【正文】 5)、凸輪軸位置傳感器 （如圖 65） ：是確定曲軸基準(zhǔn)位置和點(diǎn)火基 準(zhǔn)的傳感器。 3)、冷卻液溫度傳感器 （如圖 63）： 此傳感器信號(hào)反映發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度的高低。其作用是根據(jù)各個(gè)傳感器及控制開(kāi)關(guān)的信號(hào)和其內(nèi)部設(shè)定的控制程序，通過(guò)運(yùn)算和分析，向各個(gè)執(zhí)行元件輸出控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)工作過(guò)程的控制。 該 面板 電路設(shè)計(jì) 包括四部分：傳統(tǒng)觸電式點(diǎn)火系統(tǒng)、無(wú)觸點(diǎn)霍爾式點(diǎn)火系統(tǒng)、微機(jī)控制分組點(diǎn)火式點(diǎn)火 系統(tǒng)、微機(jī)控制獨(dú)立點(diǎn)火系統(tǒng)。最后還要兼顧 設(shè)計(jì)任務(wù) 書(shū)的要求 以及整體美觀性。因此，選擇奧迪 A6 轎車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)作為設(shè)計(jì)對(duì)象。 故障分析 在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，容易產(chǎn)生缺火現(xiàn)象，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，功率下降，汽油消耗增多。這是引起怠速不穩(wěn)的原因，從診斷上應(yīng)該是正確的 。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 （ 4）點(diǎn)火時(shí)間不當(dāng)而使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)、加速困難 。沒(méi)有這些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，就不能準(zhǔn)確判斷故障。 電子控制系統(tǒng)以外的可能故障部位先進(jìn)行檢查 對(duì)于微機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，因不點(diǎn)火、缺火、點(diǎn)火時(shí)間不當(dāng)?shù)榷斐砂l(fā)動(dòng)不工作、工作不良的可能故障原因有電子控制系統(tǒng)的各種傳感器、控制器等。 點(diǎn)火時(shí)刻應(yīng)適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工況 （ 1） 發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷所要求的最佳點(diǎn)火提前角不同，點(diǎn)火系統(tǒng)必須能自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角。 混合氣溫度越高，其分子內(nèi)能越大，就越容易電離，因此跳火電壓可降低；反之 ，天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 冷車(chē)啟動(dòng)時(shí) ， 由于混合氣中離子運(yùn)動(dòng)能力低，不易電離，就需要較高的跳火電壓。如果爆震消失了， ECU 再令點(diǎn)火提前角一點(diǎn)點(diǎn)地增大（以增大發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率）。 在發(fā)動(dòng)機(jī)小負(fù)荷工作的情況下，由于進(jìn)氣量少，缸內(nèi)燃燒速度也慢，缸內(nèi)的溫度和壓力不是很高，這時(shí)不會(huì)發(fā)生爆震。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在缸內(nèi)的高溫高壓下會(huì)自燃進(jìn)而形成爆燃即產(chǎn)生爆震。發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高時(shí)，也會(huì)引起缸內(nèi)燃燒加快易爆燃，同時(shí)也使發(fā)動(dòng)機(jī)的排污增加。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，節(jié)氣門(mén)（油門(mén)）位置 傳感器 的 怠速觸點(diǎn)接近閉合 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低，缸內(nèi)的混合氣燃燒速度慢，因此 ECU 不控制其點(diǎn)火提前。 點(diǎn) 火提前角與爆震的控制 點(diǎn)火提前角的控制 點(diǎn)火提前角是指從火花 塞 開(kāi)始 跳火 到活塞到達(dá)上止點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)脈沖轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)脈沖轉(zhuǎn)子的 D 點(diǎn)進(jìn)入霍爾傳感器時(shí)，產(chǎn)生 5V 的霍爾 電壓 脈沖信號(hào)；當(dāng)脈沖轉(zhuǎn)子的Ｃ點(diǎn)離開(kāi)霍爾傳感器時(shí)，不產(chǎn)生霍爾電壓脈沖信號(hào)（ 0V）。 ），每組槽齒共產(chǎn)生 4 個(gè)霍爾電壓脈沖信號(hào)（見(jiàn)圖 34） 。曲 軸位置傳感器是點(diǎn)火系統(tǒng)的重要器件。 ）在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，各缸的火花塞有效跳火一次 。由于點(diǎn)火工作順序?yàn)?1342， 4 缸的活塞處于排氣行程， 1 缸的活塞處于壓縮行程的上止點(diǎn)位置，因而 1 缸的火花塞跳火是有效的，而 4 缸的火花塞跳是無(wú)效的。因此發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器（ ECU）根據(jù)曲軸位置 傳感器 送來(lái)的活塞上止點(diǎn)信號(hào)和同步信號(hào)傳感器送來(lái)的判缸信號(hào)，經(jīng)計(jì)算處理后輸出正確的點(diǎn)火指令， 使 1 缸點(diǎn)火。無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)根據(jù)使用點(diǎn)火線圈的數(shù)量以及其火花塞的跳火方式，又可分為同時(shí)點(diǎn)火和單獨(dú)順序點(diǎn)火兩種方式。 點(diǎn)火 電流 的恒定控制原理 （見(jiàn) 圖 31） 。 點(diǎn)火系統(tǒng)的分類(lèi)： 電感蓄能式點(diǎn)火系統(tǒng) 點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生高壓前以點(diǎn)火線圈建立磁場(chǎng)能量的方式儲(chǔ)存點(diǎn)火能量。 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度傳感器 此傳感器信號(hào)反映發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣的溫度。 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 用來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速，作為控制系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算的主要依據(jù)。不同型號(hào)整車(chē)的 ECU 的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是不同的，各廠家對(duì)數(shù)據(jù)都是保密不公開(kāi)的；這些數(shù) 據(jù)保證了汽油機(jī)在功率性、加速性、經(jīng)濟(jì)性和排放控制方面達(dá)到最優(yōu)組 合 ]3[ 。不僅提高了點(diǎn)火系統(tǒng)的工作可靠性，點(diǎn)火能量也 得到一定的提高。因次級(jí)電壓上升速率很高，火花塞積碳而漏電所造成的能量損失較小，因而 提高了點(diǎn)火系統(tǒng)的抵抗火花塞積碳的能力；因電容器所儲(chǔ)存的能量幾乎不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，使點(diǎn)火系統(tǒng)在各種轉(zhuǎn)速下均有一個(gè)較恒定的點(diǎn)火能量輸出，改善了高低速時(shí)的點(diǎn)火能量特性；因通過(guò)觸點(diǎn)的電流較小，基本排除了觸點(diǎn)燒蝕現(xiàn)象。 1886 年第一輛以四沖程內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車(chē)使用的是磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)。這種點(diǎn)火系統(tǒng)可以提供更高的電壓且更好的減少部件的磨損。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)汽車(chē)排放限制及對(duì)其他性能要求的提高，微機(jī)開(kāi)始在汽車(chē)上應(yīng)用 — 用 微機(jī) 控制點(diǎn)火正時(shí)，形成微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)。一直到了 1931 年，美國(guó)人才首先使用了能自動(dòng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角的真空、離心點(diǎn)火提前調(diào)節(jié)裝置。由于上述優(yōu)點(diǎn)，特別是抵抗火花塞積碳能力較強(qiáng)，這種點(diǎn)火系統(tǒng)至今仍在一些二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用。其點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器也出現(xiàn)了磁感應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式、光電效應(yīng)式、電磁振蕩式等多種形式。 ECU 控制點(diǎn)火原理 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后， ECU 每 10ms 采集一次發(fā)動(dòng)機(jī)的各傳感器動(dòng)態(tài)參數(shù)，按預(yù)先編好的程序處理這些數(shù)據(jù) ， 并存入隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 中；同時(shí) ECU 還要根據(jù)電源電壓大 小、從其只讀存儲(chǔ)器 ROM 中選取出適應(yīng)當(dāng)前工況的高壓變壓器初級(jí)線圈電流導(dǎo)通時(shí)間，（即 ECU 輸出寬度不同的方波電壓控制高壓輸出 系 統(tǒng)變壓器初級(jí)線圈電流大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓輸 出 電壓大小的控制） ECU 綜合這些數(shù)據(jù)，從其只讀存儲(chǔ)器 ROM 中查找出（計(jì)算出）適應(yīng)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳點(diǎn)火提前角存入隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 中 ， 然后利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)角）信號(hào)和曲軸位置信號(hào)，將最佳點(diǎn)火提前角轉(zhuǎn)換成點(diǎn)火時(shí)刻 ,即切斷高壓變壓器初級(jí)電流的時(shí)刻 。 凸輪軸位置傳感器 確定曲軸基準(zhǔn)位置和點(diǎn)火基準(zhǔn)的傳感器。在微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)中， ECU 利用該信號(hào)對(duì)基本點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正。目前汽車(chē)使用的絕大部分點(diǎn)火系統(tǒng)為電感儲(chǔ)能式 。 當(dāng)功率三極管 T1 或 T2 導(dǎo)通時(shí) ， 電流 經(jīng) 發(fā) 射極負(fù)反饋 電阻 Rf 到地。 無(wú)分電器同時(shí)點(diǎn)火方式 四缸電噴發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)分電器同時(shí)點(diǎn)火的基本電路 （見(jiàn) 圖 31）。點(diǎn)火線圈的次級(jí)繞組電路中增加的一只高壓 二極管 ，是為了防止三極管 T1 和 T2 在導(dǎo)通的瞬間，次級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì) 使火花塞跳火 。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸旋轉(zhuǎn) 180176。 無(wú)分電器單獨(dú)順序點(diǎn)火方式 （見(jiàn) 圖 32） 是一個(gè)四缸電噴發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)分電器單獨(dú)順序點(diǎn)火的基本電路。對(duì)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，在其飛輪的 相對(duì)方向上天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 各有均等的 4 個(gè)槽。 圖 34 脈沖信號(hào) 圖 35 曲軸 位置與 ECU 工作關(guān)系 四缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)有兩個(gè)氣缸的活塞同時(shí)到達(dá)上止點(diǎn)：一是排氣行程的上止點(diǎn)；另一個(gè)是壓縮行程的上止點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī) 曲 軸轉(zhuǎn)兩圈（ 720176。天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 它對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性影響很大。點(diǎn)火提前角是廠家設(shè)定的固定模式，一般為 10176。這時(shí)也應(yīng)稍減小點(diǎn)火提前角，降低缸內(nèi)燃燒溫度。這時(shí)應(yīng)適當(dāng)減小點(diǎn)火提前角 。 ECU 實(shí)行開(kāi)環(huán)控制，不處理爆震 傳感器 的信號(hào)，只按正常時(shí)其存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)控制點(diǎn)火提前角的大小。 ECU 根據(jù)爆震傳感器送來(lái)的信號(hào)反復(fù)地調(diào)整點(diǎn)火提前角，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在爆震的邊緣，保證發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率最大，而又不產(chǎn)生爆震。據(jù)測(cè)定，冷車(chē)啟動(dòng)時(shí)，跳火電壓最高約為 15kv25kv，溫 度正 常后，汽車(chē)則只需要 8kv— 12 kV 的 擊穿電壓 ]14[ 。發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火提前角表示式： （ 2） 實(shí)際點(diǎn)火提前角＝初始點(diǎn)火提前角 +基本點(diǎn)火提前角 +修正點(diǎn)火提前角（或延遲角）。但是在作故障檢查時(shí)，一般我們應(yīng)該先檢查控制系統(tǒng)以外的可能故障部位。必須注意的是，不同車(chē)型，有關(guān)的電路和元器件參數(shù)是不盡相同的，不能盲目照搬。排氣管放炮、進(jìn)氣管回火、不能啟動(dòng)等?？墒菫槭裁醋鐾瓯ｐB(yǎng)后，節(jié)氣門(mén)也洗了，發(fā)動(dòng)機(jī)反而抖動(dòng)的更加厲害了?；鸹ㄈ碾姌O間隙如果過(guò)小，在發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，容易產(chǎn)生缺火現(xiàn)象，兩電極間也容易形成積炭造成高壓 電流 短路。 第 二 步，設(shè)計(jì) 教具 實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板，面板設(shè)計(jì)包括面 板電路圖的設(shè)計(jì)、故障檢測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì) 。 實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板電路的設(shè)計(jì)是整個(gè)面板設(shè)計(jì)的中心，也是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。電路 遵循原車(chē)電路圖 原理 進(jìn)行繪制 ，略有改動(dòng) ， 主要是刪減掉一些不必要的附屬電路，如 圖 81。 點(diǎn)火系統(tǒng)各電控元件的功能及其檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置 奧迪獨(dú)立點(diǎn)火系統(tǒng)： 1)、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)： 此開(kāi)關(guān)用于通斷點(diǎn)火系統(tǒng)工作電路。在微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)中， ECU 除了利用該信號(hào)對(duì)基本點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正之外，還要利用該信號(hào)控制啟動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)期間的點(diǎn)火提 前角。天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 該傳感器在曲軸旋轉(zhuǎn)至某一特定的位置時(shí)，輸出一個(gè)脈沖信號(hào)， ECU 將這一脈沖信號(hào)作為計(jì)算曲軸位置的基準(zhǔn)信號(hào)，再利用曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)計(jì)算出曲軸任一時(shí)刻所處的具體位置。 圖 67 節(jié)氣門(mén)位置傳感器 檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置：節(jié)氣門(mén)閥控制單元信號(hào)線與 ECU 之間。 10)、點(diǎn)火線圈 III：通過(guò)通斷初級(jí)線圈電路，在次級(jí)繞組中感 應(yīng)出很高的電動(dòng)勢(shì)，該高壓電經(jīng)分電器分配給 3 缸火花塞，擊穿火花塞 電極 間隙，點(diǎn)燃可燃混合氣。 圖 71 試驗(yàn)臺(tái)接線圖 圖 71 實(shí)驗(yàn)臺(tái)接線圖 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制電路上設(shè)有獨(dú)立點(diǎn)火模塊工作指示燈，執(zhí)行元件的顯示是為了在教學(xué)過(guò)程中，直觀的看到被設(shè)置故障的執(zhí)行元件對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)性能的影 響，即出現(xiàn)何種故障現(xiàn)象，讓學(xué)習(xí)者根據(jù)故障現(xiàn)象來(lái)分析故障原因，以提高學(xué)習(xí)效率。 — 自動(dòng)調(diào)零 — 自動(dòng)極 性轉(zhuǎn)換 — 取樣周期： 40ms — 超量程指示：最左位數(shù)字顯示（ 1）或（ 1） — 可以用外部跳線任意設(shè)定小數(shù)點(diǎn)的位置 — 供電電源： DC 5V177。 故障原因：內(nèi)部集成電路不良而信號(hào)不準(zhǔn)或無(wú)信號(hào)輸出；硅片損壞而無(wú)信號(hào)輸出；真空管接頭或內(nèi)部有漏氣而使信號(hào)不準(zhǔn)。 故障原因：怠速觸點(diǎn)接觸不良而無(wú)怠速信號(hào)；滑片與電阻接觸不良而使節(jié)氣門(mén)開(kāi)度信號(hào)不準(zhǔn)確或時(shí)有時(shí)無(wú)。 故障原因：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)是發(fā)動(dòng)機(jī)及和各系統(tǒng)工作的最基本信號(hào)。為了能夠使其正常工作，所以必須為其提供合適的工作電壓。 故障原因：內(nèi)部線路斷路或搭鐵而無(wú)信號(hào)輸出；壓電元件損壞而無(wú)信號(hào)輸出或信號(hào)不準(zhǔn)確。 故障原因：傳感器內(nèi)部線路接觸不良或斷線而無(wú)信號(hào)輸出；傳感器內(nèi)熱敏元件性能不良而使信號(hào)不準(zhǔn)確。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)與以往實(shí)驗(yàn)臺(tái)的不同之處是將靠近 ECU 端的故障檢測(cè)端子集中到面板右邊的 ECU 端子圖上，端子圖按照奧迪 A6 實(shí)車(chē) ECU 端子繪制并標(biāo)有端子號(hào)。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 72 執(zhí)行元件工作情況 電壓表的設(shè)計(jì)與選配 在實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的第一部分安裝有六塊數(shù)字式電壓表 （如圖 73） ，其中我們可以通過(guò)正、負(fù)表筆對(duì) 任何傳感 器 端子 進(jìn)行電壓檢測(cè)及對(duì) 故障點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，顯示檢測(cè)電壓。 天津工程師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置：點(diǎn)火線圈 III 信號(hào)線與 ECU 之間。 8)、點(diǎn)火線圈 I（如圖 68） ：通過(guò)通斷 初級(jí)線圈電路，在次級(jí)繞組中感應(yīng)出很高的電動(dòng)勢(shì)，該高壓電經(jīng)分電器分配給 1 缸火花塞，擊穿火花塞 電極 間隙，點(diǎn)燃可燃混合氣。 檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置：在凸輪軸位置傳感器 電源 線與 ECU 之間。 檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置：在冷卻液溫度傳感器電源線與 ECU 之間。此處無(wú)故障點(diǎn)設(shè)置。 在電路圖中設(shè)置故障點(diǎn) 十對(duì)， 在電路中 每一個(gè)故障檢測(cè)點(diǎn)為直徑 6 ㎜測(cè)試點(diǎn)，在電腦檢測(cè)端子上，每一個(gè)故障檢測(cè)點(diǎn)為直徑 的測(cè)試點(diǎn) 。 點(diǎn)火系統(tǒng)教具實(shí)驗(yàn)臺(tái)的面板除實(shí)驗(yàn)臺(tái)和制作單位的名稱(chēng)外分為六個(gè)部分。 第四步， 選配實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上儀表的穩(wěn)壓電源。 火花塞間隙過(guò)小，引起跳火時(shí)能量不足，點(diǎn)火能量不足會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)燃率下降，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能下降，油耗和排 污增加。 2）通過(guò) 診 聽(tīng)器檢查四個(gè)噴油器的工作也正常，油路方面不存在故障。 表 4— 1 發(fā)動(dòng)機(jī)故障現(xiàn)象與點(diǎn)火系統(tǒng)可能的故障原因 發(fā)動(dòng)機(jī) 故障 點(diǎn)火系 故障部位 發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng) 啟動(dòng)后即熄火 怠速不穩(wěn)