第四章 点火系统Word下载.docx
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（3）共振型压电式爆震传感：
此种型式的爆震传感器利用产生爆震时的发动机震动频率，与传感器本身的固有频率相
（非共振型压电式爆震传感器）
符合，而产生共振现象，用以检测爆震是否发生。
该传感器在爆震时的输出电压比非共振（无爆震）时的输出电压高得多，因此无需使用滤波器，即可判别有无爆震产生。
如图-111所示为共振压电式爆震传感器的结构，压电元件紧密地贴合在振荡片上，振荡片则固定在传感器的基座上。
振荡片随发动机振动而振荡，波及压电元件，使其变形而产生电压信号。
当发动机爆震时的振动频率与振荡片的固有频率相符合时，振荡片产生共振，此时压电元件将产生最大的电压信号。
（4）爆震传感器的输出信号波形
振动检出型爆震传感器的输出信号是随发动机振动频率变化而变化的电压脉冲信号，信号的频率与发动机振动频率一致，其电压幅值与振动频率有关。
对于共振型爆震传感器而言，发动机爆震（共振）时，输出电压最大；
而对非共振型爆震传感器而言，发动机产生爆震时，
传感器输出电压无明显增大，要靠滤波器检出传感器输出信号中有无爆震频率段来判断是否发生爆震。
共振型和非共振型爆震传感器的输出波形的比较如图所示。
共振型和非共振型爆震传感器输出波形的比较
共振型压电式爆震传感器输出电压与频率的关系
（5）爆震传感器的实际应用
爆震传感器是一种交流信号发生器，但不同于其他大多数交流信号发生器，它不像磁电式曲轴和凸轮轴位置传感器（CKP、CMP）那样用来感知转轴的转速和角度位置。
而是用来感知震动或机械压力。
它不采用定子和齿圈的结构，而是采用一种压电装置。
这表明它是一种特殊的晶体。
当它感知到发动机内部的机械冲击和震动时，诸如发动机的爆震，就会产生一个交流电压信号。
由于点火正时过早、废气在循环率过低、燃油品质太差等造成的爆震，都会对发动机构成损坏，爆震传感器将信号送到发动机控制模块（ECU），然后发动机控制模块（ECU）将点火正时适当地往后退，以此来避免过于明显的爆震。
爆震传感器安装在发动机缸体或缸盖的不同部位，当爆震发生时，爆震传感器就会发出一个较小的钉状电压波形，爆震的程度越大，爆震传感器所产生的钉状波形也就越大。
信号的频率显示了爆震的倾向性，即频率越高，产生爆震的倾向越大。
爆震传感器通常设计用来检测5KHZ-15KHZ的震动频率，当发动机控制模块（ECU）接受到这些频率时，就会把点火正时往后推，以避免过强的爆震。
爆震传感器通常比较可靠，耐久性很好，除非物理损坏，否则不会失效。
（6）传感器的测试
一个有故障的爆震传感器可能造成有爆鸣声、点火提前角失调、功率不足、经济性能变差以及尾气排放超标。
拆下或更换发动机爆震传感器时，传感器的固定力矩应在规定值内。
如果发动机爆震传感器固定力矩过大，可能使它过于灵敏，减少了点火提前角，造成发动机反应迟钝、排气温度过高、油耗增大；
而如果发动机爆震传感器固定力矩过小，传感器的灵敏度下降，此时发动机容易产生爆震，从而使得发动机温度过高、NOx化合物的排放量超标。
爆震传感器是否正常，应该用示波器检测发动机工作时，爆震传感器输出电压波形。
如果有不规则的振动波形出现，并且该波形随发动机爆震情况的变化而有明显的变化，则说明爆震传感器工作正常。
如果没有波形输出或者输出波形不随发动机工作情况的变化而变化，说明爆震传感器有故障，应该更换。
在没有示波器的情况下，也可以通过测量电阻的方法对爆震传感器进行粗略的检测，将爆震传感器导线插头拔下，用欧姆表测量端子与接地之间的电阻，如果此电阻值极小，说明爆震传感器有故障，需要进行更换。
下面以雷克萨斯LS400型轿车爆震传感器的检测为例，。
（雷克萨斯LS400型轿车爆震传感器与ECU的连接电路）
雷克萨斯LS400发动机的左右缸体内侧各安装一只压电式爆震传感器，用来检测发动机的爆震，当爆震发生时，ECU收到爆震信号后会自动推迟发动机的点火时间，用于制止爆震的进一步发生。
爆震传感器与ECU连接电路如上图所示。
1）爆震传感器电阻的检查
关闭点火开关，拔下爆震传感器连接器插头，用万用表的电阻档检查爆震传感器的接线端子与外壳间的电阻，若导通，说明传感器已经损坏，必须更换。
2）爆震传感器输出信号的检查
当发动机怠速运转时，用示波器检查爆震传感器的接线端子与搭铁，应有脉冲波形输出，如果没有脉冲波形输出，说明传感器已经损坏，必须更换。
（二）执行器：
主要由点火器和点火线圈组成。
（下图为STN2000GSI模块）
图（塞欧点火线圈）
（三）控制器：
接收传感器发送的某缸压缩上止点信号，进行内部运算，再通过控制点火器和高压包工作，来完成向各缸的点火工作。
（四）反馈信号：
1、KNK：
检测发动机是否发生爆震现象，并将信号发送给ECU，从而确定点火时间的提前或延迟。
2、IGF：
用来反馈点火是否成功，从而控制切断燃油喷射。
（如丰田车系点火）。
3、电阻：
也用来反馈用来反馈点火是否成功，从而控制切断燃油喷射。
（如日产车系点火
二、微机点火的分类：
（一）微机点火系统中根据是否保留分电器可分为两种：
有分电器点火和无分电器点火
1、有分电器点火：
实质上只保留原分电器总成中的配电器（包括分火头和分电器盖）这种点火方式它只采用了一个点火线圈，产生的高压电由分火头进行分配，在火头随轴运转的过程中，依照点火顺序将高压电分配到各个汽缸，各缸火花塞依次点火,分电器是微机点火中惟一剩下的机械部件。
2、无分电器点火：
用英文“DLI”表示，该点火方式去掉了分电器取消了分火头由高压包直接进行高压电分配，因此，这种点火系统又可以分为电子配电或全电子点火方式也可以称为直接点火方式，无分电器点火系统又可分为两种：
分组点火（同时点火）和独立点火。
（二）按控制方式不同微机点火可分为：
开环控制和闭环控制。
1、开环控制
开环控制是ECU根据有关传感器输入的信息，得出基本点火提前角，在根据又关情况对点火提前角修正，得出的最佳点火提前角，然后根据这个数据输出控制信号，对点火提前角进行控制。
开环控制所用的控制数据，是经过大量实验优化的结果，这个结果综合考虑到发动机的动力性、经济性、排放及行驶特性等要求而确定的。
2、闭环控制：
闭环控制是在ECU控制点火提前角的过程中，不断地根据检测的反馈信息，对点火提前角进行修正。
在进行闭环控制时，反馈的信号可以有多种，如爆震信号、转速信号、汽缸压力信号等。
但目前汽车上，对是否出现爆震的闭环控制中，常见到的都是采用爆震传感器，ECU根据爆震传感器输入的反馈信号，对点火提前角进行修正。
该闭环控制通常在大负荷状况下进行。
通过闭环控制，使发动机始终处于临界爆震的工作状态，缩短爆震安全距离，从而提高发动机的功率和降低油耗，闭环控制点火提前角的框图。
（三）微机控制点火的工作原理
ECU依据曲轴位置传感器信号凸轮轴位置传感器信号计算出基本的点火正时然后控制高压包跳火，在整个工作中ECU还依据其他修正信号如：
水温，进气温度，爆震，等对基本点火时间进行修正。
三、点火提前角与闭合角数值的确定：
1、点火提前角数值的确定
点火提前角数值得确定要兼顾发动机的动力，油耗，排放，爆震和行驶特性，同时还要和喷油时间的控制，以及其他控制集合起来考虑。
点火提前角的确定，各种发动机有所不同，一般分为两种模式：
一是启动时点火提前角，二是启动后的点火提前角。
也有的将启动后的点火提前角又分为怠速时的点火提前角和行车的点火提前角。
（1）启动时的点火提前角
启动期间，发动机的转速较低（通常在500r/min以下）并变化范围大，反应进气量的信号也不稳定，通常都是选用固定的点火提前角，一般固定在初始角位置（随发动机而异）。
这种方式比较简单，但在进气温度和冷却液温度较低等特殊情况下，启动效果不够满意。
因此，有的发动机在启动期间，点火提前角随发动机温度、启动转速等参数而变化。
（2）启动后的点火提前角
启动后的点火提前角，不同的发动机计算方法不一样。
通常包括初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角三种。
1）初始点火提前角。
初始点火提前角是固定的或人为调定的，它在固定的曲轴转角位置点火。
初始点火提前角是为维持发动机运转必须设定的最小点火提前角，也是ECU控制系统出现故障无法计算时采用的点火提前角。
初始点火提前角经常作为启动时的点火提前角和检查点火提前角时使用。
2）基本点火提前角。
基本点火提前角时根据发动机负荷和转速得出的最佳点火提前角。
基本点火提前角已预先存入ECU的存储器ROM中。
基本点火器以点火三维脉谱图或其他数据形式存入ROM中，如图所示。
脉谱图中的数据是从功率、油耗和排放等方面优化而来的。
在优化过程中，不同工况时还是有所侧重的。
例如：
在怠速工况时，点火提前角应首先对降低排放有利，然后考虑怠速的稳定性与降低油耗；
在部分负荷时点火提前角应突出汽车行驶性能与节省燃油；
在全负荷时，点火提前角重点是突出最大的扭矩，且不产生爆震。
发动机工作时，根据发动机负荷和转速的变化随时调出相应的点火提前角数据，以保证发动机在该运行点时据有最佳的点火提前角。
有些发动机，为了适应燃油辛烷值的不同，在存储的ROM中存入两种点火提前角脉谱图，以便根据燃油品质进行分析选择。
在捷达EA113发动机的ECU存储器中，就存储两种点火特性数据。
3）修正点火提前角：
是指当发动机工作条件变化及有关工况变化时，为了更精确控制这种状况下所引起的点火提前角变化，而对点火提前角选用的修正值。
实际点火提前角包括上述三部分内容，但不同的发动机，计算方法具体不同另外计算出的点火提前角不得超出设定的最大和最小点火提前角范围值。
因为某种原因超出限制值时，都会使发动机经济性和动力性大幅度下降。
此外发动机在大负荷时还要利用爆震传感器进行闭环控制。
2、闭合角数值的确定
闭合角在电子点火系一般称它为导通角或通电角。
闭合角关系到点火线圈初级绕组的通电时间，它也是电子点火控制系统中的内容之一。
闭合角的大小应该随发动机转速、电瓶电压的变化而变化。
发动机转速升高闭合角应该增大，电瓶电压下降闭合角也应该增大。
在电子控制点火系统中闭合角的大小以根据发动机的转速和蓄电池电压试验优化后预先存入ECU存储器ROM中发动机在工作时闭合角的数值ECU可随时从存储器ROM中调取使用。
第二节各公司典型车型点火系统电路分析
一、丰田公司
（一）四缸机点火电路
1、结构：
（1）凸轮轴位置传感器（CMPS），磁脉冲式，信号齿为4个，转一周产生4个脉冲信号
信号之间相差90°
，主要作用是用来判断各缸的上止点，位于分电器内。
电阻值在冷态时185--275Ω，热态时阻值是240--325Ω。
（2）曲轴位置传感器（CKPS），位于分电器内，为磁脉冲式，转动一周产生24个信号，用720/24=30，信号与信号之间为30°
，然后再把30度平均分成三十等分，既可求出1度信号，用于计算曲轴的转角。
其冷态阻值为370--550Ω，热态阻值是475--650Ω。
凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器都位于分电器内
2、工作原理：
当起动时，ECU检测到第一个G信号后，会立刻发出第一个IGT信号给（查出第6个齿）发出第二个点火信号，这样每隔180°
发一个IGT信号，使发动机顺利发动。
当发动机转速达400r/min，时ECU开始根据各种传感器的修正，计算出最佳的当火提前角。
当点火成功后，ICM会向ECU反馈一个点火成功信号IGF，ECU收到后确认点火成功，就会控制燃油喷射继续工作，否则立刻将燃油喷射切断，避免了燃油的浪费、污染、淹死火花塞和烧坏三元催化。
CMPS：
起动时0.1-0.3V，着车后0.3V左右，交流脉冲信号。
CKPS：
起动时0.3-0.5V，着车后0.5V-1V，加速一2500r/n,可上升到3V,为交流脉冲信号。
IGT：
0V-5V变化，直流方波信号。
IGF：
3、模块插头：
端子注解位于模块插头的背面
工况
C
EXT
+B
T
F
KEY-ON
12V
11V
0V
0.6V
怠速
加速
拔下插头
下降
0.5V
0.8V
1.2V
5V
（1）无高压
原因：
CMPS或CKPS故障、模块或高压包故障、电脑电源故障、ECU故障、线路开路或短路检测：
1）读取故障码，若有故障码，就按故障码维修，若无故障码按顺序检查，若故障灯不亮，应检查电脑电源（重点是主电器和EFI保险）
2）检查传感器：
打开分电器盖，测G+与G-电阻，应在185-275Ω,Ne+与Ne-电阻为370-550Ω，（如Ne线圈开路，在起动时会产生一下火，若G开路则无高压火）。
3）检测ICM，+B应12V，然后再测IGT，起动车时应0.3-0.5V，否则检查IGT线和ECU。
（2）IGF开路或ICM不能产生IGF信号。
现象：
每次起动车时，可着一下车，就立刻熄火。
分析：
因为在起动车数圈内，若收不到IGF信号，会将喷射立刻切断。
（二）四缸机分组点火
1、特点：
（1）点火模块和高压包为整体式。
（2）两个模块共用一个反馈信号。
2、传感器
（1）CMP位于凸轮轴后侧，转一周只产生一个信号。
（2）CKPS：
位于曲轴皮带轮后侧，有（36-2）个齿，其中缺齿处为1.4缸上止点信号。
冷835-1400ΩCKPS：
冷1630-2740Ω
热1060-1645Ω热2065-3225Ω
（三）一汽花冠点火电路分析
发动机点火电路采用了直接点火系统（DIS）。
DIS是用一个点火线圈点燃一个缸的混合气的各缸独立点火系统。
在各缸独立点火系统中，将一个火花塞连接到次级线圈的末端，次级线圈产生的高压电直接加在火花塞上，击穿火花塞间隙产生电火花。
火花塞的火花由中心电极通向接地电极。
因为取消了分电器，因此这个系统提高了点火正时的准确性，减少了高压电的损失，增加了整个点火系统的可靠性。
1ZZ-FE发动机点火系统电路如下图1。
工作时根据曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器等输入信号，由发动机ECU确定点火正时，并且输出每缸点火信号（IGT）控制点火器，点火器内的功率晶体管根据IGT信号切断通向初级线圈的电流，提供给连接在次级线圈末端的火花塞电火花。
同时,点火器向发动机ECU发送一个确认信号（IGF）做为故障-保护监测。
采用双凸轮轴液压顶置气门，双进双排控制，全全驱式正时链条传动，采用无分电器独立式点火。
2、CMPS：
为磁脉冲式，有三个信号齿，其中一个缺齿用来检测4缸上止点，其作用是按点火和燃油的顺序喷射。
为脉冲式，有36－2个信号齿，其缺口用来检测1.4缸压缩上止点，它位于曲轴皮带齿轮后侧。
主要用来控制点火和喷油。
3、工作原理：
当起动车时，电脑收到KPS信号和CMP信号，电脑测出1缸压缩上止点，此时1缸点火，如果电脑收到3CKP信号而没有收到CMP信号，此时电脑判别为4缸上止点，给4缸点火，着车后，电脑根据CKPS和CMPS信号，将燃油同时改为顺序喷射。
（四）六缸机点火电路分析
使用车型：
皇冠3.0ES300佳美3.0
1、组成：
凸轮轴位置传感器（CMPS），位于分电器内，磁感应式，信号轮上有一个信号齿，但有两个信号线圈G1、G2、，G1、G2分别检测出一缸和六缸上止点。
曲轴位置传感器（CKPS），位于分电器内，磁感应式，转动一周产生24个信号，可以计算曲轴的转角。
2、工作原理
当起动时，无论ECU收到G1还是G2信号都会发出第一个IGT信号，此时分火头正好对准一缸或六缸，当第一次点火成功后，ECU会根据CKP传感器计算，每隔120°
（曲轴角度）发一个
点火信号，使发动机发动。
当转速达400r以上时，ECU再根据其它传感器的修正，计算出最佳的点火提前角。
3、数值
LS、ES250
ES300G1、G2、Ne都为205-325Ω
二、四缸机分电器光电点火（日产公司）
（一）点火系统组成
由光电分电器、高压包、功率管、电阻电容组成。
（二）分电器构造：
分电器轴中间有一个遮光盘，上下相对有两组管（发光管和光敏管），遮光盘外围有360个缺口（很细的缝），转一周产生360个信号，日产公司称之为"
1°
"
信号，遮光盘内围有与汽缸相对的缺口（4缸机为4个；
6缸机为6个；
8缸机为8个），日产公司称之为CMP90°
、60°
或45°
信号，其中一个缺口开度较大，产生一个较宽的脉冲，为1缸上止点信号，用来控制顺序喷射。
分电器数据
线工况
KEY——ON
取下插头怠速
电源
12V12V
搭铁
0V0V
1
90
0或5V
5V1-2.5V
5V2.5-4V
（三）其它部件：
1、功率管：
为铁壳和橡胶壳两种，位于高压包旁边，点火信号为0.7V左右。
2、电容电阻：
电阻的作用是给仪表提供一个转速信号和给ECU提供点火成功信号。
电容的作用：
防干拢、滤波、消除自感，以防干扰电子元件。
电容电阻有组合式和分体式两种，组合式有4线，上部有电容的容量和电阻的阻值，分别22UF、2.2千欧
（四）工作原理：
当起动时，ECU任意收到一个90°
信号后就发出第一个点火信号，然后根据1°
信号计算出最精确的点火时间。
同时，ECU根据长脉冲（大缺口）判别1缺上止点，从4缸开始顺序喷射。
（五）遮光盘上有灰尘时有何表现：
1、发动机抖动
2、加速不良
3、放炮
修理：
用气泵吹干次，切忌不能用汽油清洗。
（六）无高压检测：
首先读取故障码，如有故障码，可以按故障码维修，如无故障码，按常规检测，首先检查高压线是否正常，如一切正常，检查分电器线路是否正常。
正常时，拔下插头测电源线应为12V，1°
和90°
为5V，接地为0V，插上插头起动车，两根5V信号线应有频率变化，如无频率变化为分电器故障，如有频率变化，再检查点火信号线，点火信号应为0.5V左右，若有信号则为点火器（功率管）故障，无信号为ECU故障。
三、本田公司
（一）四缸机分电器点火：
分电器内有3个传感器，CYL、TDC和CKP，模块和高压包也位于分电器内。
2、传感器的作用：
CYL为判缸传感器，作用是判别1缸压缩上止点（4缸排气上止点）控制顺序喷射。
TDC为上止点信号，作用是判别各缸上止点信号，控制点火，为4个齿，转一周产生4个信号，CKP为曲轴信号，计算曲轴转角，为16齿。
喷射控制：
起动时ECU收到CYL信号，可控制4缸开始喷油，然后再根据CKP计算顺序喷射。
点火控制：
当起动时ECU任意收到一个TDC信号，就会发出第一个点火信号，然后根据CKP计算每180°
发一个信号。
本田公司点火信号为负触发型，当ECU内T3截止时，模块内T2导通，使T1截止；
T3导通时，T2截止，T1为导通，初级电流通过，信号中断时，T1截止，产生高压电。
4、分电器插头：
A为点火信号<
负独发型>
，不工作时为8-12V，着车后为0-12V间变化，用数字表测平均
电压应加速下降。
E为空脚。
5、故障检查：
第一步，先读取故障码，故障码一般有4个。
码4为CKP不良
码8为TDC不良
码9为CYL不良
码15O为点火输出信号不良
第二步，根据故障码检查故障，若是为传感器故障，应检测传感器的电阻值和起动时的交流输出。
第三步，可打开KEY，然后将点火信号线与大架之间断续相碰，正常时应有高压火出现，否则证明模块或高压包不良。
第四步，检查点火信号，方法有两种，一是通过第三步试验，如果高压火生产证明ECU无点火信号输出；
二是用LED灯，正端接电瓶正极、负及接ECU端子21#或22#，起动车时，应闪烁，表示点火信号正常，否则证明无信号输出。
（二）新款广州本田雅阁点火电路分析：
新款本田采用正触发点火喷嘴为高阻值采用无分电器式独立点火，此车采用三个传感器，分别为CMP、TDC、CKP传感器工作电压12V由继电器提供，信号电压5V，由电脑向传感器提供，传感器工作时信号电压为0－5V之间变化
2、传感器：
TDC：
此传感器盖上，由排气凸轮轴带动，此传感器有5个信号发生齿，相连的两个，用来检测一缸上止点，此传感器用来控制喷油器和燃油的顺序喷射。
CMP：
位于汽缸盖上进气凸轮轴侧，由进气凸轮带动来检测各缸上止点。
CKP:
：
位于曲轴皮带轮后方，为13齿中有两个齿相邻较近用于检测一缸四缸上止点用于控制点火，精确计算曲轴转角。
、
四、大众公司
（一）奥迪A6
1、特点
（1）直接点火，3个高压包，即3、5缸，2、4缸，1、6缸各一个，点火顺序1-4-3-6-2-
（2）高压包和模块是分开的。
（3）有3个传感器，CMP、TDC、CKP。
（1）CMP霍尔式，位于左排气缸盖后侧，转一圈产生一个信号，作用是判别1缸压缩上止点，<
6缸排气上止点>
，控制顺序喷射，电源5V，信号0-12V变化。
（2）TDC磁感受应式，位于左排气缸歧管下侧的缸体上，伸进曲轴箱内，在3缸曲轴配重上有一个缺口，作为信号触发，用来检测3、6缸上止点控制点火其阻值是730-1000Ω。
（3）CKP磁感应式，位于飞轮壳左上侧，利用飞轮上135齿作为信号触发，转一圈产生135个信号，用来检测曲轴转角和发动机转速，其电阻为730-1000欧姆。
3、点火模块
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