汽车底盘电控系统课件：项目三汽油发动机电控点火系统的检修 203页

项目三 汽油发动机 电控点火系统的检修 一、项目要求 二、相关知识 三、项目实施 四、拓展知识 一、项目要求 二、相关知识 （一）汽油发动机电控点火系统概述 1 ．汽油机对电控点火系统的要求 为保证汽油发动机能够准确而可靠的点火，电控点火系统应能满足以下几点要求。 （ 1 ）点火系统应能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压 （ 2 ）电火花应具有足够的能量 （ 3 ）点火时刻应与发动机的工况相适应 2 ．汽油机电控点火系统的分类 （ 1 ）按执行器的结构和原理分类 ① 分电器式的电控点火系统。 ② 无分电器式电控点火系统。 （ 2 ）按点火方式分类 ① 独立点火方式（或直接点火方式） 。 ② 分组同时点火方式。 （ 3 ）按高压配电方式不同分类 ① 机械高压配电。 ② 电子高压配电。 （ 4 ）按是否有反馈控制分类 ① 开环控制方式。 ② 闭环控制方式。 3 ．汽油机电控点火系统的组成与工作原理 （ 1 ）基本组成 电控点火系统一般由 4 部分组成：电源和点火开关；监测发动机运行状况的传感器；处理信号并发出工作指令的 ECU ；执行 ECU 指令的执行器。 电控点火系统各组成部分的布置如图 3-15 所示。 图 3-15 电控点火系统的基本组成图 （ 2 ）工作原理 发动机工作时， ECU 不断采集发动机的转速、负荷、冷却水温度、进气温度等信号，并根据存储器中存放的与点火提前角和初级电路导通时间有关的程度和数据，确定出该工况下的最佳点火提前角和点火线圈一次绕组通电时间，并根据冷却水温和进气水温加以修正。 再以曲轴位置传感器的点火基准信号为依据，向点火器发出控制信号。 点火器则根据 ECU 的控制指令，控制点火线圈一次绕组回路的接通和切断。 当点火线圈一次绕组回路被接通时，点火线圈将点火能量以磁场能的形式储存起来。 当一次绕组回路被切断时，在点火线圈二次绕组中就会产生很高的互感电动势（ 15 ～ 20 kV ），经分电器或直接送至工作汽缸的火花塞。 点火能量经火花塞电极瞬间释放，产生的电火花点燃汽缸内的混合气，使发动机完成作功过程。 此外，在具有爆震控制功能的电控点火系统中， ECU 还根据爆震传感器的信号来判断发动机有无爆震及爆震的强度，并对点火提前角进行闭环控制。 ① 主要传感器信号。 电控点火系统工作时，所需的主要传感器信号是曲轴位置传感器信号（ Ne 信号）和凸轮轴位置传感器信号（ G 信号）。 Ne 信号指发动机曲轴转角信号，它是根据曲轴位置传感器产生的信号经过整形和转换而获得的脉冲信号。 在电控点火系统中， Ne 信号主要用来计量点火提前角和通电时间。 ECU 计算点火提前角或通电时间时，其控制精度要求必须精确到 1° 曲轴转角，而目前车用汽油发动机的最高转速高达 6 000 r/min 以上，发动机正常工作时， 1° 曲轴转角所用的时间相当短，用传感器产生 1° 曲轴转角信号有一定的困难。 以安装在分电器内的电磁感应式曲轴位置传感器为例，其转子一般为 24 个齿，曲轴每转 720° 只能向 ECU 输送 24 个 Ne 信号，其信号周期为 30° 曲轴转角，显然以此信号来直接控制点火提前角和通电时间是不能满足要求的。 为此，在发动机电控系统中，通常利用具有高速运算功能的微型计算机系统，将曲轴位置传感器产生的 Ne 信号分频转换成 1° 信号。 G 信号是指活塞运行到压缩上止点位置的判别信号，它是根据凸轮轴位置传感器产生的信号经过整形和转换而获得的脉冲信号。 在电控点火系统中， G 信号主要用来确定计量点火提前角的基准。 G 信号一般为周期等于作功间隔角的脉冲信号，而且 G 信号发生时，并不是各汽缸活塞运行到压缩上止点的时刻，而是在压缩上止点前某一固定的曲轴转角，一般为上止点前 70° 。 部分发动机的凸轮轴位置传感器，曲轴每转两圈产生两个信号，两个信号分别对应第一缸的压缩上止点和排气上止点，两个信号分别称为 G 1 信号和 G 2 信号。 发动机工作时， ECU 如果收不到 G 信号，因无法确定计量点火提前角的基准，则无法对点火提前角进行控制。 为防止造成燃油浪费或其他事故，失效保护系统将自动停止电控燃油喷射系统工作，发动机无法启动。 曲轴每转两圈凸轮轴位置传感器产生两个信号的发动机，只要有一个 G 信号（ G 1 信号或 G 2 信号）正常，其电控点火系统就能正常工作，所以此种发动机工作可靠性较高。 ② 点火提前角控制原理。 点火提前角控制是电控点火系统最主要的控制功能，在此以日本日产公司 ECCS 系统为例，说明其控制原理。 假设发动机在某工况下， ECU 计算出的最佳点火提前角为上止点前 40° ，点火提前角控制原理如图 3-16 所示。 图 3-16 点火提前角的控制原理图 根据凸轮轴位置传感器转换得到 G 信号为间隔 120° 曲轴转角（六缸发动机）的脉冲信号， G 信号设定在各汽缸活塞压缩上止点前 70° ， ECU 设定的基准信号比 G 信号滞后 4° ，所以实际控制点火提前角的基准为上止点前 66° 。 ECU 从接收到间隔 120° 的 G 信号开始，即确认某汽缸活塞位于压缩上止点前 70° ，由于点火基准信号滞后 G 信号 4° ，所以 ECU 从压缩上止点前 66° 开始，计数 26 （ 66 − 40 = 26 ）个 1° 信号，此时 ECU 向点火器发出控制信号，使点火线圈一次绕组断电、二次绕组产生高压并输送给火花塞，即可保证火花塞在压缩上止点前 40° 点火。 ③ 控制信号。 电控点火系统工作中， ECU 向点火器发出的控制信号有 IG t 和 IG d 两个信号。 IG t 信号是 ECU 向点火器中功率晶体管发出的通断控制信号。 IG d 信号是在无分电器的电控点火系统中，为保证点火顺序， ECU 向点火器输送的判别汽缸的信号，以便与 G 信号共同决定需点火的汽缸。 IG d 信号存储在 ECU 内的存储器中，实际就是点火顺序信息。 在采用同时点火方式的无分电器电控点火系统中， IG d 信号又分为 IG d A 信号和 IG dB 信号。 同时点火方式是指给接近压缩上止点的汽缸与接近排气上止点的汽缸同时点火的方式，这种点火方式应用在部分无分电器电控点火系统中，给接近压缩上止点的汽缸点火是有效的，给接近排气上止点的汽缸点火是无效的（即不起作用）。 ECU 根据 G 信号和 N e 信号选择 IG d 信号状态，以确定给哪个汽缸点火。以日本丰田车系无分电器电控点火系统为例， ECU 输出的点火控制信号如图 3-17 所示， IG dA 和 IG dB 信号状态的见表 3-1 。 图 3-17 日本丰田车系无分电器电控点火系统中 ECU 输出的点火控制信号 序 号 信 号 状 态 点火的汽缸 IG dA 信号 IG dB 信号 1 0 1 1 、 6 缸点火 2 0 0 2 、 5 缸点火 3 1 0 3 、 4 缸点火 表 3-1 IGdA 和 IGdB 信号状态 ④ IG f 信号。 IGf 信号是指完成点火后，点火器向 ECU 输送的点火确认信号。 由于电控燃油喷射系统中，喷油器的驱动信号也来自于曲轴位置传感器，若点火系统出故障使火花塞不能点火时，曲轴位置传感器工作正常，喷油器仍会照常喷油。 为了防止因喷油过多，导致燃油浪费、发动机再启动困难或行车时三元催化反应器过热等现象的发生，特设定当完成点火过程后，点火器应及时向 ECU 返回点火确认信号（ IG f 信号）。 发动机工作时， ECU 向点火器发出点火控制信号（ IG t 信号）后，若有 3 ～ 5 次均收不到返回的点火确认信号（ IG f 信号）， ECU 便以此判定点火系统有故障，并强行停止电控燃油喷射系统继续喷油，使发动机熄火。 （ 3 ）爆震控制系统 爆震控制系统是有爆震控制功能的电控点火系统中的一个组成部分，其组成如图 3-18 所示。 爆震控制系统实际就是在电控点火系统的基础上增加爆震传感器， ECU 根据爆震传感器信号对点火提前角进行闭环控制。 图 3-18 爆震控制系统的组成 1— 爆震传感器 2—ECU 3— 其他传感器 4— 点火器和点火线圈 5— 分电器 6— 火花塞 发动机工作时，由于其他因素导致汽缸体产生机械振动是不可避免的，为防止爆震传感器误检测导致系统非正常工作，提高控制系统的可靠性， ECU 内设有爆震信号识别电路，如图 3-19 所示。 图 3-19 爆震信号识别电路图 安装在汽缸体或汽缸盖上的爆震传感器检测发动机的机械振动，发生爆震时传感器产生的信号有较大的振幅，如图 3-20 所示。 图 3-20 爆震传感器信号 爆震传感器信号输送给 ECU 后，先经过滤波电路过滤，再将滤波后的信号峰值电压与爆震强度基准值进行比较，并根据比较结果判定是否发生爆震。 若滤波后的信号峰值电压值大于爆震强度基准值，则判定有爆震；反之则判定无爆震。 ECU 根据爆震信号超过基准值的次数来判定爆震强度，其次数越多，爆震强度越大，次数越少，则爆震强度越小，如图 3-21 所示。 图 3-21 爆震强度的确定 1— 爆震识别区间 2— 爆震确定基准 3— 爆震传感器输出信号 4— 爆震强度确定曲线 （二）电控点火系统的控制功能 电控电子点火系统的功能包括点火提前角控制、通电时间（闭合角）控制和爆震控制 3 个方面。 （三）电控点火系统主要元件的检修 1 ．点火器的检修 点火器内部电路主要由汽缸判别电路、闭合角控制电路、恒流控制电路、安全信号电路等组成。 在有分电器式电控点火系统中，点火器和点火线圈一般都与分电器组装在一起，称之为整体式点火组件，其组成如图 3-34 所示。 图 3-34 整体式点火组件的组成 1— 垫片 2— 电容器 3— 导线夹 4— 分电器盖 5— 点火器 6— 分电器壳体 7— 点火线圈防尘罩 8— 分电器电缆 9— 分火头 10— 点火线圈 点火器的主要功能是根据 ECU 的控制信号，控制点火线圈一次绕组回路的通电或断电，并在完成点火后向 ECU 输送点火确认信号 IG f （又称反馈信号或安全信号）。 在无分电器电控点火系统中，点火器一般单独安装在点火线圈附近，如图 3-35 所示。 在此系统中，点火器除需根据 ECU 的控制信号控制点火线圈一次绕组回路通或断，并向 ECU 发回点火确认信号外，还必须根据 ECU 的控制信号控制各点火线圈的工作顺序，以保证发动机各汽缸作功顺序。 图 3-35 无分电器电控点火系统点火器位置 1— 点火器 2— 点火线圈 检 测 端 子 检 查 条 件 检 查 标 准 +B 与搭铁 点火开关“ ON” 蓄电池电压 IGT 与搭铁 发动机工作 有脉冲 IGF 与搭铁 发动机工作 有脉冲 表 3-2 点火器检查标准 2 ．点火线圈的检修 （ 1 ）点火线圈的结构 点火线圈是将电源的低压电转变成高压电的基本元件，按磁路的结构形式不同，点火线圈可分为开磁路点火线圈和闭磁路点火线圈两种。 ① 开磁路点火线圈。 开磁路点火线圈的结构如图 3-36 所示。 图 3-36 开磁路点火线圈的 结构图 1— 绝缘座 2— 铁芯 3— 一次绕组 4— 二次绕组 5— 导磁钢套 6— 外壳 7— 低压接线柱“  “ 8— 胶木盖 9— 高压接线柱 10— 低压接线柱“ +” 或“开关” 11— 低压接线柱“ + 开关” 12— 附加电阻器 按接线柱数量不同，点火线圈可分为二低压接线柱式和三低压接线柱式两种，三低压接线柱点火线圈有“−”、“开关”、“ + 开关”三个低压接线柱，并将附加电阻器跨接在“开关”与“ + 开关”两接线柱之间；两低压接线柱点火线圈上有“ +” 、“−”两个接线柱，其本身不带附加电阻器。 二低压接线柱式和三低压接线柱式开磁路点火线圈的内部结构相同。 点火线圈的中心是用硅钢片叠成的铁芯，在铁芯外面套有绝缘的纸板套管，点火线圈的一次绕组和二次绕组分层绕在套管上。 二次绕组用直径为 0.06 ～ 0.10 mm 的漆包线绕 11 000 ～ 23 000 匝，一次绕组用直径为 0.5 ～ 1.0 mm 的高强度漆包线绕 230 ～ 270 匝，由于一次绕组的通过电流大，产生的热量多，所以将其绕在二次绕组的外面，以利于散热。 点火线圈绕组与外壳之间装有导磁钢套，上部有绝缘胶木盖，下部有瓷质绝缘座。 为加强绝缘并防止潮气浸入点火线圈，外壳内一般都充满沥青或变压器油，所以这种开磁路点火线圈也称之为湿式点火线圈。 当点火线圈的一次绕组电路接通时，铁芯被磁化，其磁路如图 3-37 所示。 图 3-37 开磁路点火线圈的磁路图 1— 磁力线 2— 铁芯 3— 一次绕组 4— 二次绕组 5— 导磁钢套 由于磁路的上、下部分需经过空气，外围需经过壳体内的导磁钢套才能形成回路，铁芯本身不能构成回路，所以称开磁路点火线圈。 开磁路点火线圈的磁阻大，漏磁损失多，能量转换效率低。 ② 闭磁路点火线圈。 闭磁路点火线圈的结构和磁路如图 3-38 所示。 图 3-38 闭磁路点火线圈的结构和磁路示意图 1— 铁芯 2— 低压接线柱 3— 高压插孔 4— 一次绕组 5— 二次绕组 闭磁路点火线圈的铁芯为“日”字形，本身构成闭合磁路。 为减少铁芯的磁滞现象，在磁路中留有一个微小空气隙。 闭磁路点火线圈的壳体内，采用热固性树脂作为填充物，所以又称之为干式点火线圈。 与开磁路点火线圈相比，闭磁路点火线圈的磁阻小，漏磁损失小，能量转换效率高。 此外，闭磁路点火线圈的壳体通常以热熔性塑料注塑成型，填充物采用热固性树脂，使其绝缘性和密封性均优于开磁路点火线圈。 闭磁路点火线圈体积的日益小型化，使其能直接安装在分电器盖上，不仅可省去点火线圈与分电器之间的高压线，而且使点火系统统结构更紧凑，所以在电子点火系统中得到广泛应用。 （ 2 ）点火线圈的检修 ① 外观检查。 目测观察点火线圈外表，若有脏污或接线柱锈蚀，应进行清洁后再作进一步检查；若有胶木盖裂损、接线柱松动、壳体变形、填充物外溢、高压插座接触不良等现象，应更换该点火线圈。 ② 绝缘性能的检查。 用万用表电阻挡测量点火线圈任一接线柱与壳体之间的电阻值，阻值应不小于 50 M  ，否则说明点火线圈绝缘不良，应更换该点火线圈。 ③ 绕组电阻的检查。 用万用表电阻挡测量点火线圈一次绕组和二次绕组的电阻值，其阻值应符合规定，否则应更换该点火线圈。 ④ 附加电阻器的检查。 用万用表电阻挡测量附加电阻器的阻值，应符合规定，否则应更换该点火线圈。 ⑤ 点火线圈性能的检查。 点火线圈的性能应在专用的电器试验台上利用三针放电器进行测试。 试验时，将点火线圈安装到试验台上，将三针放电器的间隙调整到 7 ～ 8 mm ，启动试验台使分电器低速运转，待点火线圈温度升高到正常工作温度（ 60℃ ～ 70℃ ）后，再将分电器转速调至规定值（四缸发动机和六缸发动机一般为 1 900 r/min ）。 在 30 s 内，三针放电器间隙中应产生强烈且连续的电火花，若火花弱或无火花，则说明点火线圈性能不良，应更换该点火线圈。 3 ．分电器的检修 与传统点火系统中的分电器相比，普通电子点火系统中的分电器只是用点火信号发生器代替了断电器，分电器内仍保留有传统的配电器、机械离心式点火提前角自动调节器和真空式点火提前角自动调节器。 分电器主要由配电器、离心式点火提前角调节器和真空式点火提前角调节器等组成，其组成结构如图 3-39 所示。 图 3-39 　分电器的 组成结构 1— 配电器盖 2— 分火头 3— 凸轮 4— 触点及断电器 底板总成 5— 电容器 6— 轴节 7— 油杯 8— 真空提前机构 9— 配电器壳体 10— 活动底板 11— 偏心螺钉 12— 固定触点与支架 13— 活动触点臂 14— 接线柱 15— 拉杆 16— 膜片 17— 真空提前机构外壳 18— 弹簧 19— 螺母 20— 触点臂弹簧片 21— 油毡及夹圈 （ 1 ）配电器 配电器的作用是将点火线圈产生的高压电按发动机各汽缸的点火顺序配送火花塞，主要由分电器盖、分火头和高压线组成，配电器安装在断电器上方。 分电器盖的中央有一高压线插孔，插孔内装有带弹簧的电刷，电刷靠其弹簧压在分火头的导电片上。 分电器盖中央插孔的周围均布有各缸高压分线插孔，插孔内有金属套与分电器盖内的旁电极连接，通过高压分线将各旁电极分别与各缸火花塞连接。 分火头安装在凸轮的顶端的点火信号发生器转子上，发动机工作时，分火头随点火信号发生器转子一起旋转。 分火头的顶端铆有铜质导电片，分火头端部与旁电极有 0.2 ～ 0.8 mm 的间隙。 当断电器触点打开时，点火线圈产生的高压电由分火头导电片跳至与其相对的旁电极，再经高压分线送至火花塞电极。 配电器在高压下工作，是点火系统中故障率较高的部位之一，其常见故障主要有分电器盖漏电、中央插孔电刷与分火头导电片接触不良、分火头漏电等，配电器的检修内容及方法有以下几点。 ① 目测检查分电器盖，若盖内脏污应进行清洁，若有裂纹应更换。 ② 检查分电器盖绝缘性能。如图 3-40 （ a ）所示，用万用表电阻挡分别测量分电器盖各插孔之间的电阻值，电阻值应不小于 500 M  ，否则说明绝缘性能不良，应更换该分电器盖。 （ a ）用万用表检查 （ b ）在车跳火检查图 3-40 　分电器盖绝缘性能的检查 也可采用在车跳火检查法，按如图 3-40 （ b ）所示，拔掉分电器盖上的所有高压分线，将中央高压线插到任一高压分线插孔中，并在其分线孔邻近的插孔中再插上一根高压分线，使其端头距汽缸体 3 ～ 4 mm ，再拨动断电器触点臂，看此分线端头与汽缸体之间是否出现火花。 若有火花跳过，说明所检查的高压分线插孔之间已披击穿而漏电。 然后按上述方法再检查其他高压分线插孔之间是否漏电。用此方法也可检查中央高压线插孔与各高压分线插孔是否有漏电现象存在。 凡无火花跳过，说明绝缘良好；如有火花跳过，说明已被击穿而漏电，应更换。 ③ 检查分电器盖中央插孔内的电刷是否有弹性、有无卡滞或磨损，必要时更换该分电器盖。 ④ 检查分火头是否裂纹、导电片烧蚀 、安装不稳固，必要时更换该分火头。 ⑤ 检查分火头是否漏电，常用方法如图 3-41 所示。 可用万用表检查（如图 3-41 （ a ）所示），检查方法同分电器盖相同，分火头极片与绝缘体间电阻不应小于 500 M  ，否则说明其漏电。 （ a ）用万用表检查 （ b ）在车跳火检查 图 3-41 　分电器盖绝缘性能的检查 也可用在车跳火法检查（如图 3-41 （ b ）所示），先将分火头反放于汽缸盖上，使其导电片 ( 金属部分 ) 与汽缸盖接触，然后将高压线的端头距离分火头座孔 6 ～ 8 mm ，同时接通点火开关，用螺丝刀拨动断电器触点，使其一开、一闭。 此时，高压线端头与分火头座孔之间若有火花跳过，说明分火头漏电，应重换新件。 （ 2 ）离心式点火提前角调节器 离心式点火提前角调节器的功用是根据发动机转速的变化自动调节点火提前角。 离心式点火提前角调节器安装在分电器内的底板下部，其结构如图 3-42 所示。 图 3-42 离心式点火提前角 调节器的结构图 1— 凸轮固定螺钉及垫圈 2— 凸轮 3— 拨板 4— 分电器轴 5— 重块 6— 弹簧 7— 托板 8— 销钉 9— 柱销 离心式点火提前角调节器的托板固定在分电器轴上，托板上安装着两个离心飞块，离心飞块的一端套在托板上的销轴上，离心飞块可绕其销轴转动，飞块的另一端与托板之间装有飞块回位弹簧。 两个离心飞块上各有一个拨板销，可以与拨板上的孔插接以驱动点火信号发生器转子。 发动机转速提高时，离心飞块在离心力作用下绕其销轴向外甩开，离心飞块上的拨板销推动拨板连同点火信号发生器转子顺其旋转方向相对分电器轴转过一定角度，使点火信号发生器产生脉冲信号的时刻自动提前，即点火提前角增大。 反之，当发动机转速降低时，由于离心飞块的离心力减小，回位弹簧将离心飞块拉拢，点火信号发生器转子逆其旋转方向相对分电器轴转过一定角度，点火提前角自动减小。 为满足发动机的工作需要，离心飞块的回位弹簧通常由一粗一细两根弹簧组成，较细的弹簧只要离心飞块甩开就起作用，而粗弹簧两端的钩环为椭圆形，只有发动机转速提高到一定程度，离心飞块甩开到一定角度时才能起作用。 发动机在高速范围内运转时，由于两弹簧同时起作用，随发动机转速的提高，点火提前角的增量较小。 离心式点火提前角调节器常见故障是弹簧失效、离心飞块上的拨板销与拨板插孔磨损松旷或卡死等，检修内容及方法如下。 ① 检查离心飞块甩动是否灵活，离心飞决与销轴、拨板销与拨板配合是否正常，必要时进行检修或更换。 ② 用弹簧称测量离心飞块回位弹簧的弹力，必要时更换离心飞块回位弹簧。 ③ 在专用试验台上检查离心式点火提前角调节器的性能（即点火提前角调整量与转速之间的关系），若不符合规定，可扳动离心飞块回位弹簧支架以调整弹簧预紧力，必要时更换离心飞块回位弹簧。 （ 3 ）真空式点火提前角调节器 真空式点火提前角调节器安装在分电器壳外侧，其功用是根据发动机负荷的变化自动调节点火提前角。 真空式点火提前角调节器的工作原理如图 3-43 所示。 图 3-43 真空式点火提前角调节器的工作原理图 1— 分电器壳体 2— 断电器活动底板 3— 触点 4— 推杆 5— 膜片 6— 回位弹簧 7— 真空管 8— 节气门 9— 凸轮 真空式点火提前角调节器的壳体内装有膜片，膜片左侧气室通大气，并用拉杆将膜片与分电器内的活动底板连接，膜片右侧气室装有膜片回位弹簧，并通过真空管与化油器下体位于节气门附近的取真空口相通。 发动机节气门开度（即负荷）减小时，取真空口的真空度增大，使膜片克服膜片回位弹簧作用力向右拱曲，并通过推杆拉动分电器内的活动底板使其逆时针方向转过一定角度，由于分电器内的活动底板连同点火信号发生器的定子总成一起转动，且转动方向与点火信号发生器转子旋转方向相反，所以点火信号发生器产生脉冲信号的时刻提前，点火提前角增大。 反之，发动机负荷增大时，膜片在膜片弹簧作用下向左拱曲，点火提前角减小。 发动机怠速工况、节气门位于最小开度位置时，取真空口位于节气门上方，此时该处的真空度几乎为零，膜片回位弹簧推动膜片使点火提前角达到最小，以满足发动机怠速工况点火提前角小或不提前的要求。 真空式点火提前角调节器的常见故障是弹簧失效、膜片破损、断电器活动底板卡滞等，真空点火提前角调节器的检修内容及方法如下。 ① 检查膜片是否破损、弹簧是否失效、推杆与活动底板连接是否松旷、活动底板转动是否卡滞、真空管接头螺纹是否完好，必要时进行检修或更换。 ② 在真空管侧吹气或吸气，以检查真空点火提前角调节器的密封性，如果漏气则应更换该真空式点火提前角调节器总成。 ③ 在专用试验台上检查真空式点火提前角调节器性能。 在一定转速下，用真空泵给该调节器施加一定的真空度时，其点火提前角应符合标准，否则可增减调节器真空管接头处的垫片，调节膜片回位弹簧的预紧力。 电控点火系统的分电器取消了离心式点火提前角调节器和真空式点火提前角调节器，只留下了配电器，其检修方法同上。 4 ．火花塞的检修 （ 1 ）火花塞的构造 各种类型的点火系统都使用了火花塞，其作用是将点火线圈产生的高压电流以电弧的形式引入燃烧室，并点燃混合气。 火花塞主要由金属杆（钢芯）、瓷绝缘体（能够导热的绝缘体）、以及一对电极（其中一个在瓷绝缘体内被绝缘，称为中心电极，另一个在壳体上被搭铁，称为侧电极）等组成，其结构如图 3-44 所示。 图 3-44 　火花塞的结构图 1— 插线螺母 2— 瓷绝缘体 3— 金属杆 4 、 8— 内垫圈 5— 壳体 6— 导体玻璃 7— 密封垫圈 9— 侧电极 10— 中心电极 火花塞的绝缘体固定在钢制壳体内，以保证中心电极与侧电极之间绝缘。 在绝缘体中心孔中装有金属杆和中心电极，金属杆顶端与分高压线插线螺母相连，金属杆底端与中心电极之间用导体玻璃密封。 中心电极用镍 — 锰合金制成，具有良好的耐高温、耐腐蚀和导电性能。 壳体下端是弯曲的侧电极，它与中心电极之间保持一定的间隙，间隙的大小是由汽车制造厂决定的。 火花塞壳体具有螺纹，用来将火花塞安装在发动机汽缸盖上，铜制密封垫圈可起到密封和传热的功用。 很多车用火花塞在其顶部的接线柱与中心电极之间有一个电阻器，这个电阻器能够减少射频干扰，从而避免收音机出现噪声。 值得注意的是，来自射频干扰的电压也会干扰甚至损坏车载计算机。 因此，如果汽车出厂时配有电阻型火花塞的话，更换火花塞时也必须选用电阻型的。 （ 2 ）火花塞的热特性 火花塞具有不同的热特性，分别用于不同的工作条件下。 当发动机正在运转时，火花塞的大部分热量集中在中央电极上。 因为侧电极是通过螺纹安装在缸体上的，所以侧电极的热量会快速扩散。 火花塞的传热路径是从中央电极开始，通过绝缘体传给壳体，然后由壳体传给缸盖，在缸盖内循环的冷却剂吸收这些热量。 火花塞的热特性是由其绝缘体与壳体的接触点以下的绝缘体长度决定的。 例如，热型火花塞的绝缘体裙部长，传热路径加长，从而电极温度较高。 而冷型火花塞的绝缘体裙部长度短，传热路径就短，从而电极温度低。 国产火花塞的热特性就是用火花塞绝缘体裙部长度标定的热值来表示，火花塞的热值代号由 1 到 11 ，热值代号为 1 ～ 3 的称热型火花塞，热值代号为 4 ～ 6 的称中型火花塞，热值代号为 7 ～ 11 的称冷型火花塞。 发动机工作时，火花塞绝缘体裙部的温度对其工作性能有很大的影响。 温度过低，落在火花塞绝缘体裙部上的汽油或润滑油容易形成积炭，导致火花塞漏电而不跳火；温度过高，则容易引起发动机早燃和爆震。 火花塞绝缘体裙部温度保持 500℃ ～ 700℃ 时，既能使落上的油粒立即燃烧，又不至于引起发动机早火和爆震，该温度称为火花塞的自洁温度。 为保证发动机的正常工作，不同的发动机应配用不同热值的火花塞。 对于压缩比低、功率小的发动机在连续低速运转的工况下，火花塞易被积炭污染。 在这种情况下，需要使用热型火花塞。而对于压缩比高、功率较大的发动机，其工作过程中会长时间以极高的速度运行，为防止因温度过高导致早燃或爆震，常采用冷型火花塞。 （ 3 ）火花塞的检修 火花塞在高温、高压的环境下工作，而且还要受燃油中添加剂的腐蚀，是易损零件。 火花塞常见故障是绝缘体裂损、电极烧蚀、积炭、电极间隙失准等。 检查时，应注意火花塞壳体与绝缘体的连接是否牢固可靠，若发现火花塞有绝缘体裂纹或壳体与绝缘体连接不牢，应予更换新件；检查中心电极是否烧损和倒电极是否开焊或脱落，若发现有以上的现象，应予更换新件。 火花塞积炭较轻时，可用铜丝刷或软钢丝刷进行清理，积炭严重或绝缘体裂损、电极烧蚀时必须更换；火花塞电极间隙可用塞尺测量，若不符合规定标准，应用专用工具弯曲侧电极来调整。 火花塞的工作情况检查一般都采取短路法。即当发动机低速运转时，将被测火花塞的高压分火线与缸体间短路或断路。 这时，若发动机有明显的抖动、运转不稳，说明火花塞工作良好；否则，即为火花塞损坏。 5 ．爆震传感器的检修 爆震传感器是爆震控制系统的主要元件，其功能是用来检测发动机有无爆震发生。 检测发动机有无爆震及爆震的强度可以通过检测发动机振动、汽缸压力或燃烧噪声来实现。 检测汽缸压力的传感器安装困难，而且耐久性差，检测噪声的方法灵敏度和精度都比较低，因此一般采用检测发动机振动的方法。 爆震传感器按其工作原理不同可分为两种类型：电感式和压电式。 （ 1 ）电感式爆震传感器 电感式爆震传感器主要由铁芯、永久磁铁、线圈及外壳等组成，电感式爆震传感器的结构及输出信号如图 3-45 所示。 图 3-45 电感式爆震传感器的结构及输出信号图 1— 线圈 2— 铁芯 3— 壳体 4— 永久磁铁 电感式爆震传感器利用电磁感应原理检测发动机爆震。 当发动机发生爆震时，铁芯受振动而使线圈磁通发生变化，从而产生感应电动势。 当电感式爆震传感器传感器的固有振动频率与发动机爆震时的振动频率相同时，该传感器输出的信号电压最大。 （ 2 ）压电式爆震传感器 压电式爆震传感器利用压电效应原理检测发动机爆震。 与其他压电式传感器一样，必须配合一定的电压放大器或电荷放大器，将信号放大并将高阻抗输入变换为低阻抗输出。 按其结构不同，压电式爆震传感器又可分为共振型、非共振型和火花塞座金属垫型 3 种类型 。 压电式共振型爆震传感器的组成如图 3-46 所示，该传感器主要由压电元件、振子、基座、外壳等组成。 图 3-46 压电式共振型 爆震传感器的组成图 1— 压电元件 2— 振子 3— 基座 4—O 形圈 5— 连接器 6— 接头 7— 密封剂 8— 壳体 9— 引线 压电元件紧贴在振子上，振子则固定在基座上。 压电元件检测振子的振动压力，并转换成电信号输送给 ECU ，输出信号与电感式爆震传感器相似。 由于共振型爆震传感器振子的固有频率与发动机爆震时的振动频率一致，所以必须与发动机配套使用，通用性差。 但当爆震发生时，振子与发动机共振，压电元件输出的信号电压有明显增大，易于测量。 压电式非共振型爆震传感器的组成如图 3-47 所示，与共振型爆震传感器相比，非共振型爆震传感器内部无振荡片，但设置了一个配重块，配重块以一定预应力压紧在压电元件上。 图 3-47 压电式非共振型爆震传感器的组成图 1— 配重块 2— 压电元件 3— 引线 压电式非共振型爆震传感器是以接收加速度信号的形式来检测爆震的。 当发动机发生爆震时，配重块以正比于振动加速度的交变力施加在压电元件上，压电元件则将此压力信号转变成电信号输送给 ECU 。 压电式非共振型爆震传感器输出的信号电压，在爆震时与无爆震时没有明显增加，爆震是否发生是靠滤波器检测出传感器输出信号中有无爆震频率来判别的，爆震信号的检测比较复杂。 但此种传感器通用性强，只须调整滤波器的频率范围，就能用于不同发动机。 压电式火花塞座金属垫型爆震传感器的安装位置如图 3-48 所示，此种爆震传感器是将压电元件安装在火花塞的垫圈处，每个汽缸安装一个，根据各汽缸的燃烧压力直接检测各汽缸的爆震信息，并转换成电信号输送给 ECU 。 图 3-48 火花塞座金属垫型爆震传感器的安装位置 1— 火花塞 2— 爆震传感器 （ 3 ）爆震传感器的检修 在爆震传感器完好的情况下，当发动机控制单元通过爆震传感器检测到发动机出现爆震时，会减小点火提前角，以此来避免强烈的爆震发生。 如果爆震传感器损坏，发动机控制单元（ ECU ）就无法对爆震程度进行监控，从而错误的判断为没有发生爆震，在这种情况下，发动机控制单元就会增大点火提前角，导致发动机因爆震工作而粗暴抖动。 在检修时，拆开爆震传感器线束连接器，用万用表在传感器侧检查传感器端子与传感器壳体之间电阻值，应不导通（电阻为无穷大），否则说明其内部短路，应更换该传感器。 爆震传感器工作情况的检查，可在发动机怠速工况时进行，方法是：拆开传感器线束连接器，用示波器检查传感器端子与搭铁之间的信号电压，应有脉冲信号输出，否则说明传感器不良，应更换新件。 6 ．点火控制电路的检查 （ 1 ）控制电路原理 各车型的点火控制电基本相同，日本丰田皇冠 3.0 轿车点火控制电路如图 3-49 所示。 图 3-49 日本丰田皇冠 3.0 轿车点火控制电路图 点火开关接通后，蓄电池经 30A 熔体和点火开关向点火器的 +B 端子和点火线圈的  端子供电，点火线圈的端子和点火器的 C 端子经点火器内的晶体管搭铁，从而形成回路。 ECU 根据各种传感器的信号，通过 IGT 端子控制点火器内晶体管的导通与截止。 点火后，点火器通过 IGF 端子向 ECU 反馈点火确认信号。 （ 2 ）控制电路检修 控制电路的检修内容及方法如下。 ① 点火开关接通后，用万用表分别检查点火器 +B 端子、点火线圈 + 端子与搭铁之间的电压值，应为蓄电池电压，否则说明电源电路有故障。 ② 发动机处于怠速工况时，检查点火器 IGT 端子与搭铁之间电压信号，正常应有脉冲信号，否则说明控制线路或 ECU 有故障。 ③ 发动机处于怠速工况时，检查 ECU 的 IGF 端子与搭铁之间电压信号，正常应有脉冲信号，否则说明点火器或信号线路有故障。 三、项目实施 （一）实施要求 （二）实施步骤 1 ．目视检查 点火系统的所有诊断都应该从目视检查开始。 主要检查系统是否具有如下一些故障：高压导线是否断开、松动或损坏；低压导线连结是否断开、松动或有脏污；初级电路的触发机构是否损坏或磨损；点火模块安装是否正常。 在无分电器式或直接点火系统中，检查火花塞导线是否可靠地固定在点火线圈和火花塞上，若出现松动，就要检查其接线柱是否烧蚀；检查点火线圈接线柱的绝缘体有无裂纹或有无漏电迹象。 检查点火线圈与点火模块之间的连接导线是否松动或损坏；检查所有次级导线及其两端的绝缘套有无裂纹、磨损或硬化易碎的现象。 如果出现上述迹象，则更换它们。 2 ．火花塞的检查和清洁 ① 工拆下火花塞电缆。 注意： 自火花塞拉出火花塞电缆时，务必握住电缆盖拉而不要拉电缆本身。 ② 使用专用工具拆下火花塞，如图 3-50 所示。 图 3-50 拆卸火花塞 ③ 检查有无烧坏的电极或损坏的绝缘体，检查烧痕是否均匀。 ④ 用钢丝刷或火花塞清洁工具清除积碳（如图 3-51 所示），用压缩空气从火花塞螺纹部吹尽沙砾。 图 3-51 清洁火花塞 ⑤ 用火花塞间隙规检查火花塞间隙是否在标准值范围内 标准值： 1.1 mm （具体值参见相应车型的维修手册）。 如果火花塞间隙不在标准值范围内，可弯曲接地电极加以调整清洁发动机的火花塞孔，如图 3-52 所示。 图 3-52 测量并调整火花塞电极间隙 注意： 应注意不要让外部脏物进入汽缸内。 ⑥ 使用专用工具安装火花塞，扭矩应符合规定值 3 ．分电器的检查 （ 1 ）高压分线的检查 先捏住各缸火花塞上高压分火线的橡胶套，轻轻得将高压线拔下来（不能使导线过分弯曲以免内部导体损坏），如图 3-53 所示。 图 3-53 分电器上高压导线的拆卸 把分电器盖从分电器上取下，不拆高压线，使用万用表电阻档测量不拆分电器盖时高压线电阻值（如图 3-54 所示），电阻值不应超过 25k  ，否则应检查接线端子，必要时可替换高压线或分电器盖。 图 3-54 检查高压分线的电阻 （ 2 ）检查分电器盖高压线插孔中有无锈蚀或脏污 若有锈蚀和脏污应及时清除。 检查分电器盖内的碳棒是否发卡或脱落，若有发卡或脱落应及时修复。 如修复困难，应更换新件。 （ 3 ）检查分火头是否漏电 将分火头从分电器轴的顶端上拔下，空穴向上放在缸体上。 将分电器盖上的中心高压线拔出，使高压线端头对准分火头的空穴，并相距 6 mm 。 这时，打开点火开关，用手拨动断电器触点，使之开闭，这时若有火花跳过，说明分火头击穿漏电。 （ 4 ）检查分电器轴和衬套的磨损情况 分电器轴与衬套的配合间隙为 0.02 ～ 0.04 mm 。 此间隙若大于 0.07 mm ，就应更换衬套。 衬套与座孔为压配合，过盈量应为 0.01 ～ 0.03 mm 。 （ 5 ）检查分电器轴是否弯曲或磨损过度 若有弯曲可校直。 若磨损过度应更换新件。 还要注意检查凸轮棱角的磨损情况。 若各棱角的磨损量相差过大，将影响各缸的点火时间。 因此，各棱角的磨损量相差不得大于 0.05 mm 。 若各棱角磨损均匀，磨损量超过 0.40 mm ，也应更换新件。 （ 6 ）检查分电器传动轴和传动齿轮的磨损情况 若传动齿轮摩损过度或损坏，应更换新件、检查传动齿轮的锁止横销是否松动、折断。 若松动，应用锉刀锉去一端的铆头，然后用钢冲冲出，换上新销铆复。 若横销折断，应更换横销。 但在冲出横销前，应注意检查分电器传动齿轮与衬套之间的间隙。 若间隙不符合要求，可增减垫片进行调整。 分电器传动轴是靠插头传动的，插头面的磨损应不大于 0.10 mm 。 （ 7 ）检查信号转子与耦合线圈的间隙 用厚薄规测量信号转子与耦合线圈铁芯间 NE 、 G1 、 G2 的间隙，如图 3-55 所示。 间隙为 0.2 ～ 0.4 mm ，若不符合规定，应更换分电器。 图 3-55 测量信号转子与耦合线圈的间隙 （ 8 ）检查信号发生器（拾波线圈）的电阻，应符合规定值，否则应更换分电器 4 ．点火线圈的检查 （ 1 ）检查初级线圈电阻 使用欧姆表测量初级线圈正、负端子间的电阻（如图 3-56 （ a ）所示），冷态时初级线圈电阻值为 0.41 ～ 0.5  ，若电阻不符合规定，应更换点火线圈。 图 3-56 测量点火线圈的电阻 （ 2 ）检查次级线圈电阻 用欧姆表测量点火线圈正极端子与高压端子间的电阻（如图 3-56 （ b ）所示），冷态时次级线圈电阻为 10.2 ～ 13.8 k  ，若电阻不符合上述规定，应更换点火线圈。 5 ．电子点火器的检查 （ 1 ）检查点火器的输入电压 用万用表的直流电压挡检查电子点火器的输入电压，如图 3-57 所示。 正常电压为 12 ～ 14 V ，如果电压低或无，则检修点火线圈低压电路。 图 3-57 点火输入电压的检测 （ 2 ）检查点火器的功率晶体管能否截止 ① 接通点火开关，不启动发动机。 ② 如图 3-58 所示，测量转速表信号输出端子和搭铁之间的电压。 正常电压为 12 ～ 14 V ，如果电压低，则说明点火器的功率晶体管不能截止，需要更换电子点火器。 图 3-58 点火器功率晶体管能否截止检查 ③ 如果功率晶体管在无点火信号时能够保持截止，继续检查功率晶体管能否导通，步骤如下。 ● 拆下分电器低压线束插接器。 ● 在插接器信号输入端子间接 2 ～ 3 V 的电源，以模拟点火信号输入。 ● 接通点火开关。 ● 测量点火器信号输出端子的对地电压，在未输入模拟点火信号时，电压值应由最初的 7 ～ 10 V 上升至 12 ～ 13 V ，当输入 2 ～ 3 V 的模拟点火信号后，点火器信号输出端子电压始终为 12 V ，则说明点火器的功率晶体管不能导通，需更换。 6 ．爆震传感器的检查 爆震传感器的电路如图 3-59 所示。 拆下爆震传感器插头，用万用表测量接线端子与外壳间的电阻，应为无穷大；若有较小的阻值显示，则应更换爆震传感器。 图 3-59 爆震传感器的电路 或者拆下爆震传感器拆头后，用示波器检查传感器接线端子与搭铁间的信号，应有脉冲波形输出。 如没有脉冲波形输出，说明爆震传感器已损坏，需更换。 四、拓展知识