任务9 检查与维修电子控制点火系统资料.docx
《任务9 检查与维修电子控制点火系统资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《任务9 检查与维修电子控制点火系统资料.docx（47页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
任务9检查与维修电子控制点火系统资料
学习任务9电控点火系统的检测与维修
学习目标
完成本学习任务后，你应当能
1.回顾传统点火系统的基本组成及工作原理；
2.叙述点火系统的发展历史及分类；
3.叙述电控点火系统的组成与工作原理，对比电控点火系统各组成元件与传统点火系统各组成元件的异同；
4.正确检查电控点火系统各组成元件及IGT、IGF、G信号的波形；
5.能按照给定的排查计划排除电控点火系统的故障。
建议完成本学习任务为24课时
学习内容的结构
学习任务描述
一台电控发动机由于火花塞的火花不良导致发动机性能故障,需对电控点火系统各元件及其电路进行检查，确定故障部位，并维修或更换。
汽油发动机正常工作的三要素：
良好的空气－燃油混合气，足够高的气缸压缩压力，正确的点火时刻及强烈的火花。
而点火系统的作用就是在最佳点火时刻产生强烈的电火花，点燃空气－燃油混合气。
一、学习准备
（一）点火系统的发展与分类
随着汽车发动机技术的高速发展，点火系先后经历了传统触点式点火系统、晶体管点火系统和计算机控制的电子点火系统3个阶段，其中电控点火系统又分为有分电器电控点火和无分电器电控点火两个阶段。
*1.回忆传统触点式点火系统的组成与工作原理。
图9-1传统触点式点火系统
1.根据图9-1，参考相关书籍，将下列表格补充完毕。
元件代号
名称
安装位置
1
蓄电池
发动机舱左前
2
3
4
5
6
7
2.对照图9-1将传统触点式点火系统各元件用导线连接起来。
□任务完成
3.打开点火开关，转动分电器轴，观察火花塞是否有火花？
□有□没有
小提示
火花塞跳火时的点火电压在10000V左右，因此转动分电器轴时，手不能接触高压线、分电器盖、火花塞等部位。
4.若断开点火开关与点火线圈之间的导线，重复步骤3，观察火花塞是否有火花？
□有□没有
5.若断开点火线圈与分电器之间的导线，重复步骤3，观察火花塞是否有火花？
□有□没有6.拆下分电器上的中央高压线，让中央高压线直接连接一个火花塞，打开分电器盖。
□任务完成
7.转动分电器轴，当火花塞跳火时，观察断电器触点是否打开？
每次跳火时，分电器的分火头是否改变？
8.通过以上的实验，回忆传统触点式点火系统的点火线圈如何产生高压电，如何将产生的高压电分配到各个气缸的火花塞？
*2.晶体管点火系统是由哪些元件组成，与传统点火系统有什么不同？
图9-2晶体管点火系统
1.根据图9-2，参考相关书籍，将下列表格补充完毕。
元件代号
名称
安装位置
1
蓄电池
发动机舱左前
2
3
4
5
6
2.晶体管点火系统的点火正时控制装置与传统触点式点火系统相同，不同的是晶体管点火系统用取代了传统点火系中的触点，根据信号发生器产生的电信号来控制点火线圈初级电流的通断。
小词典
点火正时：
从点火开始到混合气完全燃烧大约需2毫秒，只要混合气浓度不变，这个时间就是不变的。
而要获得最佳的发动机输出，最大燃烧压力应该在上止点后约10°到达，因此火花塞必须在上止点之前跳火。
这个时间上的配合就称作“点火正时”,“点火正时”往往用上止点前所对应的曲轴转角来表达，即“点火提前角”。
3.晶体管点火系统中的信号发生器的工作原理及结构类似于凸轮轴位置传感器，常用的类型有、和光电式三种，其中前两种应用更广泛。
4.你们学校是否有采用晶体管点火系统的实验汽车（发动机台架）?
如果有,是什么品牌的汽车?
试例举几种采用晶体管点火系统的常见车型?
*3.电控点火系统有几种？
有哪些元件？
与晶体管点火系统又有什么不同呢？
1.认识有分电器式电控点火系统。
图9-3有分电器式电控点火系统
1）根据图9-3，参考相关书籍，将下列表格补充完毕。
元件代号
名称
安装位置
1
分电器
排气凸轮轴末端
2
3
4
5
6
7
8
点火开关
9
2）有分电器式电控点火系统是在晶体管点火系统的基础上，根据各传感器传来的信号，通过发动机控制点火正时和初级电流的通电时间，即增加了电控点火提前（ESA）功能，取消了离心式、真空式点火提前装置。
3）有些有分电器式电控点火系统的点火线圈、点火器、分电器分开安装，有些的点火线圈安装在分电器内、点火器安装在分电器外，有些的点火线圈、点火器安装在分电器内。
调查丰田皇冠2JZ-GE、丰田威驰5A-FE、本田雅阁F23A发动机分别属于哪一种？
2.认识无分电器电控点火系统。
无分电器式电控点火系统又称为直接点火系统，完全取消了分电器，直接将点火线圈产生的高压电传递给火花塞，使其点火。
这种点火系统消除了因分电器带来的缺陷，进一步提高点火性能，降低点火能量的损失，提高点火系统的可靠性和耐久性，在目前的汽油发动机中占主导地位。
无分电器点火系统又分为双缸同时点火方式和单独点火方式两种。
1）双缸同时点火方式。
图9-4双缸同时点火的无分电器电控点火系统（配示意简图）
（1）根据图9-4，参考相关书籍，将下列表格补充完毕。
元件代号
名称
安装位置
1
2
3
（2）这种点火系统是在有分电器电控电火系统的基础上，取消了，将点火线圈产生的高压电通过直接传递给火花塞。
一般是个气缸共用一个点火线圈，即一个点火线圈分别与个火花塞相连。
（3）这种点火系统的火花塞在行程点火一次，行程再点火一次。
（4）试举出几款我国目前采用这种点火系统的常见车型。
2）单独点火方式。
图9-5单独点火的无分电器电控点火系统
（1）根据图9-5，参考相关书籍，将下列表格补充完毕。
元件代号
名称
安装位置
1
2
3
4
5
（2）这种点火系统是在双缸同时点火的基础上，取消了，将点火线圈产生的高压电直接传递给火花塞。
一般是个气缸用一个点火线圈，即一个点火线圈与个火花塞相连。
（3）试举出几款我国目前采用这种点火系统的常见车型。
*4.对比几种点火系统有什么区别？
1.控制功能区别（在空格内填写部件名称）
系统名称
哪个部件控制初级电流通断
哪个部件控制点火正时
哪个部件分配高压电
传统点火系统
触点
离心式、真空式点火提前装置
分电器
晶体管点火系统
有分电器电控电火系统
无分电器双缸同时点火系统
无分电器单独点火系统
2.结构对比（在空格内填写有无这种元件）
火花塞
高压线
分电器
点火线圈
点火器
ECU
传统点火系统
有
有
有
有
无
无
晶体管点火系统
有分电器电控电火系统
无分电器双缸同时点火系统
无分电器单独点火系统
（二）电控点火系统
*5.电控点火系统有哪些元件组成？
1.参照图9-6（或老师提供的有分电器电控点火系统元件布置图），在汽车上找到电控点火系统的电子控制单元（ECU）、点火器、分电器、火花塞、高压线、保险丝等组成元件。
图9-6丰田5S-FE发动机电控点火系统元件布置图
图9-7有分电器电控点火系统控制原理图
1-主继电器3-空气流量传感器5-温度传感器4-基准位置传感器5-转速传感器6-ECU7-EFI控制8-ESA控制9-点火信号10-通电开始11-点火正时信号（IGT）13-点火控制模块15-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
2.参照图9-7，描述电控点火系统的控制过程。
小词典
IGT：
点火正时信号（丰田车用IGT表示）。
发动机ECU根据不同传感器的信号，计算出最佳的点火正时，并向点火器发送IGT信号，点火器根据接收到的IGT信号断开点火线圈初级电流，使点火线圈产生高压电。
IGF：
点火确认信号（丰田车用IGF表示）。
当点火线圈的初级电流被断开时，点火器根据点火线圈产生的反电动势，向ECU发出一个IGF信号，ECU接收到该信号后，便认为点火已成功。
不是所有的车型都有点火确认信号。
3.参照图9-8（或老师提供的双缸同时点火电控点火系统元件布置图），在汽车上找到电控点火系统的各传感器、电子控制单元（ECU）、点火器、点火线圈、火花塞、高压线等组成元件。
图9-8大众捷达五阀发动机电控点火系统元件布置图
1-活性炭罐的电磁阀2-空气流量计3-连接管加热电阻4-4孔插头连接器
5-节气门控制单元6-进气温度传感器7-喷油嘴8-发动机控制单元
9-冷却液温度传感器10-燃油压力调节器11-发动机转速传感器12-点火线圈
13-爆震传感器114-爆震传感器215-火花塞16-霍尔传感器（凸轮轴位置传感器）
17-活性炭罐
4．参照图9-9（或老师提供的单独点火电控点火系统元件布置图），在汽车上找到电控点火系统的各传感器、电子控制单元（ECU）、点火器、点火线圈、火花塞等组成元件。
*6．什么是点火线圈？
电控点火系统采用了什么样的点火线圈？
点火线圈可以将蓄电池供给的12V低压电转变为15kv-20kv的高压电，足以使火花塞电极间产生跳火。
图9-9丰田花冠1ZZ-FE发动机电控点火系统元件布置图
a）传统点火系统用点火线圈b）有分电器式电控点火系统用点火线圈
c）双缸同时点火电控点火系统用点火线圈d）单独点火电控点火系统用点火线圈
图9-10点火系统用到的各种点火线圈的结构
1.将图9-10中各种点火系统用点火线圈组成部分的名称写在序号后的空格中。
1、2、
3、4、
2.电控点火系统采用的点火线圈是什么类型的点火线圈？
□闭磁路点火线圈□开磁路点火线圈
这种点火线圈比起传统点火系统的点火线圈体积要小，但点火能量要高。
3.你们学校实验车（发动机台架）的点火线圈安装在发动机的哪些部位？
车型（发动机型号）
安装位置
*7.什么是点火器？
点火器的作用是按发动机电子控制单元（ECU）输出的点火信号（IGT）精确地中断流往点火线圈的初级电流。
当点火时，点火器又将1个点火确认信号（IGF）输送给发动机的ECU。
如果发动机ECU未收到IGF信号，则可认定点火系统内存在故障，并停止燃油喷射。
1.讨论发动机ECU未收到IGF信号，不停止燃油喷射，有什么害处？
2.你们学校实验车（发动机台架）的点火器安装在汽车上的哪些部位？
车型（发动机型号）
安装位置
*8.火花塞的作用是什么？
有几种火花塞？
电控点火系统采用的火花塞有什么特点？
火花塞的作用是利用点火线圈产生的高压电，在中心电极和侧电极（接地电极）之间产生火花，点燃气缸中已压缩的空气－燃油混合气。
1.在图9-11中标出火花塞的各组成部分名称。
图9-11火花塞结构图
电控点火系统所用到的火花塞与传统火花塞基本结构相同，但在火花塞间隙、电极形式等方面有所改进，图9-12是目前常用到的几种火花塞。
小词典
火花塞间隙：
火花塞侧电极和中心电极之间的距离。
一般在0.7~1.2mm之间。
图9-12不同类型的火花塞
此外，除了普通火花塞外，目前汽车上还经常用到白金、铱金两种长寿命火花塞。
2.请在图9-13中的白金火花塞的绝缘体上画上3条蓝色的横线，在铱金火花
塞的绝缘体上画上3条绿色的横线。
图9-13普通火花塞与白金、铱金火花塞的比较
3.查找资料，丰田汽车的普通火花塞的火花塞间隙是多少？
使用寿命是多少？
白金、铱金火花塞的火花塞间隙是多少？
使用寿命是多少？
*9.高压线的作用是什么？
电控点火系统采用的高压线有什么特点？
高压线是用来将点火线圈产生的高压电送到分电器，再从分电器送到火花塞，或直接将点火线圈的高压电送到火花塞。
电控发动机采用的高压线为电阻型的高压线，相比传统的高压线，这种高压线所产生的无线电干扰（大/小）。
*10.电控点火系统采用的分电器与传统的分电器在功用、结构上有什么区别？
电控点火系统的分电器与传统点火系统的分电器有着较大的区别，功能上主要用于将高压电按点火顺序供给各缸的火花塞。
而接通和断开初级电流，使点火线圈及时产生高压电，以及根据发动机的转速和负荷调整点火时间这两项功能已被ECU代替。
点火系统类型
分电器盖
分火头
断电器
点火线圈
离心时点火提前装置
真空时点火提前装置
凸轮轴位置传感器
传统
电控
1.在图9-14中标出电控点火系统用分电器的各组成部分名称,并在分电器上找到对应的元件。
2.在结构上，电控点火系统的分电器与传统点火系统的分电器主要由哪些不同？
（在空格中填“有”、“无”）
图9-14丰田5A-FE发动机用分电器的结构
3.分电器一般安装在什么地方？
4.回忆分电器是怎样将高压电按点火顺序供给各缸的火花塞？
5.讨论无分电器电控点火系统是如何确定点火次序和点火时间的？
在计划与实施的过程中，将学习点火系统故障（火花塞不跳火）的检查程序，点火电路图的分析与运用，检查火花塞、检查高压线、检查点火线圈、检查点火器、检查分电器，检查点火器电路，以及与这些检查相关的一些理论知识，此外还要学习检查与排除无分电器电控点火系统的故障，以及“替换法”在故障诊断中的运用。
二、计划与实施
点火系统的故障主要有两类：
一类是火花塞不跳火，或产生的火花弱，不能点燃空气-燃油混合气，通常称为缺火；另一类是点火正时不正常。
这次任务主要学习如何排除火花塞不跳火、火花弱的故障。
（一）排除有分电器电控点火系统火花塞不跳火故障
*11.记录车辆信息。
1）在下表中记录车辆基本信息。
车辆型号（VIN码）
发动机型号
客户投诉
2）重复故障症状，观察点火系统故障（火花塞火花弱或无火花）的故障现象。
下面是由于火花塞不跳火或火花弱导致的常见故障现象，尝试模拟出第一种和第三种故障现象。
（1）发动机不能起动；
（2）发动机难于起动；
（3）发动机怠速不稳或熄火；
（4）发动机加速迟疑或加速不良；
（5）燃油消耗高。
3）总结因为点火系统故障分别导致的发动机不能起动和怠速不稳的原因有什么不同？
*12.认识与分析丰田5A-FE发动机点火电路图。
1）按照图9-15，在实验车（发动机台架）上找到相应的元件、线束、线束连接器。
图9-15丰田5A-FE发动机点火电路图
2）电路说明：
（1）发动机ECU确定点火时间，在所希望的点火提前角接通三极管T1，并向点火器发出点火信号IGT（信号电压由低电压变为高电压）。
（2）点火器内的闭合角控制电路根据发动机转速、前一次点火的点火时间以及电源电压，控制点火线圈初级线圈的通电时间，即三极管T2的接通时间。
（3）当点火时间到达后，ECU断开T1，IGT信号由高电压变为低电压，这时T2被断开，点火线圈的初级电流被切断，次级线圈中产生高电压，火花塞跳火。
（4）同时，点火器向发动机输送一个作为安全保护措施的点火确认信号（IGF）。
（5）如果IGF信号没有被输送到ECU，ECU将停止燃油喷射。
小提示
在丰田5A-FE发动机中，如果连续4个IGT信号都无IGF送到ECU，ECU则认为点火系统电路有故障，停止燃油喷射。
注意，有些车型没有IGF信号。
3）在图9-16中填写各线束接头的名称，并在接头图上标出各端子的作用。
图9-16丰田5A-FE发动机点火电路中的主要接头
*13.每小组按照下表准备好检查与维修电控点火系统所需的资料、工具。
资料或者工具的名称
数量
丰田5A-FE发动机（或威驰汽车）
1台
5A-FE发动机维修资料
1套
万用表
1个
示波器
1台
维修导线
1扎
扭力扳手
1把
火花塞套筒
1个
常用拆装工具
1套
塞规
1把
主要用到哪些常用拆装工具？
*14.无故障码时，检查排除有分电器式电控点火系统故障。
在进行点火系统故障检查时，如果自诊断系统无故障码显示，则需对点火系统的各部件进行检查，找到故障部位，进行维修或更换。
基本检查流程如附图9-1所示，请按照附图9-1的检查流程对点火系统进行检查。
1）火花测试
（1）从火花塞上拆卸高压线。
□任务完成
注意，从火花塞上拆卸高压线时，应注意不能直接拉高压线，这样容易将高压线拉断，造成高压线断路。
拆卸高压线的方式如图9-17所示。
图9-17拆卸高压线的方式
小提示
高压线断路将造成点火电压过高，损坏点火系统各电器元件或火花塞不能跳火。
（2）拆下火花塞。
□任务完成
注意，从气缸盖上拆下火花塞时一定要用火花塞套筒。
如果不用火花塞套筒，而只用普通长套筒，在拆卸火花塞的过程中，火花塞容易从套筒中掉下而被损坏。
观察火花塞套筒与普通长套筒有什么不同？
图9-18火花塞跳火示意图
（3）将拆下的火花塞安装到各条高压线上。
□任务完成
（4）将火花塞接地。
□任务完成
操作如图9-18所示。
必须确保火花塞接地良好。
（5）脱开4个喷油嘴的连接器。
□任务完成
为什么要断开喷油嘴的连接器？
（6）检查当发动机起动时，是否有火花发生。
□有□没有
小提示
为了防止在做该试验时起动机过热，起动发动机的时间不要超过2秒。
（7）火花塞能跳火不等于点火系统正常，还需要观察火花塞跳火时的火花强度，只有火花足够强，才能保证在压缩时正常跳火，点燃空气-燃油混合气。
对比观察正常火花与弱火花之间的区别。
将观察结果记录在下面的空格中。
小提示
可以通过改变火花塞的间隙来改变火花塞的火花强度。
发光强度
火花颜色
火花正常
火花过弱
图9-19火花塞检查部位
2）检查火花塞（检查部位如图9-19所示）
（1）检查火花塞绝缘体是否有裂纹？
□是□否
（2）检查火花塞螺纹是否损坏？
□是□否
（3）检查火花塞铜密封垫片是否完好？
□是□否（4）观察火花塞绝缘体裙部（靠近中心电极的绝缘体）及中心电极侧电极的颜色成什么颜色？
□绝缘体裙部颜色成灰白色或淡黄色，在绝缘体裙部及电极上有少量易刮去或刷去的粉状堆积物。
□绝缘体、电极成黑色，被干燥毛状的炭垢覆盖，即有积碳。
□绝缘体、电极成黑色且发亮，上有油垢。
□绝缘体部分脱色，电极被烧成白色或紫色，甚至电极被烧熔。
火花塞绝缘体裙部及其电极的颜色，往往反映发动机工作情况的好坏。
上述四种情况，只有第一种火花塞是正常的。
第二种可能是混合气过浓或点火提前角过小，也有可能是火花塞的热值比发动机规定的热值低，即选用的火花塞太冷。
第三种可能是气门杆或气缸磨损过大，导致机油串入燃烧室，从而形成油垢。
第四种说明火花塞过热，可能是混合气过稀或点火提前角太小导致过热，也有可能是选用的火花塞太热，或者是火花塞间隙不正确。
小提示
当火花塞的积碳不严重时，可以清洁火花塞。
清洁方式，一种是用专用的火花塞清洁器清洁，另一种就是用废旧的钢锯片刮掉火花塞上的积碳。
注意，铂金、铱金火花塞不能清洁。
学习拓展
图9-20火花塞绝缘体裙部与热传递之间的关系
火花塞热值是指火花塞的热特性，即火花塞将热量传给发动机气缸盖的速度快慢程度（图9-20）。
火花塞工作时，其绝缘体裙部的温度应保持在自洁温度以上，早燃温度以下。
这样既不会形成积碳，又不会引起发动机早燃。
而要使火花塞裙部经常保持在自洁温度以上早燃温度以下，就必须使火花塞吸收的热量与散出的热量达到一定的平衡状态，而影响火花塞裙部温度的主要因素是火花塞裙部的长
度。
绝缘体裙部短的火花塞，其工作温度低，这种火花塞称为冷型火花塞。
反之，绝缘体裙部长的火花塞，塞属于热型火花塞。
裙部长度介于二者之间的则为中型火花塞。
小提示
不同的发动机，对火花塞的热值要求不一样，因此你在选择火花塞的时候，一定要选择生产厂家推荐的火花塞。
小词典
自洁温度：
是指火花塞绝缘体裙部的温度应保持在450℃以上，保证积在绝缘体上的油滴立即烧掉，不会形成积碳。
早燃温度：
是指火花塞绝缘体裙部的温度超过950℃，该温度已在汽油的着火点之上，这样火花塞将在产生火花之前点燃混合气，从而引起发动机早燃。
（5）观察火花塞中心电极、侧电极是否被烧圆？
□是□否
（6）用厚薄规检查火花塞间隙（图9-21），将测量值填在下面的空格中。
图9-21火花塞间隙的检查与调整
测量值
标准值
是否合格
火花塞间隙如果不在规定的范围内，调整致规定的范围内。
请思考，火花塞间隙过大或者过小对点火系统有什么不良的影响？
小提示
铂金、铱金的火花塞间隙不能调整。
（7）根据以上的检查，判断该火花塞是否正常？
如果不正常，是维修还是更换？
3）检查高压线。
（1）高压线是否紧紧地插在点火线圈和火花塞上？
□是□否
（2）高压线是否有裂纹，绝缘层是否老化？
□是□否
图9-22拆卸分电器盖高压线示意图
（3）高压线的绝缘罩是否有裂纹或硬化？
□是□否
（4）拆下高压线（图9-22）。
□任务完成
小提示
分电器盖上一般有点火顺序记号，高压线上也有缸别记号，在重新安装高压线时应注意对准记号。
如果没有按记号安装，将造成点火顺序错乱。
如果分电器盖、高压线上没有记号，或者记号已脱落，该怎么办？
图9-23测量高压线示意图
（5）高压线上是否有白色或灰色的粉末沉淀物？
□是□否
（6）用电表欧姆挡检查高压线电阻（图9-23），将测量值填在下面的空格中。
测量值
标准值
是否合格
（7）根据以上的检查，判定该高压线是否正常？
如果不正常，是维修还是更换？
小提示
高压线的外观检查在点火系统的检修中是容易被忽略的项目，维修技师往往只检查高压线电阻。
而有时尽管高压线电阻值正常，但由于绝缘层破损，导致高压线直接与气缸盖之间跳火，而火花塞不能跳火。
注意，在这种情况下，如果将火花塞拆出，进行火花塞试验，火花塞仍能跳火。
（8）小提示中指出的，如果高压线绝缘层破损，为什么火花塞装在气缸盖上不能跳火，而拆下后却能跳火？
4）检查曲轴位置传感器。
曲轴位置传感器安装在曲轴上，用于向ECU输出曲轴的转角和发动机转速（NE）信号和1缸上止点位置（G1）信号，ECU根据NE信号和G1信号的组合检测气缸位置，确定点火时间。
（1）在发动机上找到曲轴位置传感器的线束连接器。
□任务完成
（2）用专用电表的欧姆挡检测曲轴位置传感器连接器端子之间的电阻值，将测量值填在下面的空格中。
测量值
标准值（
升级会员 