁心;2高压插孔;3次级绕组;4初级绕组Ind
13、ustry(2)点火线圈的检修。外观检查。目测观察点火线圈外表,若有脏污或接线柱锈蚀,应进行清洁后再做进一步检查;若有胶木盖裂损、接线柱松动、壳体变形、填充物外溢、高压插座接触不良等现象,应更换该点火线圈。绝缘性能的检查。用万用表电阻挡测量点火线圈任一接线柱与壳体之间的电阻值,阻值应不小于50M,否则说明点灭线圈绝缘不良,应更换该点火线圈。绕组电阻的检查。用万用表电阻挡测量点火线圈一次绕组和二次绕组的电阻值,其阻值应符合规定,否则应更换该点火线圈。Industry3分电器的结构与检修分电器的结构与检修传统点火系统中分电器的作用是接通或切断点火线圈的初级回路,使次级点火线圈产生高压电,并按发动机
14、的工作顺序,在最佳点火时刻将高压电分别送到各缸火花塞。传统点火系统中的分电器主要由配电器、断电器、点火提前调节机构、电容器等组成,如图5-8所示。Industry图5-8传统点火系统中分电器的组成结构1配电器盖;2分火头;3凸轮;4触点及断电器底板总成;5电容器;6轴节;7油环;8真空提前机构;9配电器壳体;10活动底板;11偏心螺钉;12固定触点与支架;13活动触点臂;14接线柱;15拉杆;16膜片;17真空提前机构外壳;18弹簧;19螺母;20触点臂弹簧片;21油毡及夹圈Industry普通电子点火系统中的分电器与传统点火系统中的分电器的结构基本相同,只是用点火信号发生器代替了断电器,分电
15、器内仍保留有传统的配电器、机械离心式点火提前角自动调节器和真空式点火提前角自动调节器。(1)配电器。配电器的作用是将点火线圈产生的高压电按发动机各气缸的点火顺序配送给火花塞,它主要由分电器盖、分火头和高压线组成。配电器安装在断电器上方。分电器盖的中央有一高压线插孔,插孔内装有带弹簧的电刷,电刷靠其弹簧压在分火头的导电片上。配电器在高压下工作,是点火系统中故障率较高的部位之一。其常见故障主要有分电器盖漏电、中央插孔电刷与分火头导电片接触不良、分火头漏电等,配电器的检修内容及方法如下。Industry目测检查分电器盖,若盖内脏污应进行清洁,若有裂纹应更换。检查分电器盖绝缘性能。如图5-9(a)所示
16、。也可采用跳火法检查,如图5-9(b)所示。图5-9分电器盖绝缘性能的检测Industry检查分电器盖中央插孔内的电刷是否有弹性、有无卡滞或磨损,必要时更换该分电器盖。检查分火头是否有裂纹、导电片烧蚀、安装不稳固,必要时更换该分火头。检查分火头是否漏电,常用方法如图5-10所示。图5-10检查分火头是否漏电Industry(2)离心式点火提前角调节器。离心式点火提前角调节器的功用是根据发动机转速的变化自动调节点火提前角。离心式点火提前角调节器安装在分电器内的底板下部,其结构如图5-11所示。图5-11 离心式点火提前角调节器的结构 1凸轮固定螺钉及垫圈;2凸轮;3拨板;4分电器轴;5重块;6弹
17、簧;7托板;8销钉;9柱销Industry离心式点火提前角调节器常见故障是弹簧失效、离心飞块上的拨板销与拨板插孔磨损松旷或卡死等,其检修内容及方法如下。检查离心飞块甩动是否灵活,离心飞块与销轴、拨板销与拨板配合是否正常,必要时进行检修或更换。用弹簧秤测量离心飞块回位弹簧的弹力,必要时更换离心飞块回位弹簧。在专用试验台上检查离心式点火提前角调节器的性能(即点火提前角调整量与转速之间的关系),若不符合规定,可扳动离心飞块回位弹簧支架以调整弹簧预紧力,必要时更换离心飞块回位弹簧。Industry(3)真空式点火提前角调节器。真空式点火提前角调节器安装在分电器壳外侧,其功能是根据发动机负荷的变化自动调
18、节点火提前角。真空式点火提前角调节器的工作原理如图5-12所示。图5-12 真空式点火提前角调节器的工作原理1分电器壳体;2断电器活动底板;3触点;4推杆;5膜片;6回位弹簧;7真空管;8节气门;9凸轮Industry发动机怠速工况、节气门位于最小开度位置时,真空口位于节气门上方,此时该处的真空度几乎为零,膜片回位弹簧推动膜片使点火提前角达到最小,以满足发动机怠速工况点火提前角小或不提前的要求。真空式点火提前角调节器的常见故障是弹簧失效、膜片破损、断电器活动底板卡滞等,真空式点火提前角调节器的检修内容及方法如下。检查膜片是否破损、弹簧是否失效、推杆与活动底板连接是否松动、活动底板转动是否卡滞、
19、真空管接头螺纹是否完好,必要时进行检修或更换。在真空管侧吹气或吸气,以检查真空点火提前角调节器的密封性,如果漏气则应更换该真空式点火提前角调节器总成。在专用试验台上检查真空式点火提前角调节器性能。在一定的转速下,用真空泵给该调节器施加一定的真空度时,其点火提前角应符合标准,否则可增减调节器真空管接头处的垫片,调节膜片回位弹簧的预紧力。Industry4火花塞的类型、结构与检修火花塞的类型、结构与检修(1)火花塞的类型。常见的火花塞类型如图5-13所示。(2)火花塞的结构。各种类型的点火系统都使用了火花塞,其作用是将点火线圈产生的高压电流以电弧的形式引入燃烧室,并点燃混合气。火花塞主要由金属杆(
20、钢心)、瓷绝缘体(能够导热的绝缘体),以及1对电极(其中一个在瓷绝缘体内被绝缘,称为中心电极,另一个在壳体上被搭铁,称为侧电极)等组成,其结构如图5-14所示。Industry图5-13常见的火花塞结构类型图5-14火花塞的结构1插线螺母;2连接螺纹;3金属螺杆;4绝缘体;5导电密封玻璃;6中心电极;7侧电极Industry(3)火花塞的热特性。火花塞具有不同的热特性,分别用于不同的工作条件下。当发动机正在运转时,火花塞的大部分热量集中在中央电极上。因为侧电极是通过螺纹安装在缸体上的,所以侧电极的热量会快速扩散。火花塞的传热路径是从中央电极开始的,通过绝缘体传给壳体,然后由壳体传给缸盖,在缸盖
21、内循环的冷却剂吸收这些热量。火花塞的热特性是由其绝缘体与壳体的接触点以下的绝缘体长度决定的。热型和冷型火花塞如图5-15所示。Industry图5-15热型和冷型火花塞Industry(4)火花塞的检修。火花塞在高温、高压的环境下工作,且还要受燃油中添加剂的腐蚀,是易损零件。火花塞的常见故障是绝缘体裂损、电极烧蚀、积炭、电极间隙失准等。检查时,应注意火花塞壳体与绝缘体的连接是否牢固可靠,若发现火花塞的螺纹及绝缘体有裂纹或壳体与绝缘体连接不牢,应更换新件或用万用表测量火花塞绝缘电阻,检查火花塞绝缘电阻如图5-16所示,电阻值应为10M或更大;检查中心电极是否烧损和侧电极是否开焊或脱落,若发现有以
22、上的现象,应更换新件;检查是否有积炭现象,火花塞的积炭检查如图5-17所示,火花塞积炭较轻时,可用铜丝刷或软钢丝刷进行清洁,积炭严重或绝缘体裂损、电极烧蚀时必须更换,火花塞的清理和清洗如图5-18所示。火花塞电极间隙一般为0.71.0mm,近年来,为了适应发动机对排气净化的要求,采用稀薄燃烧,火花塞间隙有增大的趋势,有的已增大为1.01.2mm,此间隙可用塞尺测量,若不符合规定标准,应更换火花塞或用专用工具弯曲侧电极来调整。火花塞电极间隙检查如图5-19所示。Industry图5-16检查火花塞绝缘电阻图5-17火花塞的积炭检查Industry图5-18火花塞的清理和清洗Industry图5-
23、19检查火花塞电极间隙Industry5火花塞的型号火花塞的型号根据火花塞产品型号编制方法(QC/T4302005)标准规定,火花塞型号由3部分组成,如图5-20所示。图5-20火花塞产品型号编制方法Industry(2)型号示例。示例1:“A7-3”型火花塞即为螺纹旋合长度12.7mm,壳体六角对边16mm,热值代号7,螺纹规格MIOxl,瓷绝缘体涂硅胶平座火花塞。示例2:“DF7REC2”型火花塞即为螺纹旋合长度19mm,壳体六角对边16mm,热值代号7,螺纹规格M121.25,带电阻,Ni-Cu复合中心电极,快热结构,绝缘体突出型点火位置为3mm平座火花塞。示例3:“VH6RLPPX4”
24、型火花塞即为螺纹旋合长度26.5mm,壳体六角对边14mm,热值代号6,螺纹规格M121.25,带电阻,中心电极和侧电极均为铂金,绝缘体突出型点火位置为4mm,点火间隙为1.1mm,整体接线螺杆平座型火花塞。Industry(三)电子点火系统的构造与维修(三)电子点火系统的构造与维修1电子点火系统的基本组成电子点火系统的基本组成电子点火系统一般由电源、点火开关、点火线圈、电子点火器、分电器(包括点火信号发生器)、高压线及火花塞等组成。2点火信号发生器点火信号发生器点火信号发生器是普通电子点火系统中的重要元件,一般安装在分电器内,其功用是产生控制电子点火器的脉冲信号。按其结构和工作原理不同,点火
25、信号发生器可分为电磁式、霍尔式和光电式3种类型。Industry(1)电磁式点火信号发生器。在电磁式电子点火系统中,点火信号发生器利用电磁感应原理产生触发电子点火器的信号,所以称为电磁式点火信号发生器。电磁式电子点火系统的组成如图5-21所示,该点火系统主要由电源、点火开关、点火线圈、信号发生器、电子点火器(三极管)、分电器和火花塞等组成。Industry图5-21电磁式电子点火系统的组成Industry电磁式点火信号发生器的结构如图5-22(a)所示,它主要由永久磁铁、信号发生器转子、感应线圈等组成。永久磁铁、感应线圈等组成电磁式点火信号发生器的定子总成,一般安装在分电器内的活动底板上。转子
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