2020-06-17 16:11:23

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电子控制点火系统(ESA)最基本的功能是点火提前控制。该系统根据各相关传感器信号,判断发动机的运行工况和运行条件,选择最理想的点火提前角点燃混合气,从而改善发动机的燃烧过程,以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。

此外,电控点火系统还具有通电时间和爆燃控制功能。

基本信息

  • 中文名称

    电子点火系统

  • 结构功用

    点火线圈

  • 结构

    分电器的结构及工作原理

一 电子点火系统的种类和结构.

1.1 点火系统的要求

1.2 电子点火系统的种类

1.3 无触点电子点火系统

1.2.1 磁感应式电子点火系统

1.2.2 霍尔式电子点火系统

1.4 有分电器的计算机点火系统

1.5 无分电器电子点火系统

二 电子点火系统主要部件的结构功用

2.1 点火线圈

2.2 分电器的结构及工作原理

2.3 火花塞

2.4 点火控制器

2.5 点火信号发生器

2.6 电控单元ECU

三 电子点火系统常见故障及诊断

3.1 电子点火系统故障诊断注意事项

3.2 常见故障及诊断

3.3 典型案例分析

参考文献

绪 论

汽车发动机向着多缸、高转速、高压缩比的方向发展,人们还力图通过改善混合气的燃烧状况,以及燃用稀混合气,以达到减少排气污染和节约燃油的目的。这些都要求汽车的点火系统能够提供足够高的次级电压、火花能量和最佳点火时刻。传统点火系统已经不能满足这些要求。因此,各国都在积极探索改进途径,并研制了一系列的电子点火系统。国内外汽车上使用的电子点火系统主要分为有触点的电子点火系统和无触点的电子点火系统两大类。无论是哪一类电子点火系统,都是利用电子元件(晶体三极管)作为开关来接通或断开点火系统的初级电路,通过点火线圈来产生高压电。

电子点火系统与机械式点火系统完全不同,它有一个点火用电子控制装置,内部有发动机在各种工况下所需的点火控制曲线图(MAP图)。通过一系列传感器如发动机转速传感器、进气管真空度传感器(发动机负荷传感器)、节气门位置传感器曲轴位置传感器等来判断发动机的工作状态,在MAP图上找出发动机在此工作状态下所需的点火提前角,按此要求进行点火。然后根据爆震传感器信号对上述点火要求进行修正,使发动机工作在最佳点火时刻。

电子点火系统也有闭环控制开环控制之分:带有爆震传感器,能根据发动机是否发生爆震及时修正点火提前角的电控系统称为闭环控制系统;不带爆震传感器,点火提前控制仅根据电控单元内设定的程序控制的称为开环控制系统

对于电子点火系统课题的探讨,主要是介绍各种电子点火系统的结构组成及其工作原理,无触点电子点火系统、有分电器计算机点火系统、无分电器电子点火系统的常见故障诊断及排除方法。通过这些问题的深入探讨,熟悉了解电子点火系统。

折叠 编辑本段 种类结构

折叠 1.1点火系统的要求

1. 能产生足以击穿火花塞间隙的电压

火花塞电极击穿而产生火花时所需要的电压称为击穿电压。点火系产生的次级电压必须高于击穿电压,才能使火花塞跳火。击穿电压的大小受很多因素影响,其中主要有:

1.火花塞电极间隙和形状

火花塞电极的间隙越大,击穿电压就越高;

电极的尖端棱角分明,所需的击穿电压低。

2.气缸内混合气体的压力和温度

混合气的压力越大,温度越低,击穿电压就越高,

3.电极的温度

火花塞电极的温度越高,电极周围的气体密度越小,击穿电压就越低。

2.火花应具有足够的能量

发动机正常工作时,由于混合气压缩终了的温度接近其自燃温度,仅需要1~5mJ的火花能量。但在混合气过浓或是过稀时,发动机起动、怠速节气门急剧打开时,则需要较高的火花能量。并且随着现代发动机对经济性和排气净化要求的提高,都迫切需要提高火花能量。因此,为了保证可靠点火,高能电子点火系一般应具有80~100mJ的火花能量,起动时应产生高于100mJ的火花能量。

3.点火时刻应适应发动机的工作情况

首先,点火系统应按发动机的工作顺序进行点火。其次,必须在最有利的时刻进行点火。

由于混合气在气缸内燃烧占用一定的时间,所以混合气不应在压缩行程上止点处点火,而应适当提前,使活塞达到上止点时,混合气已得到充分燃烧,从而使发动机获得较大功率。点火时刻一般用点火提前角来表示,即从发出电火花开始到活塞到达上止点为止的一段时间内曲轴转过的角度。

如果点火过迟,当活塞到达上止点时才点火,则混合气的燃烧主要在活塞下行过程中完成,即燃烧过程在容积增大的情况下进行,使炽热的气体与气缸壁接触的面积增大,因而转变为有效功的热量相对减少,气缸内最高燃烧压力降低,导致发动机过热,功率下降。

如果点火过早,由于混合气的燃烧完全在压缩过程进行,气缸内的燃烧压力急剧升高,当活塞到达上止点之前即达最大,使活塞受到反冲,发动机作负功,不仅使发动机的功率降低,并有可能引起爆燃和运转不平稳现象,加速运动部件和轴承的损坏。

折叠 1.2电子点火系统的种类

1. 无触点电子点火系统

无触点电子点火系统主要由点火信号发生器、点火器点火线圈分电器火花塞等组成。与传统点火系统相比,无触点电子点火系统采用点火信号发生器和点火器取代白金触电来控制点火线圈初级电路的接通和开闭。

无触点电子点火系统按信号发生器的工作原理,可分为磁感应式、霍尔式、光电式及电磁振荡式等。其中磁感应式和霍尔式的应用最为广泛。

2.磁感应式电子点火系统

磁感应式电子点火系统,主要由磁感应信号发生器、分电器、点火线圈、火花塞等组成。磁感应信号发生器的作用是产生与发动机曲轴位置相应的磁感应电压脉冲信号,并输入给点火器作为点火控制信号。

3.霍尔式电子点火系统

霍尔式电子点火系统由内装霍尔信号发生器的分电器、点火器、点火线圈、火花塞等组成。国产桑塔纳、红旗、捷达等轿车均采用该种类型的电子点火系统。桑塔纳轿车装用的是集成电路电子点火器

4. 有分电器的计算机电子点火系统

有分电器的计算机电子点火系统主要由各种传感器、电控单元(ECU)、分电器、点火线圈等组成。

5. 无分电器电子点火系统

无分电器电子点火系统又称直接点火系统,简称DIS。该种数字点火系统,除采用ECU控制闭合角、点火时刻和爆燃控制外,还取消了分电器,ECU控制点火线圈模块实现点火高压的分配。

无分电器电子点火系统的闭合角控制、点火时刻控制和爆燃控制的工作原理与有分电器的数字点火系统相同,而点火高压的分配则通过多个点火线圈实现。

折叠 1.3无触点电子点火系统

一、无触点电子点火系统的组成

无触点电子点火系统由

1、分电器:内有配电器、信号发生器、机械式点火提前装置(离心式和真空式);

2、点火器:接受信号发生器的控制信号;控制点火线圈的初级绕组电流的通、断;其他(内有闭合角控制电路、恒流控制等)

3、点火线圈;

4、火花塞等组成。

二、无触点电子点火系统与传统点火系统比较

1、结构上,取消了断电器。用信号发生器代替凸轮;用点火器取代了白金触点。

2、原理上,初级绕组电流的通、断由信号发生器和点火器配合完成,其他工作过程变化不大

3、点火器除了控制初级绕组电流的通、断外,内有控制电路(闭合角控制和恒流控制)可改善点火性能。

三、无触点电子点火系统的优、缺点

优点:1.由于采用了信号发生器,从根本上消除了由触点引起的一系列问题。

2.在所有转速范围内都能可靠点火(闭合角控制和恒流控制),在提高点火电压和点火能量方面很有成效。

缺点:对点火时刻的控制依然依靠离心式和真空式两套机械式点火提前装置来完成,不能保证发动机点火时刻始终处于最佳状况。(因为最佳点火提前角除了与转速和负荷有关外,还和其他因素有关。)

1.3.1 磁感应式电子点火系统

解放CA1092、东风EQ1092、北京BJ2020等型汽车以及早期生产的部分轿车,都装配了磁感应式电子点火系统。它主要由磁感应式分电器、点火控制器、高能点火线圈火花塞等组成。磁感应式分电器主要由磁感应传感器、点火提前调节装置、配电器等组成。磁感应传感器由转子、定子、永久磁铁、传感线在1圈等组成。当发动机工作时,分寄电器通过转子、定子,使传感线器1圈内的磁通发生变化,产生电压信号,供给点火控制器。其突出优点是结构简单,不需外加电源。点火控制器又称电子点火控制器、电子点火组件或点火器,主要由点火专用的集成电路和一些辅助电子元件组成。它的主要作用是根据磁感应传感器输出的电压信号,控制点火线圈初级绕组电路的导通与截止,使点火线圈产生高压电。此外,点火控制器还有恒流控制、闭合角控制、停车断电控制、过压保护等功能。

图1-1是磁感应式电子点火系统原理图。

图1-1磁感应式电子点火系统原理图

1.3.2 霍尔式电子点火系统

解放CA6440、解放CA1046型汽车以及早期生产的部分轿车,大都采用了霍尔式电子点火系统。它主要由霍尔式分电器、点火控制器、高能点火线圈、火花塞等组成。霍尔式分电器主要由霍尔传感器、点火提前调节装置、配电器等组成。霍尔传感器由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片、永久磁铁等组成。发动机工作时,分电器通过触发叶轮使霍尔集成电路的磁通发生变化,产生电压信号,供给点火控制器。与磁感应传感器不同的是,霍尔传感器需要一个输入电压。图1-2是霍尔式电子点火系统电路图

图1-2霍尔式电子点火系统电路图

折叠 1.4有分电器的计算机点火系统

在发动机的电子集中控制系统中,点火系统由计算机控制称为计算机控制点火系统。大部分轿车都采用计算机控制点火系统。该点火系统主要由传感器、电子控制器、点火控制器点火器、点火线圈和火花塞等组成。

传感器是监测发动机工况信息的装置。传感器的结构形式和装配数量依车而异,主要有曲轴位置传感器空气流量传感器节气门位置传感器爆震传感器、冷却水温度传感器、进气温度传感器氧传感器车速传感器、空挡起动开关、点火开关、空调开关、蓄电池等。

电子控制器用ECU表示。ECU是发动机的控制核心。电子控制器的名称并不统一,生产厂家或公司不同,生产年代和控制内容不同,采用的名称也不尽相同。电子控制器主要包括输入回路、输出回路、模数A/D转换器或模数D/A转换器、单片微型计算机和电源电路等。由于电子控制器的核心部件是单片微型计算机,通常将电子控制器称为微机或电脑。电子控制器的作用是根据发动机各传感器输入的信息和微机内存数据,通过运算处理和逻辑判断,然后输出指令信号,控制有关执行器如点火器工作。

此外,微机控制点火系统又分为分配式有配电器点火系统和直接式无配电器点火系统。分配式点火系统点火线圈产生的高压电由配电器按发动机作功顺序分配给各缸火花塞跳火,仍然要产生较多电火花,不仅浪费能量,而且还产生电磁干扰信号。而直接式点火系统没有配电器,点火线圈次级绕组的两端直接与火花塞相连,发动机运转时,微机根据传感器信号,直接控制各个点火线圈产生高压电,使相应火花塞跳火。无配电器微机控制点火系统是技术最先进的点火系统。

分电器的计算机点火系统主要由各种传感器、电控单元、分电器、点火线圈等组成,如图1-3所示。

1-3有分电器式计算机控制点火系统原理图

1- 蓄电池 2-熔断器 3-点火开关 4-分电器 5-点火线圈 6-点火控制器 7-曲轴转速传感器8-曲轴位置传感器 9-配电器 10-火花塞 11-计算机控制单元(ECU)

1.5 无分电器电子点火系统

无分电器微机控制点火系统由低压电源、点火开关、计算机控制单元(ECU)、点火控制器、点火线圈、火花塞、高压线和各种传感器等组成。如图1-4所示。有的无分电器点火系统还将点火线圈直接安装在火花塞上方,取消了高压线。

1-4无分电器电子点火系统

1- 火花塞 2-高压线 3-传感器 4-点火线圈 5-点火控制器 6-点火开关

7-电控单元 8-蓄电池

无分电器电子点火系统又叫无白金式电子点火系统(BEI)。它彻底取消了传统点火系中的分电器,分电器原有的功能(断电、配电、点火提前)由电子控制装置和传感器来完成。利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压直接送给火花塞进行点火。

无分电器微机控制点火系统根据高压配电方式的不同分为独立点火方式和同时点火方式两种,其工作原理也各不相同。?

独立点火方式是一个缸的火花塞配一个点火线圈,各个独立的点火线圈直接安装在火花塞上,独立向火花塞提供高压电,各缸直接点火。这种结构的特点是去掉了高压线,因此可以使高压电能的传递损失和对无线电的干扰降低到最低水平。

折叠 编辑本段 主要部件

折叠 2.1点火线圈简介

随着汽车汽油发动机向高转速、高压缩比、大功率、低油耗和低排放的方向发展,传统的点火装置已经不适应使用要求。点火装置的核心部件是点火线圈和开关装置,提高点火线圈的能量,火花塞就能产生足够能量的火花,这是点火装置适应现代发动机运行的基本条件。

通常的点火线圈里面有两组线圈,初级线圈和次级线圈。初级线圈用较粗的漆包线,通常用0.5-1毫米左右的漆包线绕200-500匝左右;次级线圈用较细的漆包线。初级线圈一端与车上低压电源(+)联接,另一端与开关装置(断电器)联接。次级线圈一端与初级线圈联接,另一端与高压线输出端联接输出高压电。

点火线圈依照磁路分为开磁式及闭磁式两种。传统的点火线圈是用开磁式,其铁芯用0.3毫米左右的硅钢片叠成,铁芯上绕有次级与初级线圈。闭磁式则采用形似Ⅲ的铁芯绕初级线圈,外面再绕次级线圈,磁力线由铁芯构成闭合磁路。闭磁式点火线圈的优点是漏磁少,能量损失小,体积小,因此电子点火系统普遍采用闭磁式点火线圈。

点火线圈-双缸点火方式

双缸点火方式指两个气缸合用一个点火线圈,因此这种点火方式只能用于气缸数目为偶数的发动机上。如果在4缸机上,当两个缸活塞同时接近上止点时(一个是压缩另一个是排气),两个火花塞共用同一个点火线圈且同时点火,这时候一个是有效点火另一个则是无效点火,前者处于高压低温的混合气之中,后者处于低压高温的废气中,因此两者的火花塞电极间的电阻完全不一样,产生的能量也不一样,导致有效点火的能量大得多,约占总能量的80%左右。

点火线圈-单独点火方式

单独点火方式是每一个气缸分配一个点火线圈,点火线圈直接安装在火花塞上的顶上,这样还取消了高压线。这种点火方式通过凸轮轴传感器或通过监测气缸压缩来实现精确点火,它适用于任何缸数的发动机,特别适合每缸4气门的发动机使用。因为火花塞点火线圈组合可安装在双顶置凸轮轴(DOHC)的中间,充分利用了间隙空间。由于取消分电器和高压线,能量传导损失及漏电损失极小,没有机械磨损,而且各缸的点火线圈和火花塞装配在一起,外用金属包裹,大幅减少了电磁干扰,可以保障发动机电控系统的正常工作。

折叠 2.2分电器的结构及工作原理

分电器断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置等组成,如图2-1所示。分电器处理多项工作。 第一项工作是将高压从线圈分配到正确的气缸。这由盖子和转子完成。 线圈连接到转子,转子在盖子内转动。 转子转过每个气缸的触点。 当转子的尖端经过每个触点时,线圈产生高压脉冲。脉冲击穿转子和触点之间的间隙(它们不真正接触),然后继续通过火花塞线,到相应气缸的火花塞上。

图2-1分电器

汽油机点火系统中分电器按气缸点火次序定时地将高压电流传至各气缸火花塞的部件(见图)。在蓄电池点火系统中,通常将分电器和断电器做在同一轴上,并由配气凸轮轴驱动。它还带有点火提前角调整装置和电容器等。断电器的断电臂用弹簧片使触点闭合,用断电凸轮使触点开启,开启间隙约为0.30~0.45毫米。断电凸轮的凸起数与气缸数相同。当触点开启时,分电器的分电臂正好对准相应的侧电极,感应产生的高压电由次级线圈经过分电臂、侧电极、高压导线传至相应气缸火花塞。使用不同辛烷值的汽油时,可手动调整初置点火提前角。当内燃机转速上升时,离心式点火提前角调节装置使点火提前,反之则点火后延。内燃机负荷降低时,进气总管中的真空度加大,通过连接管传到真空式点火提前角调节装置,使点火提前。这样的调节可以保证内燃机在适当的点火提前角下运转。在磁电机点火系统中,通常将断电器等做在磁电机上,构成一个整体。

1.断电器?

断电器的功用是周期地接通和切断点火线圈初级绕组的电路,使初级电流和点火线圈铁心中的磁通发生变化,以便在点火线圈的次级绕组中产生高压电。断电器是由一对钨质的触点和断电器凸轮组成的。断电器凸轮的凸棱数与发动机气缸数相等。凸轮轴通过离心点火提前调节器与分电器轴相连。分电器轴由发动机的曲轴通过配气凸轮轴上的齿轮驱动,其转速与配气凸轮轴的转速相等,为曲轴转速的一半(四冲程发动机)。

2.配电器?

配电器用来将点火线圈中产生的高压电,按发动机的工作次序轮流分配到各气缸的火花塞。它主要由胶木制成的分电器盖和分火头组成。分电器盖上有一个深凹的中央高压线插孔,以及数目与发动机气缸数相等的若干个深凹的分高压线插孔,各高压线插孔的内部都嵌有铜套。分火头套在凸轮轴顶端的延伸部分,此延伸部分为圆柱形,但其侧面铣切出一个平面,分火头内孔的形状与之符合,借此保证分火头与凸轮同步旋转,并使分火头与分电器盖上的旁电极保持正确的相对位置。

3.电容器?

电容器安装在分电器的壳体上,发动机点火系统所用的电容器一般均为纸质电容器。其极片为两条狭长的金属箔带,用两条同样狭长的很薄的绝缘纸与极片交错重叠,卷成圆筒形,在浸渍蜡绝缘介质后,装入圆筒形的金属外壳4中加以密封。一个极片与金属外壳在内部接触,另一极片与引出外壳的导线连接。电容器外壳固定在分电器外壳上搭铁,使电容器与断电器触点并联。?

4.点火提前调节装置

为了实现点火提前,必须在压缩行程接近终了,活塞到达上止点之前便使断电器触点分开。从触点分开到活塞到达上止点这段时间越长,曲轴转过的角度越大,即点火提前角越大。因此,调节断电器触点分开的时刻,即改变触点与断电器凸轮或断电器凸轮与分电器轴之间的相对位置,便可以调节点火提前角,调节点火提前角的方法有两种,一是保持触点不动,将断电器凸轮相对于分电器轴顺旋转方向转过一个角度θ,凸轮提前将触点顶开,使点火提前。凸轮相对于轴转过的角度越大,点火提前角越大。另一种调节方法是凸轮不动(不改变凸轮与轴的相对位置),使断电器触点相对于凸轮逆着旋转方向转过一个角度θ,也可使点火提前。触点相对于凸轮转过的角度越大,点火提前角越大。

离心点火提前调节装置:发动机工作时,它利用改变断电器凸轮与分电器轴之间的相对位置的方法,在发动机转速变化时自动地调节点火提前角。、发动机工作时,当曲轴的转速达到200~400r/min(开始转速因车型而不同)后,重块的离心力克服弹簧拉力的作用向外甩开。此时,两重块上的销钉推动拨板连同凸轮,顺着旋转方向相对于分电器轴转过一个角度,将触点提前顶开,点火提前角加大。随发动机转速升高,点火提前角不断加大。

折叠 2.3火花塞

火花塞(sparkplugs),俗称火嘴,如图2-2所示。它的作用是把高压导线(火嘴线)送来的脉冲高压电放电,击穿火花塞两电极间空气,产生电火花以此引燃气缸内的混合气体。高性能发动机的基本条件:高能量稳定的火花、混合均匀的混合气、高压缩比。

图2-2典型火花塞结构

1.汽车火花塞的功能和作用

火花塞的作用是把点火线圈产生的高压电(1万伏特以上)引入发动机气缸,在火花塞电极的间隙之间产生火花点燃混合气。火花塞的工作环境极为恶劣,以一台普通四冲程汽油机的火花塞为例,在进气冲程时温度只有60℃,压力90KPa;而在点火燃烧时,温度会瞬间上升至3000℃,压力达到4000KPa;这种急冷急热的交替频率很高,不是一般材料所能应付得了,还要保证绝缘性能,因此对火花塞的材料要求也就很苛刻了。火花塞关键部分是绝缘体,如果绝缘体不起作用,高压电就会"抄小路"而不经两极入地,造成无火花现象。火花塞的绝缘体必须要有良好的机械性能和耐高电压、耐高温冲击,耐化学腐蚀的能力,普通火花塞多采用以氧化铝为基础的陶瓷做成。火花塞的尺寸是全世界统一的,任何汽车上都可以通用,但由于汽油发动机类型有区别,因此火花塞也会分有二种基本类型,冷型和热型。冷型与热型是相对而言,它反映了火花塞的热特性性能。火花塞要有适当的温度才能工作良好,没有积炭才能工作正常。实践证明火花塞绝缘体保持在500-600℃温度时,落在绝缘体上的油滴能立即烧去不会形成积炭,高于这个温度会早燃,低于这个温度有积炭。在不同发动机上的温度会不一样,设计者就利用绝缘体裙部的长度来解决这个矛盾。

2.火花塞的种类

按照热值高低来分,有冷型和热型;

绝缘体裙部短,受热面积小,传热距离短,散热容易,因此裙部温度低些,称为冷型火花塞,适用于高速高压缩比的大功率发动机;有些绝缘体裙部长的火花塞,受热面积大,传热距离长,散热困难,裙部温度高,称为热型火花塞,适用于中低速低压缩比的小功率发动机。

按照电极材料来分,有镍合金、银合金和铂合金等;常用火花塞的类型大体上有如下几种:

1.标准型火花塞:其绝缘体裙部略缩入壳体端面,侧电极在壳体端面以外,是使用最广泛的一种。

2.绝缘突出型火花塞:绝缘体裙部较长,突出于壳体端面以外。它具有吸热量大、抗污能力好等优点,且能直接受到进气的冷却而降低温度,因而也不易引起炽热点火,故热适应范围宽。

3细电极型火花塞:其电极很细,特点是火花强烈,点火能力好,在严寒季节也能保证发动机迅速可靠地起动,热范围较宽,能满足多种用途。

4.锥座型火花塞:其壳体和旋入螺纹制成锥形,因此不用垫圈即可保持良好密封,从而缩小了火花塞体积,对发动机的设计更为有利。

5.多极型火花塞:侧电极一般为两个或两个以上,优点是点火可靠,间隙不需经常调整,故在电极容易烧蚀火花塞间隙不能经常调节的一些汽油机上常常采用。

6.沿面跳火型火花塞:即沿面间隙型,它是一种最冷型的火花塞,其中心电极与壳体端面之间的间隙是同心的。

此外,为了抑制汽车点火系统对无线电的干扰,又生产了电阻型和屏蔽型火花塞。电阻型火花塞是在火花塞内装有5-10kΩ的电阻,屏蔽型火花塞是利用金属壳体把整个火花塞屏蔽密封起来。屏蔽型火花塞不仅可以防止无线电干扰,还可用于防水、防爆的场合。

折叠 2.4点火控制器

点火控制器是发动机控制系统的执行器,其作用是根据微机发出的指令信号,通过内部大功率三极管的导通与截止来控制点火线圈初级绕组电路的通断,使点火线圈产生高压电。能够实现对自动点火,火焰指示,熄火报警,信号传送工作自动.点火模块具有体积小,重量轻,点火强,反应灵敏等特点,可广泛用于各种工业对气体或液体所产生的火焰进行监测,熄火保护。 各型发动机点火器的内部结构各不相同,有的发动机并不配置点火器,大功率三极管直接设在电子控制器ECU内部;有的点火器只有一只达林顿三极管,仅起开关作用,其它电子控制元件则与电子控制器制成一体;有的点火器除开关作用外,还有恒流控制、闭合角控制、气缸判别、点火监视等功能。点火控制器取代了传统点火系统中断电器的触点,将点火信号发生器输出的点火信号整形、放大,转变为点火控制信号,控制点火线圈初级绕组中电流的通、断,以便在次级线圈的绕组中产生高压电,供火花塞点火。点火控制器的基本电路包括整形电路、开关信号放大电路、功率输出电路等。

折叠 2.5点火信号发生器

非电量转换为电量的传感器,它通过一定的方式将汽车发动机曲轴转过的角度或活塞气缸的位置转换成相应的电脉冲信号,最后送到电子控制器中,控制初级电路的通断,产生点火信号。信号发生器通常安装在分电器内部,常用的信号发生器有电磁感应式、霍尔式和光电式三种。

折叠 2.6电控单元ECU

电控单元的作用是根据发动机各传感器输入的信息和内存的数据及程序,进行运算、处理、判断,然后输出指令控制电子点火控制器,达到准确控制发动机点火的目的。

折叠 编辑本段 故障诊断

折叠 3.1汽车电子点火系统故障诊断注意事项

汽车电子点火系统的故障检查,与传统触点式点火系统有许多相同之处。除了对点火线圈火花塞、高压线、点火正时等进行检查外,还应检查点火器、点火传感器(信号发生器)以及连接导线等。但是,在故障检查时还应注意以下几点: (1)在发动机启动和工作时,不要用手触摸点火线圈高压线和分电器等,以免受电击。(2)在检查点火系统电路故障时,不要用刮火的方式来检查电路的通断,这种做法容易损坏电子元器件,电路通断与否应该用万用表电阻来进行检查判断。(3)进行高压试火时,最好用绝缘的橡胶夹子夹住高压线来进行试验,直接用手接触高压线容易造成电击。另一避免电击的方法是:将高压导线插入一只备用火花塞,然后将火花塞外壳搭铁。从火花塞电极间隙观察是否跳火。(4)在点火开关接通的情况下,不要做连接或切断线路的操作,以免烧坏控制器中的电子器件。(5)在拆卸蓄电池时,必须确认点火开关和其他所有的用电设备及其开关都已关闭,才能进行拆卸。(6)安装蓄电池时,一定要辨清正负极,负极搭铁。千万不能接错,蓄电池极性与线夹的连接一定要牢固,否则容易损坏电子设备。(7)在检查点火信号发生器曲轴位置传感器时应注意:a.对于磁感应式的,在打开分电器盖时注意不要让垫圈、螺钉之类的金属物掉入其内。在检查导磁转子与定子之间的间隙时,要使用无磁性厚薄规,并注意不要硬塞强拉。b.对于光电式的,不要轻易打开分电器盖子,若确需打开检查时,要注意避免尘土对发光二极管光敏元件和遮光转子的污损。c.在用干电池模拟点火信号检查电子点火控制时,测量动作要快,干电池连接的持续时间,一般不要超过5秒。d.霍尔效应式电子点火系统,在检查维修时可能会产生高压放电现象,造成对人身和点火系统本身的意外损害,所以必须注意以上几点:进行全体检查和维修前,应切断电源后,再按要求进行;当使用外接电源供维修使用时,应严格限制其电压不大于16V。当电压达到16-16.5V时,接通时间不允许达到或超过1分钟;效应式电子点火系统的汽车被拖动时,应首先切断点火系统电源;点火线圈接线柱不允许与电容相连;任何条件下,只允许使用阻值为1k欧姆的分火头,防止电磁干扰的1k欧姆阻尼电阻电缆不得用其他代替,火花塞插头电阻值应在1k一5k欧姆。

折叠 3.2常见故障及诊断

3.2.1 点火系统无高压火故障的诊断

故障现象

接通点火开关,起动机能带动发动机曲轴运转,点火系统无高压火

故障原因

低压电路故障原因

曲轴位置传感器连接电路断路或短路;

曲轴位置传感器工作性能不良;

③点火控制模块性能失效或连接线束松脱、断路或短路;

点火线圈的初级绕组断路。

高压电路故障原因

①点火线圈的次级绕组断路;

②高压线断路;

火花塞工作不良。

故障诊断

启动发动机,检查"CHECK ENGINE"警告灯是否常亮。警告灯常亮,应该取故障码,并根据故障码的内容诊断低压电路的故障;警告灯正常,则应检查点火系统的高压电路。

3.2.2 高压火花弱的故障诊断

故障现象

跳火试验时高压火花弱,发动机启动困难,怠速不稳,排气冒黑烟,加速性及中高速性较差等。

故障原因

点火器点火线圈电阻过大,火花塞漏电或积碳,点火系统供电电压不足或搭铁不良等。

诊断及排除

本故障一般与点火控制系统关系较小,应重点检查点火器和点火线圈工作状况是否良好,供电电压是否正常,各插接件及导线连接是否牢固,点火器搭铁是否可靠;检测高压线电阻是否过大;清除火花塞积碳,跟换漏电的火花塞。

3.2.3 点火正时失准的故障诊断

故障现象

发动机不易启动,怠速不稳;发动机动力不足,水温偏高;发动机易爆易燃等。

故障原因

初始点火提前角调整不当;点火基准传感器和曲轴转角与转速传感器不良或安装位置不正确。

诊断及排除

检查初始点火提前角并按规定予以调整。影响发动机点火正时失准的主要零部件是发动机点火基准传感器和曲轴转角与转速传感器,因此应特别检查信号转自是否变形、歪斜,信号采集与输出部分安装有无不当,装置间隙是否合适等。对于点火提前角控制系统故障,若故障灯已变亮,应先用本车的故障自诊断操作程序调出故障码,再根据故障码的含义,排除其故障。重点应检查发动机水温传感器爆燃传感器。另外,进气管压力传感器、空气流量传感器节气门位置传感器等工作不良时,也会造成点火正时不准。 3.24 低压电路断路

1.故障现象

打开点火开关电流表指"0"不动或小于正常放电值不摆动;发动机不能起动

2.故障原因

a.供电系统故障:蓄电池存电不足,桩柱接线松动或接触不良;

b.线路故障:蓄电池至分电器触点之间断路。

3.诊断及排除

a.打开点火开关,若电流表指"0"不动,其他仪表也不摆动,则为蓄电池至点火开关间断路或蓄电池存电不足;

b.打开点火开关,转动曲轴时,电流表指示小电流放电,且不摆动,表明打开点火开关至分电器间断路。用搭铁试火法确定故障部位;

c.拆下分电器接柱上导线对外壳试火,若无火花,则故障在此导线与点火开关之间;

d.测试附加电阻,若附加电阻输入端有火花,附加电阻输出端(一次线圈低压输入端)无火花,可用万用表检测附加电阻的电阻值;

e.测试点火线圈低压电路,若点火线圈低压输入端有火花,输出端无火花,应该检测其一次线圈是否断路;

f.分电器低压输入导线有火花,用此线端刮擦接线处无火花,此时应打开分电器盖,摇转曲轴,看断电触点是否闭合,不能闭合,表明触点间隙过大,应该检查调整触电间隙至0.35mm~0.45mm;能闭合,应检查接线柱至活动触点弹簧的导线是否断路或接触不良、触点是否严重烧蚀或脏污。

4.注意事项

a.采用搭铁试火法诊断故障时,应注意操作安全,周围不能有汽油等易燃物品;

b.提倡用试灯法或仪表(万用表、电压表)检测法诊断故障;

c.诊断电控汽车和电子元件时,应使用故障仪表或万用表。

3.2.5 点火性能随工况变化

故障现象

低速工作正常,高速时失速;温度低时正常,温度高时不正常;刚起动时正常,工作一段时间后出现故障等。

故障原因

点火基准传感器和曲轴转角与转速传感器等安装松动;电路连接器件接触不良;点火器热稳定性差;点火线局部损坏或击穿,高压线电阻过大等。

诊断及排除

检查各有关部件安装有无松动,电路连接是否牢固可靠,点火器、点火线圈温度是否异常;检查或更换高压线、火花塞等。 3.2.6 点火时间过早

1.故障现象

a.打开点火开关,摇转发动机,曲轴有反转现象;

b.用起动机起动时,起动阻力大,曲轴运转困难;

c.发动机加速时有严重爆震声,有时有敲缸声响;

d.怠速运转不平稳、容易熄火。

2.故障原因

a.分电器沿分火头旋转方向的逆方向转动过多;

b.断电触点间隙过大.

3.诊断及排除

首先将分电器沿分火头旋转的方向转动少许,若起动后加速时仍有过早现象,一般是断电触点间隙过大,此时应调整触点间隙至标准值。

有条件时,应使用点火正时仪调校点火提前角至该发动机规定值。

3.2.7 点火时间过迟

1.故障现象

a.起动时,发动机旋转轻快;

b.加速时,发动机沉闷无力,动力下降;

c.消声器声响沉重,有时有"放炮"、"回火";

d.发动机温度过高。

2.故障原因

a.分电器沿分火头旋转方向转动过多;

b.分电器壳紧固螺钉松脱;

c.断电触点间隙过小;

d.离心或真空点火提前机构工作不良。

3.诊断及排除

a.拧松压板固定螺栓,将分电器沿分火头旋转方向转动少许若运转正常,则为分电器沿分火头旋转方向转动过多。

b.检查调整触点间隙至0.35~0.45mm;

c.检查离心调节器或真空调节器。离心调节器在分电器轴固定不动时,使凸轮向其工作方向转至极限,放松时应立即返回原位。

d.真空调节器在手动真空泵对其施加负压时,膜片能带动拉杆移动,负压消失,拉杆能迅速回位。

e.检查化油器分电器的真空管是否漏气。

3.2.8 点火错乱

1.故障现象

a.发动机不易起动,起动时有严重的"回火"、"放炮"现象;

b.发动机起动后,有规律地"回火"、"放炮",加速尤甚;

c.怠速不稳,容易熄火;

d.发动机动力性、经济性严重下降。

2.故障原因

a.高压分线排列顺序错乱;

b.高压分线对缸或邻缸相互插错;

c.分电器盖或高压分线严重窜电;

d.点火正时严重失准;

e.分电器凸轮或分电器盖安装方向与原方向相差180°。

3.诊断及排除

a.检查高压分线排列顺序与该发动机做功顺序是否一致(应沿分火头旋转方向插排高压分线)。

b.检查分电器是否窜电,可检查分电器盖的中央插孔间有无窜电。检查时将分电器盖悬空,拔出火花塞端所有分线距离缸体5mm左右,拔动触点,若某根高压分线跳火,表明该缸插孔与中央插孔窜电;也可检验旁插孔间是否窜电。检验时将中央高压线与高压分线插入两相邻旁插孔内,拔动触点,若高压分线距缸体端跳火,表明被测两插孔间窜电。

c.校正点火正时

(1)摇转曲轴,使第1缸处于压缩终了位置,对正正时标记;

(2)适当转动分电器,使触点处于微微张开状态后紧固分电器壳固定螺钉;

(3)装上分火头和分电器盖,将此时分火头所对应的分电器旁插孔插上第1缸高压线;

(4)按发动机做功顺序,沿分火头旋转方向插上其他各缸高压分线。

d.检查分电器凸轮轴或分火头是否有自转现象,触点固定螺钉、压板固定螺栓是否松动。

3.2.9 个别缸不工作

1.故障现象

a.发动机在各种转速运转时,消声器均发出有节奏的声音;

b.发动机运转不稳、抖动;

c.有时有"回火"、"放炮"现象,排气管冒黑烟;

d.动力下降,怠速不稳易熄火。

2.故障原因

a.个别高压分线脱落或漏电;

b.分电器凸轮磨损不均匀。分电器轴松旷偏摆;

c.个别火花塞工作不良;

d.高压线插错。

3.诊断及排除

a.查看高压分线有无脱落、漏电或插错;

b.在发动机中、低速时,作逐缸断火试验。若某缸断火后发动机转速明显下降或熄火,表明该缸工作良好;若某缸断火后,发动机无任何变化,表明该缸工作不良;

c.拔出不工作缸的高压分线,距火花塞5mm 左右作跳火试验。若有火,则为该缸火花塞工作不良或发动机机械故障;若无火,应检查该缸的旁插孔或高压分线是否漏电;

d.检查分电器凸轮是否磨损不均匀或上下窜动。

折叠 3.3典型案例分析

案例1:广州本田雅阁2.3L轿车发动机不能启动

故障现象

一辆广州本田雅阁2.3L轿车发动机无高压火,不能启动。

故障诊断与排除

检查点火系统,将点火开关置于"ON",用数字万用表测得点火线圈点火模块的供电电压为12.08V,测得该导线电压为7.8V。此导线的电压变化可说明发动机ECU对点火系模块有触发信号,发动机ECU正常工作。分别检测第一缸位置传感器(CYP)、上止点位置传感器(TDC)和曲轴位置传感器(CKP)的电阻分别为375Ω、371Ω和378Ω,检测均正常,将分电器从发动机上卸下,用手转动分电器轴,测得3个传感器的交流信号有效值分别是CYP为0.16V、TDC为0.31V、CKP为1.04V,说明这三个传感器输出基本正常。拆下点火线圈的线路连接,测得点火线圈初级绕组的阻值为1.0Ω,次级绕组的阻值为11.49KΩ,与标准值(初级绕组的阻值为0.6-4.8Ω,次级绕组的阻值为13-19KΩ)差别较大,表明点火线圈有损坏的可能。为进一步判断故障,取一国产DQ130型点火线圈,隔开附加电阻,将其连接在原车线路中。连接好线路后,将点火开关置于"ON",用手转动分电器,高压线产生高压火,说明点火线圈确实有故障。更换点火线圈后,发动机工作恢复正常。

案例2:94款2.2L雅阁轿车怠速运转时自动熄火、抖动

故障现象

一辆94款2.2L雅阁轿车轿车怠速状态下工作时自动熄火,而且抖动,急加速时瞬间反转5-6圈,然后熄火。但故障检查灯ENGINE CHECK并没有亮。因此无法使用自诊断系统,不能调出该车的故障码进行常规分析。

检修过程

根据熄火现象,判断可能是燃油系统出现问题。从燃油系统的检测接头得知系统油压低于0.2MPa(正常油压0.28-0.35MPa)。检查油压调节器汽油滤清器无问题。拆下汽油泵,测量其输出压力为0.3MPa(正常值0.55MPa),说明汽油泵有故障。更换汽油泵后,油压正常,怠速状态良好,但其他问题并没有解决。

发动机抖动的原因大多是由于缺缸造成的,须检查各缸是否正常工作。拆下各缸的火花塞,发现1、4缸的火花塞发黑有油,从而证实1、4缸没有工作,导致发动机抖动。更换这两个缸的火花塞后,故障依旧,说明不是火花塞的问题。再检查高压线,发现1、4缸高压线连接火花塞端不跳火,而分电盘端的这两缸高压均跳火,从而断定这两缸的高压线断路。更换后,故障排除。

急加速时,发动机反转,则一般说明点火顺序混乱。怠速状态工作正常,说明电脑没有问题。又检查各传感器均无问题,故障则可能是由于分电盘引起的。拆下分电盘,打开外壳后,发现固定分火头塑料绝缘座的一侧被电烧蚀,而且此塑料座的搭铁螺丝也被烧蚀,说明分火头对这个螺丝有放电现象。分析原因是出在1、4缸的高压线上,由于高压线断路,当分火头转到这两缸的任一缸时,无法通过高压电流传递出去,而且高压已经产生,能量很大,又距离固定分火头座的搭铁螺丝很近,因此高压电流将固定分火头的塑料座隔板击穿,对搭铁螺丝放电。当急加速时,由于点火线圈瞬间提供给分火头的高压能量很大,分火头则向搭铁螺丝放电,而分火头再对各缸点火时,使点火顺序混乱,导致发动机反转。更换分电盘后,发动机工作恢复正常。

案例3: 97款本田雅阁,发动机高温正常,低温不正常

故障现象

97款本田雅阁,发动机型号为F22B4,冬天在室外停放过夜,第二天清晨发动不着火,经检查没有高压火,检测故障代码,无故障代码输出。若停放在有暖气的车库内过夜,第二天发动机起动很容易,一打就着。反复多次,且发生的温度区域为3~5℃,低于3℃,发动机起动困难;高于5℃,发动机容易起动。

故障诊断与排除

雅阁系列发动机为程序控制燃油喷射系统,采用程控点火控制方式,点火信号由发动机控制电脑发出,来保证最佳的点火时刻、提供最大的点火能量。经过检查,电路一切正常,拆下分电器拿到室内对分电器进行检修。对点火线圈的电阻值进行测量,初级为0.76Ω、次级为17KΩ。该点火线圈的标准阻值在20℃测量时,初级为0.6~0.8Ω,次级为13~19KΩ。检测阻值在规定范围内,怀疑点火控制模块工作不正常。点火控制模块控制点火线圈的初级,而点火控制模块的工作是由发动机电脑控制的,于是决定更换一个新的点火控制模块。更换新的点火控制模块后,发动机很容易起动,认为故障排除了。当又一个寒冷的早晨时,该故障现象又一次发生,最后经过换件对比试验,当换上一个新的点火线圈后,故障排除。此故障现象在汽车有关执行元件,如电磁线圈、电磁阀、喷油器及电动机上经常发生。所以对线圈的电阻值检测必须按照规定条件,在环境温度为20℃时进行,同时对线圈进行长时间通、断电工作实验。或者在实际工作温度条件下,就车测量其电阻值和电压值,以获得值域区外的工作参数,来鉴别其性能好处。

案例4: 本田雅阁轿车发动机偶尔熄火

故障现象

一辆广州本田雅阁2.3L轿车,发动机工作一段时间后自行想火。起初故障两三天出现一次,后来越来越严重,有时一天指发生十多次熄火现象。故障在发动机冷车时较少发生,在发动机运行较长时间后容易发生,且熄火后要等一段时间才能重新起动。

故障诊断与排除

此类故障较难判断,只有当故障发生时才有可能迅速做出判断。机会终于来了,这次熄火地点距修理厂不远。大家迅速赶到现场,根据经验,首先判断发动机有没有高压火。拔出高压线做跳火试验,结果发现发动机无高压火,至此将故障范围宿小至点火系统

从点火系统线路图上可看出,引起发动机无高压火的原因有:①熔丝熔断;②点火线圈有故障;③点火控制模块有事故;④线路有故障;⑤气缸位置传感器有故障;⑥发动机控制模块有故障。检查熔丝,正常。在点火开关在"ON"位置时,检查点火控制模块(ICM)的黑/黄导线与搭铁端之间电压,为12V,正常。检查点火线圈与ICM之间的白/黑导线与搭铁端之间电压,为12V,正常。这时,拔出高压线,做跳火试验。将至发动机控制模块的黄/绿导线瞬间搭铁,正常情况下,高压线能跳火,此时该车没跳火,至此可以判断故障出在两个部件上:一是点火线圈,二是点火控制模块。取来点火线圈,更换到这辆广州本田雅阁2.3L轿车上,按照线路图,将点火线圈线路连接好。再按上述方法试验,此时高压线有高压火,于是判断原车点火线圈已损坏。取来新的点火线圈,更换后,故障排除。

折叠 编辑本段 参考文献

1. 王凤岐编,《汽车诊断技术人民交通出版社,2003

2. 高纪春编,《汽车的故障与诊断北京理工大学出版社,2006

3. 张建俊主编,《汽车诊断与检测技术》人民交通出版社,2003

4. 张广辉,张宏坤编著,《汽车故障诊断技术》高等教育出版社,2005

阅读全文

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