张佳鹏电子点火系统诊断与维修.docx
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张佳鹏电子点火系统诊断与维修
摘要
“汽车”这一名词在当今飞速发展的时代,有着举足轻重的位置。
它已经成为了人们生活中的一部分,在我国汽车保有量逐年增高,车型也越来越复杂。
尤其是高科技的飞速发展,电子技术在汽车上的广泛应用后,给汽车故障诊断与排除增加了一定难度。
而汽车点火系统工作状况的好坏,直接影响发动机的动力性和经济性。
在汽车维修过程中,点火系统故障率相对较高。
因此,本文通过论述汽车电子点火系统结构和常见故障诊断与维修的方法,使人们对汽车电子点火系统有更深入的了解,有助于维修技师进行快速的诊断和维修,有助于维修技术的发展。
关键词:
电子点火系统；故障诊断；故障排除.
Abstract
"Auto"thisnounintoday'seraofrapiddevelopment,hasplayadecisiveroleposition.Ithasbecomeapartofpeople'slife,incarownershipinChinaincreasedyearbyyear,moreandmorecomplexmodels.Especiallytherapiddevelopmentofscienceandtechnology,thewideapplicationofelectronictechnologyintheautomobile,increasedthecertaindifficultyfortheautomobilefaultdiagnosisandelimination.Whiletheautomobileignitionsystemworkingconditionquality,directlyaffectsthepowerandeconomyoftheengine.Inthecourseofmaintenanceandrepair,theignitionsystemfailurerateisrelativelyhigh.Therefore,theelectronicignitionsystemofvehiclestructureandmethodofdiagnosisandrepaircommonfailuresofexposition,makepeoplehaveadeeperunderstandingofautomobileelectronicignitionsystem,helprepairtechnicianfordiagnosisandrepairfast,isconducivetothefurtherdevelopmentofrepairtechnology.
Keywords:
electronicignitionsystem;faultdiagnosis;troubleshooting.
目录
摘要1
Abstract2
第1章绪论3
第2章电子点火系统概述4
2.1电子点火系统基本功能4
2.2点火系统的作用及要求5
第3章电子点火系统的基本组成及工作原理6
3.1电子点火系统的类型6
3.2电子点火系统的基本组成7
3.3电子点火系统的工作原理8
3.4本章小结9
第4章电子点火系统常见故障诊断9
4.1电子点火系的常见故障9
4.2点火系高压配电部分常见故障及检查12
4.3火花塞常见故障及检查13
4.4点火信号发生器的常见故障及检查13
4.5电子点火系的故障诊断15
4.6磁感应式电子点火系统故障的诊断与排除方法16
4.6本章小结17
第5章电子点火系统故障诊断与维修实例17
5.1日本丰田凌志LS400轿车怠速时不稳故障排除与分析18
5.2本田雅阁轿车发动机偶尔熄火故障排除与分析18
结论20
参考文献21
致谢22
第1章绪论
一百多年来伴随着汽车的发展，汽油发动机的点火技术也逐渐提高。
1886年，第一辆以四循环内燃机为动力的汽车使用的是磁电机点火系统。
1907年美国人首先在汽车上用蓄电池点火装置，这种用蓄电池和发电机来提供电能的点火系统采用了点火线圈，通过断电器触点来控制点火线圈初级电流的通断，使次级产生高压。
最初的蓄电池点火系统无点火提前角自动调节装置，一直到了1931年美国人才首先使用了能根据发动机负荷和转速的变化自动调节点火提前角的真空、离心点火提前调节装置。
此后，这种触点式点火装置逐步得到完善，在汽车上得到了广泛的应用，并被称之为“传统点火系统”。
随着人们对汽车发动机动力性、经济性及排放控制要求的日益提高,传统点火系统因其触点本身所固有的缺陷也越来越显现出来。
20世纪60年代初期,出现了一种称之为晶体管辅助点火系统,这种点火系统增加了一个电子放大器,使得点火性能得到了较大的提高。
晶体管辅助点火系统还保留了触点不能完全消除由触点本身所造成的一些缺点,因此,很快就被无触点的电子点火系统所取代。
无触点电子点火系统在60年代末期开始推广应用至今,在汽车上已基本普及,传统点火系统已逐渐被淘汰。
1976年,美国通用公司首次将微处理器应用于点火时刻控制,此后,微机控制的电子点火系统的应用日渐增多,并与汽油喷射、怠速等发动机其他电子控制系统一起,实现了发动机的几种电子控制。
随着汽油发动机汽油喷射系统全面取代化油器的到来,电子点火控制系统在汽车上的使用也必将普及。
第2章电子点火系统概述
2.1电子点火系统基本功能
能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备，称为发动机点火系。
为了适应发动机的工作，要求点火系能按照发动机的点火次序，在一定的时刻，供给火花塞以足够能量的高压电，使其两极间产生电火花，点燃混合气，使发动机做功。
在汽车的电气设备中，点火系的干扰最为严重。
发动机不能起动时应诊断点火系统，首先判断故障是在高压电路还是在低压电路。
可用起动机带动发动机运转，做高压总线跳火试验。
若火花正常，为高压电路故障，若火花弱或者无火花，则为低压电路故障或点火线圈、点火电子组件损坏。
判明故障部位后，按需要对有关部件进行检测、调整与维修。
2.2点火系统的作用及要求
点火系的作用是将蓄电池或发电机输出的低压电流，一般为（12—14V），经点火线圈变为高压电流（20—30kV），通过分电器按照发动机各缸的点火顺序，在一定时间内轮流配送给各火花塞，产生电火花，点燃气缸内的混合气,使发动机运转。
为确保发动机稳定可靠地工作，对点火系统有如下三个基本要求。
2.2.1能产生足够高的次级电压
点火系统用于点燃混合气的火花塞电极伸入发动机气缸燃烧室内，通过电极之间气体的电离作用产生电弧放电，（跳火）。
要使电极之间具有很高压力的气体电离而产生电火花，就必须有足够高的电压。
使火花塞电极跳火所需的电压称之为击穿电压Uj（或称点火电压），而Uj的高低与发动机工况及火花塞的状况有关。
（1）发动机工况
气缸内的混合气压力高、温度低时，气体的密度相对较大，气体电离所需的电场力就大，所需的击穿电压也就高。
发动机在不同工况下其压缩终了的混合气压力和温度是不同的，因此，当发动机的转速和负荷改变时，火花塞的击穿电压也随之而变。
（2）火花塞电极的温度和极性
当火花塞电极的温度超过混合气温度时，击穿电压可降低30%-50%。
这是因为在电极温度高时，包围在电极周围的气体密度相对较小的缘故。
由于火花塞中心电极的温度相对较高，因此，火花塞的中心电极为负时，火花塞电极的击穿电压可降低20%左右。
（3）火花塞的间隙和形状
火花塞电极的间隙增，在同样的电压下电极之间的电场就减弱，要使电极间隙间的气体电离所需的电压就得增大。
火花塞电极较细或电极表面有沟棱时，在同样的电压下其电场的最强处要大于较粗、表面平的电极，因此，所需的击穿电压可降低。
此外，火花塞电极上积油、积炭时，其击穿电压也会相应升高。
点火系统所能产生的电压称为最高次级电压（Um2）。
要使发动机在任何工况、状态下火花塞都恩呢该可靠跳火，就必须满足Um2>Uj。
为此通常要求点火系统所能产生的最高次级电压Um2在20kv以上。
2.2.2要有足够的点火能量
火花塞跳火后能确保可燃混合气迅速燃烧，还必须要有足够的点火能量。
发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度已接近自燃温度，因此所需的火花能量很小，但是发动机在起动、怠速及急加速工况时，由于混合气的温度较低或混合气过浓、过稀等原因，需要有较高的点火能量才能保证混合气可靠燃烧。
点火能量不足时，会使发动机起动困难、点燃率下降，发动机的动力性下降、油耗和排污增加，并可能导致发动机不工作。
3.点火时间要适当，为使发动机气缸内的燃烧最高压力出现在压缩终了上止点后10°-15°使混合气的燃烧功率达到最大，就必须在压缩终了前的某个适当时刻点火。
某缸火花塞开始跳火到活塞运行至压缩终了上止点的曲轴转角称之为点火提前角。
点火提前角过大，压缩行程活塞上行的阻力增大，导致发动机功率下降、油耗增加，且发动机容易产生爆燃，点火提前角过小，混合气燃烧产生的最高压力和温度下降，也会导致发动机功率下降、油耗增加，且容易引起发动机过热、排气管放炮等故障。
发动机在不同的转速和负荷下，其点火提前角度应是不同的。
点火系统应能根据发动机的转速和负荷变化情况，及时调整点火时间，以确保混合气的燃烧及时、完全。
第3章电子点火系统的基本组成及工作原理
3.1电子点火系统的类型
按点火能量储存方式不同可分为：
电感储能式、电容储能式.
电子点火系统按信号发生器的不同可分为：
电磁感应式、霍尔效应式、光电式.
电子点火系统按初级电路控制方式不同可分为：
普通、电子点火系统、计算机.电子点火系统按高压电配电方式不同，计算机控制点火系统可分为：
机械配电点火系统（有分电器点火系统）、计算机配电点火系统（无分电器点火系统）.
3.2电子点火系统的基本组成
3.2.1电源:
给点火系统提供低压电源,蓄电池或发电机一般为12V
3.2.2点火线圈将12V的低压电转变为15-20KV
3.2.3分电器包括：
点火信号发生器、配电器、点火提前机构、点火信号发生器----产生点火的信号、配电器----将点火线圈产生的高压电，按照发动机的工作顺序送到各缸的.火花塞,点火提前机构----随发动机的转速、负荷、汽油辛烷值的变化改变点火提前角
3.2.4电子点火器将信号发生器产生的信号放大，控制大功率三极管的导通与截止,达到控制点火线圈初级电流通断的目的。
3.2.5火花塞将高压电引入燃烧室产生电火花点燃混合气。
3.2.6点火开关控制点火系统初级电路、仪表电路、起动继电器电路
3.2.7高压导线分中央高压导线和分缸高压导线用于连接点火线圈与火花塞之间的高压电路分：
普通铜芯高压线、高压阻尼点火线.
图3—1电子点火系统结构
1-火花塞；2-分电器；3-点火信号发生器；4-点火线圈；5-点火开关；6-蓄电池；7-点火电子组件
点火电子组件也称电子点火器（简称点火器），它是由半导体元器件（如三极管、可控硅等）组成的电子开关电路，其主要作用是根据点火信号发生器产生的点火脉冲信号，接通和断开点火线圈初级电路，起着传统点火系统中断电器触点同样的作用。
点火信号发生器装在分电器内，它可根据各缸的点火时刻产生相应的点火脉冲信号，控制点火器接通和断开点火线圈初级电路的具体时刻。
由于发动机点火时刻和初级线圈电流的不同控制方法，产生了不同的点火系统。
按点火系统的不同发展阶段可分为：
传统机械触点点火系统、无触点点火系统、微机控制式电子点火系统和微机控制式无分电器电子点火系统。
其中以无触点电子点火系统为例。
无触点电子点火系统中，按点火信号发生器产生点火借号的原理不同，可分为以下几种型式：
a.磁感应式（磁脉冲式）；
b.霍尔效应式；
c.光电式；
d.电磁振荡式。
其中，磁感应式无触点电子点火装置由于其结构简单，性能可靠稳定，已在国外普遍使用；霍尔效应式性能优于磁感应式（如奥迪、桑塔纳等）和部分美国车上应用较多；光电式和电磁振荡式则应用相对较少。
3.3电子点火系统的工作原理
电子点火系与传统点火系一样均采用点火线圈储能和升压。
它是利用互感原理，先由点火线圈将低压电源转化为高压电源，然后再由配电器分配给各缸火花塞。
其工作原理见下图。
图3—2电子点火系统工作原理图
信号发生器的转子在配气凸轮的驱动下旋转，信号发生器内部就会产生信号电压，并输入点火控制器控制大功率三极管导通和截止。
当SW接通，VT导通时，有初级电流流过；当三极管VT截止时，初级电流突然被切断，铁心中的磁通量迅速变化，在初级绕组W1和次级绕组W2中都会感应产生电动势。
由于次级绕组扎数多，因此能够感应产生足够击穿火花塞间隙的高压电，一般可达20000～25000v。
图中高压电用虚线表示，注意方向与低压电相反。
但在使用中只将点火线圈到火花塞之间的电路称为高压电。
发动机工作时，信号发生器转子在发动机凸轮轴的驱动下连续旋转，并不断产生点火信号控制三极管的导通与截止，点火线圈就不断产生高压电并由配电器按点火顺序分配到各缸火花塞产生点火花点燃混合气，保证发动机正常工作。
3.4本章小结
以上是对电子点火系统的基本组成及工作原理介绍。
它的组成有电源、点火线圈、分电器、电子点火器、火花塞、点火开关、高压导线。
电子点火系与传统点火系一样均采用点火线圈储能和升压。
它是利用互感原理，先由点火线圈将低压电源转化为高压电源，然后再由配电器分配给各缸火花塞。
第4章电子点火系统常见故障诊断
4.1电子点火系的常见故障
表4-1：
电子点火系统常见故障
名称
序号
故障类型
电子点火系统故障
1
点火系统无高压火
2
高压火花弱
3
点火正时失准
4
发动机不能起动
5
发动机个别缸不点火
6
发动机运转不稳定
7
发动机功率下降
8
油耗增大
9
加速不良
10
发动机爆震和过热
11
发动机回火和放炮
12
火花塞故障
13
点火过迟
14
点火时间过早
15
怠速不稳
16
转速忽高、忽低
17
尾气排放超标
4.1.1发动机不能起动
故障部位：
点火开关至分电器间电路,电流表、点火开关,断电器,电容器,传感器,点火控制器,分电器盖或分火头,高压导线,火花塞,分电器,分缸线。
故障原因：
有短路、断路、接触不良处，电流表、点火开关损坏,点火线圈损坏、附加电阻断路,触点氧化、烧蚀,固定触点搭铁不良,连线断路、搭铁,触点间隙过大、过小,损坏,传感器线圈短路、断路、搭铁,转子凸轮与铁心间隙不当,霍尔元件损坏,损坏,漏电或断路,积炭或油污,间隙过大、过小,漏电,分电器安装位置有误,分缸线位置插错。
排除方法：
检查、紧固、更换导线,清洁或更换或修理加强搭铁,修理或更换清洁或更换热特性适当的火花塞，调整或更换，调整后重新对点火正时，重新配线。
4.1.2发动机运转不稳定
故障部位：
点火正时，火花塞，高压导线。
故障原因：
点火正时调整不当，点火提前角调节装置故障，分电器轴松旷、断电器凸轮磨损不均，个别缸火花塞绝缘损坏或积炭，个别分缸线损坏、漏电。
排除方法：
重新对点火正时，修理或更换分电器，更换分电器，更换火花塞。
4.1.3发动机功率下降、油耗增大、加速不良
故障部位：
点火正时，断电器。
故障原因：
点火正时调整不当，点火提前角调节装置故障，触点间隙过大。
排除方法：
重新对点火正时，维修或更换分电器，修理或更换。
4.1.4个别缸不点火
故障现象：
起动发动机后，怠速运转发动机抖动，有个别缸工作不良感觉，加大油门抖动稍好，
检查步骤如下:
①首先对点火系统进行检查。
拔下各缸高压线插上备用火花塞，高压线与点火线圈连接，转动点火开关使起动机运转，观察各缸火花均是蓝火，火花很强。
从发动机上拆下火花塞，火花塞间隙正常，电极部分燃烧良好，呈棕黄色，瓷绝缘良好。
装上火花塞、高压线，起动发动机后进行断火试验，各缸均工作，说明点火系统工作正常②检查燃油供给系统。
如果燃油供给不足，也会造成发动机抖动。
在燃油分配管和压力油进口橡胶管连接处断开，串入燃油压力表，起动发动机检查燃油压力，分别检查怠速油压、加速变化油压及熄火后保持压力均正常。
4.1.5点火时间不当
故障现象：
点火时间不当也会造成机器不易起动，功率降低，耗油量增多，点火时间晚还会造成机温过高，排气温度过高且排气声音增大，甚至出现化油器回火。
若点火时间过早，摇转曲轴时出现“反转”现象。
故障原因：
点火时间不当的主要原因是点火时间没有调整好、白金间隙和位角改变。
因为白金间隙和位角的变化都会造成白金接点张开时机的改变，而白金接点张开的时间就是汽油机的点火时间。
所以调整点火时间之前，必须先调白金间隙调整次序搞反了，就会使调整前功尽弃。
4.1.6点火正时的检测与调整
（1）点火正时检查点火正时检查点火正时检查点火正时检查。
一般检查时，启动发动机，使冷却液温度上升到80℃，急加速，如转速不能随之立即增高，感到发闷，或在排气管中有“突突”声，说明点火过迟；如出现类似金属敲击声，说明点火过早。
使用点火正时灯（仪）检查时，查找并验证飞轮或曲轴前端皮带盘上1缸压缩终了上止点标记和点火提前角标记，擦拭使之清晰可见，如标记不清晰，最好用粉笔或油漆将标记描白。
将点火正时灯（仪）正确连接到汽车发动机上，将传感器插接在1缸火花塞与高压线之间。
必要时，接上转速表和真空表。
启动发动机，至正常工作温度状态，保持在怠速下稳定运转。
打开正时灯并对准正时标记（正时刻度盘或正时指针），调整正时灯电位器，使正时标记清晰可见，就如同固定不动一样。
此时表头读数即为发动机怠速运转时的点火提前角。
用同样的方法可分别测出不同工况、转速时的点火提前角并记录；在拆下真空管接头并堵住（点火提前机构不起作用）的情况下，怠速时测出的点火提前角为初始提前角（基本点火正时）。
实际上，在怠速时由于离心式和真空式调节器末起作用或作用很小，在上述怠速时测得的提前角基本就等于初始提前角。
在拆下真空管的情况下。
发动机在某一转速下测得的提前角减去初始提前角，即可得到该转速下的离心提前角；反之，在连接真空管的情况下，发动机在同样转速下测得的提前角减
去离心提前角和初始提前角，则又可以得到真空提前角。
用同样的方法可分别测出初始提前角及不同工况、转速、负荷时的离心提前角和真空提前角并记录。
测出的点火提前角应与规定标准值进行对照，判断点火提前角的大小是否符合要求。
不符合要求，应调整点火正时。
（2）点火正时调整点火正时调整点火正时调整点火正时调整。
调整点火提前角的基本方法是转动分电器壳体。
点火过早时应顺着分电器轴旋转方向转动分电器壳体，点火过迟时则反向转动分电器壳体。
点火正时的调整有静态正时和动态正时。
①静态正时调整时，查间隙（电子点火式的可略过）。
用厚薄规检查断电器触点间隙，正常应为0.35～0．45mm。
调整时，用起子松开锁紧螺钉，转动调整螺钉使之符合要求。
②找记号。
转动曲轴，将1缸活塞转到压缩冲程上止点附近（向火花塞孔塞棉丝或用手指感觉到有压力以验证），对准飞轮或皮带轮上的初始点火正时标记上。
③调0位。
有辛烷值调节器的应将其调整在0位。
④对分火头。
检查分火头是否正对着分电器盖上的1缸高压线插孔，否则予以调整，松开分电器固定螺栓并适当转动，使分火头对准1缸分缸线插孔位置。
对准后初步固定。
⑤查跳火。
检查分电器是否正处于恰好高压跳火位置（初级电流恰好切断位置），否则转动分电器外壳位置进行调整，然后固定分电器。
⑥对分缸线次序。
按点火次序，顺分火头转动方向，插上各缸分缸线。
3缸机是：
1--2--3；4缸机1--3--4--2（桑塔纳、奥迪、切诺基等）或1--2--4--3（BJ2021）；6缸机一般是1～5～3—6—2—4。
路试检查：
进行路试检查使发动机走热后，在平坦、坚硬路面上以最高挡最低稳定车速行驶。
急加速时，若听到轻微的突爆声且瞬间消失（装有爆震限制器的发动机就没有突爆声），车速迅速提高，则为点火正时正确；若突爆声强烈明显且长时间不消失，则为点火过早；若听不到突爆声，且加速缓慢，排气管有“突突”声，则为点火过迟。
4.2点火系高压配电部分常见故障及检查
4.2.1常见故障和影响：
a.分电器盖有裂纹、赃污等导致漏电、窜电。
b.分火头有裂纹而漏电。
c.高压导线破损而漏电，导电性能下降。
d.分电器盖碳柱磨损太短或电刷弹簧失效。
这些故障会使点火系火花减弱或无火、点火窜缸等，造成发动机工作不正常、功率下降、排气污染和油耗增加或不能起动等故障。
4.2.2故障检查
如怀疑高压配电部分有问题，可先打开分电器盖，观察分电器盖有无明显裂纹，碳柱是否太短及有无弹性。
若有问题，可用测量绝缘电阻的方法来鉴别其好坏，一般绝缘电阻应在50MΩ以上。
也可以用高压试火的方法来检查其漏电与否。
如果可以看到跳火，则说明分火头以漏电，需更换分火头。
对于高压导线的检查，一是看是否有破损，二是用欧姆表测导线的电阻值。
4.3火花塞常见故障及检查
4.3.1火花塞常见的故障
火花塞常见故障有因电极烧损、电极熔断、积碳、积油、积灰而漏电、绝缘磁体破裂而漏电、电极间隙不当等。
这些故障会造成点火系断火、缺火，使发动机运转不平稳或不能工作。
4.3.2故障检查
拆下火花塞，可以用肉眼大致判断出火花塞是否正常工作。
火花塞的电极间绝缘性能也可以用欧姆表来检测。
一般其绝缘电阻值应在10MΩ以上。
低于10MΩ的，即使无积炭，积油等不良外观状态，火花塞也应更换。
火花塞的电极间隙要用圆形塞规检测。
电极间隙不正常，应用专用工具将其调整到正常值。
更换其他型号的火花塞时，火花塞的热特性一定要与发动机想匹配，否则，会引起发动机早燃或火花塞严重积炭。
4.4点火信号发生器的常见故障及检查
4.4.1磁感应式
图4—2磁感应点火系统工作原理图
（1）常见故障及影响。
这种点火信号发生器的常见故障是：
信号感应线圈短路、断路、转子轴磨损偏摆或定子（感应线圈与导磁铁芯组件）移动，使转子和定子之间的气隙不当，造成信号减弱或无信号而不能触发电子点或器（或ECU）工作，点或系不能产生火花。
（2）故障检查。
磁感应式点或信号发生器的检查主要是两项：
a.检查导磁转子与定子之间的气隙，气隙不合适，可用与触点式分电器调整触点间隙类似的方法来调整。
有些气息是不可调的，若间隙不合适，只能更换信号发生器总成。
b.检查感应线圈的电阻，电阻无穷大，则说明线圈断路，过大或过小都需信号发生器总成。
4.4.2光电式
图4—3光电式点火系统工作原理图
（1）常见故障及影响。
光电式信号发生器的常见故障是：
光敏、发光元件沾污、损坏，内部电路断路或接触不良等，使之信号减弱或无信号产生，造成发动机不能工作。
（2）故障检查。
打开分电器盖，检查光敏、发光元件表面是否脏污，线路连接是否良好。
如果无问题，从发动机上拆下分电器，拆开分电器线路插接器，用导线将插接器俩端的电源插孔连接起来，并将分电器外壳搭铁，打开点火开关（不起动），然后慢慢转动分电器轴，从插接器信号插孔测信号电压。
如果电压表指示电压在0~1V之间摆动，说明信号发生器良好，否则，需更换分电器。
4.4.3霍尔效应式
图4—4霍尔式点火系统原理图
（1）常见故障及影响。
霍尔效应式点火信号发生器的常见故障是：
内部集成块烧坏，线路断脱，因而不能产生点火电压信号或信号太弱，不能使电子点火器触
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