发动机点火控制系统检修

发动机点火控制系统检修发动机点火控制系统检修发动机点火控制系统检修/学习项目发动机电子点火控制系统检修情景描述一辆雪铁龙新爱丽舍轿车，进入修理厂，客户反映该车发动机起动后怠速抖动，而且易熄火，行驶中故障指示灯点亮，车主反映该车加速性能不好。经维修班组长试车检查判断为电子控制点火系统故障，现需要维修技工根据维修手册相关要求，在规定时间内对发动机电子控制点火系统进行检修，检修完成后自检交付班组长验收。学习目标1．电子点火系统的功用、分类及组成元件名称；2．能叙述电子点火系统主要元件的结构及工作原理；3.按维修手册规范检测电子点火系统；4.懂得判断元件的好坏；知识目标1．能叙述并执行发动机操作、设备运用、消防等安全操作规程；2．能找出电子点火系统组成元件的安装位置；3．能按维修手册要求规范对电子点火系统各元件进行拆装、检修，并判断其性能好坏；4．能识读点火系统电路图，准确查找出故障原因，并对故障点进行修复；5．能在实施过程中记录拆装、检测步骤等重要内容。技能目标1．能够正确使用诊断仪器、工量具；2．掌握雪铁龙电子点火系统的拆装步骤和拆装方式；3．能够熟悉电子点火系统的检测流程；4．熟悉电子点火系统各个技术参数；5．能够判断电子点火系统主要元件好坏，并记录检测结果。6.能识读电子点火的电路图，准确查找出故障原因，并对故障点进行修复；建议课时28课时学习过程(一）发动机电子点火控制系统基础知识1．发动机点火系统的作用点火系统的功用是在汽缸内适时、准确、可靠的产生电火花，以点燃可燃混合气，使汽油发动机实现做功。2．发动机点火系统的类型1)按照历史发展按照历史发展可以分为传统点火系统、电子点火系统、微机控制点火系统三种类型，如图4-1-1所示。传统点火系统电子点火系统微机控制点火系统图4-1-2点火系统的类型2)按照点火控制方式按照点火控制方式可以分为分组点火、独立点火两种类型，如图4-1-3、图4-1-4所示。图4-1-3分组点火图4-1-4独立点火3．无分电器式的微机控制点火系统图4-1-5无分电器独立点火控制方式（二）电子控制无分电器点火系统1.点火模块。控制汽车点火线圈工作的点火控制器俗称点火模块,点火线圈按ECU的指令，在指定的时刻、对应的工况所需能量而点火。有的点火模块还提供给ECU反馈信号，供ECU判断点火线圈工作是否正常，还有的反馈信号供ECU计算下一个导通脉冲宽度，点火模块的作用是针对ECU输出的点火正时信号IGT，间歇性地将初级线圈电流作用于点火线圈，并将点火确认信号IGF传递给ECU。雪铁龙新爱丽舍点火控制模块点火模块与点火线圈组合有两种类型：一类是点火模块与ECU集成在一起，控制点火线圈点火的功率部件在ECU上，点火线圈上无点火模块；另一类是点火模块与点火线圈组合在一起，有一体式和分体式两种类型，ECU只给控制信号。点火模块实际是一个功率电子开关，控制点火的信号为方波或磁脉冲信号，输送到点火模块的信号输入端，通过整形来驱动功率电子开关。用脉宽来控制功率电子开关的导通时间，导通后，点火模块里的功率晶体管，切断初级线圈的搭铁，使绕在同一根铁芯上的次级线圈感应出高压，直接传给火花塞，使火花塞点火。2.无分电器点火(DLI)系统又称直接点火系统，一般由各传感器、ECU、点火器、点火线圈、火花塞等组成。它取消了传统点火系统或普通电子点火系统中的分电器总成（包括分火头和分电器盖等），直接将点火线圈次级绕组与火花塞相连接，即把点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火。该系统的优点是：具有电子控制点火系统的全部优点，因废除了分电器，所以节省空间；由于废除了配电器，不会在分火头与分电器盖旁电极间产生火花，因此可有效降低点火系统对无线电的干扰，同时因点火系统高压电路中阻抗减小，点火会更加可靠。(1)无分电器点火系统主要零部件的结构控制汽车点火线圈工作的点火控制器俗称点火模块，点火模块有独立安装在发动机上的，也有与点火线圈组合成一体的。①独立安装在发动机上的点火模块，如图5-49所示。点火模块实际是一个功率电子开关（图5-50），控制点火的信号为方波或磁脉冲信号，输送到点火模块的信号输入端，通过整形来驱动功率电子开关。用脉宽来控制功率电子开关的导通时间，导通后，点火线圈电流近似指数特性上升，导通时间长，断电电流就大，以此来控制线圈的点火能量，用脉冲信号的后沿时刻控制功率电子开关的导通时刻，即控制点火时刻。有的点火模块还提供给ECU反馈信号，供ECU判断点火线圈工作是否正常，还有的反馈信号供ECU计算下一个导通脉冲宽度。②与点火线圈组合成一体的点火模块。与点火线圈组合成一体的点火模块的特点是每个点火线圈都有一个单独的点火控制器，并且点火控制器和点火线圈集成一体，称为点火线圈组件。点火线圈组件按点火方式的不同，可分为同时点火式点火线圈组件和单独点火式点火线圈组件如图5-51所示。如图5-52所示，同时点火式点火线圈在每一次产生高压时，同时供给两个火花塞使用，即有二个汽缸同时点火，其中一个汽缸为压缩行程，点燃混合气，另一个汽缸为排气行程。如图5-53所示，单独点火式点火线圈，即每一个缸配一个点火线圈，直接安装在火花塞上方，这样的形式省去了高压线，点火能量损失少。高压线部分安装在发动机汽缸盖上的金属罩内，减少了对无线电设备的干扰。点火线圈安装位置形式多样，点火线圈大多安装在发动机表面，用高压线与火花塞相连，具体需参见各品牌及车型。举例如图5-54所示。▲图5-55单独点火式电子点火线圈结构图以单独点火式电子点火线圈组件为例，如图5-55所示，它由点火控制器、初级绕组、次级绕组、铁芯、弹簧、高压端子、防护罩等组成。(2)无分电器点火控制系统的高压配电方式无分电器点火控制系统的高压配电方式有二极管分配式和点火线圈分配式两大类。①二极管分配式。二极管分配式无分电器点火系统，采用同时点火方式，工作原理如图5-56所示。▲图5-56二极管分配式无分电器点火系统的工作原理点火顺序为1、3、4、2的四缸发动机，当ECU接收到曲轴位置传感器发出的相应信号时，会向点火器发出触发点火信号，控制器的控制回路使VE截止，初级绕组A中的电流被切断，在次级绕组中感应出下“+”上“一”的高压电，经4缸和l缸火花塞构成回路，两个火花塞均跳火，此时，1缸接近压缩终了，混合气被点燃，而4缸正在排气，火花塞点空火，曲轴转过1800后，ECU接到传感器信号后再次向点火控制器发出触发信号，VT．截止，初级绕组B中电流被切断，次级绕组感应出上“+”下“一”的高压电，并经2缸和3缸火花塞构成回路，同时跳火，此时3缸点火，2缸火花塞点空火。依次类推，发动机曲轴转2各缸做功一次。②点火线圈分配式。点火线圈分配式无分电器点火系统是将来自点火线圈的高压电直接分配给火花塞，有同时点火和单独点火两种形式。a．同时点火装置。同时点火装置是指两个汽缸合用一个点火线圈，即一个点火线圈有两个高压输出端，分别与火花塞相连，负责对两个汽缸点火。下面以丰田皇冠汽车无分电器点火系为例分析其工作原理。曲轴位置传感器及发动机转速传感器可输出GiG2和Ne三个信号，用于判别汽缸，检测曲轴转角和确定初始点火提前角。Gi信号的作用是用来判别六缸压缩行程上止点的位置。Gi信号线圈产生电压波形的时刻设定在六缸压缩行程上止点附近，因此只要Gi信号出现，发动机ECU即可断定六缸处在压缩行程上止点附近，其点火提前角和闭合角仍由ECU根据Ne信号决定。G2信号与Gi信号波形相同，但两信号相隔1800（3600曲轴转角）。因此其作用是判别一缸压缩行程上止点的位置，即当G2信号出现时，表示一缸在压缩行程附近，点火提前角和闭合角也由Ne信号决定。Ne信号转子上有24个齿，每旋转一周产生24个信号，其波形与Gi和G2信号波形相同。每个波形表示150转角（300曲轴转角），由于每波形表示的曲轴转角过大，点火控制会引起较大误差，因此需要通过转角脉冲发生器将传感器一圈用4个脉冲转变成为1440个脉冲，即每个波形表示0.50曲轴转角。实际点火控制就是以G信号为基准信号，根据Ne信号确定点火提前角的。发动机起动瞬间，若已超过Gi信号的产生期，而G2信号又未产生，此时无法判别汽缸，必须等到G信号产生判别汽缸后才能执行点火控制。发动机ECU通过曲轴位置传感器接收到Gi、G2、Ne信号，向点火控制器输出IGt、IGdA、IGdB三个信号。其中IGt信号是点火正时信号，IGdA和IGdB信号是ECU输送给点火控制器的判断信号，发动机ECU根据G，、G2、Ne信号，以确定各缸的点火顺序。点火控制器中的汽缸判别电路根据输入IGdA、IGdB信号状态，判定哪条驱动电路接通，并将点火正时IGt信号送往与此驱动电路相连接的点火线圈，完成对某缸的点火。在点火系统完成正常点火的同时，电子点火系统器会向发动机ECU发出IGf点火确认信号，即将点火线圈初级电路通、断的信号反馈给发动机ECU。在发动机工作过程中，当脉信号连续3~5次无反馈时，ECU则判断为点火系统有故障，发出指令强制停止喷油器工作，以免造成缸内喷油过多再次起动困难或加大三元催化剂系统负荷。无分电器点火系统采用小型闭磁路点火线圈，次级线圈的两端分别与两个汽缸上的火花塞相连接。汽缸的组合原则为：其中一缸处在压缩行程上止点时，另一缸处在排气行程上止点，曲轴旋转3600后两缸所处的行程相反。六缸发动机的组合方式为：1、6缸一组，2、5缸一组，3、4缸一组，如图5-58所示▲图5-58丰田车系双缸同时点火系统当点火线圈初级电路被切断时，两缸火花塞同时跳火，但由于压缩缸的汽缸压力较高，击穿火花间隙放电较为困难，排汽缸的压力接近大气压力，击穿间隙易放电的原因，可以得知，虽是同时击穿两个间隙，但所需击穿电压增幅却较小。b．单独点火方式。单独点火方式是指每个汽缸的火花塞上配用一个点火线圈，单独对本缸进行点火，如图5-59所示。每个火花塞都单独配置一个点火线圈，其位置一般在火花塞的顶部，所产生的高压电直接送给火花塞，因而取消了高压线，避免了高压线方面的故障，而且结构紧凑、安装方便，因此，在现代汽车发动机上的应用日益广泛。▲图5-59各缸独立点火系统的点火线圈单独点火方式的优点有以下几点：由于无机械分电器和高压导线，因而能量损失、漏电损失小，各缸的点火线圈和火花塞均由金属罩包覆，其电磁干扰大大减小。由于采用与汽缸数相同的特制点火线圈，该点火线圈的充、放电时间极短，能在发动机转速高达9000r/min时，提供足够的点火电压和点火能量。由于无机械分电器，充分利用有限的空间将点火线圈安装在双凸轮轴的中间。（三）曲轴（凸轮轴）位置传感器曲轴位置传感器（CPS）需要进行检测，就车检测电源线是否有电，信号线是否有电压输出。如信号线无电压输出需拆下曲轴位置传感器进行检测，以判断是曲轴位置传感器出问题还是线路的问题。1．速度传感器曲轴（凸轮轴）位置传感器是速度传感器的一种,一般常见的速度传感器有三种类型：电磁式、霍尔式及光电式，通常用于检测发动机的转速、自动变速器的车速、汽车的轮速等，。曲轴（凸轮轴）位置传感器、车速传感器和轮速传感器所获得的速度信号输入ECU，以便使发动机控制系统、起动系统、ABS/ASR制动防滑控制系统、悬架系统、导航系统等各种装置能正常工作。在现代电控发动机上，有些发动机将曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器制成一体，既用于发动机曲轴位置、活塞上止点位置的测定，又用于发动机转速的测定。凸轮轴位置传感器的类型和工作原理与曲轴位置传感器相同。2．曲轴位置传感器曲轴位置传感器(CPS)又称发动机转速传感器，是发动机电子控制系统的主要部件，用于检测曲轴转角信号，也是测量发动机转速的信号源。其作用是采集曲轴转角和发动机转速信号并输送给ECU，以确定喷油时刻和点火时刻。曲轴位置传感器一般安装在曲轴前部、中部或飞轮上，如图6-4-1所示。曲轴位置传感器的安装位置曲轴位置传感器的安装位置凸轮轴位置传感器一般都用CIS表示。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号，并输入ECU，以便ECU识别气缸1压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此外，凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点，所以称为气缸识别传感器。3．曲轴（凸轮轴）位置传感器的类型曲轴（凸轮轴）位置传感器有磁脉冲式（图6-4-2）、（图6-4-3）和光电式（图6-4-4）三种类型。雪铁龙爱丽舍发动机使用的是磁脉冲式曲轴位置传感器。图6-4-2磁脉冲式曲轴位置传感器4．磁脉冲式曲轴位置传感器的工作原理雪铁龙爱丽舍发动机使用的是磁脉冲式曲轴位置传感器系统，它包括一个曲轴位置信号盘和一个耦合线圈。信号盘有60-2个齿，安装在曲轴上。耦合线圈由缠绕的铜线、铁芯和磁铁组成。图6-4-3霍尔式曲轴位置传感器图6-4-4光电式曲轴位置传感器1313--曲轴位置传感器（发动机转速传感器）1115--凸轮轴位置传感器（气缸相位转感器）图6-4-5雪铁龙爱丽舍轿车曲轴及凸轮轴位置传感器电路图。信号盘旋转时，随着每个齿经过耦合线圈，便产生一个脉冲信号。发动机每转一圈，藕合线圈产生60-2个信号。ECU根据这些信号计算出曲轴位置和发动机转速。使用这些计算结果，可以控制燃油喷射时间和点火正时。如图6-4-5所示为雪铁龙爱丽舍轿车曲轴及凸轮轴位置传感器电路图。二、任务准备1．所需的工量具及材料(1)设备：雪铁龙爱丽舍拉轿车一辆。(2)工量具：数字式万用表、试灯、10号T字杆、塞尺、解码器一台、32件套筒工具、内六角5mm、内六角4mm、13mm开口扳手、数字万用表、一字螺丝刀、蓄电池及导线、博世KT720。(3)材料：雪铁龙爱丽舍轿车维修手册、教材、现代汽车技术工作室、配备多媒体教学设备和课桌椅、零件车、三角木、三件套、雪铁龙爱丽舍轿车维修手册、教材、现代汽车技术工作室、配备多媒体教学设备和课桌椅、工作台、各种类型点火模块、曲轴位置传感器等。检测流程分析1)拆装程序安装座椅套、转向盘套、地板垫→放置车轮挡块→打开发动机罩→安装三件套→检查油、水、电→检查外观、各插接器、各管接头→读取故障码、数据流。2)检测程序读取故障码、数据流→点火线圈连接线→点火线圈元件→火花塞→ECM连接线→ECM→恢复设备→读取故障码、数据流。三、任务实施在进行发动机点火系统检测作业之前，应首先在车辆维修手册上找到“点火系统”这一节内容，根据维修手册的提示和说明并结合实车进行分析和探讨，制定正确合理的检测方案。在检测过程中，严格按照维修手册的规范和要求进行操作，才能保证顺利完成点火系统的检测作业，同时在维修过程中遵守7S原则。（一）雪铁龙爱丽舍轿车点火控制模块拆装与检修点火控制模块拆装步骤如下：根据雪铁龙爱丽舍轿车维修手册点火控制模块拆装步骤如下：表6-4-1工具、材料检查与准备，量具检查与校对，对把汽车开到水平路面停放好，拉好驻车制动器；打开发动机罩，用支撑杆把发动机罩支撑好；用磁性护垫把左右翼子板、前保险杠垫好。2.拆下空气滤芯器总成3.拆卸发动机饰板罩拆卸废气管5、拆卸点火模块接线插座6、点火模块插座7.拆卸点火模块固定螺钉8.取出点火模块根据雪铁龙爱丽舍轿车维修手册点火控制模块检测步骤如下：工具、材料检查与准备，量具检查与校对，对把汽车开到水平路面停放好，拉好驻车制动器；打开发动机罩，用支撑杆把发动机罩支撑好；用磁性护垫把左右翼子板、前保险杠垫好。端子：6543212.1135为点火模块电路图：6端子为搭铁线；5端子为电源线；1、2、3、4端子为信号线3、测量电控模块的静态电压：：1、2、3、4、5端子与搭铁的电压。测量点火控制模块的动态电压：1、2、3、4、5端子与搭铁的电压。用试灯笔测量各个端子的导电情况6.用万用表测量各个端子与搭铁的电压：7.测量点火模块的内阻：各个端子两两相测8、恢复设备，收拾工量具。清洁场地。雪铁龙爱丽舍轿车曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器雪铁龙爱丽舍轿车曲轴位置传感器的特点见表6-4-1。雪铁龙爱丽舍轿车曲轴位置传感器的特点表6-4-1(1)曲轴位置传感器的信号电压随着发动机转速的增加而增大。(2)雪铁龙爱丽舍轿车曲轴位置传感器的故障码为P0335、凸轮轴位置传感器故障码为P0075。(3)曲轴位置传感器的故障部位可能是电路短路或断路、曲轴位置传感器损坏、电脑板问题。根据雪铁龙爱丽舍轿车维修手册曲轴位置传感器检测步骤如下。1.工具、材料检查与准备，量具检查与校对，对把汽车开到水平路面停放好，拉好驻车制动器；打开发动机罩，用支撑杆把发动机罩支撑好；用磁性护垫把左右翼子板、前保险杠垫好。拆下空气滤芯器3.找到曲轴位置传感器的安装位置，位于飞轮与变速器附近拔出曲轴位置传感器插头2VNR5.测量曲轴位置传感器1313线路好坏，用数字万用表检测曲轴位置传感器1313插头2VNR1号端--搭铁之间的电阻正常为无穷大，插头2VNR2号端--搭铁之间的电阻正常为无穷大。6.打开电门，用数字万用表检测曲轴位置传感器1313插头2VNR1号端--搭铁之间的电压正常为2.51V，插头2VNR2号端--搭铁之间的电压正常为2.51V。7.检测曲轴位置传感器（1313）的电阻是否正常，拆下曲轴位置传感器。用数字万用表检测传感器1端—2端的电阻，正常值为484Ω8、装回曲轴位置传感器（1313），并恢复好。插回曲轴位置传感器1313插头2VNR，使用博世汽车分析仪检测曲轴位置传感器波形是否正常，负表笔接2端线，正表笔接1端线，起动发动机运行，测量波形正常如下图：10、恢复设备，收拾工量具。清洁场地。根据雪铁龙爱丽舍轿车维修手册凸轮轴位置传感器检测步骤