論文樣本--豐田花冠轎車點火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理及故障診斷

1、進入 21 世紀，轎車市場上出現(xiàn)了大批技術(shù)含量高的車型。在這些轎車上大都采 用先進的微機控制電子點火系統(tǒng)。隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和進口汽車數(shù)量的大幅度增加， 熟悉點火系的構(gòu)造和原 理，掌握點火系的故障診斷與檢修方法已成為維修人員急需解決的問題。點火系是發(fā)動機正常工作所必須的電器系統(tǒng)之一。 豐田花冠轎車的發(fā)動機點火系 統(tǒng)采用計算機控制，屬于電腦控制電子點火系統(tǒng)，可精確控制點火提前角、點火間 歇角、點火閉合角，提高點火能量。電子控制點火系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動機的各種負荷 狀況，控制最佳點火時間，使發(fā)動機的輸出功率、加速性能、經(jīng)濟性和廢氣排放等 都能達到理想狀態(tài)，而且點火性能一直永恒不變。不過點火系統(tǒng)一旦

2、出現(xiàn)故障，可 能會導(dǎo)致發(fā)動機無法正常工作，要排除故障，必須對電子控制點火系統(tǒng)的構(gòu)成和工 作原理有全面的了解。本文主要論述了豐田花冠點火系的各部分構(gòu)造、工作原理及故障診斷與維修，因 此對于提高其他類型微機控制電子點火系統(tǒng)電路的故障診斷與檢修具有一定的借鑒 意義。文中不當之處，還望老師指正，不勝感激！目錄一、點火系統(tǒng)的類型 1（一）有分電器的電子點火系統(tǒng) 1（二）無分電器的獨立點火系統(tǒng) 1二、點火系統(tǒng)組成及功用 2（一）傳感器 2（二） ECU 2（三）執(zhí)行器 2三、花冠轎車電子點火系統(tǒng)的工作原理 3四、花冠轎車點火系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 4五、花冠轎車點火系統(tǒng)故障診斷 5（一）發(fā)動機不能起動故障 51、

3、故障現(xiàn)象 52、診斷過程 53、故障總結(jié) 6（二）汽車自行熄火后無法著車故障 61、故障現(xiàn)象 62、診斷過程 63、故障總結(jié) 7結(jié)束語 8參考文獻 8豐田花冠轎車點火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理及故障診斷摘要：本文介紹了點火系統(tǒng)的類型與組成以及各組成的功用，分析了點火系統(tǒng)的工 作原理，并對豐田花冠轎車無分電器式點火系統(tǒng)的工作原理進行了分析，并以豐田 花冠轎車具體的故障實例對其常出現(xiàn)的故障進行分析與排除，另外本文還描述了點 火系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞 ：豐田；花冠；原理；故障診斷；發(fā)展趨勢一、點火系統(tǒng)的類型豐田花冠轎車所采用的點火系統(tǒng)大多為電子式點火系統(tǒng)。 電子點火系統(tǒng)稱為晶體 管點火系統(tǒng)。 其中電子點火系統(tǒng)與

4、傳統(tǒng)點火系統(tǒng)最大的區(qū)別在于它的點火電子組件。 點火電子組件由半導(dǎo)體元件（如三極管，可控硅等）組成電子開關(guān)電路，根據(jù)點火 信號發(fā)生器產(chǎn)生的點火脈沖信號接通和斷開點火線圈初級電路，起著傳統(tǒng)點火系統(tǒng) 中斷電器白金觸點相同的作用。而點火信號發(fā)生器是根據(jù)各缸的點火時刻產(chǎn)生相應(yīng) 的點火脈沖信號，控制點火電子組件接通和斷開點火線圈初級電路的具體時刻。豐 田花冠車的電子式點火系統(tǒng)根據(jù)有無分電器可分為有分電器的電子點火系統(tǒng)和無分 電器的獨立點火系統(tǒng)。1.1 有分電器的電子點火系統(tǒng)有分電器的電子點火系統(tǒng)可分為有觸點式的和無觸點式的。 無觸點式的電子點火 系統(tǒng)稱為全晶體管點火系統(tǒng)，是目前使用最廣泛的電子點火系統(tǒng)。而

5、它所使用的無 觸點式點火信號發(fā)生器根據(jù)原理而分為：磁感應(yīng)式（磁脈沖式），霍爾效應(yīng)式，光 電式以及電磁振蕩式。1.2 無分電器的獨立點火系統(tǒng)獨立點火系統(tǒng)是一種無分電器點火系統(tǒng)（ DIS），利用計算機，點火模塊和位置 傳感器的結(jié)合來控制點火正時和提前。根據(jù)點火線圈產(chǎn)生的火花數(shù)目，獨立點火系 統(tǒng)可分為兩種：雙火花線圈獨立點火系統(tǒng)（ DFS）和單火花線圈獨立點火系（ EFS）。 在DFS中點火線圈是一種帶有兩個次級輸出端的點火線圈。 即每個點火線圈與兩個火 花塞相連。點火時，在相對應(yīng)的兩個氣缸里同時產(chǎn)生兩個火花，其中一個在汽缸A的工作沖程內(nèi)（主火花），而另外一個在汽缸 B的排氣沖程內(nèi)（輔助火花），反之

6、也相 同。且這兩個火花的極性相反：一個火花塞在正常方向跳火，從中央電極到負的側(cè) 電極；而另一個火花塞正好相反，從側(cè)電極到中央電極，使之形成串聯(lián)電路。由于 排氣時火花塞間隙之間電阻很小，只要很低的電壓便能跳火，所以使主火花保證有足夠高的電壓。而 EFS中，點火線圈帶有一個次級輸出端。即每個汽缸配給一個點火 線圈。二、點火系統(tǒng)組成及功用2.1 傳感器傳感器用來檢測與點火有關(guān)的發(fā)動機工況信息， 并將檢測結(jié)果輸入電子控制單元 ECU，作為計算機和控制點火時刻的依據(jù)。雖然花冠車電子控制點火系統(tǒng)采用的傳感 器類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)和安裝位置不盡相同，但主要有曲軸位置傳感器、凸輪軸位置 傳感器、空氣流量傳感器、進

7、氣溫度傳感器、車速傳感器和爆燃傳感器等。這些大 都與汽油噴射系統(tǒng)、 怠速控制系統(tǒng)等電子控制系統(tǒng)共用， 而且都由一個 ECU集中控制。2.2 ECUECU既是汽油噴射系統(tǒng)的控制核心，也是點火系統(tǒng)的控制核心。在 ECU的只讀存儲 器中，除存儲有監(jiān)控和自檢等程序之外，還有由臺架試驗測定的該型發(fā)動機在各種 工況下的最佳點火提前角。隨機存儲器用來存儲微機工作時暫時需要存儲的數(shù)據(jù)， 如輸入/ 輸出數(shù)據(jù)、單片機運算得出的結(jié)果、故障碼、點火提前角修正數(shù)據(jù)等，這些 數(shù)據(jù)根據(jù)需要可隨時被調(diào)用或被新的數(shù)據(jù)改寫。 CPU不斷接收上述各種傳感器發(fā)送的 信號，并按預(yù)先編制的程序進行計算和判斷后，向點火控制器發(fā)出最佳點火提

8、前角 和點火線圈初級電路導(dǎo)通時間的控制信號。2.3 執(zhí)行器執(zhí)行器主要包括點火控制器、點火線圈、分電器（有分電器電子控制點火系統(tǒng)） 及火花塞等。其主要作用是根據(jù) ECU發(fā)送來的各種信號，執(zhí)行相應(yīng)的動作。其中點火 控制器又稱為點火模塊、點火電子組件、點火器或功率放大器，是微機控制點火系 統(tǒng)的功率輸出極，它接受 ECU輸出的點火控制信號并進行功率放大，以便驅(qū)動點火線 圈工作。下圖為豐田花冠轎車無分電器的獨立點火系統(tǒng)示組成圖如圖 1所示圖1 豐田花冠無分電器的獨立點火系統(tǒng)三、花冠轎車電子點火系統(tǒng)的工作原理各種傳感器輸入信號，發(fā)動機 ECU確定點火正時并為每個氣缸輸出點火信號 （IGT），點火器中的功率

9、晶體管根據(jù) IGT信號切斷初級點火線圈的電流，為與次級 線圈末端相連的火花塞供電，產(chǎn)生火花，從而點燃混合氣。作為一種安全保護措施，點火器同時也向發(fā)動機 ECU提供一個點火確認信號（ IGF）。點火系統(tǒng)電路如圖 2所示圖 2 豐田花冠點火系統(tǒng)電路下面介紹豐田花冠 1.6L 轎車無分電器式電子點火系統(tǒng)的組成與原理：豐田花冠1.6L 轎車采用直接點火系統(tǒng)，即點火線圈和輸出放大器集成在一個部件上，每缸分 配一個點火線圈，安裝在各缸火花塞的上方。火花塞帽與點火線圈為一體，是與火 花塞相連的部件。該點火系統(tǒng)取消了分電器和高壓線，能量傳導(dǎo)損失及漏電損失極 小，沒有機械磨損，而且各缸的點火線圈和火花塞裝配在一

10、起，外面用金屬包裹， 大幅度地減少了電磁干擾，可以保證電控系統(tǒng)的正常工作，使發(fā)動機的點火更加安 全可靠。發(fā)動機工作時， ECU按各缸的工作順序向點火控制模塊發(fā)出點火信號，點火控制 模塊內(nèi)相應(yīng)的晶體管截止， 使對應(yīng)的氣缸點火線圈初級繞組斷開 , 在次級繞組上感應(yīng) 出高壓電，火花塞產(chǎn)生電火花，點燃已被壓縮的混合氣。點火系統(tǒng)組成與原理如圖 3 所示。圖 3 豐田花冠 1.6L 轎車點火系統(tǒng)電路四、花冠轎車點火系統(tǒng)的發(fā)展趨勢花冠轎車點火系統(tǒng)發(fā)展趨勢可以歸納為以下四點：（1）更為復(fù)雜、精確的微機控制點火系統(tǒng)已成為電子點火系統(tǒng)的發(fā)展要求, 同時也對傳感器的開發(fā)提出了更高的要求。（2）模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

11、將更多的應(yīng)用于點火系統(tǒng)的研究中 , 而且今后也將會有新的控制理論出現(xiàn)并在點火系統(tǒng)中應(yīng)用(3) 隨著能源問題的日益突出及系統(tǒng)的散熱問題 , 開發(fā)低耗能電子元件是目前電 子點火系統(tǒng)也是汽車電子控制系統(tǒng)急需要解決的問題之一。(4) 隨著高速稀燃發(fā)動機的發(fā)展應(yīng)用 , 點火系統(tǒng)將向高能點火方向發(fā)展 ,精確控 制點火能量也是今后需要研究的重要課題。五、花冠轎車點火系統(tǒng)故障診斷5.1 發(fā)動機不能起動故障5.1.1 故障現(xiàn)象發(fā)動機不能起動。使用起動電動機來搖搖柄時火花塞不打火花，但鑰匙點火開關(guān)從起動位置往 ON的位置移動時，瞬間打好幾次火花。5.1.2 診斷過程調(diào)查自診斷系統(tǒng)，自診斷系統(tǒng)輸出的代碼是 14，表

12、示點火系統(tǒng)異常。因為實際點火火花塞打火花，點火系統(tǒng)理應(yīng)正常。接上示波觀察儀，調(diào)查點火指示信號 (IGt) 和點火確認信號 (IGf) 波形，搖搖柄時示波觀察儀畫面的信號波形如圖 4所示(a) 搖搖柄時 (b) 搖搖柄之后 圖 4IGT 和IGF 信號波形圖 從信號電壓波形圖上就可以看出， ECU正常地輸出了 IGT信號。但搖搖柄期間 IGF 信號一直維持在高電位，而且在此期間，火花塞并不打火花。但是搖搖柄之后，也 就是曲軸靠慣性旋轉(zhuǎn)期間，火花塞打火花。 IGT信號已經(jīng)有了，為什么搖搖柄時不打 火花呢？再一次觀察搖搖柄中和搖搖柄之后的信號波形，兩者有微妙的差別。比較 IGT信號電壓，兩者的高電位

13、都在 5V附近，但低電位不同，搖搖柄中是 1.3V ，搖搖柄 之后是0.3V。低電位是 1.3V，點火器檢測到這個信號，把它當作高電位信號對待， 并不切斷點火線圈一次測的電流，當然就不能點火了。那么為什么搖搖柄時低電位 上升了呢？首先懷疑是蓄電池和發(fā)動機之間產(chǎn)生了電壓降，實測結(jié)果并沒有產(chǎn)生電 壓降，是正常的。其次考慮是 ECU的接地不良， 實際調(diào)查也沒有問題。 經(jīng)過這段時間， 一搖搖柄，發(fā)動機順利地起動了。這段時間里只接觸了計算機，在計算機端子上設(shè) 置探頭，這搖搖那兒晃晃，檢查是不是端子接觸不良。仔細檢查， EFI（ 電子燃油噴 射） 的導(dǎo)線束濕了，連接器上有水滴落的痕跡。 ECU的上面是加熱

14、單元，好像是漏水 了。ECU的端子配置如圖 5所示， IGT端子上面是 STA端子，這部分濕了，為此這兩個端 子間形成一個具有一定阻值的回路，在搖搖柄期間， IGT端子加上了 STA端子的電壓， 造成電壓異常。修理加熱器并洗凈連接器，維修工作完成。圖5 計算機端子配置5.1.3 故障總結(jié)因此此故障現(xiàn)象是由于計算機端子 STA處有水，造成其與端子 IGt 之間形成回路， 因此造成在搖搖柄期間電壓異常，致使發(fā)動機不運轉(zhuǎn)的。5.2 汽車自行熄火后無法著車故障5.2.1 故障現(xiàn)象 汽車在長途旅行中自行熄火，再次起動汽車無法著車。5.2.2 診斷過程 維修人員趕赴現(xiàn)場救援，因當時并無故障診斷儀，于是先檢

15、查基本項目。檢查點 火系，發(fā)現(xiàn)無高壓火。拆下點火器，將點火開關(guān)置于“ ON”位置，用萬用表測量點 火插接器1號端子IGF點火反饋信號為 4.9V，2號端子IGT點火信號為 0V，3號端子電源 為12.8V ，4號端子連接至轉(zhuǎn)速表， 5號端子連接至點火線圈負極。起動發(fā)動機，用萬 用表測量 2號端子上無點火脈沖信號，至此確定發(fā)動機無法起動是由于無 IGT點火驅(qū) 動信號引起的。將車拖回修理廠繼續(xù)檢修，連接診斷儀，再次起動發(fā)動機，讀取數(shù)據(jù)流，查看發(fā) 動機轉(zhuǎn)速在 120r/min 左右。根據(jù)檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)確有轉(zhuǎn)速信號傳至發(fā)動機控制單元， 但控制單元沒有發(fā)送 IGT信號給點火器， 由此完全可以斷定故障出在

16、發(fā)動機控制單元 上。由于發(fā)動機控制單元價格昂貴，車主不同意更換，希望盡量修復(fù)解決問題。于是 我們先關(guān)閉點火開后，拆下蓄電池搭鐵線，再拆下發(fā)動機控制單元進行分解，仔細 觀察沒有發(fā)現(xiàn)異常。將萬用表置于電阻擋，一表筆置于 IGT信號端子，另一表筆沿其 印刷線路進行檢查，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過一電阻后接入一個三極管，從萬用表的檢查來看， 線路、電阻和三極管均沒有問題。繼續(xù)測量與發(fā)射極相連的電阻，發(fā)現(xiàn)其阻值過大， 已接近斷路狀態(tài)。辨其電阻上的色環(huán)，選用合適的電阻，采用防靜電電烙鐵，拆下 原電阻，焊上新電阻后裝復(fù)，起動發(fā)動機，車輛一次性成功起動，試車并無異?，F(xiàn) 象。一周后回訪車主，反映發(fā)動機運行良好，至此故障完全排除。5.2.3 故障總結(jié) 因此此故障現(xiàn)象是由于控制單元處與三極管的發(fā)射極相連的電阻阻值過大造成 的，只要對此電阻更換即可排除故障。結(jié)束語通過以上分析我們知道花冠車點火系統(tǒng)的工作原理大致為給初級線圈通電， 然后 斷電，次級線圈瞬間產(chǎn)生高壓，擊穿火花塞間隙，從而點火。另外通過對花冠車具 體故障實例的分析，知道了發(fā)動機不能起動以及行車途中突然熄火不能著車現(xiàn)象的 某些原因。其實只要我們了解點火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理，配合某些儀器的使用，