项目三 汽油发动机电控点火系统检修

2．发动机爆燃传感器
检测发动机爆燃的方法有3种：一是 检测发动机燃烧室的压力变化；二是检 测发动机缸体的振动频率；三是检测混 合气燃烧的噪声。
通过直接检测燃烧室压力变化来检 测发动机振动的测量精度高，但传感器 安装复杂且耐久性差，一般用于测量仪 器。
测量混合气燃烧噪声的方法为非接触 式检测，其耐久性好但测量精度与灵敏度 较低，实际应用很少。
（2）非共振型压电式爆燃传感器
非共振型压电式爆燃传感器以接收 加速度信号的形式，来判别爆燃是否产 生。
传感器结构如图3-5所示。
图3-5 非共振型压电式爆燃传感器
1—压电元件 2—惯性配重 3—信号输出线 4—爆燃压力波
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 汽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。
1—绕组 2—铁心 3—外壳 4—永久磁铁
图3-4 磁致伸缩式爆燃传感器的组成
1—软磁套 2—端子 3—弹簧 4—外壳 5—永久磁铁 6—绕组 7—磁致伸缩杆 8—电绝缘体
其工作原理是：当发动机的汽缸体 出现振动时，该传感器在7kHz左右处与 发动机产生共振，强磁性材料铁心的导 磁率发生变化，致使永久磁铁穿心的磁 通密度也变化，从而在铁心周围的绕组 中产生感应电动势，并将这一电信号输 入ECU。
点火系统的结构原理不同，在检测 时的接线有所不同，应区别对待。
二、相关知识
（一）汽油机点火系统的作用 汽车发动机的工作循环由进气、压
缩、做功与排气4个行程组成，虽然在压 缩终了时，汽缸内的混合气温度很高， 但由于汽油的燃点较高，还不能像柴油 那样产生自燃，所以必须采用明火进行 点燃。汽油机的点火方式就是采用高压 电火花点燃混合气的。
当发动机的爆燃强度与设定值相同 时，爆燃传感器输出最大的电压信号， 以表示发动机由于爆燃而产生使机体异 常的振动频率。
图3-3、图3-4所示分别为应用较早的 磁致伸缩式爆燃传感器的外形与结构图， 其内部有永久磁铁、靠永久磁铁激磁的强 磁性铁心以及铁心周围的线圈。
图3-3 磁致伸缩式爆燃传感器的外形与结构
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。
发动机正常工作时，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，火花能量为15～50mJ就 足以点燃混合气。
但在启动、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，启动 时应能产生大于100mJ的点火能量。
（二）汽油机点火系统分类
按照组成和产生高压电方式的不同， 发动机点火系统可分为传统点火系统、电 子点火系统、微机控制点火系统和磁电动 机点火系统。
传统点火系统以蓄电池和发电机为电
源，借助点火线圈和断电器的作用，将电 源提供的6V、12V或24V的低压直流电转 变为高压电，再通过分电器分配到各缸火 花塞，使火花塞两电极之间产生电火花， 点燃可燃混合气体。
传统点火系统由于存在产生的高压
电比较低、高速时工作不可靠、使用过 程中须经常检查和维护等缺点，目前已 被电子点火系统和微机控制点火系统所 取代。
（三）对点火系统的基本要求
点火系统应在发动机各种工况和使用 条件下都能保证可靠而准确地点火。
为此点火系统应满足以下基本要求。
1．能产生足以击穿火花塞两电极间 隙的电压
桑塔纳2000GSi、3000型轿车微机控 制点火系统的组成如图3-2所示。
G40—凸轮轴位置传感器 G70—空气流量传感器 G62—冷却液温度传感器 G72—进气温度传感器 G69—节气门位置传感器 F60—怠速触点开关
G61、G66—爆燃传感器 G28—曲轴位置传感器 J220—ECU N152—点火控制组件 N122—点火控制器 N128、N—点火线圈 Q—火花塞
实际应用的压力检测传感器均为间接 测量式，通过检测发动机缸体振动频率来 检测爆燃的优点是测量灵敏度高、传感器 安装方便且输出电压变化大，因此现代汽 车工业广泛采用该种检测方法。
（1）磁致伸缩式爆燃传感器
这种爆燃传感器安装在发动机上， 将发动机振动频率转换成电压信号，然 后输送给ECU，以检测发动机爆燃的强 度。
项目三 汽油发动机电控点火系统检修
一、项目情境引入
在汽油发动机中，发动机的性能不 仅取决于燃油的控制，同时点火控制同 等重要。
在汽油机各系统中，点火系统对发 动机的性能影响最大，统计数字表明将 近一半的故障是因为点火系统工作不良 而引起的，因此发动机性能检测往往从 点火系统开始。
首先使用先进电子技术的当属点火 系统，而形式结构和工作原理更新最快 的也非点火系统莫属。
（四）微机控制点火系统的结构组成
微机控制点火系统主要由凸轮轴位置传感器 （CPS）、曲轴位置传感器（CPS）、空气流量传 感器（AFS）、节气门位置传感器（TPS）、冷却 液温度传感器（CTS）、进气温度传感器（IATS）、 车速传感器（VSS）、爆燃传感器（KS）、各种控 制开关、电控单元（ECU）、点火控制模块、点火 线圈、火花塞等组成。
图3-2 桑塔纳2000Gsi、3000型轿车微机控制点火系统的组成
1．传感器与开关信号
传感器用来检测与点火有关的发动机工 作和状况信息，并将检测结果输入ECU，作 为计算和控制点火时刻的依据。
虽然各型汽车采用的传感器的类型、
数量、结构及安装位置不尽相同，但是其 作用都大同小异，而且这些传感器大多与 燃油喷射系统、怠速控制系统等共用。
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 的击穿电压。
火花塞击穿电压的大小与中心电极 和侧电极之间的距离（火花塞间隙）、 汽缸内的压力和温度、电极的温度、发 动机的工作状况等因素有关。
火花塞电极示意图如图3-1所示。
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图3-1 火花塞电极示意图
2．电火花应具有足够的点火能量