电子点火系统的控制与故障诊断

教学目标

1.熟悉点火控制系统的组成。

2.掌握汽车点火系统的原理。

技能目标：会使用相关工具对电子点火控制系统故障进行诊断。

素养目标：培养学生对电子点火系统的控制操作能力，培养学生动手实践操作的能力。

教学场景

实训楼汽车汽修车间。

任务实施

一、电子点火控制系统

现代点火控制系统都是计算机控制的电子控制系统。它可以分为两大类，一类是有分电器的，一类是没有分电器的。但是它们的主要组成及控制原理是相同的。

蓄电池点火系统的组成：

（1）点火器：包括点火控制电路、闭合角控制电路、点火器信号电路、功率晶体管及其驱动电路等。

（2）点火线圈及分电器：点火线圈采用一次线圈电阻值很小的高能点火线圈。在有分电器的系统中，各气缸共用一个点火线圈；在无分电器的系统中，将气缸分组，每组共用一个点火线圈，或者是每个气缸独立用一个线圈。

蓄电池点火控制系统的组成如图4-3所示。

1. ECU的输入信号

ECU的输入信号，除了节气门位置传感器、空气流量计、水温传感器等送来的信号外，还有曲轴位置传感器送来的以下信号：

① G信号。所谓G信号，即上止点参考位置信号。它的周期对应的曲轴转角等于发动机各缸工作间隔所对应的曲轴转角（四缸发动机为180°，六缸发动机为120°）， G信号的相位所对应的曲轴位置与各组活塞的上止点位置有一定的角度，一般为上止点前10度。

根据G信号，ECU可能准确地计算出曲轴每转1°及一周所用时间和发动机转速。由转速和其他传感器输入的参数，ECU可查表得到点火提前角和点火线圈通电时间。根据计算的1°信号所用时间，可计算出G信号后点火器的通电和断电时刻，最后输出点火控制信号。

在无分电器的点火控制系统中，有的将上止点位置G信号分为G1和G2，两信号相隔180°（曲轴转角360°）。在丰田皇冠汽车无分电器点火控制系统中，G1设定在第六缸上止点附近，G2设定在第一缸上止点附近。

② Ne信号。所谓Ne信号，即发动机曲轴转速信号。

Ne信号的每一个脉冲，表示发动机曲轴转过一个固定的角度。一般的系统中，Ne信号周期为转轴转过30°所对应的时间，在较精密的系统中，Ne信号周期为曲轴转过1°所对应的时间。

2. ECU的输出信号

（1）点火控制信号IGt 。 IGt实际上就是点火器中功率晶体管的通断控制信号。它是ECU输出到点火组件的点火命令信号，也是点火组件计算闭合角的基准信号。IGt信号输出后，在活塞位置达到存储器所记忆的最佳点火时间时，IGt信号消失，也就是发出了点火指令。

（2）辨缸信号IGdA、IGdB。曲轴每转一周将产生多个G信号，而每个G信号与点火气缸的对应关系应该是确定不变的。在有分电器的系统中，由于点火气缸是由分火头的指向决定的，所以不会出现问题。但是在无分电器的系统中，仅有G信号不能决定具体的点火气缸，所以ECU输出信号中增加了辨缸信号IGd，以便与G信号一同决定需要点火的气缸。在无分电器同时点火方式中，又把IGd分为IGdA和IGdB。

3.无分电器点火控制系统（DIL）

无分电器点火控制系统是一种全电子化的点火系统。

（1）优点。

①由于没有机械传动，减少了分火头与旁电极这一中间跳火间隙的能量损耗和干扰；

②由于无分电器，也使发动机各部件的布置更容易、更合理。

（2）分类。

无分电器点火控制系统分为两类：每缸一个点火线圈的独立点火方式；两个活塞位置同步缸（两个缸的活塞同时到达上止点位置，但一个缸为压缩行程的上止点，另一个缸为排气行程的上止点）共用一个点火线圈的同时点火方式。

①无分电器独立点火方式控制系统。

由于每缸都有独立的点火线圈，所以即使发动机的转速高达9000 r/min，线圈也有较长的通电时间（大的闭合角），可以提供足够高的点火能量。与分电器系统相比，在相同的转速和相同点火能量下，单位时间内点火线圈的电流要小得多，因此，线圈不易发热而体积又可以非常小巧，一般是将点火线圈压装在火花塞上，这种点火方式控制系统特别适合于多气门发动机。

②无分电器同时点火方式。

1、6缸，2、5缸及3、 4缸分别为同步缸，两同步缸共用一个线圈，其方法是两同步缸的火花塞与共用的点火线圈二次线圈串联。当点火线圈一次线圈断电时，一个气缸处于压缩行程的上止点，所以为有效点火；而另一个气缸处于排气行程的上止点，为无效点火。由于处于排气行程中气缸内的压力很低，加之废气中导电离子较多，其火花塞很容易被高压击穿，消耗的能量非常少，不会对压缩行程气缸点火产生影响。

二、电子点火系统的故障分析

（1）常见故障。

电子点火系统的常见故障有不点火、火花弱、点火时间不当和缺火等。

（2）故障诊断。

下面以发动机不能启动为例，阐述电子点火系统故障诊断的一般程序不同车型的电子点火系统线路结构不尽相同，但都可以按图4-4的检查方法和故障诊断程序准确、迅速地排除故障，关键是对具体的点火线路结构要熟悉。

三、磁感应式电子点火系统故障的诊断与排除方法

1.点火系统低压电路部分故障

（1）故障原因：点火线圈、电子控制器、磁感应传感器及其连接线路有故障。

（2）故障的诊断与排除方法。①外部检查：检查点火系统线路连接是否正确、可靠；检查分电器等器件是否完好、安装是否可靠。②拆线间隔断搭铁试火花：拆下点火线圈负端子上的连接线，另接上一根导线。接通点火开关，用外力带动曲轴转动，将点火线圈上的连接导线间断搭铁，用中央高压线跳火，如果无火花，说明火线圈及其接线路有故障，应分别检修；如果有火花，应检查电子控制器。③拆线间断加压试火花：断开点火开关，将点火线圈上的连接导线恢复到原来状态，取下传感器插头，接通点火开关，分别在插头的两接线端子上间断施加1.5 V或者2V的直流电压，如中央高压线跳火故障在传感器，应检修；如果无火花，则故障在电子控制器及其连接线路，应分别检修；若电子控制器损坏，应更换新品。

2.点火系统高压电路部分故障

（1）故障原因：配电器、分缸线、火花塞有故障；传感器信号电压极性接反，点火不正时等。

（2）故障的诊断与排除方法。①外部检查：检查高压线是否脱落、插错；接通点火开关，用外力带动曲轴转动，检查分电器盖、火花塞是否漏电等。②间断旁磁路试火花：拆开分电器盖，接通点火开关，用螺丝刀间断短接定子与转子爪极，用中央高压线在分火头上跳火，如果有火花，则故障在分火头，应检查或更换；如果无火花，应拆下火花塞上的分缸线，检查跳火情况。③转动曲轴试火花：断开点火开关，将中央线和分电器盖装好，从火花塞上拆下分缸线，接通点火开关，用外力带动曲轴转动，将分缸线在缸体上跳火，如无火花，故障在分电器盖或分缸线，应分别检修或更换；如果有火花，应拆下火花塞检查，有故障时应检修或更换，若各分线有火花，火花塞良好，应检查传感器信号电压极性。④转动定子底板试火花：断开点火开关，将分缸线和火花塞装好，取下分电器，接通点火开关。转动定子底板，当转子和定子爪极大致对齐时，中央高压线与搭铁处之间产生电火花，说明接线正确，否则应交换传感器信号线位置。如果传感器信号线接正确，则应调整点火正时。

若点火系统同时出现多个故障，仍需按上述方法重复检查多次，直至所有故障均排除为止。

四、点火正时的检测与调整

1.点火正时检查

一般检查时，启动发动机，使冷却液温度上升到80℃，急加速，如转速不能随之立即增高，感到发闷，或在排气管中有“突突”声，说明点火过迟；如出现类似金属敲击声，说明点火过早。使用点火正时灯（仪）检查时，查找并验证飞轮或曲轴前端皮带盘上1缸压缩终了上止点标记和点火提前角标记，擦拭使之清晰可见，如标记不清晰，最好用粉笔或油漆将标记描白。将点火正时灯（仪）正确连接到汽车发动机上，将传感器插接在1缸火花塞与高压线之间。必要时，接上转速表和真空表。启动发动机至正常工作温度状态，保持在怠速下稳定运转。打开正时灯并对准正时标记（正时刻度盘或正时指针），调整正时灯电位器，使正时标记清晰可见，就如同固定不动一样。此时表头读数即为发动机怠速运转时的点火提前角。用同样的方法可分别测出不同工况、转速时的点火提前角并记录。在拆下真空管接头并堵住（点火提前机构不起作用）的情况下，怠速时测出的点火提前角为初始提前角（基本点火正时）。实际上，在怠速时由于离心式和真空式调节器未起作用或作用很小，在上述怠速时测得的提前角基本就等于初始提前角。在拆下真空管的情况下。发动机在某一转速下测得的提前角减去初始提前角，即可得到该转速下的离心提前角；反之，在连接真空管的情况下，发动机在同样转速下测得的提前角减去离心提前角和初始提前角，则又可以得到真空提前角。用同样的方法可分别测出初始提前角及不同工况、转速、负荷时的离心提前角和真空提前角并记录。测出的点火提前角应与规定标准值进行对照，判断点火提前角的大小是否符合要求。不符合要求，应调整点火正时。

2.点火正时调整

调整点火提前角的基本方法是转动分电器壳体。点火过早时应顺着分电器轴旋转方向转动分电器壳体，点火过迟时则反向转动分电器壳体。点火正时的调整有静态正时和动态正时。

（1）静态正时调整时，查间隙（电子点火式的可略过）。用厚薄规检查断电器触点间隙，正常应为0.350.45 mm。调整时，用起子松开锁紧螺钉，转动调整螺钉使之符合要求。～

（2）找记号。转动曲轴，将1缸活塞转到压缩冲程上止点附近（向火花塞孔塞棉丝或用手指感觉到有压力以验证），对准飞轮或皮带轮上的初始点火正时标记上。

（3）调0位。有辛烷值调节器的应将其调整在0位。

（4）对分火头。检查分火头是否正对着分电器盖上的1缸高压线插孔，否则予以调整，松开分电器固定螺栓并适当转动，使分火头对准1缸分缸线插孔位置。对准后初步固定。

（5）查跳火。检查分电器是否正处于恰好高压跳火位置（初级电流恰好切断位置），否则转动分电器外壳位置进行调整，然后固定分电器。

（6）对分缸线次序。按点火次序，顺分火头转动方向，插上各缸分缸线。3缸机是：1—2—3； 4缸机是：1—3—4—2（桑塔纳、奥迪、切诺基等）或1—2—4—3 （BJ2021） ； 6缸机一般是1—5—3—6—2—4。

3.路试检查

进行路试检查使发动机走热后，在平坦、坚硬路面上以最高挡最低稳定车速行驶。急加速时，若听到轻微的突爆声且瞬间消失（装有爆震限制器的发动机就没有突爆声），车速迅速提高，则为点火正时正确；若突爆声强烈明显且长时间不消失，则为点火过早；若听不到突爆声，且加速缓慢，排气管有“突突”声，则为点火过迟。

五、影响点火提前角的因素

1.发动机转速对点火提前角的影响

发动机转速升高，点火提前角应该增大。在普通EFI系统中，由于采用的是机械式离心调节器，所以调节曲线与理想点火调节曲线相差较大。当采用ESA时，可以使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。

2.进气歧管绝对压力对点火提前角的影响

当管路压力高（真空度小，负荷大）时，要求点火提前角小；反之，管路压力低（真空度高，负荷小）时，要求点火提前角大。在普通EFI系统中，由于采用真空调节器，所以调节曲线与理想曲线相差较大。当采用ESA控制系统时，可以使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。

3.辛烷值对点火提前角的影响

发动机在一定条件下，会出现爆震现象。爆震使发动机动力下降、油耗增加、发动机过热，对发动机极为有害。发动机的爆震与汽油品质有密切关系，常用辛烷值来表示汽油的抗爆性能。汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可以加大；反之，汽油的辛烷值越低，抗爆性越差，点火提前角应减少。在无电控的普通点火系统中，是靠人工分电器初始位置进行调节来实现的。在EFI中，为了适应不同辛烷值的汽油的需要，在实际运用时，可以根据不同的汽油品种进行选择。在出厂时，一般开关设定在无铅汽油的位置上。

4.点火提前角的控制方式

在ESA控制系统中，根据有关传感器送来的信号，ECU计算出最佳点火时刻，输出点火正时信号（IGt），控制点火器点火。在发动机启动时，不经ECU计算，点火时刻直接由传感器信号控制一个固定的初始点火提前角。当发动机转速超过一定值时，自动转换为由ECU的点火正时信号IGt控制。

（1）初始点火提前角。

为了确定点火正时，ECU根据上止点位置确定点火的时刻。在有些发动机中，ECU把G1或G2信号后第一个Ne信号过零点定为压缩行程上止点前10°， ECU计算点火正时时，就把这一点作为参考点。这个角度就称作初始点火提前角，其大小随发动机而异。

（2）点火提前角的计算。

发动机工作时，ECU根据进气歧管压力（或进气量）和发动机转速，从存储器存储的数据中找到相应的基本点火提前角，再根据有关传感器信号值加以修正，得出实际点火提前角。

实际点火提前角=初始点火提前角个基本点火提前角+修正点火提前角（或延迟角）

（3）点火提前角的控制。

点火提前角的控制包括以下两种基本情况。

①启动期间的点火时间控制：发动机在启动时，在固定的曲轴转角位置点火，与发动机的工况无关。

②启动后发动机正常运行期间的点火时间控制：点火时间由进气歧管压力信号（或进气量信号）和发动机转速确定的基本点火提前角和修正量决定。

修正项目因发动机而异，并根据发动机各自的特性曲线进行修正。

六、爆震控制

爆震是汽油机运行中最有害的一种故障现象。发动机工作如果持续产生爆震，火花塞电极或者是活塞就可能产生过热、熔损等现象，造成严重故障，因此必须防止爆震的产生。

爆震与点火时刻有密切关系，同时还与汽油的辛烷值有关。

在传统的点火系统和无爆震控制的点火系统中，为防止爆震的发生，其点火时刻的设定往往远离爆震边缘。这样势必就会降低发动机效率，增加燃油消耗。而具有爆震控制的点火系统，点火时刻到爆震边缘只留一个较小的余量，或者说，就在爆震界面上工作，这样既控制了爆震的发生，又能更有效地达到发动机的输出功率。

1.爆震控制系统

组成：传感器和ECU两大部分。

从硬件上看，爆震控制系统实际上就是加了爆震传感器的点火控制系统。

2.爆震控制方法

工作原理：爆震传感器安装在发动机的缸体上，利用压电晶体的压电效应，把缸体的振动转换成电信号输入ECU， ECU把爆震传感器输出的信号进行滤波处理，同时判定有无爆震以及爆震强度的强弱，进而推迟点火时间。当ECU有爆震信号输入时，点火控制系统采用闭环控制方式，爆震强，推迟点火角度大；爆震弱，推迟点火角度小，并在原点火提前角的基础上推迟点火提前角，直到爆震消失为止，当爆震消失后，在一段时间内维持当前的点火时间角。如果没有爆震发生，则逐步增加点火提前角一直到爆震发生，当发动机再次出现爆震时ECU又使点火提前角再次推迟，调整过程如此反复进行。

训练评价

考核要求：

1.在规定的时间内完成点火系统的故障排除。

2.在操作过程中出现的违规操作，应及时指正。

3.符合安全文明生产的要求。

考核标准：

实训报告：

1.叙述拆装点火系统的步骤。

2.写出检测点火系统的方法。

3.叙述拆装点火系统的注意事项。