理论教育 汽车电控点火系统原理及检修

汽车电控点火系统原理及检修

时间:2023-10-07 理论教育 版权反馈
【摘要】:可以说无触点化、智能化双点火系统是发展的趋势。无分电器点火方式目前采用的有两种点火系统:同时点火系统和独立点火系统。以6缸发动机为例,1、6缸,2、5缸,3、4缸的活塞分别同时到达上止点,称为同步缸,两同步缸共用一个点火线圈,两个气缸的火花塞与公用的点火线圈中的次级线圈串联。图5-4 桑塔纳时代超人轿车的同时点火系统2)在下述检查过程中不允许触摸点火线圈的连接件及检测导线。

汽车电控点火系统原理及检修

传统点火系统、无触点电子点火系统由于存在机械磨损,因此寿命短,易出现故障,控制精度受到影响。现在电控发动机中都是用ECU控制的点火系统,按点火系统中有无电器可以将点火系统分为有分电器的点火系统和无分电器的点火系统。有分电器的点火系统因在分配高压电时存在触点,在现在汽车上的使用越来越少。而在无分电器的点火系统中,不存在高压电传递过程中的触点,点火系统性能更稳定。可以说无触点化、智能化双点火系统是发展的趋势。

无分电器点火系统(DLI)又称为直接点火系统,取消了常规点火系统中的分电器总成(分火头和分电器盖),避免了分火头和分电器盖间隙对点火系统的影响,提高了点火能量。无分电器点火方式目前采用的有两种点火系统:同时点火系统和独立点火系统。

1.有分电器的电控点火系统

图5-1所示为有分电器电控点火系统的电路,ECU根据各输入信号,确定点火时间,并将点火正时信号IGt送至点火模块。当IGt信号变为低电平时,点火线圈初级电路由于功率晶体管的截止而被切断,次级感应出高电压,再由分电器按发火顺序送至相应气缸火花塞产生电火花

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图5-1 有分电器电控点火系统的电路

1—主继电器 2—压力传感器 3—温度传感器 4—基准位置传感器 5—转速传感器 6—ECU 7—EFI控制 8—ESA控制 9一点火信号 10—通电开始 11—点火 12—点火模块 13—点火监视回路 14—闭合角控制 15—点火线圈 16—点火开关 17—蓄电池 18—至分电器 19—至发动机转速表

在该种点火系统的分电器中,有的除保留了传统的机械式配电结构外,不再有传统的分电器中的断电器、离心式和真空式点火提前角调节器。在有些车型的分电器中还装有曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器(Ne信号和G信号)。

为了产生稳定的次级电压和保证系统的可靠工作,在点火器中设有闭合角控制回路和点火确认信号(IGf)发生电路。闭合角控制回路的作用是根据发动机转速和蓄电池电压(电源电压)的变化调节闭合角,保证闭合时间(初级线圈通电时间)稳定,以保证足够的点火能量和次级电压。在发动机转速上升和蓄电池电压下降时,闭合角控制电路使闭合角增大,延长初级线圈的通电时间,防止初级储能下降,确保点火能量。

点火确认信号发生电路的作用是在点火初级线圈电流切断,初级线圈产生自感电动势时,输出点火确认信号IGf给ECU,以监视点火控制电路是否工作正常。当点火器中的功率晶体管不能正常导通和截止时,ECU就接收不到由点火器反馈回来的点火确认信号IGf,表明点火系统发生故障,ECU将切断燃油喷射脉冲信号,使电磁喷油器停止喷油。如果由于某种原因,偶尔出现一次不正常信号,ECU并不会判定为故障,一般需点火器六次没有点火确认信号(IGf)反馈给ECU才判定为点火系统故障,停止喷油。

图5-2所示为本田雅阁汽车的有分电器电控点火系统,ECM/PCM根据凸轮轴位置和转速传感器、曲轴位置和转速传感器等传送的信号判定点火正时,然后指令点火模块ICM控制点火初级线圈电流的通断。随后点火线圈产生的次级电流流向分电器盖。分电器通过高压导线与火花塞相连接,以适当的顺序将高压引向火花塞,从而使火花塞产生火花,点燃气缸内的压缩混合气。

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图5-2 本田雅阁汽车的有分电器电控点火系统

有分电器电控点火系统的拆装方法如下(参见图5-2):

(1)拆卸

1)断开分电器的插头。

2)断开分电器盖上的点火导线。

3)卸下分电器紧固螺栓,然后从气缸盖上拆下分电器。

(2)安装

1)换下旧的O形密封圈,将新的O形密封圈涂抹上发动机机油,然后安装。

2)将分电器安装到位。说明:分电器端部的凸片和在凸轮轴端部相配合的凸槽都可偏移,以避免安装分电器时超出正时180°的可能性。

3)安装紧固螺栓并将其轻微拧紧。

4)调整点火正时。

有分电器电控点火系统的检查:曲轴位置及转速传感器的检查前面已经讲述,而高压电路的检查和传统的点火系统类似,也可以参照其他的点火系统的检查方法。

2.无分电器的电控点火系统

(1)同时点火系统 同时点火系统也称为分组点火系统,如图5-3所示。其特点是两个活塞同时到达上止点位置的气缸(一个为压缩行程的上止点,另一个为排气行程的上止点)共用一个点火线圈,即点火线圈的数量为气缸数的一半。

以6缸发动机为例,1、6缸,2、5缸,3、4缸的活塞分别同时到达上止点,称为同步缸,两同步缸共用一个点火线圈,两个气缸的火花塞与公用的点火线圈中的次级线圈串联。点火是在活塞运行至压缩上止点和排气上止点同时进行,其中一个缸处于压缩上止点,气缸内混合气的密度和压力较高,因此较多的点火能量使该气缸火花塞点火,混合气迅速被点燃做功,这个气缸的点火称为有效点火;另一个处于排气上止点附近的气缸因内部气压低,且温度高,其火花塞很容易被高压电击穿点火,消耗的点火能量非常少,不会对压缩行程气缸点火产生影响,称为多余点火。

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图5-3 同时点火系统

在同时点火系统中,如果一个气缸的点火电路断路,那么另外一个气缸的火花塞也不能点火。如果一个气缸的点火电路短路,对另一个气缸的点火没有影响。同组内两个火花塞的电流方向是不同的,因此火花塞使用一段时间后的磨损情况也是不同的。

如图5-4所示,桑塔纳时代超人轿车采用的是同时点火系统,其点火模块和点火线圈集成在一起。点火线圈及点火模块的检查如下:

检查点火线圈及末级功率时应保证蓄电池的电压至少为11.5V,发动机转速传感器正常,霍尔传感器正常。

1)从点火线圈上拔下4孔插头,打开点火开关,测量已拔下的插头端子2和4之间的电压,其规定值至少为11.0V。如果没有电压,按照电路图检查4孔插头端子4与搭铁之间有无断路点,检查4孔插头端子2与中央继电器盒之间的导线有无断路点。(www.daowen.com)

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图5-4 桑塔纳时代超人轿车的同时点火系统

2)在下述检查过程中不允许触摸点火线圈的连接件及检测导线。拔下18号熔丝(目的是防止喷油器喷油损坏三元催化转化器),用辅助导线将二极管测试笔接到已拔下的插头的端子1与4以及端子3和4上。

3)起动发动机,如果发光二极管闪亮且端子2与4之间有电压,则更换点火线圈。如果发光二极管不闪亮,按照电路图检查检测盒与4孔插头之间的导线有无断路,另外检查导线相互之间是否短路。

4)如果确定在导线中无故障,且触点2、4之间有电压则更换多点喷射控制单元

5)在插接器上检查1缸和4缸、2缸和3缸触点之间的次级电阻,其电阻规定值为4.0~6.0kΩ(20℃时)。如果没有达到规定值,则更换点火线圈。需要说明的是点火线圈和末级功率二极管在结构上是一个整体,不能单个更换。

ECU控制无分电器点火系统的高压线拆卸和安装程序:断开点火起动开关,扭转火花塞护套一圈半,将护套松开。切勿拔火花塞上高压线上的引线部分,否则会造成损坏;从发动机右侧火花塞上拆卸火花塞导线(2缸高压线、4缸高压线、6缸高压线);从线夹上拆卸火花塞导线;同样方法从左侧火花塞上拆卸火花塞的高压线,并从线夹上拆卸火花塞高压线(1缸高压线、3缸高压线、5缸高压线);从点火线圈上拆卸火花塞高压线的另外一端;安装时按相反顺序进行。

(2)独立点火系统 独立点火系统是指每个气缸配有一个或两个点火线圈,单独对本缸进行点火,如图5-5所示。

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图5-5 独立点火系统

这种点火方式特别适合在四气门发动机上装用,火花塞可安装在双凸轮轴中间,在任何一缸火花塞上直接压装一个点火线圈,充分利用了安装空间,这对V形多缸发动机室的合理紧凑布置具有重要的实用意义。同时由于无机械配电方式分火头与分电器盖旁电极之间的附加跳火间隙和高压导线,因而能量传导损失和漏电损失小,系统可靠性提高,故障率减少,而各缸的点火线圈和火花塞均由金属屏蔽层包覆,其对无线电干扰大大减少,这对发动机电控系统的正常工作也是十分重要的。

如图5-6所示,本田飞度使用i-DSI点火系统,采用智能型双火花塞顺序点火系统。该点火系统中ECM能根据发动机转速和进气歧管中的真空度,来控制前、后火花塞的点火相差:怠速时,前、后火花塞同时点火,因而燃烧速度加快,从而改善燃油消耗;低速、低负荷运转时,ECM将前侧火花塞的点火正时提前,因为燃烧室此处的温度相对较低,从而改善燃油消耗;低速、高负荷运转时,把前侧火花塞的点火正时提前,后侧火花塞的点火正时延迟,因而提高了转矩,同时可以控制发动机爆燃;高速运转时,前、后火花塞同时点火,使燃烧速度加快,动力提高。ECM存储有各种发动机转速与进气歧管绝对压力下基本的点火正时,它还根据发动机冷却液的温度调节点火正时。

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图5-6 飞度发动机的点火系统

1—蓄电池 2—发动机盖下熔丝/继电器盒 3—1号熔丝(80A) 4—3号熔丝(50A) 5—点火开关 6—15号熔丝(15A) 7—仪表板下熔丝/继电器盒 8—14号熔丝 9—ICM点火控制模块 10,13—来自ECM 11—1缸后点火线圈 12—火花塞 14—1缸前点火线圈

点火线圈的故障检修:

1)检查故障码(DTC),观察是否有故障码指示。如果有,对故障码所指示的故障进行检修,如果没有,转到下一步。

2)从气缸盖上拆卸火花塞,然后对其间隙进行检查,观察火花塞是否正常。如果是,转到下一步;如果不是,更换火花塞。

3)拆下PGM-FI主继电器。

4)起动发动机,让其运转,直至发动机失速。

5)将火花塞安装到点火线圈上。

6)连接点火线圈插接器,并将火花塞搭铁。

7)起动车辆,然后检查火花塞,观察火花塞是否跳火。如果是,点火线圈正常;如果不是,转到下一步。

8)换用一个确认良好的点火线圈,然后重新检查火花塞,观察火花塞是否跳火。如果是,更换原来的点火线圈。如果前火花塞不跳火,则检查仪表板下熔丝/继电器盒内的14号熔丝是否烧毁,如果熔丝正常,则维修仪表板下熔丝/继电器和前点火线圈之间的导线断路故障;如果后花塞不跳火,则检查仪表板下熔丝/继电器盒内的15号熔丝是否烧毁,如果熔丝正常,则维修仪表板下熔丝/继电器和后点火线圈之间的导线断路故障。

(3)二极管配电点火方式 二极管配电点火系统如图5-7所示,其特点是:四个气缸共用一个点火线圈,点火线圈为内装双初级线圈、双输出次级线圈的特制点火线圈,利用四个二极管的单向导电性交替完成对1、4缸和2、3缸的配电过程。

二极管配电点火系统的特性与同时点火系统相同,但对点火线圈的要求较高,而且发动机的气缸数必须是数字4的整倍数,因此应用上受到一定限制。

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图5-7 二极管配电点火系统

(4)宝马汽车点火电阻监控装置 如图5-8所示,点火电阻监控功能在各气缸动态工作时检测失火现象,不良的气缸点火会使点火电流经由分流器输出到发动机ECU。分流器的电阻为240Ω,并联于点火线圈的次级线圈与搭铁端,如果确认初级点火电脑监控没有问题,但次级点火电压并未传达,则相互作用的喷油器喷油阶段会关闭。西门子MS41.1版的DME电脑具有次级点火监控的功能,点火监控电阻与并联的六个气缸点火线圈次级侧串联,利用分压信号的改变使电脑得知某缸有点火不良或不点火的情形,此时电脑为了保护三元催化转化器,会切断不点火的那个气缸的喷油信号,保护三元触媒。

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图5-8 MS41.1版的DME电脑次级点火监控

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