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汽车点火系统故障诊断与维修论文

汽车维修电工技师论文

题目：

汽车点火系统故障诊断与维修

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摘要

汽车工业的快速发展必将带动维修行业的前进步伐。

本文则主要通过对汽车点火系分类及结构的检测与维修和常见故障诊断与维修的方法的论述，使人们对点火系有了更入的了解，有助于维修技师对点火系统进行快速的诊断和维修，有助于维修行业的发展。

关键词：

点火正时；霍尔信号发生器；点火线

1前言

汽车点火系统是点燃式发动机为了正常工作，按照各缸点火次序，定时地供给火花塞以足够高能量的高压电（大约15000～30000V），使火花塞产生足够强的火花，点燃可燃混合气。

能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备，称为发动机点火系。

为了适应发动机的工作，要求点火系能按照发动机的点火次序，在一定的时刻，供给火花塞以足够能量的高压电，使其两极间产生电火花，点燃混合气，使发动机做功。

2点火系统的分类及结构

2.1点火系统的分类

1.传统点火系统:

蓄电池点火系；磁电机点火系。

2.电子点火系统：

2.1.1传统点火系统

机械式点火系统工作过程是由曲轴带动分电器轴转动，分电器轴上的凸轮转动，使点火线圈次级触点接通与闭合而产生高压电。

这个点火高压电通过分电器轴上的分火头，根据发动机工作要求按顺序送到各个气缸的火花塞上，火花塞发出电火花点燃燃烧室内的气体。

分电器壳体可以手动转动来调节基本的点火提前角（即怠速运转时的点火提前角），同时还有真空提前装置，它根据进气管内真空度的变化提供不同的提前角。

2.1.2电子点火系统

电子点火系统与机械式点火系统完全不同，它有一个点火用电子控制装置，内部有发动机在各种工况下所需的点火控制曲线图（MAP图）。

通过一系列传感器如发动机转速传感器、进气管真空度传感器（发动机负荷传感器）、节气门位置传感器、曲轴位置传感器等来判断发动机的工作状态，在MAP图上找出发动机在此工作状态下所需的点火提前角，按此要求进行点火。

然后根据爆震传感器信号对上述点火要求进行修正，使发动机工作在最佳点火时刻。

电子点火系统也有闭环控制与开环控制之分:

带有爆震传感器，能根据发动机是否发生爆震及时修正点火提前角的电控系统称为闭环控制系统；不带爆震传感器，点火提前控制仅根据电控单元内设定的程序控制的称为开环控制系统［1］。

2.2点火系统的结构

2.2.1蓄电池点火系统

1.组成：

电源（蓄电池或发电机）、点火线圈、分电器、火花塞、点火开关及控制电路。

2.工作原理：

起动时：

蓄电池正极、起动机火线接柱、起动机短路导电片、点火线圈‘开关’接柱、低压线圈、点火线圈低压接柱、分电器触点、搭铁、蓄电池负极。

3.起动后：

发电机‘电枢’、电流表、点火开关、点火线圈‘电源’、热变电阻、点火线圈‘开关’、低压线圈、点火线圈低压接柱、分电器触点、搭铁、蓄电池负极。

4.高压电路：

高压线圈、中央高压线、分火头、分缸、线火塞中心极、火花塞旁电极、搭铁。

5.蓄电池点火系的主要元件：

点火线圈、分电器、电容器、火花塞、高压线等。

汽油机运行时带动断电器凸轮转动，使断电器不断闭合与断开，在触点闭合式，蓄电池提供电流，电流从蓄电池正极经点火线圈的一次绕阻、断电器触电，返回到蓄电池负极。

电流流经点火线圈的一次绕阻时，铁心中产生一个储能用的强磁场，当断电器触点被顶开时，一次电流迅速衰减以至消失，铁心中的磁通随之减小，而在二次绕阻中就感应出点火所需的高电压。

这一电压由高压线输送到分电器，在由此输送到各个相应的火花塞上，产生电火花［2］。

2.2.2有触点晶体管点火系统

主要不同断电器触点与点火线圈间的一次测电路上。

在辅助触点晶体管式点火系统中，触点闭合时，电流不再直接从闭合触点流到点火线圈的一次绕阻中，而是流到晶体管的基级电路上。

断电器触点已不再起直接控制一次电流通、断的作用，而是作为晶体三极管的触发控制器，因此流过断电器触点的电流可以减小到一次电流的1∕5——1∕10。

2.2.3无触点电子点火系统

（1）消除了机械触点带来的触点烧蚀，磨损等，免去经常换件，调正闭合角，校正点火正时。

（2）电子点火控制器控制点火线圈一次电流的通、断以及放大与处理来自传感器发出的脉冲信号，除了开关作用外，点火控制器可以根据脉冲步骤来知发动机的转速，提供点火时间随转速的变化。

3点火系统的常见故障诊断及维修

3.1常见故障

发动机不能起动、发动机运转不平稳和发动机功率下降、油耗增大、加速不良、点火时间不当、个别缸不点火等。

3.2障分析及排除方法

（1）发动机不能起动

故障部位：

点火开关至分电器间电路，电流表、点火开关，断电器，电容器，传感器，点火控制器，分电器盖或分火头，高压导线，火花塞，分电器，分缸线。

故障原因及排除方法：

有短路、断路、接触不良处，电流表、点火开关损坏，点火线圈损坏、附加电阻断路，触点氧化、烧蚀，固定触点搭铁不良，连线断路、搭铁，触点间隙过大、过小，损坏，传感器线圈短路、断路、搭铁，转子凸轮与铁心间隙不当，霍尔元件损坏，损坏，漏电，漏电或断路，积炭或油污，间隙过大、过小，漏电，分电器安装位置有误，分缸线位置插错。

排除方法：

检查、紧固、更换导线，更换，更换，清洁或更换，修理加强搭铁，修理，调整，更换，修理或更换，调整，更换，更换，更换，更换，清洁或更换热特性适当的火花塞，调整，更换，调整后重新对点火正时，重新配线。

（2）发动机运转不稳定

故障部位：

点火正时，火花塞，高压导线。

故障原因：

点火正时调整不当，点火提前角调节装置故障，分电器轴松旷、断电器凸轮磨损不均，个别缸火花塞绝缘损坏或积炭，个别分缸线损坏、漏电。

排除方法：

重新对点火正时，修理或更换分电器，更换分电器，更换火花塞，更换。

（3）发动机功率下降、油耗增大、加速不良

故障部位：

点火正时，断电器。

故障原因：

点火正时调整不当，点火提前角调节装置故障，触点间隙过大。

排除方法：

重新对点火正时，维修或更换分电器，修理或更换。

（4）个别缸不点火

故障现象：

起动发动机后，怠速运转发动机抖动，有个别缸工作不良感觉，加大油门抖动稍好，检查步骤如下:

①首先对点火系统进行检查。

拔下各缸高压线插上备用火花塞，高压线与点火线圈连接，转动点火开关使起动机运转，观察各缸火花均是蓝火，火花很强。

从发动机上拆下火花塞，火花塞间隙正常，电极部分燃烧良好，呈棕黄色，瓷绝缘良好。

装上火花塞、高压线，起动发动机后进行断火试验，各缸均工作，说明点火系统工作正常［3］。

②检查燃油供给系统。

如果燃油供给不足，也会造成发动机抖动。

在燃油分配管和压力油进口橡胶管连接处断开，串入燃油压力表，起动发动机检查燃油压力，分别检查怠速油压、加速变化油压及熄火后保持压力均正常。

（5）点火时间不当

①现象

　　点火时间不当也会造成机器不易起动，功率降低，耗油量增多，点火时间晚还会造成机温过高，排气温度过高且排气声音增大，甚至出现化油器回火。

若点火时间过早，摇转曲轴时出现“反转”现象。

②原因

　　点火时间不当的主要原因是点火时间没有调整好、白金间隙和位角改变。

因为白金间隙和位角的变化都会造成白金接点张开时机的改变，而白金接点张开的时间就是汽油机的点火时间。

所以调整点火时间之前，必须先调白金间隙；调整次序搞反了，就会使调整前功尽弃。

③点火时间的调整

　　各种汽油机的点火方式和结构不同，点火时间的调整方法也不同。

下面简单介绍蓄电池点火方式的调整方法。

　　找第一缸的压缩上止点位置。

方法是：

拆下第一缸的火花塞，用手指按住火花塞孔。

摇转机器，当手指感到有股气流冲上时，第一缸内压缩冲程开始。

这时，卸开机壳观察飞轮的孔盖，慢转曲轴，使机壳上的指针对正飞轮上的记号，此时，第一缸活塞正处于压缩上止点。

　按顺时针方向转动分电器壳，使白金接点处于似开未开位置。

　固定好分电器壳，装上分火芯，盖上分电器壳，将第一缸的高压线插在分火芯　所指位置，按顺时针方向依气缸点火次序，接好高压线。

4点火波形在故障诊断中的应用

4.1次级点火波形的形成原理

过去，人们常用拔掉高压线试火等方法查找点火系统故障原因。

随着电子产品在汽车上的普及，这些传统的诊断方法不仅显得效率低，而且还可能会损坏电子元件，现已逐渐被淘汰。

如今，使用汽车专用示波器绘出点火系统初级电路和次级电路在点火周期内的电压随时间变化的关系曲线，通过分析波形曲线，找出故障原因。

但在工作实践中，维修人员常常是虽能得到点火波形，却不能对波形进行正确分析，以解决实际问题。

由于在实际维修工作中，次级点火波形更能直观地反映出点火系统各部件的工作情况，故笔者结合工作中的体会，将次级点火波形的形成原理与故障波形的形成原因阐述如下。

首先以传统点火系统为例，介绍次级点火波形的形成过程，如图图4-1所示为传统点火系统在一个点火周期内的次级电压随时间的变化关系，把它分成4个区段。

图4-1传统点火系统

a.跳火区A断电器触点打开，初级电路电流陡然下降，由于电磁感应次级绕组中产生15～20kV的高压，火花塞间隙被击穿，击穿电压（峰值电压）Up一般为8～15kV。

b.燃烧区B火花塞间隙被击穿，致使火花塞间隙中可燃气体粒子发生电离，引起弧光放电，次级点火电压便随之下降，并维持火花塞电极放电所要求的一定电压，使气缸内混合气迅速燃烧。

此阶段电压约为峰值电压Up的1/4左右，持续时间在0.8～2.4ms。

c.振荡区C当保持火花塞放电的能量消耗完毕时，电弧中断。

这时点火线圈中的残余能量通过初级绕组与电容之间形成的LC振荡电路衰减耗完（第1次振荡）。

此阶段一般有3～5个振荡波。

d.闭合区D闭合瞬间点火线圈的初级电路有电流通过，产生自感电压，相应地在次级电路中产生一个逆电压（1.5～2kV），并产生振荡（第2次振荡）。

4.2几种常见故障波形的原因分析

a.峰值电压Up太高通常峰值电压达到18～20kV，燃烧区时间缩短。

这种波形在故障波形中最为常见，严重时会直接影响汽车动力性。

由于高压电路电阻太大，致使所需的击穿电压也随之升高。

一般是由火花塞间隙太大、高压线阻尼太大、各接头松动、分火头烧蚀、混合气过稀等原因造成。

b.峰值电压Up太低这种波形产生是因为高压电路电阻太小，所需的击穿电压也较小。

故障原因一般是火花塞间隙太小、高压电路有漏电、混合气过浓、气缸压力低等。

注意：

前面两种波形对所有车型不能一概而论，如切诺基的Up一般偏高，奔驰车的Up一般偏低，检测时要注意积累经验。

c.波形上下颠倒这是因为点火线圈初级的两个接线柱接反、点火线圈制造错误或蓄电池极性接反。

现象初期车辆没有明显故障表现，但由于极性接反而使火花塞由侧电极向中间极柱跳火；时间久了会使火花塞烧蚀严重，间隙变大，缩短其使用寿命，甚至影响汽车的动力性能。

d.燃烧区波形杂乱无章如图4-2所示。

这是由于高压电路开路造成的，故障原因一般是单缸高压线脱落或断路。

图4-2点火系统的故障

e.燃烧区波形向下倾斜（如图4-3所示）这种波形比较常见，大部分情况是由火花塞脏污或积炭引起的。

由于次级电路的电阻太大，大的电阻消耗了能量，使火花塞的有效放电能量减小。

此时要注意检查火花塞的热值、混合气浓度、气门油封等情况。

图4-3

f.燃烧区波形向上倾斜并伴有杂波（如图4-4所示）该缸可能漏气，由于泄漏造成的混合气流动，流过电极，使放电电弧向流动方向伸长，并对电极起冷却作用，因此使维持火花放电的电压随之提高，引起点火电压波动。

该故障常表现为气门密封不严。

图4-4点火系统杂波

g.燃烧区波形杂乱且波动较大（如图4-5所示）这是由于火花塞断火后又再跳火造成的。

任何一种点火系统都有一定断火率，当断火率超过一定程度，就表现为故障。

这种故障是由火花塞积炭、分电器损坏、气门弹簧损坏、气缸压力低、混合气稀等原因引起。

图4-5点火系统杂乱较大

h.第1次振荡少振荡区应有3～5个振荡波，如果少于3个振荡波，则表明点火线圈初级电路不良（有高电阻）或电容器容量小或漏电。

i.第2次振荡波形杂乱断电器触点烧蚀或接触不良引起电弧放电，从而在次级感应出电压。

此时要注意检查电容容量、触点臂弹簧弹性、分电器轴是否松旷等情况。

j.点火波形左右窜动这是由于两次信号之间有相位差而形成的波形，通常是由分电器轴松旷等故障引起。

点火波形可以很直观地反映出点火系统各部位的工作情况，通过波形分析，能快速、准确地查出故障原因。

以上以传统点火系统为基础，介绍了常见波形的产生原因。

不同厂家的产品（尤其是电子点火系统），其点火波形有不同的特点。

在工作中要结合实际情况进行分析，如双火花点火系统要注意平列波中使用同一点火线圈的2个缸的波形、克莱斯勒EIS没有第1次振荡，等等。

总之只有多使用示波器、多分析波形、多总结经验，利用点火波形解决问题时才能做到得心应手，不断提高自身水平［4］。

5点火系统的维护

5.1主要内容

①检查与调整点火正时；②检查火花塞电极和积炭，必要时调整至规定值，使用火花塞清洁仪或手工清除其积炭；③检查断电器触点的间隙以及表面状况，必要时进行调整、修整或更换；④检查高低压线路的连接情况，保证插接件牢固可靠，检查高压导线的绝缘性能和电阻，若不合要求则应更换；⑤清洁分电器内、外部，清除灰尘、油污、积水，润滑分电器各润滑点，保持分电器盖的通气孔畅通。

5.2点火正时的检查与调整

1.点火正时的检查

1）点火正时枪

2）仪器：

解码器的数据流、发动机分析仪

3）一般为：

8-38度

2.点火正时的调整

1）有分电器正时调整

逆着分电器凸轮旋转方向（顺时）转动分电器外壳，点火提前

顺着分电器凸轮旋转方向（顺时）转动分电器外壳，点火延迟

2）无分电器正时调整

一般不能调整，看具体车型

少数可以通过调整螺丝进行调整

3.点火正时的检查与调整实例

（1）丰田车系点火正时检查与调整

1）起动发动机使达正常工作温度。

2）发动机熄火后，连接转速表及正时灯到发动机上．变速器置于N档。

3）起动发动机并加速到2500rpm，保持90秒．然后降回怠速。

4）检查怠速应在750rpm。

5）发动机熄火，将诊断座中TEI与E1脚利用电线跨接。

6）再发动发动机并保持在750士25rpm怠速运转，检查基本正时，应在10，如果点不正确，则检查正时皮带是否跳齿，或检查节气门怠速接点（ID与E2）之间是否接通。

7）如果皮带正常、怠速接点良好，检测空气流量计、压力传感器及水温传感器。

另外要注意发动机是否有漏气，若一切均正常则发动机电脑不正常采用分电盘发动机基本点火正时检查与调整，采用分电盘的发动机．其点火正时是可以调整的。

5.3分电器的检修及保养

分电器的作用是接通和切断低压电流，并将点火线圈产生的高压电，按发动机的点火顺序分配给各缸火花塞。

分电器性能的好坏将直接影响发动机的工作。

下面就谈谈分电器的维修和保养问题。

1.分电器轴的检查

分电器轴与衬套的正常配合间隙为0．02—0．04毫米，最大不得超过0．07毫米。

检查时，用一只手托住分电器壳体，另一只手拿住联轴节进行轴向和径向间隙检查，如发现轴与衬套松旷量很大，则应更换衬套。

分电器的联轴节不应有径向摆动量（径向摆动量将影响点火正时），如发现有径向摆动量，应冲出联轴节固定铆钉销子，重新铆合，消除径向摆动量。

分电器的轴向间隙应在0．08—0．25毫米之间，如发现轴向间隙过大，可加适当的垫片进行调整。

（1）触点烧蚀的检查

①烧成淡灰色为正常。

②烧成黑色表示是由于来自凸轮的润滑油和润滑脂蒸气造成的。

③烧成蓝色表示间隙调整不当。

④电容器容量大时，负极一侧的触点烧成凸形，正极一侧的触点烧成凹形。

⑤电容器容量小时，负极一侧的触点烧成凹形，正极一侧的触点烧成凸形。

（2）触点烧蚀的修磨

触点烧蚀不太重时，可以用一小条“0”号砂纸，使砂面朝外，折叠在一起，放在两触点之间来回磨擦，把烧蚀的痕迹磨掉，再用干净、坚韧的纸片以同样方法来回擦拭，以除去磨屑和砂粒。

触点烧蚀较重时，应卸下触点，用油石进行修磨，修磨时应特别注意接触面的平整，以保证触点闭合时能全面接触。

修磨后的触点单片厚度不得小于0．5毫米，否则应更换新触点。

（3）触点的组装

组装触点时，应注意触点的中心线要重合，偏差不得超过0．2毫米。

如有上下偏差时，可调整活动触点臂的上下垫片，有左右偏差时可通过弯曲固定触点臂进行校正。

（4）触点弹簧臂张力的检查

在触点张开的情况下，弹簧的张力应为0．5—0.7公斤力，不合要求时可通过弯曲弹簧片进行调整。

另外，活动触点与轴的安装不能过紧或过松，安装前还应在轴上涂少许润滑脂。

2.分电器凸轮的检查

分电器凸轮不允许有较大的不均匀磨损。

各凸轮角对中心轴线的距离不得相差0．03毫米，凸轮棱角磨损不得大于0．4毫米。

目测检查时，不得有明显的过大或过小的凸角，否则应更换新凸轮。

3.触点间隙的调整

触点间隙应为0．35—0．45毫米。

调整时应先松开固定螺钉，使活动触点臂的推杆顶在一个凸轮角上，再旋转调整螺钉，直到间隙合适为止，再旋紧固定螺钉。

触点间隙过小易产生电弧，触点易烧蚀，起动困难，低速时易引起断火；触点间隙过大，使凸轮闭合角度变小，高速时容易引起断火，另外触点间隙过大可使触点打开时间提前，产生点火过早的现象。

4.分电器盖和分火头的检查

检查时应先看各高压线插孔是否过脏，有没有裂纹，中央炭精位置是否正确。

分电器盖如有裂纹应更换，中央炭精失常也应更换。

5.点火提前装置的检修

离心调节器的弹簧可这样检查：

将分电器轴固定好，捏住凸轮，沿其工作时的转动方向拧到极限位置后松手，如凸轮能自动回到原位，表示弹簧作用良好，否则应更换。

6.分电器的润滑

分电器共有四处润滑点：

一为凸轮油毡，每次滴3—4滴机油；二为分电器轴的黄油杯，内部加满黄油后应向里拧1—2圈；三是离心弹簧，可滴机油1—2滴（切记不易多）；四是分电器托盘，应在上下连接部位用机油润滑。

5.4点火器的检修

汽车用电子点火器，由于配用的点火信号发生器型式不同，电子点火器所采用的元器件结构型式和电路（如分立元件、集成电路、晶闸管等）也有所不同。

即使是同一种类型的点火器，其生产厂家不同，电路结构及参数也不同，因此，很难用一种简单而统一的方法对其进行检查与测量。

所以，对电子点火器的检查应根据其配用的信号发生器型式、电子点火器的工作原理、电路特点、功能以及在车上的具体连接、工作情况，选用适当的方法进行故障检查和判断。

常用的检查方法主要有以下几种:

1．用干电池电压作为点火模拟信号进行检查

配用磁感应式点火信号发生器的单功能电子点火器的检修

配用磁感应式点火信号发生器的单功能电子点火器，其基本原理是利用干电池的电压作为电子点火器点火输入信号，然后用万用表或试灯来大致判断电子点火器的好坏。

拆开分电器上的线路插接器，接通点火开关，用1只1.5V的1#干电池，将它的正、负两极分别接至电子点火器的两根点火信号输入线。

用万用表电压档检查点火线圈“—”接线柱与搭铁之间的电压，然后将干电池的极性颠倒过来，再测量点火线圈“—”接线柱与搭铁之间的电压（观察试灯的亮灭），两次测量结果应分别为1～2V（试灯灭）和12V（试灯亮），否则，说明电子点火器有故障。

2．配用霍尔信号发生器的电子点火器的检修

拆下点火线圈“—”接线柱上的导线，在线路中串联一灯泡，把3V干电池的正极接到电子点火器的接线柱6（信号线）上。

接通点火开关，然后使干电池的负极和机体（接地）之间通、断，若灯泡忽亮忽灭，说明电子点火器良好，否则说明已经损坏。

首先检查点火线圈及霍尔传感器，然后检查电子点火器是否有故障，同时对外电路的连接进行检查。

检查霍尔传感器，拆下电子点火器接线盒上的橡皮套，测量接线柱4与搭铁之间的电压，测量结果为12V；然后在6#接线柱之间连接一电压表，接通点火开关，转动发动机，电压表的读数在0.4～1V之间来回摆动，说明霍尔传感器完好。

检查电子点火器，拆下点火线圈“—”接线柱上的导线，在线路中串联一灯泡，把3V干电池的正极接到电子点火器的接线柱6（信号线）上。

接通点火开关，然后使干电池的负极和机体（接地）之间通、断，灯泡不能正常闪亮，说明电子点火器有故障，更换新的电子点火器，发动机顺利启动。

结论

汽车从问世以来，至今已有近120年的历史了，120年来人类社会发生了很大的变化，汽车随着社会的不断变化亦发生了很大的变化。

人类社会的不断进步和发展，特别是科学技术的不断进步和发展，汽车的科技含量越来越高，汽车已成为名副其实的高科技机电产品。

本文主要论述了汽车配气机构的组成及故障诊断与维修技术，并对现代技术在汽车上的应用做了简单的介绍，最后分析了未来汽车的发展趋势。

汽车产业已是我国五大支柱产业之一，关系到国家经济的安全和可持续发展，因此我们要培养大量的维修技师来满足社会发展的需要。