电控点火系统的组成与工作原理.ppt

电控点火系统的组成与工作原理 传统点火系统 电子点火系统 微机点火系统 微机控制的点火系统即电控点火系统 废除了真空和离心式点火提前装置 点火提前角由微机控制 从而使发动机在各种工况下都具有最佳的点火提前角 提高了发动机的动力性和经济性 且保证排放污染最小 微机控制点火系统ESA 1 组成 1 传感器 凸轮轴 曲轴位置传感器 空气流量计或进气歧管压力传感器 节气门位置传感器 冷却液温度传感器 爆震传感器等 2 发动机控制器ECU 3 点火执行器 点火模块 大功率三极管 点火线圈 分电器 火花塞 一 微机控制点火系统的组成和工作原理 一 微机控制点火系统的基本组成 2 工作原理 在发动机工作过程中 各个传感器将检测到的反映发动机运行状况的信号输送至ECU ECU根据各传感信号确定出最佳点火提前角 并在适当时刻向点火控制器发出点火信号 点火控制器通过其内部的功率三极管控制点火系初级电路周期性通断 点火线圈产生高电压 使火花塞跳火 点燃缸内的可燃混合气 一 微机控制点火系统的组成和工作原理 3 点火控制主要信号 G信号 判缸信号 Ne信号 曲轴转角信号 IGT信号 ECU向点火器中功率晶体管发出的通断控制信号 IGF信号 完成点火后 点火器向ECU输送的点火确认信号 一 微机控制点火系统的组成和工作原理 4 微机控制点火系的类型 1 有分电器式 2 无分电器式 同时点火 二极管分配式 点火线圈分配式 独立点火 一 微机控制点火系统的组成和工作原理 丰田皇冠3 0轿车2JZ GE发动机点火系原理图 二 有分电器电控点火系统DI 丰田皇冠3 0轿车2JZ GE发动机点火系 该发动机曲轴位置传感器装在分电器内 其中G1 G2耦合线圈和G转子产生G1 G2信号 用来确定活塞上止点的位置 Ne耦合线圈和Ne转子产生Ne信号 用来确定曲轴转速 二 有分电器电控点火系统DI 工作原理 发动机工作时 ECU根据发动机转速和负荷等传感器信号确定出最佳点火提前角 根据曲轴位置传感器信号确定出各缸活塞的位置 并在适当时刻向点火器输出点火信号IGT 控制点火线圈初级电路周期性地通断 从而在次级绕组中产生高压电 再由配电器分配到各缸点火 在点火过程中 初级电路每通断一次 点火器都会向ECU反馈一个点火确认信号IGF 当ECU连续6次收不到IGF信号时 便判定点火系有故障 控制喷油器停止喷油 二 有分电器电控点火系统DI 无分电器点火系又叫直接点火系 它彻底取消了传统点火系中的分电器 分电器原有的功能 断电 配电 点火提前 由电子控制装置和传感器来完成 利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压直接送给火花塞进行点火 无分电器点火系有两种类型 同时点火方式 独立点火方式 三 无分电器电控点火系统DLI 两个气缸共用一个点火线圈 该点火线圈的高压电同时送往两缸的火花塞 同时跳火 1 同时点火方式 同时跳火的两缸必须满足如下条件 当一缸处于压缩行程上止点时 另一缸处于排气行程上止点 曲轴旋转一圈后 两缸所处的行程正好相反 如6缸发动机 第一缸与第六缸 第二缸与第五缸 第三缸与第四缸共用一个点火线圈 火花塞串联 同时点火 同时点火系的高压配电方式有两种 二极管分配方式 点火线圈分配方式 1 同时点火方式 1 二极管分配方式 1 同时点火方式 结构特点 有两个初级绕组和一个次级绕组 4缸发动机 次级绕组的两端分别通过高压二极管与4个火花塞形成回路 当发动机点火顺序为1 3 4 2时 1缸和4缸 2缸和3缸分别配对 同时点火 点火器内部有两个功率三极管 分别控制点火线圈中的两个初级绕组 1 同时点火方式 工作原理 当1 4缸点火触发信号输入点火器时 功率三极管VT1截止 初级绕组A断开 在次级绕组中产生电动势e1 在该电动势作用下 二极管VD1 VD4正向导通 1 4缸火花塞跳火 VD2 VD3反向截止 2 3缸不跳火 当2 3缸点火触发信号输入点火器时 功率三极管VT2截止 初级绕组B断开 在次级绕组中产生电动势e2 在该电动势作用下 二极管VD2 VD3正向导通 2 3缸火花塞跳火 VD1 VD4反向截止 1 4缸不跳火 1 同时点火方式 2 点火线圈分配方式 1 同时点火方式 结构特点 在6缸发动机上共有3个独立的点火线圈 每个点火线圈向配对的两个火花塞供电 点火器中功率三极管的数量与点火线圈的数量相同 每个功率三极管控制一个点火线圈工作 1 同时点火方式 工作原理 发动机工作时 ECU向点火器输出点火控制信号 点火器按点火顺序依次控制功率三极管导通或截止 使初级电路周期性地通断 点火线圈周期性地产生高压 高电压使配对的两缸火花塞跳火 1 同时点火方式 丰田皇冠轿车无分电器同时点火系 结构特点 G1信号产生于第六缸活塞到达压缩上止点附近 G2信号产生于第一缸活塞到达压缩上止点附近 G1 G2信号相隔1800 曲轴转角为3600 Ne转子每转一圈 产生24个脉冲信号 每个脉冲信号占用的正时转子角度为150 曲轴转角为300 丰田皇冠轿车无分电器同时点火系 IGdA IGdB信号是根据G1 G2和Ne信号向点火器输送的判缸信号 点火器根据IGdA IGdB信号的状态决定接通哪条初级电路 丰田皇冠轿车无分电器同时点火系 IGdA为0 IGdB为1 VT1导通 1缸或6缸点火 IGdA为1 IGdB为0 VT2导通 2缸或5缸点火 IGdA为0 IGdB为0 VT3导通 3缸或4缸点火 IGT为点火信号 是ECU根据G1 G2 Ne信号输出的点火信号 以G1为基准可以利用Ne信号计算出其后3个缸 6 2 4 的点火时刻 以G2为基准可以利用Ne信号计算出其后3个缸 1 5 3 的点火时刻 将这6个缸的点火信号以脉冲的形式输出即为IGT信号 丰田皇冠轿车无分电器同时点火系 一个气缸配一个点火线圈 该点火线圈产生的高压只送往这一个缸 2 独立点火方式 1 功用 根据ECU输入的指令 按点火顺序控制各个点火线圈工作 同时向ECU输送点火确认信号IGF 一 点火器 2 构造 各种发动机的点火器内部结构不一样 有的只有大功率三极管 单纯起开关作用 奥迪200 日产公司ECCS系统 有的除起开关作用外 还有气缸判别 闭合角控制 恒流控制 安全信号等电路 丰田TCCS系统 有的发动机不单设点火器 将大功率三极管组合在电子控制器中 由电子控制器直接控制点火线圈中的初级电流通断 北京切诺基4 0L发动机 一 点火器 3 检查 1 将点火线圈与点火器的导线连接器插接好 用电压表或示波器检查发动机ECU端子间的电压 应符合要求 一 点火器 2 检查IGF的接地电压 拔下点火器的导线连接器 当点火开关位于 ON 位置时 用电压表检查发动机ECU的IGF端子与接地之间的电压 标准电压值为4 5 5V 3 检查IGT的接地电压 拔下点火器的导线连接器 当用起动机带动发动机时 用电压表检查发动机ECU的IGT端子与接地间的电压 其标准电压为0 5 1 0V 一 点火器 1 功用 将火花塞跳火所需的能量存储在线圈的磁场中 并将电源提供的低电压转变为足以在电极间产生击穿点火的高电压 二 点火线圈 2 构造 二 点火线圈 高压二极管的作用 防止功率三极管导通时 因点火线圈磁通量变化而产生感生电动势造成火花塞误跳火的现象 3 检查 拔下点火线圈的连接线 用万用表检测点火线圈的电阻 其值应符合规定 二 点火线圈 1 功用 根据发动机点火顺序 将点火线圈产生的高电压依次输送给各缸火花塞 三 分电器 四 点火控制电路 第五节微机控制点火系统的检修微机控制的点火系统发生故障后 其点火线圈 点火器及高压电路元件的测试方法 高压电路及部分低压电路的诊断方法与传统触点式点火系或普通电子点火系类似 这里着重介绍微机控制点火系统特殊的诊断与检测方法 一 点火波形分析1 点火次级高压波形 1 分电器点火次级多缸陈列波形分电器点火次级多缸陈列波形用来检查高压线的点火高压 能量 短路或断路情况 或引起点火不良的火花塞 多缸陈列波形能比较各缸高压值 判断哪一缸点火高压有故障 如图8 17所示是分电器点火次级多缸陈列波形 示波器显示屏按照点火顺序从左到右依次显示每个缸的点火波形 观察各缸的点火波形的幅值 频率 形状和脉冲宽度等是否一致 各缸的点火峰值电压 击穿电压 应相对一致 并基本相等 相互之间任何的差别都表明可能有故障 如果各缸点火峰值都高 故障原因是中央高压线断路或未插好 混合气过稀 各气缸压缩压力过低 如果个别缸点火峰值高 故障原因是该缸高压线断路或未插好 火花塞烧坏或间隙过大等造成高压线路电阻高 如果各缸点火峰值都低 故障原因是蓄电池电压不足 低压电路故障使低压电流过小 点火线圈故障 中央高压线短路 分电器盖漏电 分火头漏电 混合气过浓 如果个别缸点火峰值低 故障原因是该缸分高压线短路或漏电 火花塞间隙过小 积碳 污损 破裂或型号不对等 2 分电器点火次级单缸波形点火次级单缸波形主要用来分析单缸的点火闭合角 即点火线圈初级电路的通电时间 分析点火线圈和次级电压电路性能 观察点火高压击穿电压值 燃烧电压值 点火时间等 查出单缸混合气空燃比是否正常 从燃烧线看 分析电容性能 查出造成气缸缺火的火花塞 从燃烧线看 图8 18为实测的点火次级单缸波形 图中FIRE为击穿电压 BURN为燃烧电压 DUR为闭合时间 由于点火次级波形受发动机 燃油系统和点火条件的影响较大 所以对检测发动机机械部分 燃油系统及点火系统部件的故障是很有用的 通过观察波形的特定点及特定段相应的变化 可判定该缸点火系统相应部件和系统的故障 显示屏上显示了波形各部分的判定参数 点火线圈初级通电 点火线圈初级开始通电 此时在次级线圈会产生少许的振荡 各缸应保持相对一致的波形下降沿 这表明各缸闭合角相同以及点火正时正确 点火线 如果击穿电压太高 表明该缸高压电路中存在着高电阻 常见的故障原因是分缸高压线断路 未插好或火花塞间隙过大 如果击穿电压过低 表明该缸高压电路电阻低于正常值 常见的故障原因是高压线漏电或火花塞污蚀 破裂或间隙过小 跳火或燃烧电压 即火花塞产生的火花燃烧混合气时的电压 各缸燃烧电压保持相对一致 说明火花塞工作和各缸空燃比一致 如果混合气太稀 燃烧电压值就会降低 燃烧线 跳火或燃烧线应十分 干净 即燃烧线上应没有过多的杂波 过多的杂波表明该缸点火不良 其原因是点火过早 喷油器损坏 火花塞脏污以及其他原因 燃烧线的持续时间与气缸内混合气浓度有关 燃烧线太长 超过2ms 表示混合气浓 燃烧线太短 少于0 75ms 表示混合气稀 点火线圈振荡 燃烧线后面最少有2个 最好3 5个的振荡波 振荡波过多或过少表明点火线圈或电容器不良 3 无分电器点火次级高压波形 图8 19所示为无分电器双缸同时点火系统 一个点火线圈给两个气缸点火 波形测试 采用示波器的两个通道 以测试做功和排气的点火波形 由于压缩压力的不同 其中做功的气缸所需要的点火电压较高 2 点火初级波形由于点火初级和次级线圈有互感作用 在次级线圈产生高压时还会反馈给初级电路 点火初级波形如图8 20所示 点火初级陈列波主要用于检查火花塞 高压线的短路或断路故障 及火花塞是否污损 当点火次级不易测试时 例如 无火花塞高压线的汽车 就需测试点火初级波形 让发动机怠速运转 急加速或路试汽车 使行驶性能或点火不良等故障现象再现 并确认各缸信号的幅值 频率 形状和脉冲宽度等是否一致 观察各缸点火击穿峰值电压高度是否相对一致 如果一个缸的点火峰值电压明显比其他缸高出很多 则说明这个气缸的点火次级线路中电阻过高 如点火高压线开路或阻值太高 如果一个缸的点火峰值电压比其他缸低 则说明点火高压线短路或火花塞间隙过小 火花塞破裂或污浊 点火初级单缸波形的测试内容 项目和方法与分电器次级单缸波形完全相同 只是测试时要确认一下闭合角是否随发动机的负荷和转速变化而改变 3 点火正时信号波形由ECU给点火器 点火模块 或直接给点火线圈的点火正时信号含有初级点火闭合角和点火正时提前角的信息 在加减速时 点火正时信号的脉冲将发生改变 点火正时信号波形如图8 21所示 确定脉冲和脉冲之间幅值 频率和形状等的一致性 要求脉冲幅值足够高 脉冲间隔时间和形状一致 注意波形底部和顶部的直角以及幅值的一致性 供电电压不变时 所有波形都应是等高的 确认波形底部电压不应过高 否则可能表明搭铁电阻过大或点火模块 控制电脑的搭铁不良 如果波形异常 应先检查线路 接头及示波器的连接 若发动机没有起动 则只能看到一条平直的波形 二 微机控制有分电器电子点火系统1 丰田车系微机控制有分电器电子点火系的检修 1 分电器的检修采用了微机控制点火系统后 分电器在结构上大大简化 在1VZ FE和3VZ FE型发动机上的曲轴位置传感器 产生NE信号 安装在曲轴皮带盘上 凸轮轴位置传感器 产生G1 G2信号 安装在凸轮轴前端 2Jz GE等发动机上的产生NE G1和G2信号的传感器都安装在分电器中 磁隙检查用厚薄规测量信号转子与感应线圈凸出部分的间隙 如图8 22所示 所有丰田车的间隙都是0 2 0 4mm 若间隙不符合要求 应修理或更换分电器壳体总成 检查感应线圈阻值用万用表电阻挡分别测量感应线圈G1 G2和NE与G 之间的电阻值 如图8 23所示 标准阻值见表8 5 若阻值不对 应更换分电器壳体总成 2 点火系其他部件检测 高压线测量高压线的电阻值 最大应为25k 检查高压线有无龟裂 老化 漏电 否则会因绝缘不良而影响点火高压与能量 火花塞检查火花塞电极之间的间隙 应为1 0 1 1mm 用万用表测量火花塞的绝缘电阻值 应为10M 或更大 也可将发动机转速迅速提高到4000r min 连续五次 然后熄火 拆下火花塞检查电极 若干燥 则说明火花塞可用 若潮湿 则需更换火花塞 检查时喷油器雾化应良好 否则会造成火花塞潮湿 点火线圈的检修如图8 24所示 用万用表电阻挡检查点火线圈正极与负极端子之间的电阻 初级线圈电阻 正极与高压线端子之间的电阻 次级线圈电阻 数据见表8 6 3 点火正时检查与调整点火正时调整分基本点火正时调整及点火提前正时调整两部分 调整基本点火正时时 将发动机运行至正常温度 确认怠速稳定正常 变速器置停车挡或空挡 然后按图8 25 a 所示将转速表测试棒接到诊断座的IG 端子上 注意转速表测试棒千万不能接地 否则将损坏点火器或点火线圈 用导线跨接诊断座端子TEl和E1 使点火正时不受ECU控制 从而可检查发动机的 基本点火正时 按图8 25 b 所示接上正时灯 正时灯电源线接蓄电池正极 感应夹夹在一缸高压线上 2JZ GE和2Tz FE发动机 或六缸高压线上 1Uz FE发动机 检查点火正时值是否符合规定 见表8 7 若不符合 则松开分电器紧固螺母 慢慢转动分电器 直到曲轴皮带盘上的正时记号对准规定正时刻度 然后再拧紧分电器紧固螺母 点火正时记号如图8 26所示 调整检查点火提前正时时 可将跨接线拆下 此时在有提前功能的作用下 怠速时的点火提前正时应符合表8 7的规定 否则提前功能不良 4 故障分析 点火系故障码对点火控制系统的监控主要靠点火器反馈给电脑的IGf方波信号 如果发动机ECu连续6次未接到反馈方波信号IGf ECU即判定点火系统工作失常 因为已6次没有给火花塞供应高压电使其跳火 此时电脑的安全保护电路立即停止各缸喷油器喷油 发动机立即熄火 发动机ECU同时点亮仪表板上的 CHECK 或 CHECKENGINE 发动机故障指示灯 并向存储器中存入14号故障码 皇冠2Jz GE发动机 此故障码所代表的故障范围为点火器 点火线圈 分电器 ECU有故障 或者点火器和Ecu之间的IGf信号反馈线路断路或短路 高压无火故障诊断起动时拔下中央高压线对缸体跳火 如果无火 检测方法如下 口在点火线圈负极和搭铁之间接一试灯 看试灯是否闪烁 口如果试灯闪烁 说明点火线圈次级绕组和中央高压线故障 口如果试灯不闪烁 用万用表交流电压挡或示波器检查ECU端的曲轴位置传感器NE和凸轮轴位置传感器G1和G2信号是否正常 如果信号不正常 应检查线圈 磁隙 导线和连接器 口如果信号正常 可用万用表直流电压挡或示波器检查起动时点火器端有无IGt信号 如果没有IGt信号 应检查点火器与ECU之间导线和连接器的导通情况及Ecu 口若有IGt信号 用同样方法检查ECU端有无IGf方波信号 若有IGf信号 应检查相关导线及连接器 若无IGf信号 则应检查点火器的电源电压 初级电路是否断路或短路 若均正常 则应更换点火器 2 其他车系基本点火正时的检查与调整由于车型不同 检查调整基本点火正时角度的操作略有不同 现将几种车型的操作方法简述如下 1 三菱轿车三菱车系在有分电器式点火系统中 由发动机ECu中引出一个端子接在调整接头上 以供调整基本点火正时时使用 检查时 用跨接线连接调整接头与车身搭铁 此时发动机便在基本点火正时的状态下工作 用正时灯检查点火提前角 在600 850r min时 基本点火提前角应为8 若不符合 可转动分电器进行调整 2 本田轿车本田轿车的点火正时记号多在曲轴皮带盘上 检查基本点火正时时 预热发动机 用导线将杂物箱后维修插座 2孔 跨接 然后用正时灯检查点火正时 皮带盘上红色标记和正时前盖上标记应对齐 F22B1 除KQ型 F22B2和F2081发动机应为上止点前15 700 50r min时 3 奥迪轿车起动发动机怠速运转至正常工作温度 将发动机转速反复3 4次提升至2100r min 然后将水温传感器插头脱开 用正时灯检查基本点火提前角 应为4 8 否则可转动分电器进行调整 调整好后将水温传感器装回 再读取故障码并将其清除 4 美国通用车 HEI 点火系发动机水温正常时 跨接诊断连接器A和B端子 当发动机转速在 700 800r min时 点火提前角为8 10 视车型略有不同 若数值不符 可转动分电器调整 调整后取下A和B端子的跨接线 否则会储存故障码 无分电器点火系统的检修如下 1 点火系电源的测试接通点火开关 蓄电池的电压应送至点火线圈 点火器 ECU及各传感器等元件 检查时 先关闭点火开关 从点火线圈 点火器或传感器上脱开电源插头 用万用表电压挡测量线束侧的插头 其电源线应有蓄电池电压 否则应检查蓄电池至此元件之间的线路 2 点火线圈的测试关闭点火开关 测量点火线圈初 次级线圈的电阻 对图8 27 b 所示丰田车 初级线圈电阻一般为0 3 0 6 次级高压线圈正向电阻值为7 7 10 4k 或10 2 13 8k 反向电阻为无穷大 对图8 27 a 两个线圈的初级线圈和次级线圈阻值应基本相等 3 丰田车点火器的测试关闭点火开关 从点火器上脱开与发动机ECU相连的4端子插头和每个点火线圈的2端子插头 打开点火开关 在点火器IGt信号输入端与搭铁之间加上3v电压时 点火器与点火线圈B 2 5缸点火线圈 相接的端子与搭铁之间应导通 同理 若给点火器IGdB信号输入端与搭铁之间加上3v电压 同时也给IGt信号输入端与搭铁之间加上3V电压 则点火器与点火线圈A 1 6缸点火线圈 相接的端子与搭铁之间应导通 若给点火器IGdA信号输入端与搭铁之间加上3V电压 同时也给IGt信号输入端与搭铁之间加上3v电压 则点火器与点火线圈C 3 4缸点火线圈 相接的端子与搭铁之间应导通 点火器上4端子插头各端子位置如图8 28所示 4 无分电器点火系统点火正时的检查 丰田车点火正时的检查与调整 丰田车基本点火正时及点火提前正时的检查同丰田车有分电器的点火系统 丰田皇冠轿车无分图8 28点火器4端子插头电器点火系统在转速为650 50r min时 基本点火正时为8 12 若不符合规定 可通过移动曲轴位置传感器的位置来进行调整 桑塔纳时代超人轿车点火正时的检查 可通过v A G1552诊断仪进行 发动机怠速运转 冷却液温度高于80 输入地址码01进入发动机电控系统检测 输入04进入基本设定功能 输入显示组号95 屏幕显示显示区域从左至右依次为发动机转速 发动机负荷 曲轴每转喷射持续时间 点火提前角 应为12 4 5 和冷却液温度 2 独立点火系统独立点火系统 如图8 29所示 的点火线圈和火花塞一般组合在一起 每缸一个 不需使用中央高压线与分缸高压线 初级线圈电阻值均为0 61 0 73 次级线圈最大导通电流为0 3 1 4mA 其他元件检测方法同前