汽油机电控点火系

1、第三章 汽车机电控点火系统 一、电控点火系统的功能 二、电控点火系统的组成与工作原理 三、电控点火系统主要元件的构造与检修 四、 示波器与汽油机点火波形观测,一、电控点火系统的功能 1.点火提前角控制 起动时将点火时刻固定在设定的初始点火提前角。 怠速时根据IDL信号、Ne信号和A/C信号确定基本点火提前角。 其它工况根据转速信号和负荷信号确定基本点火提前角 。 起动后对点火提前角修正包括水温修正、怠速稳定修正和空燃比反馈修正。,点火提前角控制,怠速时基本点火提前的确定,点火提前角控制,其它工况基本点火提前角的确定,点火提前角控制 水温修正包括暖机修正和过热修正。,暖机修正,过热修正,点火提前

2、角控制,怠速稳定修正,空燃比反馈修正,1. 点火提前角控制 2.通电时间（闭合角）控制 根据Ne信号和电源电压确定合适的通电时间。随转速提高和电源电压下降，通电时间增长。,1. 点火提前角控制 2.通电时间（闭合角）控制 3.爆燃控制 根据爆燃传感器信号对点火提前角进行反馈控制。,爆燃控制过程,爆燃控制,爆燃控制过程中点火提前角的变化,二、电控点火系统的组成与工作原理,1.基本组成 电源 点火开关 传感器 ECU 点火器 点火线圈 分电器 火花塞,2.基本原理 传感器信号 Ne信号：发动机曲轴转角信号 。 G信号：活塞运行到压缩上止点位置的判别信号 。 控制信号 IGt信号：ECU向点火器中功

3、率晶体管发出的通断控制信号。 IGd信号：在无分电器的电控点火系统中，ECU向点火器输送的判别气缸的信号。 IGf信号：完成点火后，点火器向ECU输送的点火确认信号。,点火提前角控制原理,3.典型电控点火系统有分电器式,18 传感器 910输入回路 11A/D转换器 12输出回路 13存储器 14恒定电压电源 15点火器 16点火线圈 17分电器,3.典型电控点火系无分电器式,1-火花塞 2-点火线圈 3-点火器 4-传感器 5-ECU,根据点火线圈数量和高压电分配方式分为独立点火方式、同时点火方式和二极管配电点火方式3种,3.典型电控点火系无分电器独立点火方式,1点火线圈 2火花塞 3点火器

4、 4ECU 5传感器信号,3.典型电控点火系无分电器同时点火方式,3.典型电控点火系无分电器二极管配电方式,4.爆燃控制系统,1爆燃传感器 2ECU 3其它传感器 4点火器和点火线圈 5分电器 6火花塞,三、电控点火系统主要元件的构造与检修 1.点火器 有分电器式电控点火系统中，点火器和点火线圈一般都与分电器组装在一起，称之为整体式点火组件。,1垫片 2电容器 3导线夹 4分电器盖 5点火器 6分电器壳体 7点火线圈防尘罩 8分电器电缆 9分火头 10点火线圈,1点火器 2点火线圈,1.点火器 无分电器电控点火系统中，点火器一般单独安装在点火线圈附近。,1.点火器 在使用中，接好点火线圈与点火

5、器的线束连接器，用万用表或示波器检测ECU相应端子间的电压，应符合规定标准，否则说明点火器或ECU有故障。,点火器检查标准,2.爆燃传感器 功能：检测发动机有无爆燃及爆燃强度。 类型：电感式、压电式,电感式爆燃传感器的结构及输出信号 1线圈 2铁心 3壳体 4永久磁铁,2.爆燃传感器 压电式爆燃传感器又分为共振型、非共振型和火花塞座金属垫型三种。,压电式共振型爆燃传感器 1压电元件 2振子 3基座 4O形圈 5连接器 6接头 7密封剂 8壳体 9引线,2.爆燃传感器,压电式非共振型爆燃传感器 1配重块 2压电元件 3引线,2.爆燃传感器,火花塞座金属垫型爆燃传感器 1火花塞 2爆燃传感器,爆燃

6、传感器的检修： 拆开传感器线束连接器，检查传感器端子与壳体之间电阻值，应不导通。 怠速时拆开传感器线束连接器，检查传感器端子与搭铁之间的信号电压，应有脉冲信号输出。,3.点火控制电路,3.点火控制电路 检修内容及方法如下： 点火开关接通后，检查点火器B端子、点火线圈端子与搭铁之间的电压值，应为蓄电池电压，否则说明电源电路有故障。 怠速时，检查点火器IGT端子与搭铁之间电压信号，正常应有脉冲信号，否则说明控制线路或ECU有故障。 怠速时，检查ECU的IGF端子与搭铁之间电压信号，正常应有脉冲信号，否则说明点火器或信号线路有故障。,3.4 示波器与汽油机点火波形观测,3.4.1 示波器,示波器可显

7、示电压随时间变化的波形，可用来显示点火系波形、电子元器件波形、柴油机高压油管压力波形和发动机异响波形等，显示速度比一般电子检测设备快，是唯一能即时显示瞬态波形的仪器。 基本功能： 显示电压随时间的变化，除用于观察状态变化外，还可以检测电压、频率和脉冲宽度等。,一. 示波器组成和功能 （1）组成 由传感器、中间处理环节和显示器等组成 （2）类型 按基本形式分：模拟式示波器、数字式示波器 按显示器形式分：阴极射线管式示波器、液晶式示波器 按用途分：通用式示波器、专用式示波器 模拟式示波器 扫描速度快，能即时反映被测线路的状态，但无记忆功能 数字式示波器 将模拟电压信号转换成数字信号，可以编程和自行

8、设定，并能与数据库连接,3.4.1 示波器,阴极射线管式示波器 当示波器电路中得到电荷时， 水平的两块偏转板会使电子束从 左至右横向掠过屏幕，从而在屏 幕上出现一条光亮的线条，然后 在从右至左变暗扫描。 液晶式示波器 显示器的屏幕 为夹层结构，由两层玻璃组成， 中间夹有液晶,3.4.1 示波器,3.4.1 示波器,二.示波器功能 （1）可测试发动机传感器、执行器、电路和点火系 （2）具有汽车万用表功能 （3）内部置有汽车数据库和标准波形 （4）有记录、回放功能，可捕捉到瞬间出现的障碍,2.4.1 示波器,三波形走向与含义 示波器显示的波形，在垂直方向上表示电压，在水平方向上表示时间，以基线为基

9、准，之上为正电压，之下为负电压。 波形是信号的轨迹： 水平直线电压恒定 斜线电压稳定的变化（变大或变小） 垂线电压突变 四. 示波器控制和使用方法 控制主要指对Y轴电压和X轴时间的控制,3.4.2点火波形观测方法,标准点火波形 标准点火波形是指点火系正常工作时点火线圈初、次级电压波形，它是点火系的诊断标准。 初级电压标准波形。图示215a所示的单缸初级电压标准波形。 次级电压的标准波形如图示215（b）所示。,a）初级电压标准波形 b）次级电压标准波形 图215 单缸电压标准波形,由于次级电压对发动机的正常点火至关重要，实际检测诊断中应用更多的是次级电压波形。对次级电压标准波形可作如下说明:

10、（1）a点：断电器触点断开，或电子点火器输出断开，点火线圈初级突然断电，导致次级电压急剧上升。 （2）ab段：为火花塞击穿电压。传统点火系统的击穿电压约为1520KV，电子点火系统可达1830KV。 （3）cd段：为火花塞电极间的混合气被击穿之后，维持火花放电所需电压，一般为几KV。这段波形通常也叫“火花线”。火花线应具有一定的高度和宽度，它反映了点火能量的大小，也是保证可靠点火的重要条件。 （4）de段：火花消失，点火线圈中剩余磁场能量在线路中维持一段衰减振荡。这段也叫第一次振荡。振荡结束后，电压降到零。,（5）f点：断电器触点闭合，或电子点火器输出导通使点火线圈初级突然闭合，初级电流开始增

11、加，引起次级电压突然增大。需要注意的是：在a点，初级电流是急剧减少的，而在f点，电流是逐渐增加的，所以这两点感应次级电压的方向相反，而且大小也不相同。 （6）fa段：因初级电流接通而引起回路电压出现衰减振荡。这段称为第二次振荡。振荡消失后，电压恢复到零。 （7）整个波形中，从a点到f点对应初级电流不导通，次级线圈放电阶段，也就是传统点火系统中断电器触点断开阶段；从f点到a点对应初级电流导通，线圈储能阶段，也就是传统点火系统断电器触点闭合阶段。,点火示波器能将每个气缸的点火电压随时间的变化关系用波形的形式直观的表现出来，以便于观察、分析和判断。 一. 标准单缸点火波形 （1）二次标准波形 波形各

12、段的含义： AB：断电器触电断开 一次电流下降 一次线圈磁场消失 二次线圈感应出高 电压（AB线也称为点火线） BC：二次电压下降， BC为放电电压,3.4.2 点火波形观测方法,3.4.2 点火波形观测方法,CD：火花塞间隙的电流增加两电极间隙间引起火花放电 （CD称为火花线，高度表示火花放电的电压，宽度表示火花放电的持续时间） DE：点火线圈和电容器中的 残余能量以低频振荡的形式 消耗完 EF：断电器触点闭合电流 通过一次线圈二次电路产 生负压 FA：触点闭合后，产生二次 闭合振荡 张开时间加闭合时间等于一个 完整的点火循环。,3.4.2 点火波形观测方法,（2）一次标准波形（白金波形）

13、ab：断电器触点打开，一次电压迅速增加 add：高频振荡波形 de：二次点火放电完了时， 点火线圈和电容器中的残余 能量继续释放，一次电路出 现低频振荡波形,3.4.2 点火波形观测方法,二. 波形排列形式 采集到点火信号后，通过不同的排列形式，以便于检测人员从不同的排列形式中观测、分析判断点火系技术状况。 （1）多缸平列波 从左至右按点火次序将所有各缸点火波形首尾相连 （2）多缸并列波 从上至下按点火次序将所有各缸点火波形之首对其并分别放置的,3.4.2 点火波形观测方法,（3）多缸重叠波 将所有各缸点火波形之首对其并重叠在一起的排列形式,（4）单缸选缸波 任何一缸的单缸点火波形,点火波形类

14、别,a）初级电压平列波 b）次级电压平列波 图2-16 多缸平列波,a）初级并列波 b)次级并列波 图217 多缸并列波,a）初级重叠波 b）次级重叠波 图218 多缸重叠波,3.4.2 点火波形观测方法,三. 点火波形上的故障反映区 A区：断电器触点故障反映区 B区：电容器、点火线圈故障反映区 C区：电容器、断电器触点故障反映区 D区：配电器、火花塞故障反映区,3.4.2 点火波形观测方法,四. 点火示波器使用方法 （1）观测项目 （2）准备工作 对仪器通电预热，检查校正 启动发动机，预热到正常工作温度 （3）点火示波器与发动机联机 传统点火系 电源夹持器夹持在蓄电池电源正、负极上；一次信号

15、红、黑小鳄鱼夹分别夹在点火线圈点火线圈的一次接线柱上；1缸信号传感器卡在第1缸高压线上；二次信号传感器卡在点火线圈中心高压线上。,3.4.2 点火波形观测方法,无分电器点火系,3.4.2 点火波形观测方法,（4）使用方法,3.4.2 点火波形观测方法,五. 点火波形观测、分析的方法 （1）波形分析方法 1) 一看闭合部分： 察看点火线圈在开始充电时是否保持一致的波形下降沿。下降沿一致，表明各缸闭合角一致，点火正时正确。 2）二看点火线： 点火电压太高火花塞、高压线开路或损坏，火花塞空气间隙过大 点火电压太低火花塞污蚀或破损、火花塞、高压线漏电。 杂讯（中段或后段线条特别粗）喷油嘴或进气门积炭严

16、重。,3.4.2 点火波形观测方法,3）三看火花线： 看点火部分的火花线是否近似水平，火花线的起点是否和燃烧电压一致、稳定，火花线上是否有杂波。 A、 火花线近似水平，火花线的起点和燃烧电压一致且稳定，表明各缸的空燃比一致，火花塞正常。 B、燃烧电压比正常电压低混合比太稀。 C、火花线起点上下跳动，火花线明显倾斜火花塞污蚀或积炭。 D、火花线上有过多的杂波点火过早、喷油器损坏、火花塞污蚀等。,3.4.2 点火波形观测方法,4）四看燃烧时间： 燃烧时间的长短表明气缸内混合气的浓与稀。燃烧时间过长（超过2ms)，表明混合气过浓；燃烧时间过短，表明混合气过稀。 5）五看线圈振荡情况： 振荡波不低于2

17、个，最好多于3个，表明点火线圈和电容器是好的。,3.4.2 点火波形观测方法,(2) 闭合角的检测 汽油机点火过程中，一次电路导通阶段所对应的凸轮轴转角称为闭合角。 3缸发动机：6066度 4缸发动机：5054度 6缸发动机：3842度 8缸发动机：2932度 闭合角太小，说明触点间隙太大，触点闭合时间短；如闭合角太大，说明触点间隙小。,3.4.2 点火波形观测方法,(3) 重叠角的检测 各缸点火波形首端对齐，最长波形与最短波形长度之差所占的凸轮轴转角称为重叠角。重叠角不应大于点火间隔的5%。 重叠角的大小反映多缸发动机点火间隔的一致程度，重叠角愈大，则点火间隔愈不均匀。,点火波形的故障诊断,

18、图220 四缸发动机次级点火平列波形,多缸发动机故障波形分析与诊断。以传统点火系实测的次级平列波为例分析及诊断点火系故障，这些四缸发动机的点火次序为：1243，其次级点火波故障波形如图220所示。 图220a所示为四缸发动机点火系正常工作时的次级平列波，其点火电压符合原厂规定，约为8KV，且各缸点火电压相差小于2KV，基本一致。 图220b中，各缸点火电压均高于标准值，说明其高压回路有高阻，多为点火线圈的高压线插孔、分电器高压线插孔及分火头等有积炭，各缸火花塞间隙偏大，高压线内有高阻（断线、接插不牢固）等原因所致。 图220c中，2缸点火电压偏高，说明该缸高压电路存在高阻故障，可能是该缸火花塞

19、间隙偏大，该缸分压线接触不良，以及分火头与该缸分压线插座间隙过大等原因所致。,图220d中，各缸点火电压过低，说明点火系存在故障，可能是点火线圈故障，或低压电路故障，也可能是火花塞脏污，火花塞电极间隙太小等原因所致。 图220e中，3缸点火电压过低，说明该缸高压电路存在短路故障，可能是该缸火花间隙太小，火花塞脏污，以及该缸高压线绝缘损坏或火花塞瓷芯破裂有漏电现象等原因所致。 图220f中，4缸点火电压过高，为4缸高压线掉落而开路所致。有时为诊断点火系性能，特意从火花塞上拨掉某缸高压线进行开路单缸高压测量，此时，该缸点火电压达到2030KV。否则，说明高压线、分电器盖绝缘不良或点火线圈、电容器的

20、性能不佳。,3.4.3 次级电压的故障波形分析,图221 几种次级电压的故障波形,一、传统点火系次级电压波形分析 点火系统出现故障的原因很多。图221给出了较常见的一些故障波形。下面将对这些故障波形作简要的分析（请注意图中箭头所指处）。 （1）图221a所示，断电高压产生之前出现小的多余波形，说明断电器触点接触面不平，在完全断开之前有瞬间分离现象，引起电压抖动。 （2）图221b火花线变短，很快熄灭，说明点火系统储能不足。可能是供电电压偏低，或初级电路导线接触不良造成的。 （3）图221c第二次振荡波形之前出现小的杂波，可能是由断电器触点接触面不平，在完全闭合之前有不良接触所致。 （4）图22

21、1d在触点闭合阶段，存在多余的小的杂波，可能是初级电路断电器触点搭铁不良，或各接点接触不良，引起了小的电压波动。 （5）图221e第二次振荡波形存在严重的杂波，这一般是由于断电器触点臂弹簧弹力太弱，使触点闭合瞬间引起弹跳所致。 （6）图221f击穿电压过高，且火花线较为陡峭，这可能是火花塞间隙太大，或次级电路开路等引起。火花间隙越大，所需击穿电压越高，而且往往没有良好的放电过程。,（7）图221g击穿电压和火花线都太低，且火花线变长，这可能是火花塞间隙太小或积炭较严重。在这种情况下，击穿电压就会很低，而火花放电时间则较长。 （8）图221h火花线中出现干扰“毛刺”，可能是分电器盖或分火头松动。

22、这样在发动机高速运转时，因分电器的振动会使火花塞上的电压不稳定而出现抖动。 （9）图221i完全没有高压击穿和火花线波形，说明火花塞未被击穿，也就没有火花放电过程。产生的原因可能是次级高压线接触不良或断路，或者火花塞间隙过大。 （10）图221j第一次振荡次数明显减少，可能的原因是断电器触点并联的电容器漏电、电容器容量不够或初级线路接触不良，导致线路上电阻增大、耗能增加，火花熄灭后剩余能量小，振荡衰减加快。 （11）图221k整个次级电压波形上下颠倒，说明点火线圈初级两端接反或将电源极性接反了。从而初级电流以及次级电压都改变了方向。 （12）图221l与正常时相比，触点闭合阶段变短，说明断电器触点间隙过大。反之，若闭合阶段变长，就说明触点间隙太小。,二、电子点火系波形分析