【任务导入】
无分电器点火系统中去掉了传统点火系统的分电器，故没有旋转元件产生的机械摩擦，高压线数量少而且短，抗干扰能力更强。由于无分电器点火系统具有上述突出特点，所以20世纪80年代问世以来，在美、日及欧洲发达国家得到迅速发展和广泛应用，带来了点火系统发展的又一次飞跃。进入20世纪90年代后，无分电器点火系统在发达国家的应用已经比较普遍，我国一汽大众生产的部分奥迪轿车和捷达轿车、上海大众汽车公司生产的部分桑塔纳2000型轿车等也相继采用了无分电器点火系统。无分电器点火系统正逐步成为点火系统的主流。
【任务分析】
要掌握无分电器点火系统并学会无分电器微机点火系统的检修，我们要先通过学习来了解它的构造和工作原理，再通过实践操作来掌握无分电器微机控制点火系统的检测与诊断方法。
【相关知识】
一、无分电器微机控制点火系统的优点
（1）在不增加电能消耗的情况下，进一步增大了点火能量。
（2）受无线电的干扰大幅度降低。
（3）避免了与分电器有关的一些机械故障，工作可靠性提高。
（4）高速时点火能量有保证。
（5）节省了安装空间，有利于发动机的合理布置，为汽车车身的流线型设计提供了有利条件。
（6）无需进行点火正时方面的调整，使用、维护方便。
二、无分电器微机控制点火系统的组成
无分电器微机控制点火系统由低压电源、点火开关、微机控制单元（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。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，如图3－36所示。
三、无分电器微机控制点火系统的工作原理
无分电器微机控制点火系统根据高压配电方式的不同可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受无线电的干扰降低到最低水平。
由于一个线圈向一个汽缸提供点火能量，因此在发动机转速相同时，单位时间内线圈中通过的电流要小得多，线圈不易发热，这种线圈的初级电流可以设计得较大，即使在发动机以9 000r/min高速运行时，也能够提供足够的点火能量。独立点火方式因车型的不同，其控制电路也存在一定的差异，有些采用一个点火控制器，如日产地平线2000轿车RB20DC发动机。点火线圈独立、共用一个点火控制器的点火系统工作原理如图3－54所示。
图3－54 点火线圈独立、共用一个点火控制器的点火系统工作原理图
有些则采用多个点火控制器，如奥迪5缸发动机，但其工作原理相同，如图3－55所示。发动机工作时，微机控制单元（ECU）不断检测传感器的输入信号，根据存储器存储的数据计算并求出最佳点火提前角和通电时间，以点火基准传感器为标准，按照发动机各缸的做功顺序，确定每一缸点火线圈的接通时间和通电时间，并将其转换为该缸点火线圈的控制信号IGi（i指第i个汽缸）。当某缸的控制信号为低电平时，点火控制器中对应此缸的功率晶体管导通，点火线圈通电；当该缸的控制信号变为高电平时，对应的晶体管截止，线圈中电流被切断，次级线圈产生高压电，将火花塞电极击穿点火。独立点火的点火控制器需要判别的点火汽缸的数目多，因此汽缸判别电路较复杂。
图3－55 点火线圈独立、分组共用点火控制器的点火系统工作原理图
点火线圈配电方式（见图3－56）是一种直接用点火线圈分配高压电的同时点火方式。几个相互屏蔽的、结构独立的点火线圈组合成一体，称为点火线圈组件。4缸机的点火线圈组件有两个独立的点火线圈，6缸机的点火线圈组件有三个独立的点火线圈。每个点火线圈供给配对的两个缸的火花塞以高压电。点火控制器中有与点火线圈数量相等的功率三极管，各控制一个点火线圈的工作。点火控制器根据微机提供的点火信号，由汽缸判别电路按点火顺序轮流激发功率三极管，使其导通或截止，以此控制点火线圈初级绕组的通断，产生次级电压而点火。点火线圈配电方式点火系统是应用最广泛的一种无分电器微机控制点火系统。
二极管配电方式（见图3－57）是利用二极管的单向导通特性，对点火线圈产生的高压电进行分配的同时点火方式。与二极管配电方式相配的点火线圈有两个初级绕组、一个次级绕组，相当于是共用一个次级绕组的两个点火线圈的组件。次级绕组的两端通过四个高压二极管与火花塞组成回路，其中配对点火的两个活塞必须同时到达上止点，即一个处于压缩行程上止点，另一个处于排气行程上止点。微机控制单元根据曲轴位置等传感器输入的信息，经计算、处理，输出点火控制信号，通过点火控制器中的两个大功率三极管，按点火顺序控制两个初级绕组的电路交替接通和断开。当1、4缸点火触发信号输入点火控制器时，大功率三极管VT1、初级绕组N1断电，次级绕组产生虚线箭头所示方向的高压电动势，此时1、4缸高压二极管正向导通而使火花塞跳火。当2、3缸点火触发信号输入点火控制器时，大功率三极管VT2截止，初级绕组N1断电，次级绕组产生实线箭头所示方向的高压电动势，此时2、3缸高压二极管导通，故2、3缸火花塞跳火。二极管配电方式的主要特点是一个点火线圈组件为四个火花塞提供高压电，因此特别适宜于4缸或8缸发动机。
图3－56 点火线圈配电方式
图3－57 二极管配电方式
四、主要元器件的结构及原理
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相比，火花塞、高压线和主要传感器的结构和原理基本相同，但是微机控制单元、点火控制器和点火线圈在结构和原理方面存在一些差异，如图3－58所示。
1．微机控制单元
由于无分电器点火系统取消了机械式高压配电而改为电子式高压配电，因此，微机控制单元不再只控制一个点火线圈初级绕组的通断，而是要根据曲轴的不同位置，按一定顺序控制两个或多个点火线圈初级绕组，以实现电子式高压配电。微机控制单元除了包括输入接口电路、A/D转换器、微机控制单元（CPU）、只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）等组成部分外，还增加了汽缸判别（简称判缸）电路（又称为分电电路），以根据曲轴位置传感器或汽缸判别信号传感器确定需要控制的点火线圈初级绕组。同理，输出接口电路也不只输出一路点火控制信号，而是依次输出多路点火控制信号，分别控制点火控制器中与各点火线圈初级绕组对应的大功率三极管的通断；或者输出接口电路在输出一路点火控制信号的同时输出一路判别汽缸信号，由点火控制器根据点火控制信号和判别汽缸信号控制与各点火线圈初级绕组对应的大功率三极管的通断，使需要点火汽缸的火花塞适时跳火。
图3－58 无分电器点火系统组成框图
2．点火控制器
由于无分电器点火系统有两个或多个点火线圈或点火线圈初级绕组，所以点火控制器一般除了具有自动断电功能、导通角控制、恒流控制等电路外，还有汽缸判别电路和多个大功率三极管及相应的控制电路。
3．点火线圈
由于无分电器点火系统有两个或多个点火线圈初级绕组，发动机的一个工作循环，每个点火线圈初级绕组只通断一次（独立点火）或两次（同时点火），所以点火线圈初级绕组能够有较长的通电时间，点火线圈可以采用完全的闭磁路结构，提高能量利用率。点火线圈具体结构因高压配电方式的不同而不同。
图3－59 奥迪五缸发动机点火线圈的安装
（1）独立点火方式配电用的点火线圈 采用独立点火方式时，发动机每个汽缸都有自己的点火线圈，每个点火线圈的结构完全相同。
独立点火方式特别适合在双凸轮轴发动机上配用，点火线圈安装在两根凸轮轴中间，每一点火线圈压装在各缸火花塞上，在布置上很容易实现。奥迪轿车四气门五缸发动机的点火线圈安装情况如图3－59所示，每个点火线圈通过导向座用四个螺栓固定在汽缸盖的盖板上，然后再扣压到各缸火花塞上。
（2）点火线圈配电方式配用的点火线圈 发动机采用点火线圈配电方式时，点火线圈实际是由若干个相互屏蔽的、独立的点火线圈组装起来形成的一个点火线圈组件。每个独立的点火线圈初级绕组的一端通过点火开关与电源正极相连，另一端由点火控制器的大功率三极管控制搭铁；次级绕组两端分别接到两个汽缸的火花塞上，使两个汽缸的火花塞同时跳火。六缸发动机无分电器独立点火系统采用的点火线圈组件的结构及电路如图3－60所示。
图3－60 双火花点火线圈组件及示意图（含两个点火线圈和一个输出驱动级）
图3－61 二极管配电方式配用的点火线圈
（3）二极管配电方式配用的点火线圈 二极管配电方式配用的点火线圈有两个初级绕组（或一个初级绕组被中心抽头分成两个部分，组成两个初级绕组）和一个次级绕组，如图3－61所示。次级绕组有两个输出端，每个输出端又分别接两个方向相反的高压二极管，这样次级线圈通过四个高压二极管与火花塞组成回路；两个初级绕组的电路由点火控制器中的两个大功率三极管控制轮流接通和断开。点火线圈有两种形式：一种是点火线圈只包含初级绕组和次级绕组，不包含高压二极管，高压二极管装在火花塞上方，便于高压二极管检修，点火线圈有两个高压插座；另一种是点火线圈既包含初级绕组和次级绕组，又包含四个高压二极管，点火线圈有四个高压插座。这种结构有利于简化线路结构，高压线连接简便，但是一旦有一个高压二极管损坏，点火线圈就需要更换。
【任务实施】
一、实施环境
（1）汽车发动机实训室或汽车整车实训室。
（2）捷达王1．6L轿车和新捷达王1．6L轿车、举升机、变速器千斤顶、工具车（配有拆装工具）、工作台、数字万用表、专用诊断仪等。
（3）相应的汽车维修手册或资料。
二、实施步骤
1．捷达王轿车无分电器点火系统的结构
该车点火系统的组成如图3－62所示。
图3－62 捷达王无分电器微机控制点火系统的组成
1—点火高压线；2—点火线圈；3—螺栓；4—连接插头；5—盖；6—火花塞；7—连接插头；8—爆震传感器；9—螺栓；10—爆震传感器；11—连接插头；12—连接插头；13—螺栓；14—霍尔传感器；15—螺栓；16—垫片；17—霍尔传感器隔板
捷达王和新捷达王轿车无分电器点火系统采用点火线圈高压配电方式，点火线圈组件有两个独立的点火线圈。每个点火线圈有两个高压输出端，可直接驱动两个火花塞同时点火，点火线圈连接的两个火花塞装在同一曲柄方向的两个汽缸上。当其中的一个汽缸处于正常点火位置时，另一汽缸则处于排气行程的终了阶段，此时缸内压力较低，火花塞处的气体密度较小，仅需数千伏的电压就能击穿放电。因此，虽然两个火花塞同时点火，但大部分点火能量释放给主点火的汽缸，仅有很少的能量损失在第二个火花塞上。
2．点火系统的检修
1）点火系统检修注意事项
（1）发动机处于运转或处于启动转速时，不允许触摸或拔下点火高压线。
（2）只有在点火开关关闭状态下才可拆下或插接喷射与点火系统及测试仪器的导线。
（3）如果需要使发动机处于启动转速但不启动，例如，在进行压缩压力检测时，要分开转速传感器连接插头。工作完成后要查询故障存储器。
2）爆震传感器的检测
该车装有两个爆震传感器。
将专用检测工具检测盒V．A．G 1598/22连接到控制单元线束上，如图3－63所示。
图3－63 检测盒的连接
图3－64 爆震传感器
1—爆震传感器G61的黑色插头；2—爆震传感器G61；3—爆震传感器G66的棕色插头；4—爆震传感器G66
从爆震传感器G61上拔下黑色插头1，从爆震传感器G66上拔下棕色插头3，如图3－64所示。
检查检测盒与爆震传感器之间的导线是否有断路点，用万用表欧姆挡测量爆震传感器G61插头1与检测盒插孔68之间、爆震传感器G61插头2与检测盒插孔67之间、爆震传感器G66插头1与检测盒插孔60之间、爆震传感器G66插头2与检测盒插孔67之间的电阻，其最大值都应为1．5Ω，若电阻值在kΩ范围内，则表明检测盒与爆震传感器之间的导线有断路点。
测量爆震传感器触点1、2之间的电阻，其值应为无穷大。
如果读取故障代码时有爆震传感器故障码而上述检查确定导线中没有故障，则松开爆震传感器，再用20N·m的力矩拧紧，然后试车。当发动机冷却水温度达到80℃后，多次进行怠速、部分负荷、全负荷、超速切断工况试验，且全负荷时发动机转速要提高到3 500r/min。
重新读取故障码，若爆震传感器故障码仍然存在，则要更换相应的爆震传感器。
3）霍尔传感器的检测
正常情况下，发动机控制单元通过霍尔传感器识别1缸点火位置，但当霍尔传感器信号中断时爆震传感器信号不能分配到各缸，因而爆震控制停止。为防止发动机爆震发生，应减小点火提前角。虽然霍尔传感器信号中断，但由于喷射对混合气品质产生的影响极小，且双火花点火线圈使发动机每转一周，火花塞都有一次火花，发动机可能会继续运转。
当自诊断识别到霍尔传感器发生故障时，进行故障检测。从霍尔传感器上拔下3孔插头，用辅助导线将万用表连接到插头的触点1和3上测量电压，如图3－65所示。
接通点火开关，其电压应为4．5V。如果没有电压，将检测盒V．A．G 1598/22接到控制单元线束上。检查检测盒与霍尔传感器插头之间有无断路，用万用表欧姆挡测量检测盒插孔62与插头触点1之间、检测盒插孔76与插头触点2之间，检测盒插孔67和插头触点3之间的电阻，其最大值都应为1．5Ω。若阻值为无穷大，则说明检测盒与插头之间存在断路故障。检测插头触点1、2、3之间的电阻，都应无穷大，否则说明触点之间线路发生短路故障。
如果确认插头触点1和3之间电压正常且导线中无故障，而读取故障码时显示霍尔传感器故障，则应更换霍尔传感器（G40）。
如果确认导线中无故障而插头触点1和3之间没有电压，则应更换多点喷射及点火装置控制单元（J220）。
图3－65 测量霍尔传感器插头触点间电压
1—“＋”极；2—信号；3—“－”极
图3－66 测量点火线圈插头触点间电压
1—“30”端子；4—“×”大功率用电设备
4）点火线圈的检测
检测点火线圈时，发动机转速传感器及霍尔传感器应工作正常，蓄电池电压达到11．5V。
（1）检查电源电压。
从点火线圈上拔下4孔插头，接通点火开关，用万用表及辅助导线V．A．G 1594测量插头上触点2和4之间的电压，如图3－66所示，其值至少应为11．5V。
如果插头触点2和4之间没有电压，则测量插头触点4的搭铁电阻，其导线电阻最大为1．5Ω，若电阻为无穷大，则说明插头触点4与车身间有断路点；测量插头触点2与中央继电器盒之间的导线有无断路点，导线电阻最大值为1．5Ω。
（2）检查控制功能。
检查过程中不允许触碰点火线圈的连接件及检测导线。
拔下18号保险丝，用辅助导线将二极管测试笔V．A．G 1527接到点火线圈插头触点1和4上，用于检查点火输出1信号；测试笔接到插头触点3和4上，用于检查点火输出2信号。启动发动机，检查发动机控制器的点火信号，发光二极管应闪亮。如果点火线圈插头触点2和4之间电压正常且点火信号正常，在读取故障码时存在点火线圈故障码，则应更换点火线圈。
如果测试笔二极管不闪亮，则要将检测盒V．A．G 1598/22接到控制单元线束上，检查检测盒与插头触点之间的导线有无断路。用万用表测量检测盒插孔71与点火线圈插头触点1之间、检测盒插头78与点火线圈插头触点2之间的电阻，其导线电阻都应为1．5Ω。测量插头触点1和2之间的电阻、插头触点3与检测盒插孔71之间的电阻，都应为无穷大。
图3－67 检查点火线圈次级电阻
1—1缸次级电阻连接器；2—2缸次级电阻连接器；3—3缸次级电阻连接器；4—4缸次级电阻连接器
如果确认点火线圈插头触点2和4之间电压正常，连接导线中无故障，点火线圈故障码仍然存在，则应更换多点喷射及点火装置控制单元。
（3）检查次级电阻。
如图3－67所示，在点火线圈连接器上检查1缸和4缸、2缸和3缸的次级电阻，其值都应在4．0～6．0kΩ之间。如果未达到上述规定值，则应更换点火线圈。
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