第三章 汽油機電控點火系統(tǒng)

第3章汽油機電控點火系統(tǒng)3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理3.2

汽油機電控點火系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理3.3無分電器電控點火系統(tǒng)3.4

電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理汽油機電控點火系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機的不同工況，適時在氣缸內(nèi)提供足夠能量的電火花，使混合氣能準時、迅速的燃燒做功。發(fā)動機在任何轉(zhuǎn)速和負荷下都要求有精確的點火正時及較強的火花，點火正時精確與否對發(fā)動機的性能影響很大。為使點火系統(tǒng)能在發(fā)動機各種工況和使用條件下可靠而準確地點火，對點火系統(tǒng)有下列要求。(1)點火系統(tǒng)應(yīng)能迅速及時地產(chǎn)生足以擊穿火花塞電極間隙的高電壓。火花塞電極之間產(chǎn)生火花的電壓稱為擊穿電壓。影響擊穿電壓的因素有:火花塞電極間隙，氣缸內(nèi)混合氣的壓力與溫度，電極的溫度與極性，發(fā)動機工作情況等。下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理發(fā)動機起動時擊穿火花塞氣隙需要19kV的高電壓，汽車行駛時，發(fā)動機在滿載低速時擊穿火花塞氣隙需要8-10kV的高電壓，發(fā)動機正常工作時點火電壓一般為15kV以上。為保證點火可靠，考慮各種不利因素的影響，通常點火裝置設(shè)計的能力為30kV。(2)電火花應(yīng)具有足夠的點火能量。為保證發(fā)動機能在較高經(jīng)濟性和污染物排放量指標的基礎(chǔ)上正常工作，電火花應(yīng)具有足夠的點火能量。(3)點火時間應(yīng)根據(jù)發(fā)動機各種工況的需要，按照發(fā)動機的工作順序進行點火，一般六缸發(fā)動機的點火順序為153624，四缸發(fā)動機的點火順序為13420為使發(fā)動機在不同的轉(zhuǎn)速、負荷工況下，把熱能轉(zhuǎn)化成機械能的過程中輸出最大功率，點火系統(tǒng)必須隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷的變化及時調(diào)整點火提前角，實現(xiàn)最佳點火。上一頁下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理日前，國內(nèi)外汽油機絕大多數(shù)采用電控燃油噴射，與之相配套的汽油機電控點火系統(tǒng)已經(jīng)成為主流。電控點火系統(tǒng)由計算機根據(jù)傳感器輸出的曲軸轉(zhuǎn)角、空氣流量(或進氣歧管絕對壓力)、節(jié)氣門開度、發(fā)動機冷卻液溫度、空燃比、轉(zhuǎn)速等發(fā)動機工作信息，對點火時間進行精確控制，使發(fā)動機性能更加優(yōu)越。電控點火系統(tǒng)大致可分為以下幾種。(1)按點火能量的儲存方式分類。①電感儲能式電子點火系(點火系電火花的能量以磁場的形式儲存在點火線圈中)。②電容儲能式電子點火系(點火系電火花的能量以電場的形式儲存在點火線圈中)。(2)按信號發(fā)生器的工作原理分類。①電磁感應(yīng)式電子點火系。②霍爾效應(yīng)式電子點火系。③光電式電子點火系。上一頁下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理(3)按高壓電的配點方式分類。①機械配電點火系，在中低檔車應(yīng)用較多。②計算機配電點火系，在中高檔車中應(yīng)用較為廣泛。3.1.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成

汽油機電控點火系統(tǒng)主要由各種傳感器、電控單元、分電器、點火線圈等組成，如圖3.1所示。1.傳感器傳感器的作用是檢測發(fā)動機運行工況。主要的傳感器有:發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、空氣流量傳感器(或進氣壓力傳感器)、冷卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器、爆震傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等。下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理2.電控單元電控單元(又稱ECU或電腦)是一種電子綜合控制裝置，其主要作用是根據(jù)發(fā)動機各傳感器輸人的信息及內(nèi)存的控制程序，使發(fā)動機得到最佳混合氣、最佳點火時間和最穩(wěn)定的怠速，從而使發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排氣凈化性等處于最佳狀態(tài)。電控單元由輸人電路、輸出電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微型計算機以及電源電路、備用電路等組成。3.點火器點火器的作用是根據(jù)電控單元的輸出信號，控制內(nèi)部的大功率三極管的導通與截止，從而控制初級線圈的導通和切斷。有些點火器只有大功率三極管，單純起開關(guān)作用;有些點火器除開關(guān)作用外，還有橫流控制、閉合角控制、氣缸判別、點火監(jiān)視等功能。大功率三極管設(shè)置在電控單元內(nèi)部時，點火系統(tǒng)內(nèi)無點火器。上一頁下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理4.電源電源由蓄電池和發(fā)電機向點火系提供低壓直流電，電壓一般為12V。5.點火開關(guān)點火開關(guān)控制點火系初級電路的通斷，同時也控制充電系的勵磁電路、起動電路及由點火開關(guān)控制的所有用電設(shè)備。6.點火線圈(又稱升壓變壓器)點火線圈將12V低壓電升變成20kV左右的高壓電。分電器分電器將點火線圈產(chǎn)生的高壓電，按照發(fā)動機各缸工作順序送至火花塞。某些計算機控制的發(fā)動機已取消了分電器，ECU接收傳感器的信號，向點火器發(fā)出點火指令，高壓電由點火線圈直接送給火花塞，有的是一個點火線圈控制兩個火花塞，有的是一個點火線圈控制一個火花塞。上一頁下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理7.火花塞火花塞的作用是將高壓電引人各個氣缸，產(chǎn)生電火花，點燃混合氣。3.1.2汽油機電控點火系統(tǒng)的控制原理發(fā)動機工作時，ECU根據(jù)接收到的各傳感器信號，按存儲器中存儲的有關(guān)程序和相關(guān)數(shù)據(jù)，確定出該工況下最佳點火提前角和點火線圈初級電路閉合角(通電時間)，并以此向點火器發(fā)出指令。點火器則根據(jù)ECU的指令，控制點火線圈初級電路的導通和截止。當電路導通時，有電流從點火線圈中的初級電路通過，點火線圈將點火能量以磁場的形式儲存起來。當初級電路中的電流被切斷時，在次級線圈中將產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢(15-20kV)，按照發(fā)動機工作順序，經(jīng)分電器或直接送至氣缸的火花塞。點火能量經(jīng)火花塞瞬間釋放，產(chǎn)生的電火花點燃氣缸內(nèi)混合氣，使發(fā)動機完成做功過程。下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理此外，在具有爆燃控制功能的電控點火系統(tǒng)中，ECU還根據(jù)爆燃傳感器的輸人信號來判斷發(fā)動機有無爆燃及爆燃的程度，并對點火提前角進行閉環(huán)控制。3.1.3點火提前角的控制發(fā)動機在任何負荷和轉(zhuǎn)速下都要求有精確的點火正時及較強的火花。點火正時精確與否對發(fā)動機的性能影響很大。影響最佳點火提前角的主要因素除發(fā)動機負荷和轉(zhuǎn)速外，混合氣濃度、進氣溫度和發(fā)動機水溫等幾個因素一也有一定的影響。如果在任何工況下都能保持以最佳點火提前角工作，就能使發(fā)動機的功率、經(jīng)濟性、加速性和廢氣排放等各項性能指標達到最優(yōu)。如圖3.2所示，電腦控制點火系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動機各種負荷和轉(zhuǎn)速，控制最佳的點火正時，使發(fā)動機的輸出功率、經(jīng)濟性、加速性和廢氣排放等都達到最理想的狀態(tài)。上一頁下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理

在電腦控制點火提前角系統(tǒng)中，電腦根據(jù)發(fā)動機負荷信號、轉(zhuǎn)速信號自動控制點火提前角，向點火器發(fā)出點火信號，通過點火器晶體管的導通和截止，使點火線圈的初級電流接通或斷開，從而產(chǎn)生高壓火花，并控制點火正時，負荷信號通過空氣流量計或進氣壓力傳感器及節(jié)氣門位置傳感器測得。轉(zhuǎn)速信號和曲軸位置信號則通過分電器內(nèi)或曲軸皮帶輪附近的曲軸位置傳感器測得。發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速和負荷下的最佳點火提前角被預(yù)先存儲在電腦的存儲器內(nèi)，在發(fā)動機實際運行時，由電腦根據(jù)所存儲的點火特性進行點火提前角自動控制。上一頁下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理具體過程是:電腦先根據(jù)負荷和轉(zhuǎn)速信號，從存儲器內(nèi)讀出相應(yīng)工況下的點火提前角;再根據(jù)水溫傳感器、進氣溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、點火開關(guān)、空調(diào)開關(guān)、自動變速器擋位開關(guān)等測得的發(fā)動機其他運轉(zhuǎn)參數(shù)，對所選取的點火提前角進行修正，以保證在任意運轉(zhuǎn)工況下都能獲得最佳的點火提前角;最后，電腦還要根據(jù)曲軸位置傳感器測得的曲軸位置基準信號，通過控制點火器，在各缸活塞到達壓縮行程上止點之前，精確地按照這一最佳點火提前角觸發(fā)火花塞跳火。實際點火提前角=初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火提前角(或延遲角)。下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理點火提前角的控制包括兩種基本情況。①起動期間的點火時間控制:發(fā)動機在起動時，在固定的曲軸轉(zhuǎn)角位置點火，與發(fā)動機的工況無關(guān)。②起動后發(fā)動機正常運行期間的點火時間控制:點火時間由進氣歧管絕對壓力信號(或進氣量信號)和發(fā)動機轉(zhuǎn)速確定的基本點火提前角和修正量決定。修正項日隨發(fā)動機而異，并根據(jù)發(fā)動機各自的特性曲線進行修正。上一頁下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理上一頁下一頁返回點火正時控制｛運動期間點火時間控制一固定點火提前角啟動后點火提前角控制｛基本點火提前角-由進氣歧管壓力（或進氣量）和轉(zhuǎn)速確定修正點火提前角｛暖機修正量穩(wěn)定怠速修正量空燃比反饋控制過熱修正量爆震修正量最大提前角/延遲角控制其他修正量3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理在起動期間，發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低(通常在500r/min以下)，由于進氣歧管壓力信號或進氣量信號不穩(wěn)定，點火時間固定為初始點火提前角(數(shù)值大小隨發(fā)動機而異)。初始點火提前角由ECU中的備用IC模塊進行設(shè)定。在某些發(fā)動機中，ECU還需輸人起動信號(STA)。起動期間點火時間控制如圖3.3(a)所示。此時的控制信號主要是發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和起動開關(guān)信號。正常運行時點火時間控制如圖3.3(b)所示。

在正常工況下運轉(zhuǎn)時，節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點(IDL)斷開，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和進氣歧管壓力信號(或進氣量信號)，在存儲器中查到這一工況下運轉(zhuǎn)時相應(yīng)的基本點火提前角，數(shù)據(jù)表格存儲形式如圖3.4所示。下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理在正常工況運行時，控制信號主要有:進氣歧管壓力信號(或進氣量信號)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號、節(jié)氣門位置信號、燃油品種選擇開關(guān)或插頭信號(R-P)、爆震信號KNK等。在某些發(fā)動機中，按燃油辛烷值不同，在存儲器中存放著兩張基本點火提前角的數(shù)據(jù)表格。駕駛員可根據(jù)使用燃油辛烷值的不同，通過燃油選擇開關(guān)或插頭進行選擇。具有爆震控制功能的電控點火系統(tǒng)中，ECU中還存有專用于爆震控制點火時間的數(shù)據(jù)。上一頁下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理在怠速工況運行時，節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點閉合，此時，ECU發(fā)動機轉(zhuǎn)速和空調(diào)開關(guān)是否接通確定基本點火提前角。控制信號主要有:節(jié)氣門位置信號(IDL)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號(NE)、空調(diào)開關(guān)信號(A/C)。在正常工況運行時，電控點火系統(tǒng)對點火提前角進行修正。發(fā)動機冷車起動后，當發(fā)動機冷卻水溫度較低時，應(yīng)增大點火提前角。暖機過程中，隨冷卻水溫度升高，點火提前角變化。修正曲線的形狀與提前角的大小隨車型不同而異。暖機過程中，控制信號主要有:冷卻水溫度信號(THW、進氣歧管絕對壓力(或進氣量信號)、節(jié)氣門位置信號等。當冷卻水溫度過高時，為了避免產(chǎn)生爆震，應(yīng)將點火提前角推遲。上一頁下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理發(fā)動機在怠速運行期間，由于發(fā)動機負荷變化使發(fā)動機轉(zhuǎn)速改變，ECU要調(diào)整點火提前角，使發(fā)動機在規(guī)定的怠速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。當發(fā)動機的轉(zhuǎn)速低于規(guī)定的怠速轉(zhuǎn)速時，ECU根據(jù)與怠速轉(zhuǎn)速差值的大小相應(yīng)地增大點火提前角，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速高于規(guī)定的怠速轉(zhuǎn)速時，推遲點火提前角。怠速穩(wěn)定修正信號主要有:節(jié)氣門開度(IDL)、車速(SPD、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號(NE)、空調(diào)信號(A/C)等。如果發(fā)動機實際點火提前角(初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火提前角或延遲角)不合理，發(fā)動機很難正常運轉(zhuǎn)，在初始點火提前角已設(shè)定時，受ECU控制的實際點火提前角則只是基本點火提前角與修正點火提前角之和，該值保持在某一范圍內(nèi)(最大提前角:35°-45°;最小提前角:-10°-0°)。下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理發(fā)動機工作時，點火時刻的控制要求以10曲軸轉(zhuǎn)角的指令精度進行控制。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速為6000r/min時，若將10曲軸轉(zhuǎn)角換算成時間則大約為30us,為了進行精確的計時控制，需要具有能夠精確檢測曲軸轉(zhuǎn)角的曲軸位置傳感器和高速運算的微機，另外還需要有能夠巧妙利用它們的控制方式。日前點火控制方式一:曲軸位置傳感器產(chǎn)生180°曲軸轉(zhuǎn)角的G信號和30°曲軸轉(zhuǎn)角的Ne信號。ECU同時對180°G信號和30°Ne信號計數(shù)，以G信號為基準，算出通電開始時刻到點火時刻的30°曲軸轉(zhuǎn)角信號，再由微機控制從300曲軸轉(zhuǎn)角開始的通電時刻和斷電時刻。點火控制方式二:曲軸位置傳感器產(chǎn)生180°曲軸轉(zhuǎn)角的G信號和10曲軸轉(zhuǎn)角的Ne信號，以G信號為基準，按每10曲軸轉(zhuǎn)角分頻，用既定的曲軸角度產(chǎn)生開始通電時刻和斷電時刻信號。上一頁下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理3.1.4通電時間控制日前計算機控制點火系應(yīng)用較多的是電感儲能式電子點火系，次級電壓的最大值U}aa與初級電流成正比，而初級電流又隨初級電路導通時間的增大而增大，因此必須保證初級電路導通時間才能使初級電流達到飽和。在計算機控制點火系中，為了減小轉(zhuǎn)速對次級電壓的影響，提高點火能量，采用了初級線圈電阻很小的高能點火線圈，其飽和電流可達30A以上。為了防止初級電流過大燒壞點火線圈，在點火控制電路中，必須控制一個最佳通電時間，保證在任何轉(zhuǎn)速下初級電流都能達到規(guī)定值。這樣既能改善點火性能，又能防止初級電流過大而燒壞點火線圈。上一頁下一頁返回3.1汽油機電控點火系統(tǒng)的組成與控制原理3.1.5爆燃控制為了獲得最佳動力性和經(jīng)濟性，可適當增大點火提前角，但點火提前角過大，又會引起爆燃。計算機控制點火系增加了爆燃控制，如圖3.5所示。爆震傳感器安裝在氣缸體上，把爆燃時傳到氣缸體上的機械震動轉(zhuǎn)換成電壓信號，輸人發(fā)動機ECU,ECU把爆燃傳感器的電壓信號進行濾波處理，判斷爆燃程度。若爆燃強，推遲點火的角度大;爆燃弱，推遲點火的角度小。點火角度的每次調(diào)整都以一個固定的角度遞減，直到爆燃消失為止。而后又以一個固定的角度提前，當發(fā)動機再次出現(xiàn)爆燃時，ECU又使點火提前角再次推遲，反復進行調(diào)整。下一頁返回3.2汽油機電控點火系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理3.2.1點火線圈點火線圈由初級繞組、次級繞組和鐵芯等組成。按磁路的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為開磁路點火線圈和閉磁路點火線圈兩種。1.開磁路點火線圈開磁路點火線圈中心是用硅鋼片疊成的條形鐵芯，由于鐵芯沒有構(gòu)成閉合回路，所以稱為開磁路點火線圈，如圖3.6所示。鐵芯外部套有次級繞組，直徑為0.06-0.10mm的漆包線，次級繞組一般為2萬匝。初級繞組是直徑為0.5-1.0mm的高強漆包線，繞在次級繞組的外面，為加強絕緣與防潮，條形鐵芯底部裝有瓷絕緣支座，外殼內(nèi)充滿瀝青或變壓器油等絕緣物。點火線圈的頂部是膠術(shù)蓋，并加以密封。上一頁下一頁返回3.2汽油機電控點火系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理2.閉磁路點火線圈閉磁路點火線圈又稱為高能點火線圈，其結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。在“口”字形或“日”字形鐵芯內(nèi)繞有次級繞組，在次級繞組外面繞有初級繞組，初級繞組產(chǎn)生的磁通量通過鐵芯構(gòu)成閉合回路，如圖3.8所示。開磁路點火線圈磁路磁阻大，磁通量泄漏多，因此，能量轉(zhuǎn)換效率低，現(xiàn)已很少應(yīng)用。與開磁路點火線圈相比，閉磁路點火線圈具有漏磁少、能量損失少、轉(zhuǎn)換效率高、體積小、質(zhì)量輕和易散熱等優(yōu)點，因此在點火系中被廣泛應(yīng)用。上一頁下一頁返回3.2汽油機電控點火系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理3.2.2點火控制器點火控制器的作用是控制點火系初級電路的導通與截止，內(nèi)部集成電路，全密封結(jié)構(gòu)，其外形如圖3.9所示。1.豐田汽車磁脈沖式電子點火裝置豐田汽車常用的磁脈沖式電子點火裝置如圖3.10所示，由點火信號發(fā)生器、電子點火器、分電器、點火線圈和火花塞等組成。電子點火器將點火信號發(fā)生器的信號進行整形、放大，以控制點火線圈初級電路的通斷。它由點火信號檢出電路(三極管VT3、VT4)和功率放大電路(大功率三極管VT5等組成。其工作原理如下:VT2為觸發(fā)管，當它導通時，其集電極的電位降低，使VT3截止;下一頁返回3.2汽油機電控點火系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理VT3截止時，蓄電池通過R5向VT4提供偏流，使之導通;VT4導通時，R7上的電壓降又加在VT5的發(fā)射極上，使之導通。這樣初級繞組便有電流通過，其電路是:蓄電池正極一點火開關(guān)4→附加電阻R1→點火線圈初級繞組→大功率三極管VT5→搭鐵→蓄電池負極。當VT2截止時，蓄電池通過凡向VT2提供偏流，使VT2導通。VT3導通則VT4截止，VT5也截止。于是點火線圈的初級電流被切斷，次級繞組產(chǎn)生高壓電，擊穿火花塞間隙，點燃混合氣。電路中三極管VT1基極和發(fā)射極相連，相當于發(fā)射極為正、集電極為負的二極管，起溫度補償作用。其原理如下:VT2的導通電壓會降低，VT2導通提前而截止滯后，從而導致點火推遲。VT1與VT2的型號相同，具有相同的溫度特性參數(shù)，故在溫度升高時，VT1的正向?qū)妷阂矔档?，使P點電位Up下降，正好補償了溫度升高對VT2工作電位的影響，而使VT2的導通與截止時間與常溫時相同。上一頁下一頁返回3.2汽油機電控點火系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理2.桑塔納轎車霍爾效應(yīng)式無觸點電子點火裝置圖3.11所示為桑塔納汽車常用的霍爾效應(yīng)式無觸點電子點火裝置。桑塔納的汽車霍爾信號發(fā)生器裝在分電器內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖3.12所示，主要由觸發(fā)葉輪、永久磁鐵、霍爾元件等組成。觸發(fā)葉輪與分火頭制成一體，由分電器軸帶動，觸發(fā)葉輪的葉片數(shù)與發(fā)動機的氣缸數(shù)相等。當發(fā)動機工作時，分電器軸帶動觸發(fā)葉輪轉(zhuǎn)動，每當觸發(fā)葉輪的葉片進人永久磁鐵和霍爾元件之間的空氣氣隙時，原來垂直進人霍爾元件的磁力線被葉片遮住，霍爾元件的磁路被觸發(fā)葉輪的葉片旁路，因此霍爾元件不產(chǎn)生電壓，霍爾集成電路輸出極的晶體管處于截止狀態(tài)，其集電極電位為高電位11-12V;上一頁下一頁返回3.2汽油機電控點火系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理當觸發(fā)葉輪的葉片離開此氣隙時，永久磁鐵的磁力線則可垂直進人霍爾元件，于是在霍爾元件中產(chǎn)生霍爾電壓，霍爾集成電路輸出極的晶體管處于導通狀態(tài)，其集電極電位為低電位0.3-0.4V,這時霍爾信號發(fā)生器輸出信號為0.3-0.4V。故觸發(fā)葉輪每轉(zhuǎn)一周，霍爾信號發(fā)生器便可產(chǎn)生四個脈沖信號，將此信號輸送給點火控制器便可實現(xiàn)對點火系的控制。圖3.13所示為桑塔納轎車霍爾效應(yīng)式電子點火系工作原理圖。下一頁返回3.2汽油機電控點火系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理

①當發(fā)動機工作時，分電器軸帶動霍爾信號發(fā)生器的觸發(fā)葉輪旋轉(zhuǎn)。當觸發(fā)葉輪的葉片進人空氣隙時，霍爾信號發(fā)生器輸出11~12V的高電壓信號，高電壓信號使點火控制器集成電路中的末級大功率晶體管VT導通，點火系的初級電路導通，電路為電源“+”極N1→點火控制器(VT)→搭鐵→電源“_”極。②當觸發(fā)葉輪的葉片離開霍爾元件氣隙時，霍爾信號發(fā)生器輸出0.3~0.4V的低電壓信號，低電壓信號使點火控制器末級大功率晶體管VT截止，初級電路截止，初級電流消失，次級電路產(chǎn)生高電壓。③高壓電由分電器分配到各缸火花塞，點燃混合氣。上一頁返回3.3無分電器電控點火系統(tǒng)

在計算機控制的基礎(chǔ)上，用電子控制裝置取代點火系中的分電器，無機械磨損，一也無需調(diào)整，點火電壓高，是較理想的點火系統(tǒng)，在中高擋車上應(yīng)用較廣。日前主要兩種方式:一種是每兩缸裝一個點火線圈，兩缸同時點火的無分電器電子點火系統(tǒng)(DLI)，如圖3.14所示;另一種方式是每缸一個點火線圈，各缸獨立進行控制的直接點火系統(tǒng)(DIS)，如圖3.15所示。下一頁返回3.3無分電器電控點火系統(tǒng)3.3.1DLI方式奧迪V6發(fā)動機無分電器點火系統(tǒng)的組成如圖3.16所示，其工作原理如圖3.17所示。

蓄電池經(jīng)點火開關(guān)向三個雙點火線圈N,N128,N158提供初級電流，三個點火線圈的初級電路分別經(jīng)點火控制器N122搭鐵。發(fā)動機ECU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號、曲軸位置信號、凸輪軸位置信號、進氣歧管壓力傳感器(安裝在發(fā)動機ECU中)信號和冷卻液溫度信號等計算最佳點火提前角，向點火控制器發(fā)出點火信號和氣缸缸序判別信號(IGD)。下一頁返回上一頁3.3無分電器電控點火系統(tǒng)點火控制器由此可判斷發(fā)動機氣缸的點火次序，依次使各點火線圈初級電路通斷，各點火線圈次級繞組依次產(chǎn)生高壓電，使對應(yīng)的兩個火花塞同時跳火，點燃其中處于壓縮行程氣缸內(nèi)的混合氣。奧迪V6發(fā)動機的1號氣缸和6號氣缸、2號氣缸和5號氣缸、3號氣缸和4號氣缸同時處于上止點，并且總是一個氣缸為壓縮行程的上止點，另一個氣缸為排氣行程的上止點。在DLI中，點火器是與發(fā)動機ECU連接的。其中有3個點火線圈，一個用于1號和6號氣缸，一個用于2號和5號氣缸，一個用于3號和4號氣缸。ECU根據(jù)來自凸輪軸和曲軸位置傳感器的G信號和Ne信號，將氣缸識別信號(IGDA和GDB)和IGT信號傳送至點火器。點火器根據(jù)這些信號，將初級電流分配至3個點火線圈。因此，1號和6號氣缸火花塞同時點火，2號和5號氣缸以及3號和4號氣缸一也是如此。上一頁下一頁返回3.3無分電器電控點火系統(tǒng)換言之，一個周期中，每個火花塞點火兩次。兩個氣缸的火花塞同時跳火，處于壓縮行程氣缸內(nèi)的可燃混合氣點燃，另一個火花塞雖然一也跳火，因該氣缸處于排氣行程而不起作用。由于來自ECU的IGT信號必須分配至3個線圈，ECU就要輸出兩個氣缸識別信號(IGDA和IGDB。這一組合信號與氣缸點火順序一致。點火器中的氣缸識別電路根據(jù)這些信號的組合，將IGT信號分配至晶體管驅(qū)動電路，這一驅(qū)動電路又與有關(guān)點火線圈相連，將IGDA和IGDB信號從1切換至0，再從0切換至1，這是與IGT信號同步的。其他電路則與常規(guī)型點火器中的一樣。由于點火線圈次級一側(cè)內(nèi)有高壓二極管，因此不能用普通歐姆表判斷是否導通。上一頁下一頁返回3.3無分電器電控點火系統(tǒng)3.3.2DIS方式DIS與DLI相似，不使用分電器，直接將高電壓從點火線圈分配至火花塞。每個氣缸配一個獨立的點火線圈，又稱獨立點火，如圖3.18所示。由于每缸都有獨立的點火線圈，即使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速高達9000r/min，線圈也有較長的通電時間(較大的閉合角)，可以提供足夠高的點火能量。與有分電器點火系統(tǒng)相比，在相同的轉(zhuǎn)速和相同點火能量下，單位時間內(nèi)點火線圈的電流要小得多，因此，線圈不易發(fā)熱。因點火線圈體積可以非常小，一般是將點火線圈壓裝在火花塞上，這種點火方式控制系統(tǒng)特別適合于多氣門發(fā)動機。返回上一頁3.4電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修在汽油發(fā)動機各系統(tǒng)中，點火系統(tǒng)對發(fā)動機的性能影響最大，據(jù)統(tǒng)計數(shù)字表明，約50%的故障是因為點火系統(tǒng)工作不良而引起的，因此發(fā)動機性能檢測往往從點火系統(tǒng)開始。汽車發(fā)動機不能正常工作，首先要確定故障部位。檢查時，首先檢查點火裝置連接線路及工作電壓，如果連接導線、搭鐵線、電源線及電源電壓正常(給點火電子組件、點火信號發(fā)生器及點火線圈等提供的電壓，一般不低于6V即可正常工作)?？蛇M一步檢測點火線圈、點火高壓電路、點火信號發(fā)生器以及點火電子組件。如果懷疑電子點火裝置有故障，可起動發(fā)動機，從分電器蓋上拔下中央高壓線對缸體試火，觀察線端是否跳火，可以判斷故障是在低壓電路還是在高壓電路。下一頁返回3.4電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修3.4.1電控點火系統(tǒng)的故障診斷1.有分電器點火系統(tǒng)不同電子點火系統(tǒng)故障診斷的區(qū)別主要在于信號發(fā)生器的檢測，以常見的霍爾式電子點火系統(tǒng)為例說明電子點火系的故障診斷與維修。(1)打開分電器蓋，轉(zhuǎn)動曲軸，使分電器轉(zhuǎn)子缺日對正霍爾信號發(fā)生器。(2)拔出分電器蓋上的中央高壓線，使其端部離氣缸體5-7mm，如圖3.19所示。(3)接通點火開關(guān)，用螺釘旋具在霍爾信號發(fā)生器的間隙中輕輕地插人和拔出，模擬轉(zhuǎn)子在間隙中的動作，觀察高壓線端有無跳火。上一頁下一頁返回3.4電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修(4)如果高壓線端跳火，表明低壓電路中的霍爾信號發(fā)生器、點火控制器及點火線圈性能良好，故障在高壓電路;如不跳火，故障在點火線圈、低壓電路連接導線、霍爾信號發(fā)生器或點火控制器，應(yīng)進一步檢查。2.無分電器點火系統(tǒng)對于無分電器點火系，由于其高壓配電方式和有分電器計算機控制點火系不同，個別氣缸工作不良故障的原因和診斷方法也相應(yīng)的存在一些差異。如果只是為了判別個別氣缸工作是否正常，可以人為停止該缸噴油，根據(jù)該缸停止噴油前后發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化進行判斷。但是要具體確定個別缸不工作的故障原因，還需要用高壓線對缸體試火的方法仔細檢查。如果是火花塞缺火導致的個別缸工作不良，主要原因除了火花塞、高壓線的故障外，還可能是相應(yīng)的點火信號控制電路連接不良或點火線圈、點火控制器、計算機控制單元等的相應(yīng)部分發(fā)生故障，可以從分缸高壓線的跳火情況進行檢查。下一頁返回上一頁3.4電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修3.4.2曲軸位置傳感器的檢測以磁脈沖式曲軸位置傳感器為例進行檢測(以豐田佳美1VZ-FE發(fā)動機為例)。(1)拔下點火線圈上的中心高壓線及各噴嘴上的線束。該發(fā)動機曲軸位置傳感器電路圖如圖3.20所示。(2)軸位置傳感器輸出信號的檢查:拔下曲軸位置傳感器的導線連接器，將示波器輸人接線與導線連接器上G1-G0,G2-G0,Ne-G0端子連接，用起動機帶動發(fā)動機旋轉(zhuǎn)(保持30s)，示波器應(yīng)有如圖3.21所示的波形，即G1-G0,G2-G0,Ne-G0端子間有脈沖信號輸出;否則，需要更換。上一頁下一頁返回3.4電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修

(3)傳感器線圈與信號轉(zhuǎn)子的氣隙檢查:拆下分電器蓋、分火頭等，露出曲軸位置傳感器，如圖3.22所示，用厚薄規(guī)測量信號轉(zhuǎn)子與傳感線圈凸出部分的空氣氣隙，應(yīng)為0.2~0.4mm;否則，應(yīng)更換。

(4)曲軸位置傳感器線圈的電阻測量:如圖3.23所示，用萬用表的電阻擋在分電器的接線插座上，測量曲軸位置傳感器各感應(yīng)線圈的電阻，測量值應(yīng)符合表3-1。上一頁下一頁返回3.4電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修3.4.3點火線圈的檢測電子點火系的點火線圈為高能點火線圈，可在萬能實驗臺上進行測試，通過測量跳火間隙判斷點火線圈的性能，高能點火線圈初級繞組的電阻一般較小，可通過測量其初級繞組和次級繞組的電阻值，判斷點火線圈是否有斷路、短路和搭鐵。桑塔納轎車點火線圈初級繞組的電阻為0.52~0.76ΩL，次級繞組的電阻為2.4~3.5kΩ;紅旗、奧迪轎車點火線圈初級繞組的電阻為0.6~0.7Ω

，次級繞組的電阻為2.5~3.5kΩ。3.4.4點火器不同電子點火系的點火控制器檢測原理不同，檢測時要先了解點火控制器的接線方法?，F(xiàn)以霍爾效應(yīng)式點火控制器和磁感應(yīng)式點火控制器為例進行檢測。下一頁返回上一頁3.4電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修1.霍爾效應(yīng)式電子點火系點火控制器檢測如圖3.24所示為桑塔納轎車霍爾效應(yīng)式電子點火系，其點火控制器的接線為:1——接點火線圈“一”(綠色);2——接電源負極(棕色);3——接霍爾信號發(fā)生器“一”(棕/自色);4——接點火線圈“+”(黑色);5——接霍爾信號發(fā)生器“+”(紅/黑色);6——接霍爾信號發(fā)生器信號輸出“S”(綠圖/自色)。接通點火升關(guān)，用萬用表測量1與4端子之間的電阻應(yīng)為0.52~0.76Ω,2與4端子之間的電壓為12V,3與5端子之間的電壓應(yīng)為11~12V。慢慢轉(zhuǎn)動分電器軸，測3與6端子之間的電壓，若電壓交替在0.3~0.4V和11~12V范圍內(nèi)變化，則點火控制器檢測良好;否則，點火控制器有故障，應(yīng)更換。把萬用表接在點火線圈的“+”與“一”接線柱上，接通點火開關(guān)，觀察電壓表讀數(shù)，若電壓大于2V且經(jīng)1~2s后電壓降為。，則點火線圈良好;否則，點火線圈有故障，應(yīng)更換。上一頁下一頁返回3.4電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修2.電磁感應(yīng)式電子點火系中的點火控制器檢測如圖3.25所示，用一個1.5V的干電池代替信號發(fā)生器，接到點火控制器信號輸出端子上，正接時，點火線圈的初級繞組導通，用萬用表測量點火線圈的“1/2”接線柱與搭鐵之間的電壓，應(yīng)為1~2V(如圖3.25所示);將電池的極性顛倒后，再進行測量，其值應(yīng)為12V。若與上述不附，則點火控制器故障，應(yīng)更換。上一頁下一頁返回3.4電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修3.4.5點火正時檢測用點火正時燈或點火測試儀檢測點火正時的方法簡單準確，所以在汽車檢測維修中應(yīng)用普遍。點火正時燈是一種頻率閃光燈，利用高壓線中電流的感應(yīng)作用觸發(fā)正時燈在火花塞點火時發(fā)出閃光。一般在發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)部件(齒輪或飛輪)上，刻有正時標記，在相鄰的固定機殼上也有一個標記。當曲軸轉(zhuǎn)到兩個標記對齊時，第一缸活塞正好達到上止點位置。如果沒有點火提前，每次活塞到達上止點時點火，觸發(fā)點亮時的正時燈照射有標記處，可以看到兩個標記對齊。如果有點火提前，正時燈亮時第一缸活塞還未到上止點，即活動標記還未到固定標記處，兩個標記沒有對齊，它們之間相對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角的角度差，就是點火提前角。下一頁返回上一頁3.4電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修如圖3.26所示，用點火正時燈檢測點火正時的方法如下:(1)擦拭曲軸帶盤或飛輪上的標記處，使標記清晰可見。(2)起動發(fā)動機，使水溫上升至70℃~80℃。(3)預(yù)熱后，檢查發(fā)動機怠速是否在規(guī)定范圍內(nèi)。(4)將正時燈的兩個電源夾，紅色線連接在蓄電池正極上，黑色線連接在蓄電池負極上。(5)將正時燈的萬卜式傳感器卡在第一缸分壓線上，同時將正時燈上的電位計旋鈕旋轉(zhuǎn)到“0”位置。上一頁下一頁返回3.4電控點火系統(tǒng)的故障診斷與維修(6)在發(fā)動機怠速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)情況下，將正時燈打開并對準規(guī)定的正時標記(奧迪、桑塔納燈轎車對準飛輪上的標記)。(7)若正時燈閃光與正時標記正好對準，說明點火時刻最佳;若正時燈閃光出現(xiàn)在正時標記的前方，說明點火過早;反之則點火過遲。調(diào)整正時燈上的電位計使兩標記對齊，則正時燈上的指示的讀數(shù)為發(fā)動機怠速時的點火提前角。下一頁返回圖3.1汽油機電中控點火系統(tǒng)的方框圖返回圖3.2點火提前控制系統(tǒng)的組成返回1一轉(zhuǎn)速傳感器;2-基準位置傳感器;3-空氣流量傳感器;4-水溫傳感器;5一節(jié)氣門位置傳感器;6-起動位置傳感器;7-空調(diào)開關(guān);8一轉(zhuǎn)速傳感器;9-輸人接n回路;10-輸人接n回路;11-A/D轉(zhuǎn)換器;12-輸出接口回路;13一存儲器;14-恒定電壓電源;15一點火器;16-1G線圈;17一分電器圖3.3點火時間控制返回(a)啟動時ECU(b)正常運行時的ECU圖3.4數(shù)據(jù)表格存儲形式返回圖3.5爆燃控制返回1一火花塞;2一分電器;3一點火線圈;4一點火控制器;5-爆燃傳感器圖3.6開磁路點火線圈返回1一初級繞組;2一次級繞組;3一點火線圈“+”接線柱;4一中央高壓線接住

5一點火線圈“-”接線柱;6-鐵芯圖3.7閉磁路點火線圈返回1一