汽车发动机电控技术与维修（第2版）课件 12-发动机点火控制系统与检修-点火控制电路+点火提前角与闭合角控制

单元5发动机点火控制系统与检修5.5点火控制电路【学习目标】1．知识目标掌握点火控制电路的结构原理与检修技术要求。2．能力目标掌握点火控制电路的检修方法和工作步骤。无分电器点火控制系统有两种点火方式，两个活塞位置同步缸共用一个点火线圈的分组同时点火方式和每缸一个点火线圈的各缸独立点火方式。分组同时点火各缸独立点火分组同时点火是指将所有气缸的火花塞两两分组，用一个点火线圈给两个火花塞提供电压，点火线圈每产生一次高压电，都使同组两个缸的火花塞同时点火，即双缸同时点火。分组同时点火高压电的分配控制电路有二极管分配和点火线圈分配两种形式。1．控制电路工作原理（1）二极管分配式四缸发动机四个气缸共用一个由两个初级绕组和一个次级绕组构成的特制点火线圈，点火控制器中的两只功率三极管根据气缸识别信号和点火定时信号输出点火脉冲，按点火顺序交替控制一个初级绕组的导通与截止，次级绕组的两端通过四只高压二极管与火花塞构成回路，利用四个二极管的单向导电性交替完成对一、四缸和二、三缸配电过程。5.5.1分组同时点火（2）点火线圈分配式四缸发动机点火线圈组件有两个独立的点火线圈（六缸发动机有三个），每个点火线圈供给成对的两个火花塞工作，即一、四缸和二、三缸分别共用一个点火线圈（六缸发动机一、六缸，二、五缸和三、四缸分别共用一个点火线圈）。点火控制器中配有与点火线圈数量相等的功率三极管，分别控制一个点火线圈。（1）电路分析大众桑塔纳2000AJR发动机分组同时点火控制电路采用了点火线圈直接分配高压的同时点火配电方式。点火控制器N122（大功率三极管输出电路）和两个点火线圈（N和N128，N为二、三缸点火线圈，N128为一、四缸点火线圈）组成点火线圈总成N520，固定在进气歧管内侧。点火线圈总成的高压分缸线插孔旁印有A、B、C、D标记，分别对应一、二、三、四缸的高压分线。2．大众桑塔纳2000AJR发动机分组同时点火控制电路a）点火线圈总成b）连接电路①检测点火线圈电阻。关闭点火开关，拔下点火线圈总成N520线束插头，并从点火线圈总成上拔下高压分缸线。用万用表检测点火线圈的次级电阻，端子A与端子D之间的电阻表示一、四缸线圈次级电阻，端子B和端子C之间的电阻表示二、三缸线圈次级电阻，正常值均为4~6kΩ。如电阻值不符合规定，应更换点火线圈总成。（2）检修方法点火控制电路出现故障后，会导致火花塞不能点火或者点火能量不足，因此会出现发动机不能起动、起动困难、加速无力、排放超标等现象，若个别缸点火不良还会引起发动机抖动，点火控制器及其连接电路、点火线圈、高压分缸线、火花塞等，都是可能的故障点。②检查点火线圈与点火控制器的供电与接地情况。关闭点火开关，拔下点火线圈总成线束插头。接通点火开关，用万用表检测线束插头端子2（电源端）和端子4（接地端）之间的电压，电压值应大于或等于11.5V。如果电压为0，按照电路图检测点火线圈总成线束插头端子2与中央继电器盒D线束插头端子23、点火线圈总成线束插头端子4与接地之间的电阻，正常值均应小于1.5Ω。若阻值较大，说明该段导线存在虚接或断路。如果有断路故障，则应修复或更换。③检测电路导通性。关闭点火开关，拔下点火线圈总成线束插头。用万用表检测点火线圈总成线束插头端子1与ECU线束插头端子71、点火线圈总成线束插头端子3与ECU线束插头端子78之间的导线电阻，正常值均应小于1.5Ω。若阻值较大，说明该段导线存在虚接或断路。然后检查导线相互之间是否短路（不相接的导线间电阻应为无穷大）。如果导线有断路、短路故障，则应修复或更换。④检查点火控制器的工作情况。拔下所有喷油器的线束插头，拔下点火线圈总成线束插头，用发光二极管试灯分别连接于点火线圈总成线束插头端子1（点火输出）和端子4（接地端）、点火线圈总成线束插头端子3（点火输出）和端子4（接地端）之间，以检查发动机ECU一、四缸和二、三缸点火线圈的控制信号。短时起动发动机，发光二极管试灯应不断闪烁。如发光二极管试灯不闪烁，说明发动机ECU至点火线圈总成之间的线束存在断路或短路故障，或者发动机ECU存在故障，应修复或更换。由ECU输出的点火控制信号波形次级点火波形关闭点火开关，插好所有喷油器的线束插头，拔下点火线圈总成线束插头，将线束插头端子1（一、四缸点火控制端）、端子3（二、三缸点火控制端）的线束刺破，接好示波器。插上点火线圈总成线束插头，起动发动机，以双通道方式检测由ECU输出的点火控制信号波形。用另一个示波器以四通道方式分别连接一、二、三、四缸高压分缸线，检测各缸的次级点火波形。⑤检测点火控制信号波形和次级点火波形⑥检查火花塞的工作情况拔下所有喷油器的线束插头，插好点火线圈总成线束插头。用火花塞套筒依次拆卸各缸火花塞，将取出的火花塞分别接好高压分缸线。用绝缘钳夹住火花塞，将火花塞外壳搭铁到发动机缸体上（不能有间隙），起动发动机3~5秒，检查火花塞的跳火情况。正常情况下火花呈淡蓝色，在电极间基本成一条直线。如果电极间隙处不跳火或火花呈红色，则必须更换。依次检查各缸火花塞，检查完毕再使用火花塞套筒安装好火花塞。5.5.2各缸独立点火1．控制电路工作原理发动机工作时，点火控制器根据发动机ECU送入的点火信号和气缸识别信号输出点火控制脉冲，按照发动机各缸的做功顺序轮流触发功率三极管VT1、VT2、VT3、VT4导通和截止，分别控制各个点火线圈轮流产生高压电，并将高压电直接输送给与之连接的火花塞。发动机各缸的点火均单独控制，互不影响。2．大众CEA1.8TSI发动机各缸独立点火控制电路（1）电路分析（2）检修方法与双缸同时点火控制电路一样，当各缸独立点火控制电路出现故障后，会导致火花塞不能点火或者点火能量不足，因此会出现发动机不能起动、起动困难、加速无力、排放超标等现象，若个别缸点火不良还会引起发动机抖动。点火控制器及其连接电路、点火线圈、火花塞等，都是可能的故障点。与双缸同时点火方式有所不同的是，采用各缸独立点火方式的发动机各缸的点火是单独控制的，互不影响。检修时，可首先利用断缸法找出不点火或点火异常的气缸，再进行相应的检修。①检测电源电压。关闭点火开关，拔下点火线圈线束插头T4t。接通点火开关，用万用表检测线束插头T4t端子1与端子2之间的电压，应为12V左右。检测线束插头T4t端子1与端子4之间的电压，应为12V左右。如果显示值没有达到此要求，则检查保险丝SB4（30A）、继电器J271是否正常，检查相应的连接线束是否有虚接、断路或短路。②检测电路导通性。关闭点火开关，拔下点火线圈线束插头T4t和ECU线束插头T60a，用万用表检测线束插头T4t端子3至ECU线束插头T60a端子7之间的电阻，应小于1.5Ω。若阻值较大，说明线束存在虚接或断路。如果有虚接或断路，则应修复或更换。③检测点火控制信号。关闭点火开关，拔下点火线圈线束插头T4t，将线束插头T4t端子3和ECU线束插头T60a端子7之间的线束刺破，接好万用表表笔。插上点火线圈线束插头T4t，起动发动机并怠速运行，用万用表交流电压挡检测端子3与接地之间的发动机ECU点火控制信号电压，应为高电平接近5V的脉冲信号电压。如果显示值没有达到此要求，则继续进行下一步检查。以上检测也可以用发光二极管试灯进行。检测时，将发光二极管试灯连接于点火线圈插头端子3与接地之间，起动发动机时，发光二极管试灯应不停地闪烁。④检测点火控制信号波形和次级点火波形。关闭点火开关，拔下点火线圈线束插头T4t，将线束插头T4t端子3的线束刺破，在端子3和搭铁之间接好示波器。插上点火线圈线束插头T4t，起动发动机，检测由ECU输出的点火控制信号波形。用另一个示波器以四通道方式分别检测各缸的次级点火波形。⑤检查火花塞的工作情况。方法与大众桑塔纳2000AJR发动机分组同时点火控制电路基本相同，不再赘述。由ECU输出的点火控制信号波形次级点火波形丰田1ZR-FE发动机各缸独立点火控制系统采用多个点火控制器（大功率三极管输出电路），分别与一缸点火线圈1、二缸点火线圈2、三缸点火线圈3、四缸点火线圈4集成为一体，压装在各缸的火花塞上。（1）电路分析3．丰田1ZR-FE发动机各缸独立点火控制电路（2）检修方法检修时，可首先利用断缸法找出不点火或点火异常的气缸，再进行相应的检修。①检测电源电压。关闭点火开关，拔下点火线圈线束插头B26。接通点火开关，用万用表检测线束插头B26端子1（+B）与端子4（GND）或搭铁之间的电压，应为12V左右。如果显示值没有达到此要求，则检查保险丝、IG2继电器是否正常，检查相应的连接线束是否有虚接、断路或短路。②检测电路导通性。关闭点火开关，拔下点火线圈线束插头B26和ECU线束插头B31，用万用表检测点火线圈线束插头B26端子3（IGT1）与ECU线束插头B31端子85（IGT1）之间的导线电阻，检测点火线圈线束插头B26端子2（IGF）至ECU线束插头B31端子81（IGF）之间的导线电阻，均应小于1.5Ω。若某一线束阻值较大，说明该段线束存在虚接或断路。然后检查导线相互之间是否短路（不相接的导线间电阻应为无穷大）。如果导线有断路、短路故障，则应更换。③检测点火控制信号IGT。关闭点火开关，拔下点火线圈线束插头B26，将线束插头B26端子3（IGT1）的线束刺破，连接发光二极管试灯于端子3和搭铁之间。插上点火线圈线束插头B26，起动发动机并怠速运行，发光二极管试灯应不停地闪烁。如果发光二极管试灯不闪烁，则继续进行下一步检查。当用示波器进行检测时，在端子3和搭铁之间接好示波器，起动发动机并怠速运行，正常的信号波形如图所示。④检测点火确认信号IGF。关闭点火开关，拔下点火线圈线束插头B26，将线束插头B26端子2（IGF）的线束刺破，连接发光二极管试灯于端子2和搭铁之间。插上点火线圈线束插头B26，起动发动机并怠速运行，发光二极管试灯应不停地闪烁。如果发光二极管试灯不闪烁，则继续进行下一步检查。当用示波器进行检测时，在端子2和搭铁之间接好示波器，起动发动机并怠速运行，正常的信号波形如图所示。由于1ZR-FE发动机将4个点火控制器的IGF信号线连接在一起，所以检测到的是4个IGF信号叠加的信号波形。⑤检测次级点火波形。用示波器以四通道方式分别检测各缸的次级点火波形，应如图所示。⑥检查火花塞的工作情况。方法同上，不再赘述。【学习目标】知识目标了解点火提前角与闭合角控制的基本原理。5.6点火提前角与闭合角控制1．点火提前角的影响因素（1）转速的影响；（2）负荷的影响5.6.1点火提前角控制2．点火提前角的组成实际点火提前角包含初始点火提前角、基本点火提前角、修正点火提前角。（1）初始点火提前角初始点火提前角是由曲轴转速与位置传感器信号和曲轴转角的对应关系而确定的点火提前角，由曲轴转速与位置传感器的安装位置决定。（2）基本点火提前角基本点火提前角是在发动机正常的工作温度、正常的转速范围内，由发动机ECU根据发动机的转速和负荷通过查找和计算确定的点火提前角。（3）修正点火提前角修正点火提前角是当发动机不在正常的工作温度或不在正常的转速与负荷范围内时，由发动机ECU中根据发动机转速信号和负荷信号以外的有关传感器及开关的信号对点火提前角进行修正的点火提前角。实际点火提前角包含初始点火提前角、基本点火提前角、修正点火提前角，由于不同的发动机其初始点火提前角有所不同，实际点火提前角的计算方法也有所不同。对于把压缩上止点作为点火提前角计算基准点的点火系统，实际最佳点火提前角=基本点火提前角+点火提前角修正值。（1）起动时点火提前角控制①起动初始点火提前角控制。由于发动机的起动转速很低，此时的发动机负荷信号（进气歧管压力信号或进气流量信号）不稳定，为确保有适当而又稳定的点火提前角，将点火提前角固定在初始点火提前角。②起动非初始点火提前角控制。为提高起动性能，有些发动机起动时的点火时间并非是初始点火提前角，而是由发动机ECU根据发动机的温度和起动转速对点火提前角进行适当的控制。低温起动点火提前角调整特性3．点火提前角控制的基本内容（2）起动后点火提前角①基本点火提前角控制发动机处于怠速工况运行时，发动机ECU根据节气门位置传感器输入的信号确认发动机处于怠速工况，然后根据曲轴转速与位置传感器输入的转速信号和空调开关信号，从预先设定在只读存储器中的怠速工况基本点火提前角数据表或点火特性三维脉谱图中选出相应的基本点火提前角。发动机处于非怠速工况运行时，发动机ECU根据发动机转速信号、空气流量（或进气歧管压力）信号，从在只读存储器中预先设定的非怠速工况基本点火提前角数据表中查出相应的基本点火提前角。②点火提前角修正控制。不同型号的发动机，其修正系数和修正的项目均会有所不同，通常有怠速暖机修正、怠速稳定性修正、空燃比反馈修正、爆燃修正等。在发动机冷机起动后进入暖机工况，由于冷却液温度还很低，混合气燃烧速度较慢，需适当增大点火提前角。随着暖机过程的延续，冷却液温度逐渐升高，点火提前角修正值逐渐减小。发动机怠速运行时，发动机ECU连续不断地计算发动机的平均转速，当发动机的转速低于所设定的目标转速时，ECU根据其与目标转速的差值大小适当地增大点火提前角。当发动机的转速高于设定的目标转速时，则适当地减小点火提前角。由于混合气空燃比变化对混合气的燃烧速度有影响，因此，发动机ECU需要根据氧传感器的空燃比反馈信号对点火提前角进行修正。ECU仅