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汽车发动机电控系统原理与维修
第四章 电控点火系统
第二节电控点火系统主要部件的拆检步骤及故障案例分析
第二节
电控点火系统主要部件的拆检步骤及故障案例分析
火花塞
1
分电器(有分电器式电控点火系统)
2
高压导线
3
点火线圈
4
第四章 电控点火系统
5
点火模块
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
一、火花塞
1. 火花塞的功用、结构及分类
火花塞的功用是利用次级点火线圈产生的高压电，击穿火花塞两极间隙获得电火花，从而点燃发动机气缸内的可燃混合气。
火花塞的结构如图4-23所示，主要由中心电极、侧电极、壳体、瓷绝缘管等组成。在中心电极和侧电极之间形成一个可以被高压击穿的间隙，传统点火间隙为0.6~0.9mm，电子点火间隙为1.0~1.2mm。
火花塞的种类很多，按照材料可分为普通火花塞、铱金火花塞和白金火花塞等。按照电极分类可以分为单级火花塞和多级火花塞，如图4-24所示。根据火花塞的热特性又可以分为热型、中型和冷型火花塞，如图4-25所示。
图4-23 火花塞的结构
图4-24 单级火花塞与多级火花塞
a)单级火花塞 b)多级火花塞
图4-25 火花塞根据热特性分类
a)热型 b)中型 c)冷型
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
2. 火花塞检修规程及技术要求
(1) 火花塞的常见故障及形态 火花塞常见故障主要有:过热、积碳、电极腐蚀、绝缘体破裂及侧电极开裂等。图4-26所示为火花塞部分故障形态对照图。
一、火花塞
图4-26 火花塞部分故障形态对照
1、2.正常的火花塞 3、4.积炭 5、6.机油沉积 7、8.铅沉积 9、10.重度铅沉积 11、12.灰分沉积 13.中心电极部分烧熔 14.中心电极完全烧熔 15.电极烧结在一起 16.中心电极缺失 17.侧电极部分缺失 18.绝缘破损
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
(2) 火花塞的拆检和清洁
1) 拆下火花塞电缆。注意∶从火花塞上拉出火花塞电缆时，务必握住电缆盖来拉而不要拖拽电缆本身。
2) 拆下火花塞。拆卸火花塞时，一般等发动机冷却后再进行，以防止火花塞卡滞。
3) 检查有无烧坏的电极或损坏的绝缘体，检查烧痕是否均匀。
4) 对火花塞进行清洁时，一般不使用钢丝刷，最好采用火花塞清洁工具清除积碳，用压缩空气从火花塞螺纹部吹尽沙砾。
5) 如图4-27所示，用火花塞测量调整用工具检查火花塞间隙是否在标准值范围内。如果火花塞间隙不在标准值范围内，可用特制的火花塞间隙调整工具对侧电极进行弯曲调整，或者直接选用合适的火花塞进行更换。
一、火花塞
2. 火花塞检修规程及技术要求
图4-27 火花塞间隙的检查
a) 测量调整用工具 b)调整火花塞间隙 c)测量火花塞间隙
6) 清洁发动机的火花塞孔。
注意：不要让外部脏物进入气缸内。
7) 安装火花塞。安装时应注意使用扭力扳手以正确的拧紧力矩拧紧火花塞。
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
3. 火花塞典型故障案例分析
故障现象：一辆福特汽车在行驶到6800~7000km时，每当车速为80km/h由3挡换到4挡时，踩下加速踏板就出现，转速表速度下降且车子发生抖动的现象，松开踏板后现象就消失。水泥路上不是十分明显，柏油的高速路就十分明显。
故障诊断：开始怀疑是自动变速器的问题。但拆下自动变速器仔细检查，各部分工作性能完好。考虑到发动机各缸工作不平衡也可能导致发动机抖动现象，于是从几个方面进行检查：检查各气缸压力,均正常。考虑到发动机点火系统也可能导致这种现象出现。用示波器检查支火系统波形，结果发现有一缸波形明显和其他气缸不一样。于是将4个火花塞都拆开检查，发现其中一个火花塞有严重积炭!
更换新的火花塞，再行试车故障全无。
一、火花塞
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
1. 分电器的功用及结构形式
电控点火系统分电器的作用与传统点火系统相同，即将点火线圈产生的高压电正时、准确地分配到各个气缸，点燃气缸内的可燃混合气。但是电控点火系统中分电器结构与传统发动机有很大区别，即分电器的结构上不再有传统点火系统分电器上的断电器、真空室和离心式点火提前调节装置等结构。
目前电控点火系统中分电器主要有以下几种形式。
1) 带凸轮轴/曲轴位置传感器、配电器的分电器，如丰田皇冠轿车的分电器，其结构如图4-28所示。
二、分电器(有分电器式电控点火系统)
图4-28 丰田皇冠轿车分电器的结构
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
二、分电器(有分电器式电控点火系统)
1. 分电器的功用及结构形式
2) 带凸轮轴/曲轴位置传感器、点火器、配电器的分电器，如韩国大宇轿车的分电器，其结构如图4-29所示。
图4-29 韩国大宇轿车分电器的结构
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
二、分电器(有分电器式电控点火系统)
1. 分电器的功用及结构形式
3) 带凸轮轴/曲轴位置传感器、点火线圈、配电器的分电器，在丰田轿车上使用较多，其结构如图4-30所示。
图4-30 丰田轿车分电器的结构
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
二、分电器(有分电器式电控点火系统)
1. 分电器的功用及结构形式
图4-31 本田雅阁轿车分电器的结构
4) 带凸轮轴/曲轴位置传感器、点火器、点火线圈、配电器的分电器，也叫整体式分电器。本田雅阁轿车的分电器使用的就是这种分电器，其结构如图4-31所示。
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
二、分电器(有分电器式电控点火系统)
(1) 分电器的检修规程及技术要求
1) 分火头的检修
① 直观检查，分火头应无裂痕、烧蚀及击穿，否则应更换新件。
注意：分火头顶部金属有一些焦状物是正常的。
② 测试检查，分火头应不漏电，方法是将高压电源(10~20kⅤ)的两根触针分别接导电片和底部轴孔，若有明显跳火过轴孔，证明分火头漏电；也可将分火头倒放在机体上，用发动机高压电进行跳火试验。
③ 仪表检查，可采用兆欧表检测，阻值应为无穷大；分火头顶部电阻检测，应符合规定，正常应为(1±0.4)kΩ，如图4-32所示。
2. 分电器的检修与安装
图4-32 检查分火头电阻
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
二、分电器(有分电器式电控点火系统)
2) 分电器盖的检修
① 直观检查，用一块干燥的棉布将分电器盖擦拭干净，目测检查，分电器盖应无裂纹及烧蚀痕迹，内部各电极应无明显的磨损、腐蚀及烧蚀，否则应更换分电器盖。中心电极应无卡滞，若烧蚀磨损致使其长度较标准长度减小2mm以上时，应更换新件。
② 测试检查，分电器盖应不漏电，中央插孔和各旁插孔之间应不窜电，方法同分火头的漏电测试。
③仪表检查，采用兆欧表进行检测（各插孔和底座都要检测），应无明显跳火或阻值无穷大。
3) 曲轴/凸轮轴位置传感器的检修 参照项目二中所述的曲轴/凸轮轴位置传感器的检修。
4) 分电器轴、衬套及齿轮的检修 检查分电器轴与衬套配合间隙。将分电器壳体夹在台虎钳上，使百分表的测量触头垂直顶到分电器轴上部外圆面上，沿百分表测杆方向晃动分电器轴，检查轴与衬套的配合间隙，应为0.01~0.03mm，极限值为0.05mm，否则应更换
衬套；转动分电器轴，观察百分表指针的摆差，分电器轴的直线度误差应不大于0.05mm，否则应更换新件；分电器驱动齿轮轮齿磨损严重、齿面出现明显的疲劳剥落凹坑或出现裂损，也应更换新件。
2. 分电器的检修与安装
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
二、分电器(有分电器式电控点火系统)
(2) 分电器的安装(点火正时的检查与调整) 分电器的安装如图4-33所示。
图4-33 分电器的安装
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
二、分电器(有分电器式电控点火系统)
故障现象：一辆奔驰600SEL轿车，发动机有时加速不良，此前发动机有明显的抖动现象。
故障排除：首先用金奔腾解码器进行故障检测，无任何故障码显示。根据故障症状，可能是个别气缸或一组气缸工作不良。于是分别用两个发光二极管并联在发动机两侧的喷油器接头上，经过反复试验，发现右侧6个气缸有时没有喷油脉宽。说明上述判断正确。
根据控制系统的基本原理，如果某缸缺火，控制系统就会切断该缸的供油。为了分清该故障是由点火系统引起的还是由其他原因引起的，应同时监测喷油脉宽和点火波形。连接金奔腾示波器，发现在没有喷油脉宽的同时，仍然有点火波形,这说明点火系统没有问题，故障可能发生在其他地方。
先从检查发动机转速（曲轴位置）传感器的转速信号入手。由转速传感器产生的转速信号,首先进入点火模块，再通过点火模块送给发动机控制单元。因为在出现故障后点火波形仍然存在，证明转速传感器本身及传感器到点火模块的线路应无问题。接着怀疑点火模块是否能将转速信号送给发动机控制单元，由于在发动机控制单元背面接测量线较因难，于是就把左右两个点火模块进行互换（因左、右侧系统一样,且另一侧系统工作正常），互换后故障仍然在右侧，证明点火模块本身无问题。进一步怀疑燃油喷射控制模块有故障，把左、右两个燃油喷射控制模块互换后，结果故障依旧。
3. 分电器典型故障案例分析
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
为了进一步证明以上几个方面判断的正确性，根据电路图分析得出点火模块4号脚为点火模块转速信号的输出端，发动机控制单元的XIA的5号脚为转速信号的输入端，ⅪB的28号脚为发动机转速信号的输出端。在这三个引线端分别接上示波器，同时观察这三个引线端的转速信号。结果发现在故障出现时，这三个引线端的转速信号都存在，并且不发生任何变化，这说明故障并不是由转速信号引起。
接下来又仔细检查了燃油喷射控制模块的供电和搭铁线，也没有问题。经过以上检查未找到故障，说明在诊断思路上还是出了偏差。重新分析以上检查过程和结果，并仔细观察故障出现的全过程，不是6个缸同时失去喷油脉冲，而是由一个或两个缸逐渐发展成为6个缸都不喷油，这一点特别是在有负荷时更为明显。在重新检测中，有时出现“个别气缸缺火”的故障码，至此说明问题还是出在点火系统。由于缺火，使发动机控制单元切断了喷油脉冲。然而，点火模块本身经过互换证明没有问题，剩下的只有火花塞、高压线、分火头及分电器盖。
经检查,火花塞、高压线和分火头都正常。测量分电器盖的分缸极柱电阻也正常，但测量中心电极时发现电阻为∞，即断路，而正常值应为1kΩ左右。正是由于中心电极断路，使次级点火电路的阻抗过大，而真正加在火花塞上的点火能量不足，造成有时缺火，从而导致发动机控制单元切断供油。
更换一个新的分电器盖后试车，一切恢复正常。
3. 分电器典型故障案例分析
二、分电器(有分电器式电控点火系统)
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
1. 高压导线的作用及分类
高压导线的功用是连接点火线圈―分电器、分电器―火花塞并传递高压电，也称为火花塞引线或高压电缆，其实物如图4-34所示。按高压导线作用不同可以分为中心高压线和各缸高压分线。
三、高压导线
图4-35 检查高压导线电
1.火花塞 2.高压导线 3.分电器 4.点火线圈
2. 高压导线的检测
(1) 检查盖和涂层有无裂纹 拉下橡皮套，小心地拆下点火高压导线，切勿过度弯曲
高压导线，否则可能将高压导线内部折断。
(2) 检查高压导线端子的状况 如果任一端子出现锈蚀，应进行清理；如果端子折断
或变形，应更换高压导线。
(3) 检查点火高压导线的电阻 20℃时最大值为25kΩ，如果阻值不符合则应更换高压
导线，如图4-35所示。
图4-34 高压导线实物图
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
三、高压导线
3. 高压导线典型故障案例分析
故障现象：有一辆丰田皇冠3.0L轿车，怠速运转时抖动厉害，先后清洗过怠速控制阀、节气门体和喷油器，换过汽油滤清器滤芯和火花塞等，但均未排除故障。
故障排除：首先读取故障码，无故障码输出。按照电控发动机怠速运转不良疑难故障的排除方法进行检查。检查油压，怠速时为⒛5kPa，加速时为⒛4kPa，均为正常。检查各处无真空泄漏。然后检查各缸工作情况，结果发现第1缸工作不良，其他各缸均为正常。拆下第1缸火花塞检查，火花塞电极间隙为0.8mm，正常，火花塞表面状况也正常。用气缸压力表测量第1缸压缩压力为1225kPa，也属正常。把各缸高压导线拔下，用万用表测量其电阻值，发现第1缸高压导线电阻值明显偏大。换上一套新的高压导线，故障完全排除。
故障说明：该故障排除之所以走了弯路，是修理人员没按照排除故障的基本方法去检查所造成的。在排除故障时，不能盲目更换部件，检查的部件是完好的，就不要进行更换。
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
四、点火线圈
1. 点火线圈的功用、结构及工作原理
点火线圈的功用是将电源的低电压(12Ⅴ)转换成高电压(15~30kⅤ)。
根据点火线圈铁心形状和磁路的不同，点火线圈分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈两种。开磁路点火线圈的外形、结构及原理示意图如图4-36所示。
图4-36 开磁路点火线圈的外形、结构及原理示意图
a)外形 b)结构 c)原理示意图
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
四、点火线圈
图4-37 开磁路点火线圈两种形式
a)两接线柱式 b)三接线柱式
1. 点火线圈的功用、结构及工作原理
开磁路点火线圈又有两接线柱和三接线柱两种形式，分别如图4-37a、b所示。开磁路点火线圈主要应用在传统点火系统中。
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
四、点火线圈
1. 点火线圈的功用、结构及工作原理
闭磁路点火线圈如图4-38所示，它主要由铁心、初级线圈、次级线圈及外壳等组成。闭磁路式点火线圈存在磁阻小、能量损失小、能量转换率高、体积小及便于直接压装在分电器上等优点，目前在无触点点火系统中被广泛使用。
图4-38 闭磁路点火线圈的外形、结构及原理示意图
第二节 电控点火系统主要部件的
拆检步骤及故障案例分析
四、点火线圈
图4-39 闭磁路点火线圈安装位置
图4-40闭磁路式点火线圈
闭磁路点火线圈安装位置如图4-39所示。点火线圈虽然结构有所差异，但是其工作原理基本上相似,以闭磁路式点火线圈为例，其工作原理如图4-40所示。
电源对初级线圈通电，当初级线圈电流突然被切断（通过功率晶体管断开电路搭铁端）时，磁场衰减，使次级线圈产生电磁互感应从而得到高压，该感应电动势的电压足以击穿火花塞间隙而发出点火花。
1. 点火线圈的功用、结构及工作原理
第二节 电控点火系统主要部件的拆检步骤及故障案例分析
四、点火线圈
2. 点火线圈的检测
点火线圈一般通过两个方面进行检查。
1) 在点火开关闭合时，用万用表直流电压挡检查点火初级线圈“+”接线柱和蓄电池负极之间的电压是否为蓄电池电压。
2) 用欧姆表测量点火线圈的初级和次级线圈电阻值。若测量的电阻值不符合规定，则需要更换点火线圈，同时应保证点火线圈绝缘盖板清洁、干燥，防止漏电。表4-1所示为部分车型点火初级和次级线圈电阻值对照。
表⒋1 部分车型点火初、次级线圈的电阻值
车 型 测量温度/℃ 初级线圈电阻/Ω 次级线圈电Fn/Ω
上海桑塔纳 0.50~0.76 2.4~3.5
一汽奥迪100(4缸) 0.50~1.50 6.8~7.7
北京切诺基(2.4L) 21 ~27 0.97~1.18 11.3~15.3
北京切诺基(4L) 21~27 0.97~1.18 11.3~13.3
广州标致 20 0.63~0.77 3.2~4.2
第二节 电控点火系统主要部件的拆检步骤及故障案例分析
四、点火线圈
3. 点火线圈典型故障案例分析
故障现象：一辆道奇轿车拖至修理厂，故障为点火线圈在运行时炸裂。
故障排除：该车为6缸发动机，点火系统为双缸点火，它有三个点火线圈，中间为1、4缸线圈，两侧为3、6缸线圈和2、5缸线圈，裂纹发生在中间。线圈炸裂的主要原因为内部温度过高，而引起高温的原因是点火初级电路通电时间过长或点火次级电压未及时释放。
检查点火情况，各缸均有火，且火花正常，再查火花塞及缸线间隙和阻值都符合规定，绝缘良好。这样将高压电引起因素排除,故障应出在点火初级电路上。
该车点火系统示意图如图4-41所示。
图4-41 道奇轿车点火系统示意图
第二节 电控点火系统主要部件的拆检步骤及故障案例分析
四、点火线圈
此点火系统由PCM直接控制点火线圈。PCM位于发动机舱左侧护板处，插座为60脚接头，其中17、18、19脚分别控制3个点火线圈，线粗细均为18mm2，线色分别为红/黄、深黑/黄、黑/灰。PCM与线圈间有一中间接头，为灰色，位于蓄电池后面。点火线圈的工作电压由点火熔丝供给。既然车辆能起动且能运转正常，可断定电脑输入及控制正常，应对外部线路进行检查。
拔开点火线圈处接头，将点火开关置于“ON”，用万用表电压挡测貂红线电压，为蓄电池电压。将点火开关置于“OFF”,用欧姆挡测电脑到点火线圈间线路导通性，均良好，再活动线束分别测其与车身搭铁间绝缘性，发现19号黑/灰线有对搭铁短路的现象。沿线查找，发现在接近电脑处，该线有破损，与搭铁间略有接触，可以断定故障原因就在这里。
此搭铁点使点火初级线圈始终有电流通过，从而使线圈发热而裂开。此故障不引起失火的原因是磨破点与搭铁间导通性不良，相当于串联在线圈电路中的一个电阻，与电脑控制的搭铁点并联。当电脑控制时，初级线圈中仍有较大的电流变化，故能跳火。
故障说明：汽车故障现象并不一定表示发生故障的元件本身出现问题，也与其相联系的部件或系统有关，只靠换件是不能解决问题的。所以我们的修理应透过现象，查清根源，从根本上解决问题，这也是每个修理人员应该做到的最基本的事情。
3. 点火线圈典型故障案例分析
第二节 电控点火系统主要部件的拆检步骤及故障案例分析
五、点火模块
1. 点火模块的作用及原理
点火模块也叫点火放大器,也称为大功率晶体管。其主要功用是根据ECU输出的点火指令，控制点火初级线圈的通断，使次级线圈产生高压，并把点火确认信号反馈给ECU。
图4-42所示为本田雅阁轿车点火模块的结构及原理。四个接线柱分别接电源线、搭铁线、来自ECU的控制线及控制点火线圈通断的控制线。有些点火模块上还加装有点火反馈信号和转速信号线。
图4-42本田雅阁轿车点火模块的结构及原理
第二节 电控点火系统主要部件的拆检步骤及故障案例分析
五、点火模块
2. 点火模块的检修规程及技术要求
以本田雅阁轿车点火模块为例，检修步骤如下：
1) 拆下分电器盖、分电器内信号触发轮和防泄漏盖。
2) 断开'点火模块的导线。
3) 接通点火开关。检查点火模块上电源线的对地电压，应为蓄电池电压。否则应检查点火开关与点火模块之间的导线。
4) 接通点火开关。检查点火模块与点火线圈之间导线对地的电压，应为12Ⅴ左右，否则应检查点火线圈和导线。
5) 将乃芯插头从ECM/PCM上断开，并且检查点火模块上的点火信号线是否与ECM/PCM上相对应的导线相通。
6) 检查点火信号线对地电阻，应不导通。
第二节 电控点火系统主要部件的拆检步骤及故障案例分析
五、点火模块
3. 点火模块典型故障案例分析
故障现象：一辆桑塔纳时代超人轿车，行驶里程8万km，冷车不易起动，起动后怠速运转不稳，热车后加速有闯车现象，车速超过120km/h后提速因难。
故障排除：经过仔细询问客户后试车，果然热车加速有闯车现象。客户反映该车不久前刚进行过正常保养，更换过火花塞。维修人员首先进行电脑检测，拆下位于变速杆下部的防尘罩，将解码器连接到诊断插座上。打开点火开关至“ON”位置，读取发动机电控系统故障码，显示故障码如下：
00561-015，混合气自适应值超过调节界限下限；
00561-012，混合气自适应值超过调节界限上限。
将上述故障码清除后，退出故障诊断。
起动发动机，保持怠速运转状态。进入007显示组，观察氧传感器G39反馈信号电压，该信号电压在0.1~1.0Ⅴ之间波动，但变化频率很慢。将油压表接入进油管路进行油压测试，怠速状态油压表显示为0.25Mpa。加油时油压表指针在0.28~0.30MPa之间摆动。关闭点火开关10min后，燃油系统保持压力为0.16MPa。油压值均符合标准，可以判定燃油泵工作性能良好，油压调节器正常。
第二节 电控点火系统主要部件的拆检步骤及故障案例分析
五、点火模块
3. 点火模块典型故障案例分析
据客户反映，该车已行驶8万km，但未清洗过燃油系统。使用免拆清洗剂对燃油系统进行彻底清洗后，路试时故障现象有所减轻。检查火花塞、高压导线都正常。此时考虑大众系列轿车节流阀体脏污对怠速及加速工况均有影响，因此将其清洗后进行基本设置，但仍不见成效。接着检查并清洗空气流量计、更换氧传感器后故障依旧。故障排除至此陷入僵局。
第二天早晨检修时，发动机难以起动。检查时发现1、4缸火花塞火花较弱。考虑到此车1、4缸共用同一 点火线圈，更换点火线圈N152后，故障彻底排除。由此得知，点火模块工作不良造成1、4缸点火能量不足，导致混合气燃烧状况变差是该故障的根本原因。
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