任务3 汽油机电子控制系统故障诊断(3)

1、学习情景学习情景3 电子控制点火提前电子控制点火提前(ESA) 系统系统 n学习单元学习单元1 电子控制点火提前电子控制点火提前(ESA)系统概系统概 述述 n学习单元学习单元2 点火提前角的控制方式点火提前角的控制方式 n学习单元学习单元3 电子控制点火提前电子控制点火提前(ESA)系统主系统主 要元件检测要元件检测 学习单元学习单元1 1 电子控制点火提前电子控制点火提前(ESA)(ESA) 系统概述系统概述 电子控制点火提前电子控制点火提前(ESA)(ESA)系统是一个根系统是一个根 据各种传感器传来的信号，采用发动机据各种传感器传来的信号，采用发动机ECUECU 来确定点火正时的系统。

2、来确定点火正时的系统。 n系统功能系统功能 l初级电路通电时间控制初级电路通电时间控制 l点火提前角控制点火提前角控制 l爆震控制。爆震控制。 n系统构成系统构成 l 电控点火系统的工作过程电控点火系统的工作过程 现代的点火控制系统都是由计算机控制的电子控现代的点火控制系统都是由计算机控制的电子控 制系统。制系统。 有分电器有分电器 无分电器无分电器 二极管分配式二极管分配式 点火线圈分配式点火线圈分配式 双缸同时点火双缸同时点火 各缸独立点火方式各缸独立点火方式 电控点火系电控点火系 l 分电器式电控点火系统分电器式电控点火系统 ECUECU根据各输入信根据各输入信 号，确定点火时号，确定点

3、火时 间，并将间，并将点火正点火正 时信号时信号IGtIGt送至点送至点 火控制器。火控制器。 当当IGtIGt信号变为低信号变为低 电平时，点火线电平时，点火线 圈初级电路被切圈初级电路被切 断，次级感应出断，次级感应出 高电压，高电压，再由分再由分 电器按发火顺序电器按发火顺序 送至相应气缸的送至相应气缸的 火花塞上产生电火花塞上产生电 火花。火花。 有分电器式电控点火系统有分电器式电控点火系统 1主继电器；主继电器；2压力传感器；压力传感器；3温度传感器；温度传感器；4基基 准位置传感器；准位置传感器；5转速传感器；转速传感器；6ECU；7EFI 控控 制；制；8ESA控制；控制；9点火

4、信号；点火信号；10通电开始；通电开始；11 点火；点火；12电子点火器；电子点火器；13点火监视回路；点火监视回路；14闭合闭合 角控制；角控制；15点火线圈；点火线圈；16点火开关；点火开关；17蓄电池；蓄电池； 18至分电器；至分电器；19至发动机转速表至发动机转速表 丰田佳美丰田佳美2.0L 3S-FE、皇冠、皇冠3.0 JZ-GE、LS400 1UZ-FE采用采用 IGF IGT l无分电器式二极管分配式无分电器式二极管分配式 ECUECU将将1 1、4 4缸缸的的 点火触发信号输点火触发信号输 入点火控制器时，入点火控制器时， Tr2Tr2截止截止，初级，初级 绕组绕组B B中电流

5、被中电流被 切断切断，次级绕组，次级绕组 感应出感应出上上“+”+” 下下“”的高压的高压 电，并经四缸和电，并经四缸和 一缸火花塞构成一缸火花塞构成 回路，同时跳火。回路，同时跳火。 发动机曲轴转过发动机曲轴转过 一圈后，二、三一圈后，二、三 缸点火。以此类缸点火。以此类 推。推。 二极管分配式同时点火的无分电器点火系二极管分配式同时点火的无分电器点火系 工作原理图工作原理图 1二、三缸触发信号；二、三缸触发信号；2电子点火控制器；电子点火控制器； 3控制部分；控制部分；4稳压器；稳压器；5一初级绕组一初级绕组A； 6高压二极管；高压二极管；7次级绕组；次级绕组； 8初级绕初级绕 组组B；9

6、一、四缸触发信号一、四缸触发信号 由于处于压缩行程一缸的气缸压力高，火花由于处于压缩行程一缸的气缸压力高，火花 塞击穿电压高塞击穿电压高（有效点火），（有效点火），而处于排气行程而处于排气行程 一缸的气缸压力低，火花塞击穿电压低一缸的气缸压力低，火花塞击穿电压低( (无效点无效点 火）。火）。 l无分电器式无分电器式点火线圈分配式点火线圈分配式 点火线圈分配式同时点火的无分电器点火系统点火线圈分配式同时点火的无分电器点火系统 一个点火线圈的一个点火线圈的次级次级 绕组分别与两个火花塞绕组分别与两个火花塞 串联串联同时跳火。同时跳火。 点火控制器根据点火控制器根据ECU 输出的点火信号，按点输出

7、的点火信号，按点 火顺序触发相应的晶体火顺序触发相应的晶体 管导通、截止，从而控管导通、截止，从而控 制相应的点火线圈产生制相应的点火线圈产生 高压，再通过高压线送高压，再通过高压线送 到火花塞点火。到火花塞点火。 次级回路中的二极管次级回路中的二极管 是防止在初级回路接通是防止在初级回路接通 瞬间次级回路产生的感瞬间次级回路产生的感 应电压。应电压。 桑塔纳桑塔纳2000GSi AJR发动机采用发动机采用 l单独点火方式单独点火方式 每个汽缸都配有一个点火线圈，且直接装每个汽缸都配有一个点火线圈，且直接装 在火花塞上方。在火花塞上方。 省去了高压线，减少了能耗。省去了高压线，减少了能耗。 由

8、于每缸一个线圈，所以即使发动机转速由于每缸一个线圈，所以即使发动机转速 9000r/min9000r/min，线圈也有较长的通电时间（最，线圈也有较长的通电时间（最 大闭合角），可大闭合角），可提供足够的点火能量提供足够的点火能量。 (b) 日产六缸机点次电路 (c)奥迪五缸机点火电路 无分电器单独点火 n点火控制信号点火控制信号IGTIGT： l实际上就是点火器中功率晶体管的通断控制信号。实际上就是点火器中功率晶体管的通断控制信号。 它是它是ECUECU输出到点火组件的点火命令信号输出到点火组件的点火命令信号，也是点，也是点 火组件计算闭合角的基准信号。火组件计算闭合角的基准信号。IGTIG

9、T信号输出后，信号输出后， 在活塞位置达到存储器所记忆的最佳点火时间时，在活塞位置达到存储器所记忆的最佳点火时间时， IGTIGT信号消失，也就是发出了点火指令。信号消失，也就是发出了点火指令。 n 点火确认信号点火确认信号IGFIGF： l点火器反馈给点火器反馈给ECUECU的的 信号。信号。当当ECUECU接收到此接收到此 IGFIGF信号，便确定已点信号，便确定已点 火。如发动机火。如发动机ECUECU没有没有 接收到接收到IGFIGF信号，诊断信号，诊断 功能功能DTC(DTC(故障码）被故障码）被 存入发动机存入发动机ECUECU，并且，并且 失效保护功能使燃油失效保护功能使燃油 喷

10、射停止。喷射停止。 n最佳点火提前角最佳点火提前角 l能保证发动机的动力性、经济能保证发动机的动力性、经济 性和排放都达到最佳值的点火性和排放都达到最佳值的点火 提前角称为最佳点火提前角。提前角称为最佳点火提前角。 l曲线曲线A A是气缸内不燃烧的压力波是气缸内不燃烧的压力波 形，它是以上止点（形，它是以上止点（TDCTDC）为中）为中 心的左右对称波形。心的左右对称波形。 l曲线曲线B B、C C、D D分别表示点火时刻分别表示点火时刻 在上止点第在上止点第1010度以前，度以前，1010度左度左 右和右和1010度以后三种点火提前角度以后三种点火提前角 时的燃烧压力波形。时的燃烧压力波形。

11、 l可见，最佳点火提前角在上止可见，最佳点火提前角在上止 点前点前1010度左右。度左右。 l最佳点火提前角不是一成不变最佳点火提前角不是一成不变 的。的。 图图3-152 气缸压力与点火时刻的关系气缸压力与点火时刻的关系 n影响点火提前角的因素影响点火提前角的因素 l发动机转速：发动机转速：发动机转速升高，点火提前角应该增大；反发动机转速升高，点火提前角应该增大；反 之小。之小。 l进气歧管绝对压力（负荷）：进气歧管绝对压力（负荷）：当管路压力高（真空度小，当管路压力高（真空度小， 负荷大），要求点火提前角小；反之大。负荷大），要求点火提前角小；反之大。 l辛烷值：辛烷值：辛烷值越高，抗爆性

12、越好，点火提前角可以加大；辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可以加大； 反之小。反之小。 l燃烧室结构、燃烧室内温度、空燃比、大气压力和冷却液燃烧室结构、燃烧室内温度、空燃比、大气压力和冷却液 温度温度也会影响。也会影响。 图图3-153 3-153 转速对点火提前角的影响转速对点火提前角的影响 图图3-154 3-154 进气歧管绝对压力对点火提前角进气歧管绝对压力对点火提前角 的影响的影响 学习单元学习单元2 2 点火提前角的控制方式点火提前角的控制方式 图图3-155 3-155 点火提前角构成点火提前角构成 图图3-156 3-156 点火正时控制点火正时控制 发动机起动时，进气量和发

13、发动机起动时，进气量和发 动机转速信号都不稳定，点动机转速信号都不稳定，点 火提前角固定为一值火提前角固定为一值初初 始点火提前角。始点火提前角。 实际点火提前角实际点火提前角=初始点火提前角初始点火提前角十十基本点火提前角十修正基本点火提前角十修正 点火提前角（或延迟角点火提前角（或延迟角） 根据发动机转速和负根据发动机转速和负 荷通过试验后获得各荷通过试验后获得各 种工况下的点火提前种工况下的点火提前 角。存储在角。存储在ECU存储存储 器中。器中。 根据发动机运转时的其他传感根据发动机运转时的其他传感 器进行修正的点火提前角。器进行修正的点火提前角。 n爆震控制爆震控制 l具有爆震控制的

14、点火系统，具有爆震控制的点火系统， 点火时刻就控制在爆震界点火时刻就控制在爆震界 面上面上，这样即控制了爆震，这样即控制了爆震 的发生，又能更有效地得的发生，又能更有效地得 到发动机的输出功率。到发动机的输出功率。 l爆震控制系统爆震控制系统加了爆加了爆 震传感器的点火控制系统。震传感器的点火控制系统。 图图3-157 爆震控制的点火提前角爆震控制的点火提前角 发动机爆震出现发动机爆震出现 推迟推迟 提前提前 发动机爆震停止发动机爆震停止 学习单元学习单元3 3 电子控制点火提前电子控制点火提前(ESA)(ESA) 系统主要元件检测系统主要元件检测 n 基本检测基本检测 l导线连接器的检测导线

15、连接器的检测 轻微摇动连接器，察看是否有松动。轻微摇动连接器，察看是否有松动。 若有松动，应拨下连接器，检查接触片是否被腐若有松动，应拨下连接器，检查接触片是否被腐 蚀。蚀。 若有腐蚀现象，需用铜刷或电器接触清洁剂将其若有腐蚀现象，需用铜刷或电器接触清洁剂将其 除去。除去。 安装时，可用专用的导电油脂涂抹，以防腐蚀。安装时，可用专用的导电油脂涂抹，以防腐蚀。 lECUECU的基本检测的基本检测 检测检测ECUECU的电源线、搭铁线是否良好，导线连接的电源线、搭铁线是否良好，导线连接 器是否正常。器是否正常。 拔下连接器，查看其内部是否有锈蚀、触针是否拔下连接器，查看其内部是否有锈蚀、触针是否

16、弯曲，并检查弯曲，并检查ECUECU上的所有搭铁线是否有腐蚀。上的所有搭铁线是否有腐蚀。 如果上述检测一切正常，可用如果上述检测一切正常，可用替代法替代法确定确定ECUECU是是 否有故障。否有故障。 l传感器检测传感器检测 点火系统主要的传感器为点火系统主要的传感器为凸轮轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、 曲轴位置传感器和爆震传感器，曲轴位置传感器和爆震传感器，检测具体见发检测具体见发 动机转速传感器部分。动机转速传感器部分。 凸轮轴位置传感器的功用是凸轮轴位置传感器的功用是产生第一缸上止点产生第一缸上止点 信号信号，用以确定曲轴基准位置和点火基准。，用以确定曲轴基准位置和点火基准。 曲轴位置

17、传感器用来曲轴位置传感器用来提供曲轴转速信号和曲轴提供曲轴转速信号和曲轴 转角信号，转角信号，曲轴转速信号是计算点火提前角的曲轴转速信号是计算点火提前角的 基础，与凸轮轴的位置信号一起工作，使点火基础，与凸轮轴的位置信号一起工作，使点火 系统得以正常控制。系统得以正常控制。 n点火正时检查与调整点火正时检查与调整 l点火失准的后果点火失准的后果 过早，发动机容易出现爆震过早，发动机容易出现爆震 过迟，发动机出现回火、放炮过迟，发动机出现回火、放炮 动力下降动力下降 油耗升高油耗升高 甚至造成零部件甚至造成零部件 损坏损坏 l点火正时可以通过点火正时可以通过点火正时枪、解码器、点火正时枪、解码器

18、、 发动机分析仪发动机分析仪等检查，发动机点火正时一般等检查，发动机点火正时一般 范围为范围为8 83838度曲轴转角。度曲轴转角。 l正时灯调整法正时灯调整法 启动发动机，暖机达到正常工作温度；启动发动机，暖机达到正常工作温度； 将点火正时灯将点火正时灯2 2个黑色夹头分别接于蓄电池正、个黑色夹头分别接于蓄电池正、 负极桩头上，传感器夹于第一缸高压导线上；负极桩头上，传感器夹于第一缸高压导线上； 调整发动机转速至正常怠速状态下，利用点火调整发动机转速至正常怠速状态下，利用点火 正时灯照射于正时皮带轮上，查看皮带轮上记正时灯照射于正时皮带轮上，查看皮带轮上记 号是否为厂家规定角度号是否为厂家规

19、定角度( (一般为一般为6 610)10)。 若需调整，松开分电器螺丝，利用点火正时对若需调整，松开分电器螺丝，利用点火正时对 准正时皮带轮再转动分电器准正时皮带轮再转动分电器( (左右转左右转) )直至刻度直至刻度 记号存规定值为止，最后锁紧分电器螺丝即可。记号存规定值为止，最后锁紧分电器螺丝即可。 n点火系统波形测试与分析点火系统波形测试与分析 (1)晶体管导通晶体管导通 闭角开始。闭角开始。 (2)开始充磁开始充磁 一次线圈导通；二次线圈被一次一次线圈导通；二次线圈被一次 线圈磁力线感应，产生振荡磁阻。线圈磁力线感应，产生振荡磁阻。 (3)充磁饱和充磁饱和 一次线圈持续通电；二次线圈被一

20、次线圈持续通电；二次线圈被 一次线圈磁力线感一次线圈磁力线感 应，此时，二次线圈完全克应，此时，二次线圈完全克 服磁阻，完成充磁，并有限流作用。服磁阻，完成充磁，并有限流作用。 (4)晶体管断电晶体管断电 切断一次线圈电源搭铁回路。切断一次线圈电源搭铁回路。 (5)释放充磁释放充磁 二次线圈克服高压线、分火二次线圈克服高压线、分火 头间隙、火花塞间隙，将充磁能量释放头间隙、火花塞间隙，将充磁能量释放(即在火即在火 花塞产生跳火花塞产生跳火)；在一次线圈被二次线圈的磁力；在一次线圈被二次线圈的磁力 线感应，产生振荡磁阻。线感应，产生振荡磁阻。 (6)持续放磁持续放磁 因一次线圈与二次线圈互感应之

21、因一次线圈与二次线圈互感应之 电压仍能克服火花塞间隙，使二次回路继续导电压仍能克服火花塞间隙，使二次回路继续导 通。通。 (7)磁滞振荡磁滞振荡 一次线圈与二次线圈互感应一次线圈与二次线圈互感应 之电压已无法克服火花塞间隙，因而由电容器之电压已无法克服火花塞间隙，因而由电容器 来吸收磁能。来吸收磁能。 (8)磁能释放磁能释放 由电容器，由电容器， 将点火线圈之磁能将点火线圈之磁能 吸收，为克服电容阻抗，而产生磁滞振荡。吸收，为克服电容阻抗，而产生磁滞振荡。 (9)电容饱和电容饱和 克服电容阻抗。克服电容阻抗。 图图3-164电子式点火系统标准波形电子式点火系统标准波形 电子式点火系统标准波形电

22、子式点火系统标准波形 二次波形分析二次波形分析 图为无触点的电子点火系统的正常点火波形，与有触点者图为无触点的电子点火系统的正常点火波形，与有触点者 相比，因其初级电路的通断不是机械触点的合与开，而是相比，因其初级电路的通断不是机械触点的合与开，而是 晶体管的导通，持续期内初级电压没有明显的振荡，而充晶体管的导通，持续期内初级电压没有明显的振荡，而充 磁过程中因限流作用电压有所升高，这一变动因点火线圈磁过程中因限流作用电压有所升高，这一变动因点火线圈 的感应引起次级电压线相应的波动的感应引起次级电压线相应的波动（图中点（图中点2 2 所示），所示），这这 是无触点点火波形的正常现象，检测时需注

23、意这一点。是无触点点火波形的正常现象，检测时需注意这一点。 图图2-51二次波形二次波形 点火火花时间分析点火火花时间分析 将发动机运转达正常工作温度将发动机运转达正常工作温度 固定发动机转速到固定发动机转速到2000RPM 2000RPM 正常标准火花时间在正常标准火花时间在1.51.52.4mS2.4mS（分电盘（分电盘 系统），在无分电盘点火系统，则标准火系统），在无分电盘点火系统，则标准火 花时间必须在花时间必须在0.8mS0.8mS以上以上。 当火花时间低于当火花时间低于0.8mS0.8mS，可能造成之原因，可能造成之原因 如下：如下： u高压线电阻太大，火花塞间隙太大，分电高压线电

24、阻太大，火花塞间隙太大，分电 盘与分火头间隙太大，混合比过稀，火花盘与分火头间隙太大，混合比过稀，火花 塞温度过冷，点火正时太慢，汽缸压力太塞温度过冷，点火正时太慢，汽缸压力太 高，汽门弹簧太弱等。高，汽门弹簧太弱等。 直接点火波形分析直接点火波形分析 1. 晶体管导通晶体管导通 闭角开始。闭角开始。 2. 开始充磁开始充磁 电流流入一次线圈；二电流流入一次线圈；二 次线圈被一次线圈磁力线感应，产生次线圈被一次线圈磁力线感应，产生 振荡磁阻。振荡磁阻。 3. 充磁饱和充磁饱和 一次线圈持续通电；二一次线圈持续通电；二 次线圈被一次线圈磁力线感应，此时，次线圈被一次线圈磁力线感应，此时， 二次线

25、圈完全克服磁阻，完成充磁，二次线圈完全克服磁阻，完成充磁， 并有限流作用。并有限流作用。 4. 晶体管断电晶体管断电 切断一次线圈电源搭切断一次线圈电源搭 铁回路。铁回路。 5. 释放充磁释放充磁 二次线圈克服高压线、二次线圈克服高压线、 火花塞间隙，将充磁能量释放（即在火花塞间隙，将充磁能量释放（即在 火花塞产生跳火）；在一次线圈被二火花塞产生跳火）；在一次线圈被二 次线圈的磁力线感应，产生振荡磁阻。次线圈的磁力线感应，产生振荡磁阻。 6.持续放磁持续放磁 因一次线圈与二次线圈互因一次线圈与二次线圈互 感应之电压仍能克服火花塞间隙，使感应之电压仍能克服火花塞间隙，使 二次回路继续导通。二次回

26、路继续导通。 7. 磁滞振荡磁滞振荡 一次线圈与二次线圈互一次线圈与二次线圈互 感应之电压已无法克服火花塞间隙，感应之电压已无法克服火花塞间隙， 因而由电容器来吸收磁能。因而由电容器来吸收磁能。 8. 磁能释放磁能释放 由电容器，由电容器， 将点火线圈将点火线圈 之磁能吸收，为克服电容阻抗，而产之磁能吸收，为克服电容阻抗，而产 生磁滞振荡。生磁滞振荡。 9. 电容饱和电容饱和 克服电容阻抗。克服电容阻抗。 双缸直接点火系统测试波形双缸直接点火系统测试波形 有效点有效点 火波形火波形 无效点无效点 火波形火波形 二次高压波形判断二次高压波形判断 如果实测波形与标准波形相比有差异，说如果实测波形与标准波形相比有差异，说 明点火系统有故障。明点火系统有故障。 P164P164图显示某些故障波形。图显示某些故障波形。 n电子点火系统故障诊断电子点火系统故障诊断 l当怀疑点火系故障时，可按下列程序检查当怀疑点火系故障时，可按下列程序检查 检查火花：检查火花：拔下分电器上的高压线，用手握住拆拔下分电器上的高压线，用手握住拆 开的高压线端头并使之与搭铁相距开的高压线端头并使之与搭铁相距12.5m