汽车电气与智能系统-电子点火系统分类

1）电子点火系统的分类

现在生产和使用的汽车，大都采用了不同形式的电子点火系统，认识和了解这些电子点火系统，对于正确使用、维护和保养汽车十分必要。电子点火系统的分类见表1－5－1。

表1-5-1　电子点火系统的分类

下面重点讲解其中几种点火系统。

（1）磁感应式电子点火系统。解放CA1092、东风EQ1092、北京BJ2020 等型汽车以及早期生产的部分轿车，都装配了磁感应式电子点火系统。它主要由磁感应式分电器、点火控制器、高能点火线圈和火花塞等组成，图1－5－5 所示是磁感应式电子点火系统原理。

图1-5-5　磁感应式电子点火系统原理

1—霍尔传感器；2—放大电路；3—分电器；4—火花塞

磁感应式分电器主要由磁感应传感器、点火提前调节装置、配电器等组成。磁感应传感器由转子、定子、永久磁铁、传感线圈等组成。当发动机工作时，分继电器通过转子、定子，使传感线圈内的磁通发生变化，产生电压信号，供给点火控制器。其优点是结构简单、不需外加电源。

点火控制器又称电子点火控制器、电子点火组件或点火器，主要由点火专用的集成电路和一些辅助电子元件组成。它的主要作用是根据磁感应传感器输出的电压信号，控制点火线圈初级绕组电路的导通与截止，使点火线圈产生高压电。此外，点火控制器还有恒流控制、闭合角控制、停车断电控制、过压保护等功能。

（2）霍尔式电子点火系统。解放CA6440、解放CA1046 型汽车以及早期生产的部分轿车，大都采用了霍尔式电子点火系统。它主要由霍尔式分电器、点火控制器、高能点火线圈、火花塞等组成。图1－5－6 所示是霍尔式电子点火系统电路。

图1-5-6　霍尔式电子点火系统电路

霍尔式分电器主要由霍尔传感器、点火提前调节装置、配电器等组成。霍尔传感器由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片、永久磁铁等组成。发动机工作时，分电器通过触发叶轮使霍尔集成电路的磁通发生变化，产生电压信号，供给点火控制器。与磁感应传感器不同的是，霍尔传感器需要一个输入电压。

（3）微机控制点火系统。在发动机的电子集中控制系统中，点火系统由微机控制的称为微机控制点火系统。现在生产的大部分轿车都采用微机控制点火系统。该点火系统主要由传感器、电子控制器、点火控制器、点火线圈和火花塞等组成。图1－5－7 所示是微机控制点火系统原理。

传感器是监测发动机工况信息的装置，传感器的结构形式和装配数量依车而异。常用的传感器主要有曲轴位置传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器、爆燃传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、氧传感器、车速传感器等。

电子控制器用ECU 表示。ECU 是发动机的控制核心。电子控制器的名称并不统一，生产厂家或公司不同，生产年代和控制内容不同，采用的名称也不尽相同。电子控制器主要包括输入回路、输出回路、A/D 转换器或D/A 转换器、单片微型计算机和电源电路等。由于电子控制器的核心部件是单片微型计算机，通常将电子控制器称为微机或电脑。电子控制器的作用是根据发动机各传感器输入的信息和微机内存数据，通过运算处理和逻辑判断，输出指令信号，控制有关执行器如点火器工作。

图1-5-7　微机控制点火系统原理

点火控制器是发动机控制系统的执行器，其作用是根据微机发出的指令信号，通过内部大功率三极管的导通与截止来控制点火线圈初级绕组电路的通断，使点火线圈产生高压电。各型发动机点火器的内部结构各不相同，有的发动机并不配置点火器，大功率三极管直接设在电子控制器ECU 内部；有的点火器只有一只达林顿三极管，仅起开关作用，其他电子控制元件则与电子控制器制成一体；有的点火器除开关作用外，还有恒流控制、闭合角控制、气缸判别、点火监视等功能。

此外，微机控制点火系统又分为分配式有配电器点火系统和直接式无配电器点火系统。分配式点火系统点火线圈产生的高压电由配电器按发动机做功顺序分配给各缸火花塞跳火，这样会产生较多电火花，不仅浪费能量，而且还产生电磁干扰信号。而直接式点火系统没有配电器，点火线圈次级绕组的两端直接与火花塞相连，发动机运转时，微机根据传感器信号，直接控制各个点火线圈产生高压电，使相应火花塞跳火。到目前为止，无配电器微机控制点火系统是技术最先进的点火系统。

2）数字式电子点火系统

数字式电子点火系统是在使用无触点电子点火装置之后的汽油机点火系统的又一大进展，称为微型电子计算机控制半导体点火系统，如图1－5－8 所示。

数字式电子点火系统主要由微型电子计算机（ECU）、各种传感器、高压输出（功率三极管、变压器、高压线、火花塞）三大部分组成。

（1）ECU。ECU 是整部汽车的智能控制中心，指挥、协调汽车的各部件工作，同时它还有自动诊断功能。

（2）传感器。传感器就是各种不同类型及功用的测量元件，安装在发动机上不同的部位，把发动机工况各种参数变化反馈给ECU 做计算数据。

图1-5-8　微型电子计算机控制半导体点火系统

（3）高压输出。

a.高压输出功率三极管：在电路中起开关作用。

b.高压输出变压器：在电路中把低电压转换成高电压供火花塞点火。

c.高压线：在电路中把高压电传输到火花塞。

d.火花塞：在电路中把高压电引进气缸，并把电能转换成热能。

4.某车型点火系统故障排除案例

1）汽车故障诊断的四项基本原则

（1）先简后繁、先易后难的原则。

（2）先思后行、先熟后生的原则。

（3）先上后下、先外后里的原则。

（4）先备后用、代码优先的原则。

2）汽车故障诊断的基本方法

（1）询问用户故障产生的时间、现象，发生故障时的原因以及是否经过检修、拆卸等。

（2）初步确定出故障的范围及部位。

（3）调出故障码，并查出故障的内容。

（4）按故障码显示的故障范围进行检修，尤其注意接头是否松动、脱落，导线连接是否正确。

（5）检修完毕，应验证故障是否排除。

（6）如调不出故障码，或者调出后查不出故障内容，则根据故障现象，大致判断出故障范围，采用逐个检查元件工作性能的方法加以排除。

3）汽车点火系统故障检查

（1）点火传感器（信号发生器）的故障检查。点火传感器发生故障后，会使点火信号发生器输出的信号过弱或无信号而导致不能触发电子点火器工作，造成整个点火系统不起作用。磁电式传感器的静态检查主要是气隙的检查和传感器线圈的检查。(www.zuozong.com)

①气隙的检查。检查方法是：将信号转子的凸齿与传感器线圈的铁芯对齐，用塞尺检查之间的气隙；一般为0.2~0.4 mm，若不合适，则应进行调整。有的无触点分电器的气隙是不可调的，有问题时只能更换。

②传感线圈的检查。检查方法是：用万用表的电阻挡测量分电器信号输出端（感应线圈）的电阻，其阻值一般为250~1 500 Ω，但也有130~190 Ω 的。若电阻无穷大，则说明线圈断路；感应线圈电阻过大、过小，都需要更换点火传感器总成。感应线圈输出的交流电压，可用高灵敏万用表的交流电压挡进行测量，其值应为1.0~1.5 V。

（2）点火器（点火电子模块）的故障检查。电子点火器故障会使点火线圈初级电流减小或断流不彻底，造成火花弱，不能点火，导致热车时失速，发动机不能起动，高速或低速时熄火。其故障检查方法如下。

①高压试火法。如果已确定点火传感器良好，可以直接用高压试火的方法来检查。将分电器中央高压线拔出，使高压线端距发动机缸体5 mm 左右，看打火情况。或将高压线插在一备用火花塞上，使火花塞搭铁，然后起动发动机，看其是否跳火。如果火花强，则说明电子点火器良好。否则，说明电子点火器有故障。

对于磁电式传感器，可打开分电器盖，用螺钉旋具将导磁转子与铁芯间做瞬间短路，看高压线端有无跳火。如果火花强，则说明电子点火器良好。否则，说明电子点火器有故障。

对于光电式或霍尔效应式点火传感器，可在拆下分电器后，用手转动分电器轴看有无跳火来判断点火器是否良好。

②模拟点火信号法。可利用一只1.5 V 的干电池，干电池与点火器分电器连接，代替ECU 输出点火信号。

4）点火线圈的故障检查

点火线圈的故障检查方法有直观检查和用万用表检查两种方法。

（1）直观检查。直观检查主要检查点火线圈的绝缘盖有无脏污、破裂，接线柱是否松动、锈蚀。若有脏污、锈蚀，需清洁后再做检查；若绝缘盖有破损，则应更换点火线圈。

（2）用万用表检查。一般测量其初级绕组和次级绕组的电阻。其值应符合标准值，否则说明点火线圈有故障，应更换点火线圈。绝缘电阻的测量方法是：用万用表的电阻挡测量点火线圈的绕组接柱（任何一个）与外壳之间的电阻，其值应不小于50 MΩ。

5）常见故障现象的分析

（1）点火系统不工作。

①故障现象：打开点火开关，起动发动机，发动机无反应；高压试火，高压线无火花。

②故障分析与诊断：低压电路故障和高压电路故障。

（2）点火时间过早。

①故障现象：怠速运转不平稳，易熄火；加速时，发动机有严重的爆燃声。

②故障分析：该故障主要是点火正时调整失准或点火角装配失准所致。

③排除方法：连好点火测试仪，将点火提前角调整到规定值。

（3）点火过迟。

①故障现象：消声器声响沉重、急加速化油器回火、发动机冷却液温度较高、汽车行驶无力。

②故障分析与诊断：点火角不正确。

③排除方法：调整点火角至规定值。

（4）火花塞故障。故障主要表现为：火花塞积炭、油污和过热等现象。

火花塞积炭：绝缘体端部、电极及火花塞壳常覆盖着一层相当厚的黑灰色柔软的积垢。

火花塞油污：绝缘体端部、电极及火花塞壳覆盖一层机油。

火花塞过热：中心电极熔化，绝缘体顶部疏松，绝缘体端大部分呈灰白色硬皮。

（5）发动机爆震和过热。发动机在大负荷、中等转速时最容易出现爆震。在使用燃油牌号正确的情况下，爆震现象多数是因点火提前角过大造成的。

在爆震情况下，发动机会迅速升温。另一方面，点火时间落后，点火太迟，发动机温度也会偏高。在不出现爆震的情况下，冷却液温度过高多数不是点火系统引起的，但若伴有发动机无力、加速不灵敏，则应检查点火提前角是否过小。

6）典型故障案例

案例一

故障原因：配电器、分缸线、火花塞有故障；传感器信号电压极性接反，点火不正时等。

故障的诊断与排除方法：

①外部检查：检查高压线是否脱落、插错；接通点火开关，用外力带动曲轴转动，检查分电器盖、火花塞是否漏电等。

②间断旁磁路试火花：拆开分电器盖，接通点火开关，用螺丝刀间断短接定子与转子爪极，用中央高压线在分火头上跳火，如果有火花，故障在分火头，应检查或更换；如果无火花，应拆下火花塞上的分缸线，检查跳火情况。

③转动曲轴试火花：断开点火开关，将中央线和分电器盖装好，从火花塞上拆下分缸线，接通点火开关，用外力带动曲轴转动，用分缸线在缸体上跳火，如无火花，故障在分电器盖或分缸线，应分别检修或更换；如果有火花，应拆下火花塞检查，有故障时应检修或更换；若各分线有火花，火花塞良好，应检查传感器信号电压极性。

④转动定子底板试火花：断开点火开关，将分缸线和火花塞装好，取下分电器，接通点火开关。转动定子底板，当转子和定子爪极大致对齐时，中央高压线与搭铁处之间产生电火花，说明接线正确，否则应交换传感器信号线。如果传感器信号线连接正确，则应调整点火正时。

案例二

冷车时较易起动，当发动机冷却液温度达到正常冷却液温度后，运转稳定性逐渐下降，并伴有起动机小齿轮与发动机飞轮齿环之间的撞齿声。当发动机周围的环境温度升高时，发动机开始剧烈抖动以至停止运转，再次起动便很困难。根据上述现象，通过用新、旧点火线圈做高低温高压试火对比试验，发现该点火线圈总成中的二极管和次级线圈被击穿。

故障现象分析：因为冷车时，点火线圈和二极管击穿现象都不十分明显，尚可维持工作。当发动机达到正常工作温度后，点火线圈的温度因环境温度升高而升高，使之绝缘等级下降，次级电路发生击穿短路，点火电压降低，火花塞断火，发动机停止运转；又因在该点火线圈总成中的二极管是防止流入附加电阻的电流倒流到起动机电磁开关的，且该二极管在高温时也被击穿，所以起动机电磁开关有电，起动机小齿轮前移，导致起动机小齿轮与发动机飞轮齿环之间发出撞齿的声音；同时削弱了点火线圈的初级电流，造成发动机的一系列故障现象。更换点火线圈总成后，故障排除。

案例三

一辆2007 年出厂的丰田凯美瑞轿车，型号ACV40L，装备2AZ－FE 电控发动机。该车发动机起动后，怠速一切正常，但高速运行较长时间偶尔就会出现抖动现象。当此故障出现时，感觉发动机动力不足，转速上不去，跟缺缸情形类似。待发动机冷却以后，再发动，开始时一切正常，高速运行一段时间后，又出现此现象。

从故障现象来看，冷车起动和热车阶段发动机均能正常运行，只有高速运转一段时间之后才出现故障，所以此类故障现象的出现与发动机的运行条件有很大关系。考虑到此车总是运行一段时间后出现故障，特别是发动机高速运转时更容易出现，而此时发动机已进入正常运行条件，根据以往经验，怀疑高速大负荷时混合气过稀或存在失火现象。

首先检查进气系统。对进气管连接处进行检查，没有异常；起动发动机怠速运转，此时发动机运转平顺，没有故障迹象，测量热线式空气流量计和节气门位置传感器信号，有信号输出，并且能随发动机工况变化，符合技术要求。

接着进行油缸油压检查，缺压，接上压力表，由于凯美瑞采用无回油燃油供给系统，无论负荷和转速如何变化，油压表测得油压始终为285 kPa，符合要求；把喷油器插头拔出，测量供电端电压为14 V，正常；拔出各缸一体式点火器和点火线圈，插入火花塞并靠近缸体，能跳火，并且火花强度足够。

最后驾驶汽车进行测试，大概20 分钟后，故障现象又出现，此时无论是高速还是低速，发动机都有抖动现象，动力明显不足，并且排气有黑烟出现。根据这一现象，认为有的气缸不工作而燃油还是继续喷射。所以又重新拔出各缸一体式点火器和火花塞，这时发现1 缸火花塞比较弱，而且有断断续续的现象，这时候，可以断定是1 缸点火电路出现了问题。

从点火系统的结构与原理分析来看，初步确定是点火线圈有问题，而不是点火器。但由于这套点火系统采用一体式点火器的点火线圈，不能单独测试，所以试着把2 缸的点火线圈整个换到1 缸控制线上测试，发现此时火花塞能跳火，火花明显，没有停断。

确认故障后，换上一个同型号的点火线圈，装车复试，一切正常，故障排除。刚开始诊断分析的时候，一直以为是发动机在高速运转后才会出现故障，所以走了一些弯路。其实故障是发动机工作一段时间后就出现了，与发动机转速高低无关。当然，发动机高速运行后，该故障会更快显示出来而已。