《汽车发动机维修技术 （初级）》-单元9

任务一点火系统的类型及结构组成及功能一、电子点火系统结构组成及功能传统点火系统存在如下缺点：（１）断电器触点分开时，在触点之间产生火花，使触点逐渐氧化、烧蚀，因而断电器触点的使用寿命短；（２）在火花塞积炭时，因火花塞漏电而二次电压升不上去，不能可靠地点火；（３）点火线圈产生的高压电随发动机转速的升高和气缸数的增多而下降，因此在高速时容易出现缺火等现象。与之相比，采用电子点火系统可以改善发动机的高速性能；在火花塞积炭时仍有较强的跳火能力；可以减小触点火花，延长触点的使用寿命，取消触点还可以进一步改善点火性能。因此，采用电子点火系统可以提高发动机的动力性、经济性，并减少排气污染。下一页返回任务一点火系统的类型及结构组成及功能电子系统分为有触点电子点火系统和无触点电子点火系统两种类型。目前有触点式电子点火系统已很少使用。无触点电子点火系统，简称无触点点火系统，它利用各种类型的传感器代替断电器的触点产生点火信号，控制点火系统的工作。因此，在点火系统工作时，与触点有关的故障都不可能发生。目前，在国内外汽车上广泛采用无触点点火系统。无触点点火系统按所使用的传感器形式不同，有磁脉冲式、霍尔效应式和光电式等多种形式。电子点火系统主要由蓄电池、点火开关、点火线圈、点火信号发生器、点火控制器、配电器、高压阻尼线及火花塞等组成，如图９－１所示。上一页下一页返回任务一点火系统的类型及结构组成及功能（一）点火线圈点火线圈是将电源的低压电（１２Ｖ）转变成高压电（１５～２０ｋＶ）的基本元件，按磁路的结构形式不同，点火线圈可分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈两种，如图９－２所示。（二）点火信号发生器点火信号发生器是电子点火系统中的重要元件，一般安装在分电器内，其功用是产生控制点火控制器的脉冲信号，从而产生点火信号。按其结构和工作原理不同，点火信号发生器可分为磁脉冲式、霍尔式和光电式三种类型。其中磁脉冲式和霍尔式信号发生器在车辆上广泛使用。上一页下一页返回任务一点火系统的类型及结构组成及功能二、微机控制点火系统组成及功能微机控制点火系统通过由传感器和ＥＣＵ组成的网络对点火正时进行连续控制。ＥＣＵ根据接收到的与点火有关的各种传感器信号以及其内存中存储的程序分析并计算点火正时，然后将这一点火信号送给点火控制器，由点火控制器控制初级电路的导通或断路，实现混合气的点燃。微机控制点火系统在发动机的各种工况下完全实现了电子控制，而且控制功能更强大、控制精度更高。其工作过程仍然是三个阶段：即初级电路导通，产生初级电流；初级电路断路，次级电路产生高压电；火花塞跳火，点燃混合气。上一页下一页返回任务一点火系统的类型及结构组成及功能（一）微机控制点火系统的控制内容微机控制点火系统包括点火提前角控制、通电时间（闭合角）控制和爆燃控制三个方面。１.点火提前角控制装用微机控制点火系统时，将发动机各种工况下的最佳点火提前角（通过试验来确定）都预先存储在ＥＣＵ内，发动机工作时，ＥＣＵ则根据各种传感器的信号来分析发动机的工况，并确定最佳的点火提前角，再通过执行元件以最佳点火提前角来控制发动机工作。上一页下一页返回任务一点火系统的类型及结构组成及功能２.通电时间控制微机控制点火系统均为电感储能式点火系统，点火线圈初级绕组回路接通后，其初级电流是按指数规律增长的，必须有足够的通电时间才能使初级电流达到饱和，如果初级绕组通电时间不足，则在点火线圈初级绕组回路被断开的瞬间，初级电流达不到额定值，将导致点火线圈次级绕组产生的最高电压下降，影响点火系统工作的可靠性；但点火线圈初级绕组的通电时也不能过长，否则会导致点火线圈发热烧坏并增大电能消耗。为此必须对点火线圈初级绕组的通电时间进行控制。上一页下一页返回任务一点火系统的类型及结构组成及功能３.爆燃控制爆燃是指在正常火焰传播的过程中，处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合气（常称末端混合气），进一步受到压缩和热辐射的作用，加速了先期反应。如果在正常火焰前锋尚未到达之前，末端混合气开始自燃，则这部分混合气燃烧速度极快，火焰传播速度可达每秒百米甚至数百米以上，使燃烧室内的局部压力、温度很高，并伴随有冲击波。爆燃严重时，爆燃产生的冲击波反复撞击缸壁，会发出尖锐的金属敲击声；冲击波还会破坏附着在气缸壁表面的气膜和油膜，使传热损失增加、润滑遭到破坏，从而导致发动机过热、功率下降、耗油率增加，甚至会造成活塞、气门烧坏等故障。因此，汽油机工作时应对爆燃加以控制。上一页下一页返回任务一点火系统的类型及结构组成及功能点火提前角是影响爆燃的主要因素之一，推迟点火（即减小点火提前角）是消除爆燃的最有效措施。在微机控制点火系统中，ＥＣＵ根据爆震传感器信号，判定有无发生爆燃及爆燃的强度，并根据其判定结果对点火提前角进行反馈控制，使发动机处于爆燃的边缘工作，既能防止爆燃发生，又能有效地提高发动机动力性和经济性。爆燃控制的实质就是对点火提前角的反馈控制。爆燃控制过程是在爆燃传感器向ＥＣＵ输入爆燃信号时，微机控制点火系统采用闭环控制模式，并以固定的角度使点火提前角减小，若仍有爆燃存在，则再以固定的角度减小点火提前角，直到爆燃消失为止。爆燃消失后的一定时间内，微机控制点火系统使发动机维持在当前的点火提前角下工作，此时间内若无爆燃发生，则以一个固定的角度逐渐增大点火提前角，直到爆燃再次发生，然后又重复上述过程。上一页下一页返回任务一点火系统的类型及结构组成及功能发动机负荷较小时，发生爆燃的倾向几乎为零，所以微机控制点火系统在此负荷范围内采用开环控制模式。而当发动机的负荷超过一定值时，微机控制点火系统自动转入闭环控制模式。发动机工作时，ＥＣＵ根据节气门位置传感器信号判断发动机的负荷大小，从而决定点火系统采用开环控制还是闭环控制。（二）微机控制点火系统的构造与维修微机控制点火系统可分为有分电器式和无分电器式两种。因为有分电器微机控制点火系统在现代汽车上使用较少或基本不再使用，故本章不做介绍，主要介绍无分电器微机点火控制系统。上一页下一页返回任务一点火系统的类型及结构组成及功能１.结构原理无分电器微机控制点火系统又称直接点火系统，其主要特点是：用电子控制装置取代了分电器，利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火。点火线圈的数量比有分电器微机控制点火系统的多，点火控制模块可以直接安装在点火线圈包上，也可以远离点火线圈包安装，大多数采用小型闭磁路点火线圈，每个点火线圈分别供给两个气缸的火花塞同时串联点火。常见无分电器微机控制点火系统的组成如图９－１０所示。上一页下一页返回任务一点火系统的类型及结构组成及功能无分电器微机控制点火系统与有分电器微机控制点火系统的工作原理及各元件功能基本相同，不同的是无分电器微机控制点火系统具有电子配电功能，即在发动机工作时，ＥＣＵ除向点火控制器输出点火控制信号（ＩＧＴ）外，还必须输送ＥＣＵ内存储的气缸判别信号（ＩＧＴ），以便控制多个点火线圈的工作顺序，按做功顺序完成各气缸点火的控制。２.点火类型根据点火线圈的数量和高压电分配方式的不同，无分电器电控点火系统又可分为独立点火、同时点火和二极管配电点火３种类型。上一页返回任务二点火系统维护及故障检修一、火花塞、高压线与点火线圈的检查维修（一）火花塞的检查与维护现在高质量的火花塞大多采用铱或铂（白金）等贵金属来制造电极，除了可发出更强而稳定的火花外，更比用铜镍合金制造的普通型号耐用多倍。其检查和维护方法如下：（１）依次拆下火花塞上的高压分线。在拆下高压分线时，应作好各缸的记号，以免弄错顺序。（２）用火花塞套筒逐一卸下各缸的火花塞。拆卸时火花塞套筒要确保套牢火花塞，否则会损坏火花塞的绝缘瓷体，引起漏电。为了稳妥起见，可用一只手扶住火花塞套筒并轻压套筒，另一只手转动套筒来卸下火花塞，如图９－１６所示。下一页返回任务二点火系统维护及故障检修（３）检查火花塞的状态。如发现火花塞绝缘体顶端起疤、破裂或电极熔化、烧蚀都表明火花塞已烧坏，应更换，如图９－１７所示。（４）对燃烧状态不好的火花塞，应先进行清洁，去除火花塞陶瓷体上的积炭和污迹，然后再检验其性能。（５）有条件应使用火花塞清洁器清洁火花塞。检查时的经验做法是：将火花塞放置在缸体上（使火花塞能与缸体导通），用从点火线圈出来的中央高压线触到火花塞的接线柱上（不能有间隙），打开点火开关使高压电跳火，让高压电通过火花塞，如果从火花塞间隙处跳火，说明火花塞是好的；如果不从间隙处跳火，说明火花塞的内部陶瓷体的绝缘体已被击穿，必须更换这只火花塞。上一页下一页返回任务二点火系统维护及故障检修（６）清洁火花塞。检查火花塞的绝缘体，如有油污和积炭应清洗干净，瓷芯如有损坏、破裂，应予更换。清除积炭时，不要用火焰烧烤。（７）检查、调整火花塞电极间隙。火花塞的间隙因车型不同而异，可以从随车手册中查到。如果找不到适当的依据，火花塞的电极间隙一般可按０.８～１.１ｍｍ调整间隙。若触点间隙过小，则触点容易烧蚀；若触点间隙过大，火花塞跳火会变弱，甚至断火。（８）如果有火花塞量规，可用来测量火花塞电极间隙，如图９－１８所示。如果手边没有量规，可用折断的钢锯片或刀片来代替量规，测量火花塞间隙。上一页下一页返回任务二点火系统维护及故障检修（９）火花塞间隙太大时，可用螺丝刀柄轻轻敲打外电极来调整，但用力不要过大，否则外电极可能因过度弯曲而损坏；如果间隙过小，则可用“一”字头的螺丝刀插入电极间，扳动螺丝刀把间隙调整到符合要求为止。（１０）火花塞间隙调整好之后，外电极与中央电极应略成直角，如过度偏曲或电极烧蚀成圆形，则该火花塞不能再使用，应更换新品。（１１）安装火花塞。安装火花塞时，先用手抓住火花塞的尾部，对准火花塞孔，用手旋上几圈，然后再用火花塞套筒旋紧，要求达到标准的旋紧力矩，常见火花塞标准力矩见表９－１。如果用手旋入感觉有困难或费力，应把火花塞取下来，再试一次，千万不要勉强旋入，以免损坏螺纹孔。上一页下一页返回任务二点火系统维护及故障检修（１２）连接高压线时，要注意各缸高压线的顺序，不要插错。起动发动机，查看有没有严重的抖动或放炮声。如果有抖动或放炮声，说明把各缸高压线插错了，应重新安插高压线。（二）高压线的检查与维护高压导线的主要作用是传递高压电给火花塞。由于其工作的环境温度变化大，故易出现绝缘层老化、裂口等现象。它的主要故障现象有高压导线漏电、插头接触不良、高压导线失效等。高压导线老化或损坏后会引起发动机怠速不良、加速断火、起动困难（在潮湿的地方更为明显）、动力不足、油耗增加等故障。现代汽车使用的一般都是高阻尼高压点火线，目的是排除车上音响及通信设备接收的干扰。其检查方法如下：上一页下一页返回任务二点火系统维护及故障检修（１）将万用表量程选择到Ｒ×１０００挡或Ｒ×１挡。（２）万用表的两个表笔分别接触每一根导线的两端，如图９－１９所示。（３）扭动高压线，观察欧姆表的指针变化情况。如果高压导线的电阻值超过表９－２规定值，应该更换高压导线；如果高压导线的电阻为无穷大，说明高压导线已经断路，也应该更换高压导线。（三）点火线圈的检查维护传统点火线圈的检查维护方法如下：（１）外观检查：点火线圈有无损坏或漏电现象，如有应更换。上一页下一页返回任务二点火系统维护及故障检修（２）测量点火线圈初、次级绕组的电阻值。测量前先断开点火开关，拆除点火线圈上的导线。初级绕组的电阻值即点火线圈“＋”（或“１５”）与“－”（或“１”）接柱之间的电阻值，应为０.５２～０.７６Ω，如图９－２０所示；次级绕组的电阻值即点火线圈“－”（或“１”）与高压插孔之间的电阻值，应为２.４～３.５ｋΩ，如图９－２１所示。如果电阻值符合规定，说明点火线圈良好，应及时装上点火线圈上的所有导线。上一页下一页返回任务二点火系统维护及故障检修单独点火系统点火线圈的检测方法如下：１.线束和线束连接器检查（１）断开点火线圈连接器，如图９－２２所示。（２）断开发动机ＥＣＵ连接器，如图９－２３所示。（３）检查发动机ＥＣＵＥ１３连接器的端子ＩＧＦ和发动机ＥＣＵＥ１２连接器的端子Ｅ２之间的电阻，电阻值应在１ＭΩ以上。（４）检查发动机ＥＣＵＥ１３连接器的端子ＩＧＴ１和点火线圈连接器的端子ＩＧＴ之间的电阻，电阻值应在１ＭΩ以下。（５）检查发动机ＥＣＵＥ１３连接器的端子ＩＧＴ１和发动机ＥＣＵＥ１２连接器的端子连接器的端子Ｅ２之间的电阻，电阻值应在１ＭΩ以上。上一页下一页返回任务二点火系统维护及故障检修（６）检查发动机ＥＣＵＥ１３连接器的端子ＩＧＴ１和发动机ＥＣＵＥ１２连接器的端子连接器的端子Ｅ２之间的电压，电压值应大于０.１Ｖ小于２.５Ｖ。２.输出信号的检查（１）在发动机ＥＣＵ线束连接器端子ＩＧＴ１和Ｅ２之间接上示波器。（２）检查发动机运转或怠速时的输出波形，标准波形如图９－２４所示。（３）检查端子分别为：ＩＧＴ１、ＩＧＴ１、ＩＧＴ３、ＩＧＴ４和Ｅ２以及ＩＧＦ和Ｅ２。检查条件为发动机运转或怠速时。上一页下一页返回任务二点火系统维护及故障检修二、点火正时的检查和调整点火正时是指正确的点火时间，点火时间一般用点火提前角（曲轴转角或凸轮轴转角）表示。当点火正时正确时，点火提前角处于最佳状态。然而，最佳点火提前角是随转速、负荷和汽油辛烷值等因素的改变而变化的。对于传统点火系统，随转速和负荷的变化，其是在动态情况下由分电器上离心式调节器和真空式调节器自动调节的；随辛烷值的变化，则是在静态情况下通过获得最佳初始点火提前角，亦即获得最佳分电器壳固定位置得到的。当使用的汽油辛烷值改变时，发动机的初始点火提前角也要随之改变，即改变分电器壳的固定位置。发动机的点火正时是非常重要的，它直接影响到动力性、燃料经济性和排气净化。检测点火正时的方法有人工（经验）法、闪光（正时灯）法和缸压法等。上一页下一页返回任务二点火系统维护及故障检修（一）用人工法检查并校正点火正时检查点火正时的目的是查证点火时间的准确性，而校正点火正时的目的是获得最佳初始点火提前角，亦即获得最佳分电器壳固定位置。检查及校正的方法在这里不做叙述。（二）用闪光法检测点火正时闪光法是采用点火正时灯检测点火正时，即利用闪光与第１缸点火同步的原理测出发动机的点火提前角，目前应用比较广泛。其检查方法如下：（１）先接上点火正时灯，再将传感器插接在第１缸火花塞与高压线之间。（２）事先擦拭飞轮或曲轴传动带盘上第