发动机点火控制系统

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1、实 训 项 目 六 发 动 机 点 火 控 制 系 统 【 相 关 知 识 】 汽 油 机 点 火 系 统 的 主 要 功 能 是 始 终 保 证 可 靠 的 点 火 ， 其中 点 火 提 前 角 、 点 火 能 量 和 发 动 机 爆 震 对 发 动 机 的 动 力 性 、经 济 性 和 排 放 产 生 重 要 影 响 。 特 别 是 对 安 装 三 元 催 化 转 换 装置 的 发 动 机 更 为 重 要 ， 因 为 缺 火 会 导 致 未 燃 HC在 三 元 催 化转 换 器 内 氧 化 燃 烧 ， 过 高 的 温 度 而 使 催 化 转 换 器 失 效 。 电 控发 动 机 利 用 计

2、 算 机 以 发 动 机 的 转 速 和 负 荷 为 主 要 控 制 参 数 ，以 发 动 机 冷 却 水 温 、 空 气 进 气 量 、 发 动 机 爆 震 等 为 修 正 参数 ， 对 发 动 机 点 火 提 前 角 进 行 最 优 化 控 制 。 由 发 动 机 燃 烧 理论 可 知 ， 只 有 当 发 动 机 汽 缸 产 生 最 大 燃 烧 压 力 的 位 置 出 现 在上 止 点 后 10O15OCA时 ， 才 可 获 得 较 高 的 输 出 功 率 和 燃 料经 济 性 ， 如 图 6-1所 示 。 为 获 得 理 想 的 最 大 燃 烧 压 力 位 置 而在 上 止 点 前 点

3、火 的 曲 轴 位 置 被 称 为 最 佳 点 火 提 前 角 。 最 佳 点火 提 前 角 受 发 动 机 转 速 、 负 荷 、 混 合 气 浓 度 和 燃 料 品 质 等 多种 因 素 影 响 。 1 影 响 点 火 提 前 角 的 因 素（ 1） 发 动 机 转 速 设 当 混 合 气 空 燃 比一 定 时 ， 燃 烧 过 程 所 需 要 时 间 相 对 稳 定 ，随 发 动 机 转 速 提 高 ， 燃 烧 过 程 所 需 要 的曲 轴 转 角 增 大 。 为 在 上 止 点 后 10 15获 得 最 高 燃 烧 压 力 ， 必 须 适 当 提 前 点 火（ 即 增 大 点 火 提 前

4、 角 ） 。 反 之 ， 则 要 滞后 点 火 提 前 角 （ 即 减 小 点 火 提 前 角 ） 。（ 2） 发 动 机 负 荷 发 动 机 不 同 负 荷 下的 混 合 气 浓 度 不 同 ， 燃 烧 速 度 随 之 变 化 。 当 负 荷 增 大 时 ， 混合 气 浓 度 增 加 ， 燃 烧 速 度 加 快 ， 燃 烧 过 程 所 占 曲 轴 转 角 减小 ， 只 有 适 当 滞 后 点 火 提 前 角 ， 才 能 保 证 在 上 止 点 后10 15 获 得 最 高 燃 烧 压 力 。 反 之 ， 由 于 燃 烧 速 度 减 慢 ，而 要 增 加 点 火 提 前 角 。 图 6-1 不

5、 同 点 火 时 刻 的 燃 烧 室 压 力before TDC-上 止 点 前 after TDC-上 止 点 后 2 电 子 控 制 点 火 系 统 类 型 电 子 控 制 点 火 系 统 指 在 传 统 的 晶 体管 点 火 系 统 基 础 上 ， 发 展 为 由 计 算 机 集中 控 制 一 次 电 流 的 脉 冲 ， 经 过 高 压 点 火线 圈 形 成 次 级 高 压 ， 在 火 花 塞 点 燃 燃 烧室 内 可 燃 混 合 气 的 点 火 系 统 。 不 同 类 型的 电 子 点 火 系 统 使 用 不 同 的 高 压 点 火 线圈 。（ 1） 双 火 花 塞 点 火 线 圈 双

6、 火 花 塞 点 火 线 圈 由 一 个 初 级 线 圈和 一 个 次 级 线 圈 组 成 。 初 级 线 圈 的 一 端 接 在 电 源 的 正 端 ， 另一 端 接 到 点 火 控 制 器 。 次 级 线 圈 两 端 各 接 一 个 火 花 塞 。 电 路如 图 6-2所 示 。 次 级 线 圈 中 串 联 二 极 管 的 作 用 是 防 止 初 级 电 路 导 通 瞬间 ， 在 次 级 电 路 产 生 反 相 二 次 高 压 （ 约 10002000V） ， 影响 正 常 点 火 燃 烧 。 图 6-2 双 火 花 塞 点 火 电 路 随 曲 轴 旋 转 ， 点 火 线 圈 每 产 生

7、一 个 高 压 ， 两 个 火 花 塞 同时 产 生 火 花 。 对 于 点 火 顺 序 为 1-3-4-2的 发 动 机 ， 在 1缸 火 花塞 形 成 高 压 火 花 ， 点 燃 压 缩 终 了 的 混 合 气 ， 同 时 在 4缸 火 花塞 也 形 成 维 持 火 花 ， 在 排 气 终 了 中 跳 火 。 曲 轴 旋 转 3600后 ，4缸 为 高 压 火 花 ， 1缸 为 维 持 火 花 。 图 6-3是 在 示 波 器 上 看 到的 1、 4缸 的 点 火 波 形 。 图 6-4 四 火 花 塞 点 火 电 路图 6-3 1、 4缸 点 火 波 形 （ 2） 四 火 花 塞 点 火

8、 线 圈 四 火 花 塞 点 火 线 圈 由 两 个 初 级 线 圈和 一 个 次 级 线 圈 组 成 。 如 图 6-4所 示 。 两 个 初 级 线 圈 由 点火 控 制 器 分 别 通 、 断 电 ， 次 级 线 圈 上 会 顺 序 产 生 正 反 点 火高 压 ， 利 用 二 极 管 的 单 向 导 通 特 性 ， 正 反 高 压 分 别 作 用 在1、 4缸 和 2、 3缸 火 花 塞 上 ， 其 原 理 与 双 火 花 塞 点 火 原 理 相同 。（ 3） 单 火 花 塞 点 火 线 圈 （ 独 立 点 火 ） 单 火 花 塞 点 火 线 圈 指 每 个 汽 缸 配 一 个 点 火

9、 线 圈 ， 点 火 线 圈 通 常 直 接 安 装 在 火 花 塞 上 。 线 圈 有 四 个 接 线 端 ， 如 图 6-5所 示 ， 接 线 端 1接 点 火 开 关 ， 接 线 端 15接 电 源 ， 线 端 4a接 火 花 塞 ， 接 线 端 4b用 来 检 测 失 火 。 点 火 触 发 信 号 由 低 压 侧 的 点 火 模 块 按 逻 辑 产 生 。 图 6-5 独 立 点 火 电 路 实 训 任 务 一 发 动 机 点 火 提 前 角 的 检 测【 实 训 目 标 】 掌 握 点 火 性 能 的 测 量 和 分 析 ； 观 察 点 火 提 前角 的 变 化 ， 理 解 点 火

10、 提 前 角 与 多 种 因 素 的 关 系 ； 通 过 示 波器 观 察 初 、 次 极 点 火 波 形 ； 通 过 点 火 波 形 学 习 分 析 点 火 故障 的 方 法 ； 掌 握 各 种 测 试 仪 器 的 使 用 方 法 。【 知 识 点 】 汽 油 机 燃 烧 对 点 火 的 最 根 本 的 要 求 是 将 压 缩 后的 混 合 气 在 适 当 的 时 刻 点 燃 ， 点 火 时 刻 不 正 确 ， 会 导 致 发动 机 动 力 性 能 下 降 、 影 响 尾 气 排 放 中 的 有 害 物 质 的 变 化 。当 点 火 时 刻 推 迟 时 ， HC与 NO X均 会 降 低 。

11、 而 对 于 装 有 三元 催 化 转 换 器 的 发 动 机 ， 因 为 缺 火 会 导 致 未 燃 HC在 三 元催 化 器 内 氧 化 燃 烧 ， 并 由 于 温 度 过 高 而 使 催 化 转 换 器 失 效 。所 以 ， 正 确 的 点 火 时 刻 与 可 靠 的 点 火 率 成 为 ECU控 制 和 点火 性 能 检 查 的 重 要 内 容 。 【 实 训 活 动 】 初 级 点 火 波 形 与 次 级 点 火 波 形1 实 训 设 备 ： 汽 油 发 动 机 或 汽 车 、 示 波 器 、 车 用 万 用 表 。2 实 训 步 骤 ： 起 动 发 动 机 ， 怠 速 至 正 常

12、水 温 ； 根 据 试 验 用 发 动 机 或 汽 车 ， 查 阅 发 动 机 资 料 ， 确 定 点 火 系 统 的 形 式 和 基 本 参 数 ； 按 示 波 器 资 料 要 求 连 接 示 波 器 测 试 线 ， 如 图 6-6所 示 。 观 察 示 波 器 图 形 ， 分 别 观 察 单 个 点 火 波 形 、 并 列 波 形 、 串 列 波 形 和 三 维 波 形 ； 比 较 波 形 的 变 化 与 不 同 ， 与 如 图 6-7所 示 的 标 准 波 形 比 较 ； 图 6-6 点 火 波 形 测 试 与 接 线 1-汽 车 或 发 动 机 搭 铁 线 2-同 步 信 号 探 头

13、3-次 极高 压 线 探 头 4-信 号 转 换 盒 5-示 波 器 6-蓄 电 池 图 6-7 标 准 点 火 波 形 根 据 点 火 波 形 分 析 判 断 点 火 失 效 原 因 ； 用 万 用 表 电 阻 档 检 测 高 压 点 火 线 电 阻 ， 并 与 标 准 值 对 照 ； 如 图 6-8所 示 。 用 火 花 塞 工 具 卸 下 火 花 塞 ， 如 图 6-9所 示 。 检 查 火 花 塞 的 型 号 、 清 理 积 碳 、 检 测 电 极 间 隙 ,如 图 6-10所 示 。 如 不 合 适 ， 进 行 调 整 。 安 装 好 火 花 塞 和 高 压 线 ， 再 次 连 接

14、示 波 器 进 行 检 测 ， 观 察 波 形 的 变 化 。【 注 意 】 试 验 时 各 种 连 接 线 必 须 可 靠 安装 ， 连 接 的 测 试 线 避 开 发 动 机 旋 转 部 分 ，防 止 出 现 意 外 。实 训 指 导 ： 学 生 可 以 更 换 不 同 损 坏 的 火花 塞 ， 通 过 测 试 ， 比 较 火 花 波 形 的 变 化 和 总 结 特 点 。 图 5-8测 量 点 火 高 压 线 电 阻图 6-9 用 专 用 工 具 卸 火 花 塞图 6-10 清 除 点 火 电 极 积 碳 和 调 节 点 火 间 隙 【 提 示 】 这 个 测 试 能 提 供 关 于 每

15、 个 气 缸 的 燃 烧 质 量 非 常 有 价 值的 资 料 。 如 果 有 必 要 甚 至 可 以 在 行 驶 下 进 行 此 顶 测 试 。 由 于 点火 次 级 波 形 明 显 受 不 同 发 动 机 、 燃 油 系 统 和 点 火 条 件 影 响 ， 它对 检 测 发 动 机 机械 部 分 和 燃 油 系统 部 件 及 点 火 系统 部 件 的 故 障 是有 用 的 。 波 形 的不 同 部 分 能 指 明任 一 特 定 气 缸 的某 些 部 件 和 系 统的 故 障 。 参 照 波形 图 的 指 示 点 看波 形 特 定 段 的 相 关 部 件 运 行 状 况 。 图 6-11提

16、供 了 部 分 点 火 波 形 的 变 形 与 故 障 点 分 析 参 考 。 燃 烧 电 压 严 重 变 形 b 燃 烧 电 压 变 形 c 燃 烧 电 压 乱 跳分 电 器 盖 破 损 次 级 电 路 故 障 火 花 塞 电 极 污 损d-三 缸 点 火 电 压 过 高 e-燃 烧 时 间 延 长 f-五 缸 点 火 电 压 过 低电 极 间 隙 过 大 火 花 塞 电 极 损 坏 汽 缸 压 力 过 低图 6-11 点 火 失 效 时 次 极 电 压 波 形 与 可 能 产 生 的 原 因 导 致 点 火 电 压 过 低 的 故 障 有 ： 点 火 线 圈 初 级 电 路 电 压 过 低

17、 ； 点 火 线 圈 初 级 电 路 产 生 较 大 电 阻 ； 点 火 线 圈 中 存 在 短 路 ； 点 火 线 圈 次 级 电 路 断 路 或 电 阻 过 大 。 火 花 塞 腐 蚀 或 间 隙 过 大 ； 混 合 气 过 稀 ； 燃 烧 室 严 重 积 碳 。 【 思 考 题 】1 进 行 实 训 的 发 动 机 点 火 线 圈 是 何 种 类 型 ？2 观 察 测 试 的 次 极 点 火 波 形 ， 指 出 与 标 准 点 火 波 形 的 不 同点 之 处 。3 实 训 中 出 现 的 高 压 点 火 波 形 与 图 示 点 火 波 或 不 同 时 ， 分析 是 何 原 因 。 实

18、训 任 务 二 点 火 正 时 测 试 与 调 整【 实 训 目 标 】 了 解 点 火 正 式 对 发 动 机 燃 烧 的 影 响 ；掌 握 正 时 灯 的 使 用 方 法 ； 掌 握 点 火 正 时 的 调 节 方法 ； 掌 握 用 正 时 灯 确 定 点 火 系 的 某 些 故 障 。【 知 识 点 】 正 时 灯 是 由 外 加 点 火 信 号 触 发 而 闪 亮 的 照 明 装 置 ， 用 来 对 发 动 机 的 正 时 进 行 检 查 。 正 时 灯 分 为 普 通 正 时 灯 、 可 进 行 正 时 调 节 的 正 时 灯 ， 如 图 6-12所 示 。 还 有 的 正 时 灯

19、带 有 发 动 机 转 速 测 量 显 示 。 图 6-12 带 正 时 调 节 的 正 时 灯 【 实 训 活 动 】 点 火 正 时 测 试 与 调 整1 实 训 设 备 ： 发 动 机 台 架 或 汽 车 （ 分 电 器 式 和 无 分 电 器式 ） 、 正 时 灯 、 手 动 真 空 泵 、 尾 气 分 析 仪 。2 实 训 步 骤 ： 根 据 实 训 用 发 动 机 或 汽 车 ， 查 找 点 火 正 时 的 资 料 ， 了解 基 本 正 时 角 度 和 怠 速 转 速 ， 确 定 点 火 正 时 的 检 查 位置 。 启 动 发 动 机 ， 至 正 常 水 温 ， 检 查 发 动

20、机 怠 速 转 速 在 规定 范 围 。 如 怠 速 转 速 不 正 确 ， 要 先 检 查 、 调 整 怠 速 至要 求 转 速 。 将 接 正 时 灯 的 感 应 夹 接 至 发 动 机 一 缸 高 压 线 ， 并 接 好电 源 线 ； 注 意 ： 安 装 的 导 线 要 避 开 发 动 机 的 旋 转 部 分 。 用 正 时 灯 对 准 发 动 机 正 时 标 记 ， 观 察 即 刻 的 点 火 提 前 角 并 记 录 ， 如 图 6-13所 示 ； 松 开 分 电 器 固 定 螺 丝 ， 缓 慢 转 动 分 电 器 ， 观 察 正 时 变 化 。 如 图 6-14所 示 。 点 火 正

21、 时 的 检 测 位 置 随 汽 车 而 异 ， 有 的 在 正 时 皮 带 轮 上 ， 如 图 6-15（ a） 所 示 ； 也 有 的 在 曲 轴 飞 轮 附 近 ， 如 图 6-15 （ b） 所 示 。 图 6-13 用 正 时 灯 检 测 点 火 正 时 图 6-14 松 开 固 定 螺 钉 调 节 点 火 提 前 角 （ a） 凸 轮 轴 正 时 带 轮 （ b） 离 合 器 壳 内 的 飞 轮 上图 6-15 可 用 于 检 查 点 火 正 式 的 其 它 位 置 提 高 发 动 机 转 速 ， 观 察 即 刻 的 点 火 提 前 角 变 化 并 记 录 ； 对 于 有 真 空

22、调 节 装 置 的 分 电 器 ， 在 真 空 调 节 器 上 安 装 手 动真 空 泵 ， 如 图 6-16所 示 。 提 高 真 空 度 ， 观 察 即 刻 的 点 火 提前 角 变 化 并 记 录 ； 将 尾 气 仪 测 试 头 插 到 排 气 管 内 ， 松 开 分 电 器 固 定 螺 丝 ， 转 动 分 电 器 将 点 火 时 间 提 前 ， 观 察 发 动 机 转 速 和 尾 气 中 HC和 NO的 变 化 并 记 录 。 转 动 分 电 器 将 点 火 时 间 滞 后 ， 观 察 发 动 机 转 速 和 尾 气 中 HC和 NO的 变 化 并 记 录 。 将 分 电 器 调 回

23、正 确 的 点 火 时 间 位 置 ， 拧 紧 固 定 螺 丝 。 摘 下 正 时 灯 感 应 夹 和 电 源 线 ， 关 闭 发 动 机 。 图 6-16 在 分 电 器 真 空 调 节 器 上 接 手 动 真 空 泵 【 提 示 】 电 子 控 制 （ 计 算 机 控 制 ） 点 火 正 时 分 为 有 分 电 器 和 无分 电 器 的 系 统 。 两 种 系 统 都 不 再 用 离 心 式 与 真 空 式 点 火 提 前调 节 装 置 。 带 分 电 器 的 电 子 点 火 系 统 仍 需 要 有 基 本 点 火 正 时的 检 查 与 调 整 ， 在 进 行 基 本 测 试 时 需 要

24、做 专 门 的 连 接 ， 以 便消 除 控 制 程 序 中 自 动 正 时 调 节 的 作 用 。 无 分 电 器 的 电 子 点 火系 统 则 没 有 正 时 调 整 的 机 构 ， 但 需 要 检 查 点 火 正 时 ， 可 以 帮助 判 断 计 算 机 控 制 系 统 是 否 正 常 。 【 思 考 题 】1 发 动 机 转 速 提 高 ， 点 火 提 前 角 不 随 着 变 化 ， 发 动 机 能 否 正 常工 作 ？2 指 出 点 火 闭 合 角 的 时 间 随 发 动 机 转 速 变 化 的 关 系 。3 提 前 或 滞 后 点 火 提 前 角 ， 对 尾 气 中 的 HC和 N

25、OX有 何 影 响 ？4 当 降 低 真 空 度 时 ， 点 火 提 前 角 怎 样 变 化 ？ 实 训 任 务 三 带 分 电 器 电 子 点 火 系 统 的 正 时 检 查【 实 训 目 标 】 理 解 丰 田 5A发 动 机 转 速 信 号 与 位 置 信 号 的 作用 、 特 点 原 理 ； 掌 握 传 感 器 的 测 试 方 法 ； 掌 握 点 火 正 时 的 检 测 方 法 ； 学 习 观 察 波 形 和 识 别 角 度 辨 别 。【 知 识 点 】 丰 田 5A和 8A发 动 机 的 转 速 信 号 和 曲 轴 位 置 信 号 装 于 分 电 器 内 ， 同 时 分 电 器 还

26、用 来 发 动 机 点 火 顺 序 分 配 。 计 算 机 根 据 这 两 个 信 号 确 定 为 喷 油 、 点 火 、 计 算 的 基 本 参 数 。 转 速 传 感 器 与 曲 轴 位 置 传 感器 装 在 分 电 器 内 。 两 个 传 感 器 均 采 用 磁 脉 冲 式 信 号 发 生 器 。 传 感 器 由 信 号 发 生 器 和 信 号 转 子 组 成 ， 两 个 信 号 转 子在 分 电 器 内 沿 分 电 器 轴 轴 向 排 列 ， 结 构 如 图 6-17所 示 。 图 6-17 曲 轴 位 置 信 号 G1与 转 速 信 号 NE 转 速 传 感 器 与 曲 轴 位 置

27、传 感 器 均 为 磁 感 应 式 脉 冲 发 生 装 置 。 磁 感 应 传 感 器 由 感 应 线 圈 、 永 久 磁 铁 和 低 磁 阻 信 号 转 子 组 成 。 磁 感 应 传 感 器 工 作 原 理 如 图 6-18 所 示 。 当 分 电 器 轴 带 动 转 子 旋 转 ， 由 于 转 子 凸 齿 相 对 永 久 磁 铁 的 位 置 发 生 变 化 ， 引 起 感 应 线 圈 周 围 的 磁 通 变 化 ， 从 而 在 线 圈 内 产 生 感 生 电 动 势 。 传 感 器 与 ECU的 电 路 如 图 6-19所 示 。 图 6-18 磁 感 应 式 脉 冲 发 生 器 工 作

28、 原 理 图 5-19 传 感 器 与 ECU的 电 路 图 【 实 训 活 动 一 】 带 分 电 器 电 子 点 火 系 统 的 正 时 检 查1、 实 训 设 备 ： 夏 利 轿 车 或 丰 田 5A发 动 机 ， 正 时 灯 、 短 接 线 。2、 实 训 步 骤 ： 断 开 分 电 器 传 感 器 接 线 端 ， 用 万 用 表 分 别 接 到 接 线 端 ， 用 电 阻 档 检 测 传 感 器 感 应 线 圈 的 电 阻 值 ， 并 与 标 准 值 比 较 。 如 图 6-20所 示 。 松 开 分 电 器 固 定 螺 栓 ， 取 下 分 电 器 ， 参 看 电 路 图 6-19，

29、 将 万 用 表 正 、 负 笔 夹 分 别 夹 在 1、 2端 和 3、 4端 子 上 ， 并 将 表 调 整 至 电 压 档 。 用 手 以 不 同 转 速 转 动 分 电 器 轴 ， 观 察 电 压 显 示 的 变 化 。 换 下 万 用 表 ， 接 上 示 波 器 探 头 ， 调 整 至 适 当 的 显 示 档 。 用 手 以 不 同 转 速 转 动 分 电 器 轴 ， 如 图 6- 21所 示 ， 观 察 波 形 显 示 的 变 化 。 并 在 试 验 报 告 上 画 出 电 压 波 形 显 示 的 图 形 。 图 6-20 传 感 器 测 量图 6-21 用 手 转 动 分 电 器

30、 轴 验 证 磁 感 应 信 号 安 装 好 分 电 器 ， 用 螺 栓 固 定 好 。 插 接 好 分 电 器 接 线 器 。 启 动 发 动 机 ， 预 热 至 正 常 工 作 温 度 ； 接 转 速 表 和 正 时 灯 ； 检 查 发 动 机 转 速 ， 观 察 曲 轴 前 皮 带 轮上 的 正 时 记 号 。 阅 读 发 动 机 盖 下 的 检 测 说 明 ， 用 短 接 线 正 确 短 接 电 脑 故 障 检 测 口 的 A、 B或 T、 E端 ， 如 图 6-22所 示 。 ECU 故 障 诊 断 口 在 发 动 机 舱 内 或 驾 驶 室 仪 表 盘 下 。 运 转 发 动 机

31、， 用 正 时 灯 观 察 曲 轴 飞 轮 的 正 时 记 号 位 置 变 化 。比 较 两 种 情 况 下 的 正 时 提 前 角 有 何 不 同 。 松 开 分 电 器 固 定 螺 钉 ， 缓 慢 转 动 分 电 器 ， 观 察 曲 轴 飞 轮 的正 时 记 号 位 置 变 化 。 同 时 注 意 发 动 机 转 速 和 声 音 的 变 化 。 发 动 机 熄 火 后 ， 在 传 感 器 插 接 器 后 端 插 入 探 针 ， 将 两 个 传感 器 分 别 接 到 双 踪 示 波 器 的 一 个 通 道 。 启 动 发 动 机 ， 观 察两 个 波 形 的 位 置 关 系 ， 并 将 两

32、个 图 形 画 在 同 一 个 图 表 上 。 （ a） （ b）图 6-22 故 障 诊 断 口 与 短 接 线 【 思 考 题 】1 5A发 动 机 进 行 点 火 正 时 检 查 时 为 何 要 先 进 行 短 接 检 测 口的 步 骤 ？2 很 多 计 算 机 控 制 的 点 火 系 统 已 不 用 真 空 调 节 装 置 ， 是 否意 味 不 再 进 行 发 动 机 负 荷 调 节 ？3 磁 感 应 信 号 的 强 弱 随 哪 些 因 素 变 化 ？ 实 训 任 务 三 电 控 点 火 系 统 传 感 器 信 号 的 检 测【 实 训 目 标 】 传 感 器 信 号 和 执 行 器

33、指 令 是 计 算 机 正常 工 作 的 前 提 条 件 ， 用 示 波 器 测 试 传 感 器 信 号 和执 行 器 指 令 ， 可 以 直 观 了 解 信 号 和 指 令 是 否 正 确 ，帮 助 逐 个 排 除 电 子 元 件 的 故 障 。 了 解 电 控 发 动 机点 火 系 统 传 感 器 的 作 用 与 特 性 ； 理 解 传 感 器 相 互关 系 与 影 响 ； 掌 握 传 感 器 的 测 试 方 法 和 仪 器 的 使用 。【 知 识 点 】 发 动 机 ECU要 在 确 定 的 位 置 提 供 准 确的 喷 油 或 点 火 指 令 ， 因 此 需 要 一 个 或 几 个 基

34、 本 参考 点 。 基 本 参 考 点 是 指 曲 轴 或 凸 轮 轴 上 的 一 个 固定 的 位 置 。 采 集 这 个 信 号 的 传 感 器 称 为 位 置 传 感器 。 这 个 位 置 传 感 器 可 以 安 置 在 曲 轴 、 凸 轮 轴 或分 电 器 内 。 曲 轴 位 置 传 感 器 可 以 是 磁 感 应 式 信 号 发 生 器 ，也 可 以 是 霍 尔 效 应 式 信 号 发 生 器 ， 用 于 检 测 曲 轴的 转 角 及 位 置 ， 给 ECU提 供 曲 轴 的 转 角 位 置 信 号 ，为 喷 油 与 点 火 控 制 提 供 主 要 参 考 点 。 很 多 发 动 机

35、电 控 系 统 中 ， 曲 轴 位 置 传 感 器 同 时 作 为 发 动 机 转速 信 号 。 不 同 发 动 机 曲 轴 位 置 传 感 器 安 装 的 位 置 不 同 ， 可 安 装 于 发 动 机 前 端 、 曲 轴 飞 轮 附 近 、 分 电 器 内 或 凸 轮 轴 上 ， 其 工 作 原 理 相 似 。 如 图 6-23所 示 为 安 装 于 曲 轴 飞 轮 上 的 磁 感 应 式 曲 轴 转 速 与 位 置 传 感器 ， 信 号 转 子 上 的 缺 齿 用 来 产 生 曲 轴 位 置 信 号 。 图 6-23 曲 轴 转 速 传 感 器 凸 轮 轴 位 置 传 感 器 既 可 为

36、 ECU提 供 转 速 信 号 ，也 可 提 供 一 缸 压 缩 上 止 点 信 号 ， 还 可 与 曲 轴 位 置 传感 器 组 成 汽 缸 判 别 信 号 ， 用 于 点 火 系 统 的 爆 震 控 制 。 主 要 使 用 霍 尔 效 应 信 号 发 生 器 ， 霍 尔 效 应 传 感 器 应 用 与 分 电 器 与 凸 轮 轴 的 结 构 如 图 6-24所 示 。 霍 尔 元 件 与 永 久 磁 铁 对 置 ， 其 间 允 许 遮 磁 叶 片 通 过 。 当 遮 磁 叶 轮 转 动 ， 遮 磁 叶 片 不 断 通 过 霍 尔 元 件 与 永 久 磁 铁 之 间 的 缝 隙 ， 阻 断

37、或 释 放 磁 力 线 。 当 磁 场 强 度 发 生 变 化 ， 在 霍 尔 元 件 上 产 生 连 续 变 化 的 霍 尔 电 压 。 把 遮 磁 盘 装 于 凸 轮 轴 上 ， 则 可用 于 确 定 凸 轮 轴 位 置 。 凸 轮 轴 位 置 传 感 器 结 构 如 图6-25所 示 。 图 6-25 关 于 凸 轮 轴 的 霍 尔 传 感 器 结 构图 6-24 用 于 分 电 器 的 霍 尔 传 感 器 结 构 另 一 种 霍 尔 效 应 传 感 器 的应 用 是 将 永 久 磁 铁 固 装 于 旋 转结 构 上 ， 当 结 构 旋 转 时 ， 永 久磁 铁 通 过 固 定 的 霍

38、尔 元 件 ， 在霍 尔 元 件 上 产 生 霍 尔 电 压 。 如图 所 示 为 两 种 旋 转 磁 铁 式 霍 尔 传 感 器 结 构 。 图 6-26（ a） 用 来 检 测 凸 轮 轴 位 置 ， 图 5-26（ b） 结 构 用 来检 测 位 置 的 同 时 还 能 够 产 生 转 速 信 号 。 （ a） （ b）图 5-26 旋 转 磁 极 式 转 速 传 感 器 霍 尔 元 件 与 永 久 磁 铁 一 体 型 传 感 器 结 构 如 图6-27所 示 。 传 感 器 内 置 两 个 霍 尔 效 应 元 件 、 永 久磁 铁 和 信 号 处 理 微 电 子 电 路 。 做 为 发

39、 生 信 号 的 转子 可 以 装 在 曲 轴 或 凸 轮 轴 等 旋 转 结 构 上 。 工 作 原 理 ： 当 转 子 旋 转 ， 隔 磁 片 通 过 磁 场 时 ， 使 作 用 于 霍 尔 元 件 的 磁 场 强 度 分 别 发 生 变 化 。 两 个 霍 尔 信 号 送 入 电 子 电 路 经 放 大 、 整 形 处理 后 输 出 传 感 器 信 号 。 这 种 传 感 器 即 适 合 应 用 于测 试 转 速 ， 有 可 以 用 来 测 试 位 置 。 图 6-27 内 置 磁 极 式 霍 尔 效 应 传 感 器 结 构 工 作 原 理 图 6-28所 示 的 曲 轴 转 速 和 凸

40、 轮 位 置 传 感 器 是 保 证 ECU工 作 的 重 要 控 制 信 号 ， 当 曲 轴 位 置 信 号 出 现 问 题 ， 电 控 系 统 失 去 工 作 参 照 点 ， 会 无 法 判 断 曲 轴 的 位 置 而 失 去 工 作 能 力 。 当 凸 轮 轴位 置 传 感 器 出 现 故 障 时 ， ECU可 以 借 助 曲 轴 位 置信 号 维 持 电 控 系 统 的 工 作 ， 但 其 控 制 内 容 受 到 抑制 ， 发 动 机 的 控 制 性 能 下 降 。图 6-28 曲 轴 位 置 信 号 与 霍 尔 传 感 器 信 号 关 系 【 实 训 活 动 一 】 观 察 曲 轴

41、和 凸 轮 轴 传 感 器 的 波 形1 实 训 设 备 ： 大 众 AJR发 动 机 台 架 或 汽 车 、 车 辆 维 修 手 册 、转 速 表 、 多 通 道 示 波 器 。2 实 训 步 骤 ： 观 察 曲 轴 和 凸 轮 轴 位 置 传 感 器 的 位 置 ， 区 别 结 构 不 同 之 处 。 断 开 曲 轴 和 凸 轮 轴 位 置 传 感 器 接 线 器 ， 用 万 用 表 检 测 传 感 器 侧 的 电 阻 值 ， 并 与 标 准 值 比 较 。 打 开 点 火 开 关 ， 按 电 路 图 6-29， 用 万 用 表 检 测 传 感 器 接 线器 ECU侧 的 电 压 ， 比

42、较 两 种 传 感 器 供 电 特 点 。 关 闭 点 火 开关 ， 将 传 感 器 接 线 器 插 接 牢 固 。 图 6-29 转 速 传 感 器 、 凸 轮 轴 位 置 传 感 器 与 控 制 器 连 接G28-转 速 传 感 器 G40-凸 轮 轴 位 置 传 感 器 J361-发 动 机 控 制 器 将 曲 轴 和 凸 轮 轴 位 置 传 感 器 接 线 器 后 侧 的 防 水 胶 套 打 开 ，将 示 波 器 探 针 从 导 线 侧 插 入 接 线 端 ， 如 图 6-30所 示 。 注 意 ：尽 量 不 要 刺 破 导 线 绝 缘 部 分 ， 防 止 造 成 导 线 间 短 接

43、。 打 开 示 波 器 电 源 ， 将 示 波 器 设 为 多 通 道 示 波 器 通 道 ， 调 节到 合 适 的 电 压 和 时 间 量 程 。 起 动 发 动 机 ， 分 别 观 察 曲 轴 和 凸 轮 轴 传 感 器 的 输 出 波 形 并 画 图 ； 确 定 各 缸 上 止 点 位 置 信 号 与 凸 轮 轴 位 置 信 号 的 对 应 关 系 ； 断 开 凸 轮 轴 位 置 传 感 器 ， 观 察 发 动 机 转 速 是 否 变 化 。 端 开 曲 轴 转 速 传 感 器 ， 观 察 发 动 机 运 转 的 变 化 。 图 6-30 示 波 器 探 针 的 应 用 【 思 考 题

44、】1 曲 轴 位 置 传 感 器 的 信 号 为 何 有 两 种 波 形 ？2 凸 轮 轴 位 置 与 曲 轴 位 置 传 感 器 的 输 出 信 号 有 何 不 同 ？3 凸 轮 轴 位 置 传 感 器 消 失 时 发 动 机 有 何 变 化 ， 是 何 原 因 ？ 【 实 训 活 动 二 】 曲 轴 或 凸 轮 轴 位 置 信 号 与 一 缸 点 火 信 号 的关 系【 能 力 目 标 】 了 解 曲 轴 和 凸 轮 轴 信 号 与 点 火 信 号 的 关 系 ， 从示 波 器 图 形 上 观 察 点 火 提 前 角 的 变 化 ， 学 习 信 号 分 析 与 故障 判 断 的 方 法 。

45、【 知 识 点 】 点 火 与 喷 油 指 令 信 号 由 ECU根 据 曲 轴 和 凸 轮 轴 信号 确 定 ， 还 要 根 据 其 它 传 感 器 信 号 进 行 修 正 。 所 以 曲 轴 和凸 轮 轴 位 置 信 号 成 为 点 火 信 号 的 参 照 点 ， ECU发 出 的 点 火 信 号 会 相 对 参 照 点 不 断 变 化 。 曲 轴 和 凸 轮 轴 位 置 信 号 与 点 火 信 号 示 意 如 图 6-31所 示 。 图 6-31 点 火 信 号 、 曲 轴 信 号 和 霍 尔 信 号 的 关 系a） -点 火 信 号 b） -曲 轴 位 置 与 转 速 信 号 c） -

46、凸 轮 轴 位 置 信 号 3 实 训 步 骤 ： 将 曲 轴 和 凸 轮 轴 位 置 传 感 器 接 线 器 后 侧 的 防 水 胶 套 打 开 ， 将示 波 器 探 针 从 导 线 侧 插 入 接 线 端 。 如 图 6-32电 路 所 示 ， 将 示 波 器 探 针 插 入 ECU至 点 火 线 圈 初 级侧 接 线 端 。 打 开 示 波 器 电 源 ， 将 探 针 分 别 接 到 曲 轴 位 置 传 感 器 和 ECU一缸 点 火 信 号 输 出 端 ； 起 动 发 动 机 ， 将 示 波 器 转 换 多 通 道 显 示 模 式 ， 观 察 曲 轴 或 凸 轮 轴 位 置 传 感 器

47、 和 ECU一 缸 点 火 信 号 输 出 波 形 并 画 图 ； 改 变 发 动 机 转 速 ， 观 察 一 缸 点 火 信 号 相 对 于 曲 轴 或 凸 轮 轴 位 置 信 号 之 间 转 速 脉 冲 个 数 变 化 并 记 录 ； 改 变 发 动 机 冷 却 水 温 ， 观 察 一 缸 点 火 信 号 相 对 于 曲 轴 凸 轮 轴 位 置 位 置 传 感 器 信 号 的 位 置 变 化 并 记 录 。 图 6-32 点 火 线 圈 和 点 火 电 路 图 【 思 考 题 】1、 观 察 曲 轴 和 凸 轮 轴 位 置 传 感 器 相 对 点 火 信 号 的 位 置 是 否存 在 变

48、化 ？2、 曲 轴 位 置 信 号 与 一 缸 点 火 信 号 的 变 化 表 明 了 什 么 关 系 ？3、 凸 轮 轴 位 置 信 号 对 发 动 机 点 火 正 时 有 什 么 影 响 ？ 实 训 任 务 四 发 动 机 点 火 的 爆 震 控 制【 实 训 目 标 】 了 解 爆 震 传 感 器 的 种 类 、 结 构 、 工 作 原 理 ；理 解 点 火 系 统 反 馈 调 节 的 实 际 意 义 ； 掌 握 爆 震 传 感 器 的 测量 方 法 ； 了 解 爆 震 传 感 器 的 输 入 与 输 出 特 性 ； 掌 握 爆 震 传感 器 的 测 试 方 法 。 【 知 识 点 】

49、燃 油 品 质 ， 燃 烧 室 温 度 、 不 正 确 的 点 火 提 前 角 等 许 多 因 素 都 会 引 起 爆 震 燃 烧 ， 爆 震 燃 烧 会 导 致 缸 内 压 力 急 剧 升 高 ， 并 产 生 压 力 振 荡 。 爆 震 传 感 器 的 作 用 是 在 发 动 机 爆 震 燃 烧 时 向 发 动 机 ECU反 馈 电 信 号 ， 由 ECU通 过 减 小 点 火 提 前 角 来 抑 止 爆 震 。 汽 车 上 使 用 的 爆 震 传 感 器 一般 装 载 汽 缸 体 上 ， 如 图 6-33所 示 。 图 6-33 爆 震 传 感 器 安 装 位 置 按 缸 体 振 动 频

50、率 的 检 测 方 式 不 同 ， 爆 震 传 感 器 分 为 共 振型 和 非 共 振 型 。 共 振 型 爆 震 传 感 器 只 能 用 于 特 定 的 发 动 机 ，不 能 与 其 他 发 动 机 互 换 使 用 ， 装 车 自 由 度 小 ， 美 国 汽 车 多 采用 这 种 传 感 器 。 非 共 振 传 感 器 适 用 于 所 有 发 动 机 ， 装 车 自 由度 大 ， 中 国 、 日 本 和 欧 洲 汽 车 大 部 分 采 用 这 种 发 动 机 。 桑 塔 纳 GLi、 桑 塔 纳 2000GLi、 桑 塔 纳 2000GSi型 轿 车 均采 用 非 共 振 型 压 电 式

51、爆 震 传 感 器 ， 其 结 构 如 图 6-34所 示 ， 由套 筒 、 压 电 晶 体 、 惯 性 配 重 、 电 极 、输 出 电 极 和 接 线 插 座 等 组 成 。 当 发动 机 缸 体 产 生 振 动 时 ， 传 感 器 套 筒底 座 及 惯 性 配 重 随 之 振 动 ， 套 筒 底座 和 配 重 的 振 动 作 用 在 压 电 元 件 上 ，压 电 元 件 的 输 出 端 就 会 输 出 与 振 动频 率 和 振 动 强 度 相 关 的 交 变 电 压 信 号 。 图 6-34 非 共 振 型 爆 震 传 感 器 结 构 与 电 路 图 【 实 训 活 动 一 】 爆 震

52、传 感 器 试 验1 实 训 设 备 ： 桑 塔 纳 2000GSi型 轿 车 、 示 波 器 、 万 用 表 、非 共 振 型 压 电 式 爆 震 传 感 器 。2 实 训 步 骤 ： 使 用 万 用 表 电 阻 档 检 测 传 感 器 各 端 子 之 间 的 电 阻 ， 其 阻 值均 应 大 于 1M， 否 则 表 明 传 感 器 有 问 题 。 将 爆 震 传 感 器 安 装 在 废 旧 缸 体 上 或 安 装 在 一 块 钢 板 或 旧 缸体 上 ， 以 标 准 拧 紧 力 矩 拧 紧 。 使 用 万 用 表 的 电 压 档 测 量 传 感 器 1、 2输 出 端 子 ， 使 用 榔

53、头敲 击 钢 板 或 旧 缸 体 ， 观 察 是 否 存 在 电 压 变 化 并 记 录 。 用 示 波 器 接 到 爆 震 传 感 器 1、 2输 出 端 子 ， 使 用 榔 头 敲 击 钢板 或 旧 缸 体 ， 观 察 其 波 形 形 状 ， 并 画 下 爆 震 图 形 。 启 动 发 动 机 ， 暖 机 至 正 常 工 作 温 度 。 将 四 通 道 示 波 器 测 试 探 头 分 别 与 轿 车 或 台 架 发 动 机 的 爆 震传 感 器 、 点 火 线 圈 初 级 信 号 连 接 ， 观 察 示 波 器 显 示 的 波 形并 画 图 。 突 然 改 变 发 动 机 转 速 ， 观

54、察 波 形 发 生 的 变 化 。 锤击 缸 体 ， 注 意 波 形 与 发 动 机 转 速 是 否 变 化 。 将 四 通 道 示 波 器 测 试 探 头 同 时 接 爆 震 传 感 器 、 点 火 线 圈 初级 信 号 、 曲 轴 位 置 、 凸 轮 轴 位 置 信 号 ， 观 察 示 波 器 显 示 的爆 震 波 形 和 点 火 信 号 位 置 的 变 化 并 画 图 。 分 别 锤 击 爆 震 传感 器 附 近 缸 体 ， 观 察 变 化 。 根 据 图 形 分 析 传 感 器 之 间 存 在 怎 样 关 系 。 【 思 考 题 】 1 爆 震 传 感 器 信 号 电 压 、 振 幅

55、与 频 率 与 什 么 条 件 有 关 ？2 断 开 凸 轮 轴 位 置 传 感 器 信 号 ， 突 然 改 变 发 动 机 转 速 ， 发动 机 出 现 什 么 变 化 ？3 断 开 爆 震 传 感 器 与 ECU的 连 接 （ 取 消 爆 震 传 感 器 信 号 ） ，突 然 改 变 发 动 机 转 速 或 敲 击 缸 体 ， 仔 细 观 察 发 动 机 的 变 化 。从 中 可 得 到 那 些 启 示 ？ 实 训 活 动 二 点 火 正 时 的 闭 环 控 制【 活 动 目 的 】 了 解 点 火 正 时 闭 环 控 制 的 工 作 原 理 和 实 际 工 作中 检 测 的 方 法 。【

56、 知 识 点 】 当 发 动 机 ECU对 点 火 正 时 进 行 闭环 控 制 时 ， 任 何 一 缸 产 生 爆 震 ， 发 动机 ECU立 刻 减 小 点 火 提 前 角 。 依 据 点火 顺 序 ， 如 果 下 一 缸 再 产 生 爆 震 ， 再减 小 点 火 提 前 角 ， 逐 渐 减 小 点 火 提 前角 。 当 发 动 机 不 产 生 爆 震 时 ， 在 一 定 时 间 内 ， 维 持 当 前 点 火提 前 角 。 在 此 期 间 内 ， 若 再 产 生 爆 震 ， 也 同 样 减 小 点 火 提前 角 ； 若 无 爆 震 产 生 ， 则 逐 渐 增 大 点 火 提 前 角 ，

57、直 到 有 爆震 产 生 时 ， 又 恢 复 前 述 的 反 馈 控 制 。 控 制 过 程 如 图 6-36所示 。1、 试 验 设 备 ： 丰 田 威 弛 轿 车 或 8A发 动 机 台 架 、 多 通 道 示 波器 。 发 动 机 爆 震出 现 点 火 推 迟点 火 提 前 发 动 机 爆 震停 止 图 6-36 爆 震 传 感 器 控 制 过 程 2、 实 训 步 骤 ： 使 用 万 用 表 电 阻 档 检 测 爆 震 传 感 器 各 端 子 之 间 的 电 阻 ， 如图 6-37所 示 。 任 何 两 端 子 之 间 不 能 有 短 路 ， 否 则 更 换 传 感器 。 拔 下 爆

58、震 传 感 器 的 插 座 ， 测 量 传 感 器 至 ECU之 间 导 线 的 电 阻 ， 其 值 均 应 符 合 标 准 ， 否 则 更 换 传 感 器 。 利 用 跨 接 线 连 接 爆 震 传 感 器 ， 接 上 万 用 表 ， 调 至 交 流 电 压 挡 ； 使 用 铜 棒 敲 击 爆 震 传 感 器 周 围 的 缸 体 ， 观 察 万 用 表 其 电 压 值 变 化 。 换 用 示 波 器 接 到 爆 震 传 感 器 导 线 上 ， 使 用 铜 棒 敲 击 爆 震 传感 器 周 围 的 缸 体 ， 并 观 察 其 波 形 变 化 。 图 6-37 爆 震 传 感 器 电 阻 的 测

59、 量 启 动 发 动 机 ， 观 察 爆 震 波 形 ， 计 算 振 荡 频 率 。 如 发 动 机 正常 工 作 状 态 下 振 荡 频 率 不 是 8.1KHz， 则 考 虑 应 更 换 爆 震传 感 器 。 松 开 分 电 器 固 定 螺 钉 ， 如 图 6-38所 示 ， 改 变 点 火 提 前 角 度 。观 察 发 动 机 运 转 是 否 出 现 异 常 与 爆 震 传 感 器 波 形 变 化 。 对 于 有 真 空 调 节 装 置 的 分 电 器 ， 可 摘 下 真 空 管 ， 接 上 手 动 真 空 泵 ， 改 变 真 空 度 ， 观 察 发 动 机 和 爆 震 波 形 的 变

60、化 。 脱 开 爆 震 传 感 器 与 ECU的 连 接 线 ， 重 复 、 的 试 验 。 仔 细 观 察 比 较 发 动 机 运 转 是 否 不 同 摘 下 示 波 器 探 头 和 真 空 泵 ， 用 正 时 灯 调 好 点 火 正 时 ， 拧 紧分 电 器 固 定 螺 钉 。 插 好 爆 震 传 并 检 查 发 动 机 运 转 。 图 6-38 松 开 固 定 螺 钉 调 节 点 火 提 前 角 【 思 考 题 】1 改 变 点 火 提 前 角 ， 是 否 会 出 现 爆 震 ？ 出 现 爆 震 的 原 因 是什 么 ？2 真 空 度 变 化 对 点 火 有 何 影 响 ？ 是 否 出 现 爆 震 ？3 试 验 与 试 验 、 有 何 不 同 ， 其 现 象 说 明 什 么 ？