第四章 电控点火系统

第四章：电控点火系统第一节：电控点火系统工作原理,电子控制点火系统也称微机控制的点火系统，是现代轿车广泛应用的一种新型点火系统。电子控制的点火系统主要由监测发动机运行状况的传感器、处理信号和发出点火指令的电控单元、对点火指令作出响应的点火器和点火线圈等组成，如下图所示。电控点火系统取消了机械点火系统上的凸轮、白金触点等装置，改用了点火控制模块控制点火过程的发生，其控制内容主要包括了点火提前角的控制、点火闭合角的控制、爆燃的控制等内容。ECU根据各传感器的输入信号，判断汽车工作状况，适时调整点火正时。因采用了电子控制，故不会出现机械磨损导致点火正时的改变，控制更加精确。,第四章：电控点火系统第一节：电控点火系统工作原理,电控点火系统的组成,点火提前角与发动机工况的关系,第四章：电控点火系统第一节：电控点火系统工作原理,第四章：电控点火系统第二节：点火提前角修正过程,发动机冷车起动后，冷却液温度较低时，应增大点火提前角。在暖机过程中，随冷却液温度的升高，点火提前角修正值逐渐减小，如右图所示。修正值的变化规律及大小随发动机暖机修正的主要控制信号包括冷却液温度信号（THW）、空气流量信号、节气门位置信号（IDL）等。,暖机修正曲线说明,装有氧传感器的电控汽油喷射系统，其电控单元根据氧传感器的反馈信号对空燃比进行修正。随着修正喷油的增加或减少，发动机转速在一定范围内波动。为了高怠速的稳定性，在反馈修正油量减少时，点火提前角相应地增加，如右图所示。,空燃比反馈修正曲线说明,空燃比反馈修正的控制信号主要有氧传感器信号（OX）节气门位置信号（IDL）、冷却液温度信号（THW）、车速信号等。,第四章：电控点火系统第二节：点火提前角修正过程,发动机处于正常运行工况时（怠速触点断开），若冷却液温度过高，为了避免产生爆燃，应将点火提前角推迟。发动机处于怠速工况时（怠速触点闭合），若冷却液温度过高，为了避免发动机长时间过热，应将点火提前角增大。过热修正值的变化规律如左图所示。过热修正的主要控制信号包括冷却液温度信号（THW）、节气门位置信号（IDL）等。,过热修正曲线说明,发动机在怠速工况运行时，由于负荷变化使发动机转速发生变化，电控单元要调整点火提前角，使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。发动机处于怠速工况时，电控单元不断地计算发动机的平均转速，当发动机的转速低于规定的怠速转速时，电控单元根据实际转速与目标转速差值的大小相应地增大点火提前角；当发动机转速高于目标转速时，则减小点火提前角，如左图所示。怠速稳定性修正的控制信号主要有发动机转速信号（Ne）、节气门位置信号（IDL）、车速信号和空调信号（A/C）等。,怠速稳定性修正曲线说明,第四章：电控点火系统第二节：点火提前角修正过程,第四章：电控点火系统第三节：电控点火系统分类及检修,1、有分电器式,只有1个点火线圈，ECU根据各传感器信号确定某缸点火时，向点火器发出指令信号（IGT信号）。点火器则根据ECU的指令控制点火线圈内初级电路通电或断电。当点火线圈中的初级电路断电时，次级绕组产生的高压电经分电器输送给点火缸的火花塞，以实现点火。分电器的作用：就是按照发动机的点火顺序，将点火线圈产生的高压电依次输送给各缸火花塞。,（1）主要特点,如左图所示，点火开关接通IG2，点火器、点火线圈和ECU通电，ECU根据各种传感器输入的信号，确定出发动机最佳点火时刻，向点火器发出触发点火信号“IGT”，切断初级电路，使次级绕组感应出高压电，经分电器送到各缸火花塞。发动机每点1次火，点火器向ECU反馈1个点火确认信号“IGF”，作为自诊断系统监控信号。若ECU连续4次未收到“IGF”信号，即判定点火系统出现故障。,（2）工作原理：,第四章：电控点火系统第三节：电控点火系统分类及检修,2、无分电器式,二极管分配高压电的双缸同时点火电路原理如下图所示。点火线圈由两个初级绕组和一个次级绕组构成，次级绕组的两端通过4只高压二极管与火花塞构成回路。4只二极管有内装式（安装在点火线圈内部）和外装式两种。对于点火顺序为1-3-4-2的发动机，1、4缸为一组，2、3缸为另一组。点火控制器中的两只功率晶体管分别控制一个初级绕组，两只功率晶体管由电控单元（ECU）按点火顺序交替控制其导通与截止。,二极管分配式(同时点火),第四章：电控点火系统第三节：电控点火系统分类及检修,当电控单元（ECU）将1、4缸的点火触发信号输入点火控制器时，功率晶体管VT1截止，初级绕组A中的电流切断，次级绕组中就会产生高压电动势，方向如图中实线箭头方向所示。在该电动势的作用下，二极管D1、D4正向导通，1、4缸火花塞电极上的电压迅速升高直至跳火，高压放电电流经图中实线箭头所指方向构成回路；D2、D3反向截止，不能构成放电回路，因此2、3缸火花塞电极上无高压火花放电而不能跳火。当ECU将2、3缸点火触发信号输入点火控制器时，晶体管VT2截止，初级绕组B中的电流切断，次级绕组产生高压电动势，方向如图中虚线箭头方向所示。此时二极管D1、D4反向截止，D2、D3正向导通，因此2、3缸火花塞电极上的电压迅速升高直至跳火，高压放电电流经图中虚线箭头所指方向构成回路。,二极管分配高压同时点火电路原理,点火线圈直接分配高压的双缸同时点火电路原理如下图所示。桑塔纳2000GSi、捷达AT、GTX和奥迪200型轿车点火系统采用了这种配电方式。,点火线圈分配式,第四章：电控点火系统第三节：电控点火系统分类及检修,点火线圈组件由两个（4缸发动机）或三个（6缸发动机）独立的点火线圈，每个点火线圈供给成对的两个火花塞工作（4缸发动机的1、4缸和2、3缸分别共用一个点火线圈；6缸发动机1、6缸，2、5缸和3、4缸分别共用一个点火线圈）。电子点火控制器中配有与点火线圈数量相等的功率晶体管，分别控制一个点火线圈工作。点火控制器（ICM）根据电控单元（ECU）输出的点火控制信号，按点火顺序轮流触发功率晶体管导通、截止，从而控制每个点火线圈轮流产生高压电，再通过高压线直接输送到成对的两缸火花塞电极间隙上跳火点燃可燃混合气。,点火线圈分配高压双缸同时点火电路原理：,第四章：电控点火系统第三节：电控点火系统分类及检修,电压检测无分电器电压的检测如图所示。关闭点火开关，拔下点火线圈插头。用万用表红表笔接2脚，黑表笔表4脚，打开点火开关，测电压值，应为12V左右。,检修,第四章：电控点火系统第三节：电控点火系统分类及检修,信号检测无分电器信号的检测如右图所示。用发光二极管连接点火模块插头1、4脚测量点火信号。用同样的方法连接3、4脚，发光二极管也应闪亮。,第四章：电控点火系统第三节：电控点火系统分类及检修,电阻检测无分电器电阻的检测如下图所示。分别测量点火线圈的初、次级电阻。初级电阻为几欧姆到十几欧姆；次级电阻为几千欧至十几千欧姆。,第四章：电控点火系统第三节：电控点火系统分类及检修,第四章：电控点火系统第三节：电控点火系统分类及检修,3、无分电器电阻的检测（单独点火）,无分电器式单独点火方式的控制电路基本相同，但随车型不同也存在一些差异，如下图所示为日产公司无分电器式点火系统的电路控制原理图。它主要由各缸分别独立的点火线圈和电子点火器及发动机ECU等组成。各缸点火线圈的初级绕组分别由点火器中的一个功率晶体管控制，整个点火系统的工作由ECU控制。发动机工作时，发动机ECU根据曲轴位置及发动机与存储器中储存数据相比较分析，并经计算后适时地向点火器输出点火信号，由点火器中的功率晶体管分别接通与切断各缸点火线圈的初级电路。,第四章：电控点火系统第三节：电控点火系统分类及检修,具有电子控制点火系统的全部优点。由于废除了分电器，所以节省空间。由于废除了配电器，不存在分火头与分电器盖旁电极间产生的火花，因此可有效地降低点火系统对无线电的干扰，同时因点火系统高压电路中阻抗减小，点火更加可靠。单独点火方式的优点由于无机械分电器和高压导线，因而能量损失、漏电损失小，各缸的点火线圈和火花塞均由金属罩包覆，其电磁干扰大大减小。由于采用了与气缸数相同的特制点火线圈，该点火线圈的充放电时间极短，能在发动机转速高达9000r/min时，提供足够的点火电压和点火能量。由于无机械分电器，又恰当地将点火线圈安装在双凸轮轴的中间，充分利用了有限空间，因而节省了发动机周围的安装空间。,无分电器式点火系统的优点,第四章：电控点火系统第三节：电控点火系统分类及检修,第四章：电控点火系统第四节：电控点火系统维修案例,1帕萨特B4偶尔熄火现象,（1）故障现象,一辆帕萨特B4行驶17万km后出现热车不易起动、高速行驶后坐的现象。据驾驶人反映，为排除故障，该车在别的汽修厂已相继更换过空气流量传感器、分电器和分缸高压线，但故障没有好转。用户说，因为维修人员用V.A.G1552检测出了2个故障码，所以更换了空气流量计和分电器。,（2）故障排除,接修该车后，按照自己独立的电喷车维修诊断思路，一步步地仔细分析判断。先用尾气分析仪检测尾气，发现发动机怠速时CO体积分数为1.9，HC体积分数为0.02%。CO和HC同时大幅超标，对测量结果进行分析，初步确定故障点应在点火系统。首先用点火正时测试仪检查点火提前角，发现发动机怠速时为25，经确认发现中间轴正时标记与标准位置正好相差两个齿。故障原因可能是修理工在更换分电器时错误装配所致。在用点火波形分析仪检查时，发现次级波形击穿电压和跳火电压远低于标准值。但测量点火线圈工作电压和电阻值均符合标准。,通过以上测量判断，更换了点火线圈，换回了原车空气流量计和分电器，校正好点火正时，故障完全排除。,（3）故障点评,现代汽车的维修不能仅凭原来的传统经验靠替换配件来解决，只有把现代汽车技术完全吃透，使用不可缺少的检测仪器，正确分析判断检测数据，才能快速准确将故障排除。,2一辆帕萨特B51.8T点火线圈故障引起发动机自动熄火,（1）故障现象,在踩制动踏板使车辆快要停车时，多次出现发动机自动熄火现象。,（2）故障排除,用V.A.G1552进行故障查询，无故障输出。检查点火提前角为4，正常；空气流量传感器怠速读数为3.6g/s，正常。检查高压电火花强烈，火花塞电极均正常；拆检汽油滤清器、节气门体，节气门体较脏，对其进行清洗，并用V.A.G1552对其进行基础设定，试车，故障仍存在，且发动机熄火次数增多。,第四章：电控点火系统第四节：电控点火系统维修案例,再用V.A.G1552进行故障查询，有3个故障码：16684、16686、17766，分别为第1、2、3缸点火线圈故障。检查喷油器发现，4个气缸喷油器处都有油迹、灰尘，且很脏。后来试车又出现点火过迟，排气管突突声，车辆跑不起来。检测仍有16686、16684，17755故障码，于是对1、2、3缸点火线圈进行更换，再次试车，一切正常，故障完全排除。,（3）故障点评,此车3个点火线圈同时出现故障，致使发动机3个气缸工作不良，从而使发动机工作不稳定，出现自动熄火现象。,3点火线圈不良导致怠速抖动，间歇性熄火,（1）故障现象,宝来轿车2005款（1.6L）（BJH发动机）。怠速时发动机有时会突然开始抖动；转速升高至1100r/mim，行驶时则会出现加不上速的情况，过一会儿故障又自动消失。,第四章：电控点火系统第四节：电控点火系统维修案例,（2）故障排除,用V.A.G1551检查，有一个故障码16555，这说明混合气太浓，发动机控制单元已根据氧传感器的这一反馈信息，将混合气调节到最稀，但仍不能使尾气中的氧含量达到正常值。因故障出现时好像缺缸，即有一个缸不工作或工作不好。用V.A.G1551读取数据流014和015，无失火记录，发现故障不出现时数据均在正常范围，故障出现时混合气的调节值则在-10-30之间变化这说明混合气过浓，可能是某个缸不工作。于是决定用断缸试验来确定，将各缸的高压线拔松之后等故障出现时逐一拔下各缸高压线，结果发现1、3、4缸工作正常，2缸不跳火。由于该发动机采用的是静态高压分配双火花闭磁路点火系统，两个缸共用一个点火线圈，同时点火，因为3缸工作正常，所以可以排除线束故障。故障原因很可能是点火线圈内部损坏，导致2缸有时缺火，可燃混合气未经燃烧便被排进排气管，导致氧传感器信号过大，发动机控制单元错误地认为是混合气太浓，进行喷油量减少的调节，但调节至最稀的极限仍不能达到空燃比为14.71时的效果，所以产生一个混合气过浓的故障码。,第四章：电控点火系统第四节：电控点火系统维修案例,更换点火线圈后，故障排除。,4帕萨特GLI偶尔熄火现象,（1）故障现象,一辆上海帕萨特GLi，行驶里程为25000km，因气门室垫漏油，更换气门室垫后不久，出现在颠簸路面上发闯，偶尔熄火现象。,（2）故障排除,用V.A.G1552检测发现无故障码存在，而在厂时发动机又工作正常，只好带上工具同驾驶人出厂试车。正如驾驶人所说，行驶过一段颠簸路面时，发动机突然熄火。拆下气门室罩，拆下燃油进油管发现，点火开关“ON”时，有燃油喷出。拆下1缸点