1、1 汽油机电控点火系统的故障诊断与维修 电控点火系统（电控点火系统（ESA）由信号输入装置、）由信号输入装置、ECU和执和执行器三部分组成。电控点火系统主要控制发动机的点火行器三部分组成。电控点火系统主要控制发动机的点火时刻、点火持续时间和爆燃。对点火系统控制合理，能时刻、点火持续时间和爆燃。对点火系统控制合理，能使发动机的动力性、经济性达到最佳，同时使排放污染使发动机的动力性、经济性达到最佳，同时使排放污染物的生成达到最少。物的生成达到最少。2知识要求：知识要求：1.了解点火系统的作用和点火系统控制过程了解点火系统的作用和点火系统控制过程2.掌握点火系统的组成和工作原理掌握点火系统的组成和工
2、作原理3.掌握电子点火系统工作过程掌握电子点火系统工作过程4.掌握点火提前角的控制原理掌握点火提前角的控制原理能力要求：能力要求：1.认识电火系统各组成部件认识电火系统各组成部件2.能正确检查点火的高低压电路，并能对常见故障进行能正确检查点火的高低压电路，并能对常见故障进行检修检修3对点火系有如下要求：1.点火装置应能产生足以击穿火花塞间隙的高压电；2.电火花应有足够的点火能量；3.能根据发动机工况的变化提供最佳的点火时刻；4.在特殊使用条件下，如热带、寒带、潮湿地带以及空气稀薄的高原地带行驶的车辆点火装置必须可靠地工作。4一、点火系统的发展 1886年，第一辆以四循环内燃机为动力的汽车是以磁
3、电机为电源的点火系。20世纪60年代，出现了晶体管代替触点通断点火线圈初级电流的电子点火系统。20世纪70年代初，无触点的电子点火系统开始出现。并在短时间内得到了迅速发展及广泛运用。20世纪70年代末，以微机控制点火时刻的电子控制系统开始在汽车上使用。微机控制点火系统解决了传统电子点火系统不能适应发动机工况和状态改变时对点火提前角的实际需要的问题，使发动机的油耗和排污进一步降低。目前，最先进的是无分电器微机控制的电子点火系。5二、电子点火系的类型 1.按照点火信号发生器的类型分类（1）霍尔式电子点火系统 该类点火系统的信号发生器是用霍尔元件制成。（2）磁感应式电子点火系 该类点火系统的信号发生
4、器是利用电磁感应原理制成，（3）光电式电子点火系统 该类点火系统的信号发生器是利用发光元件和光电转换元件制成。微机控制点火系统解决了传统电子点火系统不能适应发动机工况和状态改变时对点火提前角的实际需要的问题，使发动机的油耗和排污进一步降低。目前，最先进的是无分电器微机控制的电子点火系。6二、电子点火系的类型2.按初级电流控制方式分类 （1）信号触发式电子点火系统 点火线圈的初级电流由点火触发信号控制，触发信号由发动机曲轴和分电器轴转动的位置以及点火提前机构的工作情况决定。早期的电子点火系统几乎都是该类系统。（2）微机控制点火系统 该类系统是利用微机控制点火时刻的电子控制系统。7三、传统电子点火
5、系的组成 传统电子点火系主要由电源、点火开关、点火线圈、分电器（信号发生器、配电器和点火提前调节装置）、火花塞以及高压线等组成。8四、传统电子点火系的工作原理 在传统电子点火系中，电源供给的低压直流电，经点火线圈初级绕组到达点火模块，点火模块根据分电器中的信号发生器传来的电信号，判断曲轴位置，从而控制点火线圈初级绕组电流的通、断，进而把经过点火线圈的电流转化为脉冲电流，点火线圈产生高压电，再经配电器分送到各缸火花塞，在火花塞的电极间产生电火花，点燃可燃混合气，使发动机工作。传统点火系的工作原理如图3-26所示。9四、传统电子点火系的工作原理 图3-26 传统电子点火系工作原理10四、传统电子点
6、火系的工作原理 发动机工作时，分电器轴带动信号发生器的信号装置旋转。信号装置便能根据不同的工作机理，输出对应于气缸数及曲轴位置的较高电压信号，这个电压信号使点火控制器集成电路中末级大功率三极管导通，点火系初级电路接通：电源“”点火线圈点火控制器（三极管）搭铁。当信号发生器输出较低的电压信号时，使点火器大功率三极管截止，初级电路切断，次级产生高压。11 普通电子点火系统对点火提前角的控制均采用离心式或真空式点火提前装置，存在机械系统滞后效应、磨损以及装置本身的机械记忆等因素的影响。该点火系统不能保证点火时刻处于最佳值，逐渐被电控点火系统取代。电控点火系统由ECU根据汽油发动机的运行工况对点火提前
7、角进行动态调整和控制，同时采用爆震传感器对爆震进行检测，ECU根据检测结果对点火提前角进行反馈控制。因此，电控点火系统能够在发动机任何工况下提供最佳的点火提前角，使发动机动力性、经济性、排放性都达到最佳。12 微机控制点火系统主要由与点火有关的各种传感器、电子控制器（电控单元ECU）、点火控制器（点火器）、电源、点火线圈、分电器（有分电器电控点火系统）、火花塞等组成，微机控制点火系统的组成框图如图3-27所示。一、微机控制点火系统的组成13 1.传感器及其作用传感器用来检测与点火有关的发动机工作信息，并将检测结果输入电子控制器，作为运算和控制点火时刻的依据。各车型使用的传感器类型、数量、结构及
8、安装位置不同，但其作用大同小异。2.电子控制器（电控单元ECU）电子控制器是点火控制系统和电控燃油喷射系统的核心，其作用是接收各相关传感器及开关信号，并按照设定的程序对输入信号进行运算、分析后，输出控制指令，控制电子点火器工作，实现最佳的点火提前角控制和点火线圈初级线圈通断控制。电子控制器的结构如图3-28所示，它包括中央处理器（CPU）、输入/输出装置、存储器、A/D转换器、电源电路和备用电路等。一、微机控制点火系统的组成14 一、微机控制点火系统的组成图3-28 电控单元ECU组成15 3.点火控制器 点火器是电控点火系统的执行器，其作用是根据ECU的指令，通过内部大功率三极管的导通和截止
9、，控制初级电流的的通断，完成点火工作。4.电源 电源一般由蓄电池和发电机共同组成，主要是为点火系统提供电能，启动时由蓄电池提供，启动后由发电机提供。5.点火线圈 点火线圈可以将火花塞跳火所需的能量存储在线圈磁场中，并将电源提供的低压电转变成足以击穿火花塞间隙的1520KV的高压电。6.分电器 在有分电器的电控点火系统中，分电器要实现点火的分配，按照点火顺序依次给各缸的火花塞。7.火花塞 一、微机控制点火系统的组成16 1微机控制有分电器点火系统 有分电器电控点火系统的次级线圈产生的高压，通过分电器中的配电器按各缸点火顺序进行分配，并依次送到各缸火花塞。该系统在进行高压分配时产生较多电火花，不仅
10、浪费能量，而且产生电磁干扰，如图3-29所示。随着无分电器电控点火系统的出现，有分电器电控点火系统已趋于淘汰。二、微机控制点火系统的分类17 2.微机控制无分电器点火系统 微机控制无分电器点火系统取消了分电器，该系统中点火线圈上的高压线直接与火花塞相连。发动机工作时，电控单元根据各传感器输入的信息，经分析、运算和处理后根据点火顺序将点火控制信号送到点火器，由点火器控制初级线圈的通断，使次级线圈产生高压，适时地控制各缸火花塞点火，如图3-30所示。二、微机控制点火系统的分类18 二、微机控制点火系统的分类图3-30 无分电器式电控点火系统组成示意图 19 （1）两缸同时点火方式1）点火线圈分配式
11、两缸同时点火 ECU根据凸轮轴位置传感器信号，选择相应点火的汽缸，并将点火信号送给点火组件，点火组件中的大功率晶体管按点火顺序依次次截止或导通，从而控制每个点火线圈顺序产生高压电，此高压由点火线圈直接输送到成对的两缸火花塞上，使火花塞跳火，如图3-31所示。二、微机控制点火系统的分类20 二、微机控制点火系统的分类1-输入电路；2-稳压电源；3-微处理器；4-输入电路；5-闭合角控制电路；6-IGf发生电路 7-气缸判别电路；8、9、10-驱动电路；11-点火线圈；12-火花塞 图3-31 点火线圈分配式两缸同时点火的电路分析21 2）二极管配电式两缸同时点火 二极管配电点火方式是四个汽缸公用
12、一个点火线圈，其内部装有两个初级线圈、一个次级线圈，利用四个高压二极管的单向导电性与火花塞构成两个回路，完成对一、四缸和二、三缸的高压分配。点火器中的两只功率三极管分别控制一个初级线圈，两只功率三极管由电控单元按点火顺序交替控制其导通与截止，如图3-32所示。二、微机控制点火系统的分类22 二、微机控制点火系统的分类 1-电子点火器；2-点火线圈；3-气缸盖；4-次级绕组；5-初级线圈A；6-初级线圈B 图3-32二极管分配式两缸同时点火的电路分析23 3）单独点火方式 单独点火方式在多气门、高转速汽油发动机上普遍采用，其结构如图3-33所示。该点火系统由电控单元、点火控制模块、点火线圈和火花
13、塞等组成。二、微机控制点火系统的分类24 二、微机控制点火系统的分类 图3-33 各缸单独点火方式电路分析25 汽油机微机控制点火系统的功能主要包括点火提前角控制、通电时间控制和爆震控制三个方面。1.点火提前角控制 在点火系统的控制中，大多数车型的实际点火提前角等于初始点火提前角加基本点火提前角加修正点火提前角，而根据发动机的运行工况不同，ECU对实际点火提前角业要做出相应调整。如启动期间的点火提前角控制和发动机正常运行时的点火提前角控制。（1）启动工况的点火提前角控制（2）正常运行时的点火提前角控制三、微机控制点火系统的功能26 2.通电时间控制 通电时间控制指的是ECU根据发动机转速和蓄电
14、池电压调节初级线圈的通电时间。当点火线圈的初级电路接通后，其初级电流按指数规律增长。通电时间越长，初级线圈断开电流越大，次级线圈产生的高压越大，火花塞点火能力大大加强。在发动机工作时，必须保证初级线圈有足够的通电时间。但通电时间过长，电流过大，会使点火线圈发热，甚至烧坏，并会造成电能的浪费。因此，合理的通电时间，既能得到较大的初级电流，获得较高的点火能量和次级电压，改善点火性能，同时又不会损坏点火线圈。三、微机控制点火系统的功能27 通电时间的长短可以用闭合角来衡量，闭合角指的是初级线圈通电时对应的曲轴转角。不同的转速，单位曲轴转角所代表的绝对通电时间各不相同。因此，在现代汽车的电控点火系统中
15、，要随着发动机转速的变化对闭合角进行控制，当转速升高时，闭合角应增大，如图3-38所示。当电源电压发生变化时，初级线圈达到饱和电流所需的绝对时间也会发生变化。为了准确的控制通电时间（闭合角），通过试验把不同的蓄电池电压和不同转速下，初级线圈电流达到饱和时所需的通电时间（闭合角），绘成闭合角脉谱图存储在ROM中，如图3-39。发动机工作时，ECU根据转速信号和蓄电池电压信号在脉谱图中查出相应的闭合角，对初级线圈的通电时间进行控制。三、微机控制点火系统的功能28 三、微机控制点火系统的功能图3-38 闭合角与转速的关系 图3-39 通电时间u电源电压的关系29 3.爆震反馈控制汽油机的爆震和点火提
16、前角有非常密切的关系。一般情况下，点火提前角越大，产生爆震的可能性越大。当爆震产生时，减小点火提前角可消除爆震；如果点火提前角远离爆震边缘，又会导致发动机的动力性、经济性不能达到最佳。如图3-40所示，在采用闭环控制的电控点火系统中，ECU根据爆震传感器信号，对点火提前角进行反馈控制，使发动机处于爆震的边缘，既能防止爆震发生，又能保证汽车动力性和经济性。三、微机控制点火系统的功能30 三、微机控制点火系统的功能图3-40 爆震控制电路框图31 一、电控点火系统检修步骤，如图3-42所示。项目实施32 AJR型发动机点火系主要组件的检修 AJR型发动机点火系统采用无分电器双火花直接点火系统。点火
17、线圈发生故障，发动机立即熄火或不能启动。ECU不能检测到该故障信息。如果一个火花塞由于开路使这个点火回路断开，那么和它共用一个点火线圈的火花塞也因电气线路故障而不能跳火。如果一个火花塞由于短路而不能跳火，但电气回路没有断开，那么和它共用一个点火线圈的火花塞仍然能够跳火。图3-43为AJR型发动机点火系电路接线图。任务实施33 任务实施34 测试点火线圈的供电电压。拔下点火线圈的4针插头，用发光二极管测试灯连接在发动机接地点和插头上端子2之间，打开点火开关，发光二极管测试灯应亮。如果测试灯不亮，检查中央电器D插头23端子与4针插座端子2之间线路是否断路。测试点火线圈工作。拔下4个喷油器的插头和点火线圈的4针插头，打开点火开关，用发光二极管测试灯连接发动机接地点和插头上端子1，接通启动机数秒，测试灯应闪亮，然后用测试灯连接发动机接地点和端子3，接通启动电动机数秒，测试灯应闪亮。如果测试灯不闪，检查点火线圈插头上端子和发动机控制单元线束的插头间导线是否开路或短路，如果线路正常，应更换发动机ECU。任务实施
