桑塔纳点火系统结构及检修.docx
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桑塔纳点火系统结构及检修
第一章引言3
1.1本课题的意义3
1.2点火系统的发展5
第二章点火系统简介7
2.1汽车点火系统类型7
2.1.1磁感应式点火系统7
2.1.2霍尔效应式电子火系10
2.2点火系统工作原理12
第三章桑塔纳2000点火系统14
3.1桑塔纳2000简介14
3.2桑塔纳2000点火系统结构14
3.3桑塔纳轿车点火系统检修15
第四章桑塔纳2000点火系统检修19
4.1进气压力传感器MAM检修19
4.2霍尔传感器TDCS勺检修19
4.3曲轴位置传感路CPS的检修20
4.4节气门位置传感器TPS的检修20
4.5冷却液温度传感器CTS的检修21
致谢23
参考资料24
附录I外文文献翻译25
附录II外文文献原文33摘要：
上海桑塔纳2000型轿车的发动机采用了MOTRON电子控制燃油喷射点火系
统，不仅能明显改善动力性、燃油经济性和排气污染，两且具有故障的自我诊断功能。
该系统能识别发动机运行过程中各部件的故障并编码储存以供查询，同时自动进行故障应急处理，从而大大提高了汽车的安全性和可维护性。
关键词：
桑塔纳2000，燃油喷射，点火系统
ABSTRAC：
TTheMOTRONIeClectroniccontrolfilelinjectionandsparksystemhasbeenadoptedintheSANTANA200．0Thissystemnotonlyearlimprove
engineperform-ance、rueIeconomyandexhaustemissionbutalsohasme
functionofself-diagnosis．Theself-diagnosissystemhastheabilityto
detecttheelectricalfaultsandstorethemasfaultcodestobeinterrogated
KeyWords：
SANTANA2000，FuelInjection，SparkSystem
第一章引言
1.1本课题的意义
随着人们对汽车使用的要求不断提高和计算机技术及控制理论的发展,汽车电
子化程度越来越高。
汽车电子化的发展过程基本上可以分为三个阶段:
第一阶段,从
20世纪60年代中期到70年代末期,在汽车产品中采用电子装置,以改善部分机械部件的性能;第二阶段,从20世纪70年代末期到90年代中期,在汽车设计和生产中形成“机电一体化”的思想与技术;第三阶段,从20世纪90年代中期至今,重点开始广泛应用计算机网络与信息技术,使汽车更加自动化、智能化。
作为汽车电子控制系统的一部分，点火控制系统也经历了磁电机点火系一传统触点点火系一晶体管辅助点火系一普通电子式点火系一微机控制式点火系的发展过程。
点火系统是汽油发动机重要的组成部分,对发动机的性能有着决定性的影响。
电子点火系统取消了机械式断电器及触点,从而避免了凸轮、触点等机械磨损所造成的点火正时变化、触点烧蚀等缺陷。
但是电子点火系统仍没有摆脱真空式和离心式点火提前角调节机构,不能对点火正时实现优化控制。
点火时刻的精确控制对发动机性能有很大影响,显然对点火实现优化控制的微机控制是今后电子点火系统的发展趋势。
在此基础上,综述了现代电子点火系统,尤其是点火能量及点火控制系统研究的现状、发展趋势。
随着发动机向高转速、稀混合气方向发展,普通电子点火系统已不能满足要求,高能微机控制点火系统将成为今后点火系统的发展方向。
桑塔纳1985年12月以前的采用有触点的传统式点火系统.自1985年12月以后,采用了以霍尔元件为传感器的无触点晶体管点火系统.它取消了传统式靠分电器凸轮来使断电器触点闭合与分离的做法,代之以触发器转子,堆尔传感器和晶体点火控制装置.
点火系统主要常见故障表现为发动机不能起动.其现象是将点火开关拧到起动位置,起动机运转,而发动机不能起动.
故障原因:
1.导线连接松动,接触不良;
2.点火线圈绕组断路或搭铁;
3.点火控制器故障;
4.霍尔传感器损坏;
5.分电器盖,分火间破裂漏电;
6.火花塞间隙增大,烧蚀严重,积油积碳过多;
7.高压导线电阻过大.
点火的故障诊断与排除方法如下.如果起动机运转,表明蓄电池,起动机技术善良好,发动机不能起动的原因在于点火系或供油系.阀门进口泵
1.目视检查导线或线束插接器是否松脱.如导线松动,应拧紧或将插接器插牢,使导线接触良好.如导线未不松脱,应检查点火线圈产生火花的能力.
2.从分电器盖上拆下中央高压线,用绝缘钳夹住高压线,使其端部离发动机机休6—7毫米.起动发动机,如高压线端部出现蓝色火花,则表示低压电路良好,故障在高压电路,应检查分电器该及分火头,高压导线和火花塞.如高压线端无火花,则表示低压电路有故障,应检查点火线圈,晶体管控制器和霍尔传感器.
桑塔纳2000型轿车采用的是带分电器式的电子点火系统，其突出特点是将点火系统与燃油喷射系统复合在一起，由一个电控单元（ECU）来控制，结构简单工作可靠。
同时，也存在点火控制器故障、霍尔传感器损坏分电器盖、分火间破裂漏电、火花塞间隙增大，烧蚀严重，积油积碳过多等问题，存在一定的改进空间。
学校考虑到机械类本科毕业生完全有能力对汽车点火系统的结构进行设计和验证，故提出了本课题的研究。
本课题的研究着重于使机械类本科毕业生以四年来所学的专业理论知识，结合一些课外参考文献，独立设计适用于桑塔纳2000型轿车的点火系统，培养学生独立思考、解决问题的能力和思维创新能力与实践能力，使其理论结合实际，学以致用，为以后走上工作岗位打好坚实的基础。
1.2点火系统的发展
1.2.1桑塔纳2000型轿车点火系统
桑塔纳2000型轿车采用的是带分电器式的电子点火系统，主要由点火线圈、分电器、火花塞。
带抗干扰元件的链接插座，爆燃传感器，点火导线等组成，结构简单，工作可靠，使用和维修比较方便。
1.2.2桑塔纳2000型轿车点火系统所要达到的效果及技术要求点火系统的基本功用是在发动机各种工况和使用条件下，在气缸内适时、准确、
可靠地产生电火花，以点燃可燃混合气，使发动机作功。
（1）能产生足以击穿火花塞两电极间隙的电压使火花塞两电极之间的间隙击穿并产生电火花所需要的电压，称为火花塞击穿
电压。
火花塞击穿电压的大小与电极之间的距离（火花塞间隙）、气缸内的压力和温度、电极的温度、发动机的工作状况等因素有关。
火花塞间隙越大，电极周围气体中的电子和离子距离越大，受到电场力的作用越小，越不容易发生碰撞的电离，一次要求具有较高的击穿电压方能点火；气缸内的压力越大或者温度越低，所要求的火花塞击穿电压越高；电极的温度对火花塞击穿电压也有影响，当火花塞的电极温度超过混合气的温度时，击穿电压可降低30%^50%试验表明，发动机正常运行时，火花塞的击穿电压为7〜8kV,发动机冷起动时达19kV。
为了使发动机在各种不同的工况下均能可靠地点火，要求火花塞击穿电压应在15〜20kV。
（2）电火花应具有足够的点火能量
为了使混合气可靠点燃，火花塞产生的火花应具备一定的能量。
发动机工作时，由于混合气压缩时的温度接近自燃温度，因此所需的火花能量较小（1〜5mJ），传统
点火系统的火花能量（15〜50mJ），足以点燃混合气。
但在起动、怠速以及突然加速时需要较高的点火能量。
为保证可靠点火，一般应保证50〜80mJ的点火能量，起动时应能产生大于100mJ的点火能量。
（3）点火时刻应与发动机的工作状况相适应
首先发动机的点火时刻应满足发动机工作循环的要求；其次可燃混合气在气缸内从开始点火到完全燃烧需要一定的时间（千分之几秒），所以要使发动机产生最大的功率，就不应在压缩行程终了（上止点）点火，而应适当地提前一个角度。
这样当活塞到达上止点时，混合气已经接近充分燃烧，发动机才能发出最大功率。
以上是点火系统设计应满足的基本要求，还有一些例如工作可靠、使用寿命长、便于拆装等要求也是应该在设计中考虑到的。
此处省略nnnnnnnnnnNn如需要完整说明书和设计图纸等.
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该论文已经通过答辩
第二章点火系统简介
2.1汽车点火系统类型
2.1.1磁感应式点火系统
1.磁感应式无触点电子点火系统组成
磁感应式无触点电子点火系统也叫磁脉冲式无触点电子点火系统，它主要由磁感应式分电器（内装磁感应点火信号发生器）、点火电子组件、专用点火线圈、火花塞等组成。
2.磁感应信号发生器的组成
磁感应信号发生器用来产生点火控制信号，装在分电器内的底板上，如下图所示，它由装在分电器轴上的信号转子以及永久磁铁、铁心和绕在铁心上的传感线圈等组成。
信号转子由分电器轴驱动，转子上的凸齿数与发动机气缸数相等。
图4-24磁感应借号
翁生器的基本结构
1—诣号转子2~永久谨怏
3—铁心4—磁通5—传感
线圈§—空临隙
图2-1磁感应信号发生器的组成
磁感应点火信号发生器是利用电磁感应原理工作的，当通过传感线圈的磁通发生变化时，在传感线圈内便产生交变电动势，它相当于一个极小的发电机。
其永久磁铁的磁路是；永久磁铁N极一空气隙一信号转子一空气隙一铁心（通过传感线圈）一永久磁铁S极。
当发动机未转动时，信号转子不动，通过传感线圈的磁通未发生变化，传感线圈不产生电动势，因而无信号输出。
当发动机转动时，信号转子便由分电器轴带动旋转，这时信号转子的凸齿与铁心间的空气隙将发生变化，使通过传感线圈的磁通发生变化，因此在传感线圈中便产生感应电动势。
信号发生器的具体工作过程如下：
当信号转子的两个凸齿中央正对铁心的中心线时，如图2—10a所示，磁路中
凸齿与铁心间的空气隙最长，通过传感线圈的磁通量最小，且磁通变化率为零。
图2-2磁感应信号发生器的具体工作过程
如果信号转子顺时针转动，信号转子的凸齿逐渐接近铁心，凸齿与铁心间的空气隙越来越小，通过传感线圈的磁通逐渐增大。
当信号转子凸齿的齿角与铁心边线相对时，如图2-2b所示，通过传感线圈的磁通急剧增加，磁通变化率最大；当信号转子转过图4-2%后，虽然磁通仍在增加，但磁通变化率降低；当信号转子凸齿的中心正对铁心的中心线时，如图2-2c所示，空气隙最小，通过传感线圈的磁通最大，但此时磁通变化率为零。
当信号转子继续顺时针转动时，凸齿与铁心间的空气隙逐渐增大，通过传感线圈的磁通逐渐减小；当信号转子凸齿的齿角正对铁心的边缘时，如图2-2d所示，
磁通急剧的减小，通过传感线圈的磁通变化率为负向最大值。
由上述分析可知，信号转子转动过程中，通过传感线圈的磁通的变化情况如图
2—2a所示，图中a、b、c、d各点与图2—2工作过程中的a、b、c、d位置相对应。
当信号转子转一周时，通过传感线圈的磁通出现六次最大值和六次最小值。
图2-3传感线圈的磁通的变化图
由于传感线圈感应电动势的大小与线圈磁通变化率成正比，因而当图2-2a
中a、c点磁通变化为零时，其感应电动势也为零。
图中b、d点磁通变化率为最大时，其感应电动势也为最大，所不同的是b点的磁通为增加，d点的磁通为减小，致使两点产生的感应电动势极性相反，如图2-2b所示，可见信号转子转动时，传感器线圈两端产生的信号是交变电动势。
信号转子转一周，产生六个交变信号，该交变信号输入到点火器，以控制点火系统工作。
当发动机转速变化时，传感线圈中的磁通变化率也跟着变化。
转速越高、磁通变化率越大，感应电动势也越高。
不同转速时，传感线圈内的磁通及感应电动势的变化情况如图2-4所示。
*）o）
图2-4传感线圈内的磁通及感应电动势的变化情况
由于信号转子的凸齿和铁心之间的空气间隙，直接影响到磁路的磁阻和传感线圈输出信号电压的高低，因而使用中空气间隙的大小不能随意变动。
如间隙变化，应进行正确调整。
磁感应信号发生器结构较简单，便于批量生产，耐高温。
由于次级电压和点火能量的提高，使其对火花塞积炭不敏感，且可以加大火花塞电极间隙，点燃较稀的混合气，从而有利于改善发动机的动力性、经济性和排气净化性能。
可以减少触点火花，避免触点烧蚀，延长触点的使用寿命；有的还可以取消触点，因而克服了与触点相关的一切缺点，改善了点火性能。
2.1.2霍尔效应式电子火系
以霍尔信号发生器进行触发的点火系统，称为霍尔式电子点火系统。
霍尔信号发生器是应用霍尔效应原理制成的。
在我国生产的桑塔纳、红旗、捷达等轿车及一些进口汽车上广泛采用霍尔式电子点火系统。
它由内装霍尔信号发生器的分电器、点火器、点火线圈和火花塞等组成。
1.霍尔信号发生器的工作原理和基本结构
霍尔效应的原理如下图所示，当电流通过放在磁场中的半导体基片（称霍尔元件）且电流方向和磁场方向垂直时，在垂直于电流和磁通的半导体基片的横向侧面上即产生一个电压，这个电压称为霍尔电压。
霍尔电压的高低与通过的电流I和磁感应强度B成正比。
霍尔信号发生器是根据霍尔效应原理制成的，它装在分电器内。
霍尔信号发生器的示意图和基本结构如下图所示：
图2-5霍尔信号发生器的基本结构
I—雄炭叶轮2-S尔揍战快3—带导战的水久磁铁
斗一1R尔传捞器5—分火头6—M发开关托盘7—分咆雒光体
霍尔信号发生器是一个有源器件，它需要提供电源才能工作，霍尔信号集成块的电源由点火器提供。
霍尔集成电路输出级的集电极为开路输出形式，其集电极的负载电阻设置在点火器内。
霍尔信号发生器有三根引出线且与点火器件相连接，其中一根是电源输入线，一根是霍尔信号输出线，一根是接地线。
2.霍尔信号发生器的工作原理图
图2-6霍尔信号发生器的工作原理图
"■址叶片进人空7諒邯b）时薦幵空％血
I—MX叶16的■昨2—■年J—4—5—**i
3.霍尔信号发生器的优点
1）工作可靠性高，霍尔信号发生器无磨损部件，不受灰尘、油污的影响，无调整部件，小型坚固，寿命长。
2）发动机起动性能好，霍尔信号发生器的输出电压信号与叶轮叶片的位置有关，但与叶轮叶片的运动速度无关。
也就是说它与磁通变化的速率无关，它与磁感应信号发生器不同，它不受发动机转速的影响，明显地增强了发动机的起动性能，有利于低温或其他恶劣条件下起动。
3）大大减轻了对无线电的干扰。
4）结构简单，质量轻，体积小，使用和维修方便
5）可以不受触点的限制，增大初级电流，提高次级电压，改善发动机高速时的
点火性能。
一般传统点火系统的低压电流不超过5A,而电子点火系统可提高到7〜8A,次级电压可达30kV。
2.2点火系统工作原理
1、基本工作原理发动机电脑综合各传感器的输入信息,从存贮器中选出最适当的点火提前角,再根据曲轴位置传感器判别出曲轴转速、位置及几缸处于压缩上止点,然后控制大功率晶体管的导通和截止,即控制点火线圈初级电流的断续。
2、主要装置
（1）霍尔分电器霍尔分电器是一种无触点分电器,安装在分电器内部,由霍尔触发器片和霍尔电压产生器集成电路组成。
霍尔触发器叶片窗口与凸轮轴同速运转,按照霍尔原理凸轮轴带动触发器窗口运转,改变了霍尔元件的磁场,使霍尔触发器产生一个微弱电压,即霍尔电压。
通过检测窗口的出现,判断出发动机1缸的位置。
发动机每转两周，该传感器发出一个11V〜0V的负脉冲信号，信号的下降沿距1缸上止点前92°。
其上升沿距1缸上止点前52°。
该信号送至ECUECU根据此信号确定喷油器的工作顺序、喷油的起始点和爆震控制。
若无霍尔信号，则发动机不可能起动。
（2）点火线圈
点火线圈是产生点火所需高压电的一种变压器。
一般发动机点火系所采用的点火线圈依磁路区分，可分为开磁路式及闭磁路式两种。
1、开路式点火线圈开磁路式点火线圈一般为罐状结构。
它以数片硅钢片叠合而成棒状铁芯，次级线圈和初级线圈分别绕在铁芯的外侧。
次级线圈为线径0。
05〜1mn漆包线，匝数2〜3万圈臣。
初级线圈的线径为0。
5〜1。
0mm较次级线圈粗，且匝数仅150〜300圈而已。
初级线圈绕在次级线圈的外侧，故次级线圈所产生的磁通变化与初级线圈完全相同。
初级线圈和次级线圈的绕线方向相同次极线圈的始端连接高压输出接头，其末端则连接于初级线圈的始端，并连接于外壳的"+"接柱，初级线圈的末端连接于外壳的"一"接柱，并接于点火器内功率晶体管的集电极上，由点火器控制其初级线圈电流的通断。
2、闭磁路式点火线圈闭磁路点火线圈的铁芯是封闭的，磁通全部经过铁芯内部铁芯的导磁能力约为空气的一万倍，故开磁路点火线圈欲获得与闭磁路点火线圈相同的磁通，则其初级线圈非有较大的磁动势（安培匝数）不可。
因此，必须采用匝数较多，线径较大的初级线圈；初级线圈的匝数多，如欲获得同样匝臣数比，则次级线圈的匝数也需增加，因此，开磁路点火线圈的小型化是办不到的。
反之，闭磁路点火线圈，由于磁阻小，可有效降低线圈的磁动势，将点火线圈小型化。
目前，闭磁路点火线圈已相当小型化，可与点火器合而为一，甚至可与火花塞连体化。
经火花塞点燃气缸内的可燃性压缩气体。
第三章桑塔纳2000点火系统
3.1桑塔纳2000简介
Santana2000是上海大众为了不断适应和满足市场的需求，于1991年10月开
始研制的新一代桑塔纳轿车。
1995年4月20日，当第一辆Santana2000顺利下线后，它迅速占领了国内中级公、商务用车的市场。
此后的8年中，上海大众不断推
陈出新，先后推出了“时代超人”、“自由沸点”、“俊杰”、“时代骄子”、“时代阳光”等系列改进车型。
Santana2000是上海大众为了不断适应和满足市场的需求，于1991年10月开
始研制的新一代桑塔纳轿车。
1995年4月20日，当第一辆Santana2000顺利
下线后，它迅速占领了国内中级公、商务用车的市场。
此后的8年中，上海大
众不断推陈出新，先后推出了“时代超人”、“自由沸点”、“俊杰”、“时代骄子”、“时代阳光”等系列改进车型。
之后上海大众的工程技术人员们，又根据市场的需要，在原有Santana2000的基础上，赋予其更为时尚的外形
和更加人性化的装备，集合了上海大众人智慧与激情造就了这款Santana3000。
上海•桑塔纳轿车是上海大众汽车有限公司于1987年引进巴西大众汽车
公司的产品。
在车前仍使用大众公司的商标；2006年前在车尾使用文字商标
“上海•SANTANA,2006年10月开始，按照国家的相关规定使用中文“上海大众”和大众标志。
目前桑塔纳已达到欧3排放标准。
桑塔纳（SANTANA牌轿车，是德国大众汽车公司在美国加利福尼亚州生产的品牌车，该厂坐落在桑塔纳山谷下，该山谷以盛产名贵葡萄而饮誉世界，并且该山谷还经常刮起一股类似“科罗拉多”的旋风，所以当地人就把这种旋风叫做“桑塔纳”。
3.2桑塔纳2000点火系统结构
桑塔纳2000型轿车发动机采用的足带分龟器的电子控制点火系统。
它与其他电子控制点火系统不同的是。
在点火系统内不另设点火器.大功率子极管设在ECU内
部，由ECU直接掉制点火线周初级电流的通断.使火花塞跳火。
桑塔纳2000型轿车电子点火系统内点火线圈、高压分电器、火花塞、带抗干扰
元件的连接插座、点火导线等组成，如图3-1所示。
高压分电器用熊板装在发动机
缸盖上，分电器转子直接装在凸轮轴端头上，内凸轮抽驱动。
点火线圈装在蓄电池
正极处点火开关的上方，当初级电流流通时，点火线圈的初级绕组经电控单元中的点火晶体管接地。
高压分电器将点火线圈的高压电分配到各个火花塞。
点火子系统根据发动机温度、进气温度、转速、节气门开度、爆震惊号，并利用电控单元中的综合特仟图、控制点火时刻、闭合角以及爆泛，使电子点火系统处于最佳工作状态
图3-1桑塔纳2000点火系统结构
1■高展线；2■抗十扰插头；3-A火线圈；4-点火线圈线束墻头；予-爆靂传感器；
首-爆震传感器固沱螺性：
7-爆囊传感器线束质头；*一火底塞杭干扰橘头；9—火
花墓；心分电器圧扳周定噥准1】-分屯耦間定压板：
验-“（T型密封圈；门—分电器
代体；I4-S&尘息廿-霍尔传感群线束插头；应分火头；仃-分电器訊1社屏蔚罩
3.3桑塔纳轿车点火系统检修
桑塔纳轿车霍尔式电子点火系统主要由霍尔分电器、TCI点火电子组件、点火
线圈等组成。
、点火系统的检查
1若遇发动机不能启动，怀疑点火系统有问题，可拔出分电器盖中央高压线，
使其端部距汽缸5〜7mm接通点火开关，启动发动机，察看线端是否跳火，否则为点火系统有故障。
然后再作下列检查，以判断是霍尔传感器或是点火电子组件的毛病。
2拆下点火电子组件接线盒上的橡胶套。
用电压表测量接线柱3和6之间的电
压，接通点火开关，当触发叶轮的叶片位于永久磁铁与霍尔元件之间的空气隙时，
不产生霍尔电压，此时，霍尔传感器有输出电压，电压表应指示9V左右。
转动发动
机。
当叶片离开永久磁铁与霍尔元件的空气隙时，应产生霍尔电雎，电压表上应指示为0.4V左右。
若霍尔传感器无输出电压，为之有故障，应予更换。
3拨出分电器的插接器，用电压表测量外边2个接线端之间的电压K应为蓄电
池的端电压（12V左右）。
若无读数，再检查通往怠速稳定器的导线及怠速稳定器至点火电子组件的导线。
若导线良好，再拨出点火电子组件的插接器，接通点火开关，测量接线柱2和4之间的电压应为蓄电池端电压。
若在分电器插接器上没电压，为之点火电子组件有故障，应更换新件。
二、点火系统的检修要点检查点火线圈时，应首先拆除其上的所有导线，测量一次绕组的电阻时，应将欧姆表接在点火线圈“+”接线柱与“一”接线柱之间，电阻值应为0.52〜0.76Q（有触点点火系为1.7〜2.1Q）。
测量二次绕组时，霍尔分电器欧姆表接在高压接头与“-”接线柱之间，电阻值应为2.4〜3.5Q（有触点点火系为7〜12Q）。
利用欧姆表测量分火头的电阻值，无屏蔽时应为（1士0.4）kQ，有触点点火系为（5士1）kQ，测量火花塞插头的电阻值，无屏蔽时应为（1土0.4）kQ，有屏蔽时应为（1土0.4）〜（5土1）kQ。
检查防干扰接头电阻，其值应为（1士0.4）kQ。
在拆、接系统中的导线（包括高压导线和测试仪器）时，应先断开点火系统。
当用启动机转动发动机而不启动时（如检查汽缸压力），应先拔下分电器上的中央高压线并将其搭铁。
若使用快速充电设备的启动辅助装置，仅允许最高电压在16.5V以内，使用时间最多lmin．在清洗发动机时，首先断开点火系统，在进行点焊式电焊时，先要拆掉蓄电池的接线。
若点火装置有故障或怀疑其有故障而必须拖动汽车时，需先拆下点火电子组件上的插头。
电子点火系统中的点火线圈不能用普通点火线圈代用。
、点火系统故障的诊断和排除
桑塔纳
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