第4章 汽油机点火控制系统构造与检修分析

第4章 汽油机点火控制系统构造与检修
4.1 汽油机点火控制系统的组成与类型
4.2
汽油机点火控制系统的主要部件及控制电路
4.3
点火控制的内容和方式
4.4
汽油机点火控制系统的检修
4.1 汽油机点火控制系统的组成与类型
4.1.1 点火控制系统的作用与组成
点火控制系统的作用是控制汽油喷射 式发动机电控点火系统的工作，以使发动 机在任何工况下都能以最佳点火提前角工 作。 点火控制系统主要由有关的传感器、 ECM、点火控制器三大部分组成（见图 4.1）。
④ EGR修正
当EGR（废气再循环系统）工作时， 由于部分废气进入发动机气缸，减小了发 动机产生爆燃的趋势，因此可适当增大点 火提前角，以改善发动机的加速能力。
⑤ 空燃比反馈修正
混合气空燃比变化对混合气的燃烧 速度有影响，因此ECM需要根据氧传感 器的空燃比反馈信号，对点火提前角进 行修正。
⑥ 爆燃修正
4.4.1 分电器式电控点火系统的检修
1．分电器式电控点火系统控制电路的检测 方法如下。 ① 拔下点火线圈的线束插头，打开点火开关。 用试灯或万用表分别测量线束插头两个端子的 电压，其中应有一个端子为12V蓄电池电压。
如果两个端子的电压均为0V，说明 点火线圈的电源有故障，应进一步检修 电源电路。
2．独立点火式点火控制器和点火线圈 总成的性能检查
① 把3个1.5V的干电池串联起来，使其负 极接汽车蓄电池负极（或将其搭铁），用 一根导线将其正极引出。
② 将点火控制器和点火线圈总成的电源线 和搭铁线接好（或插上线束插头，打开点 火开关），接好火花塞并使之搭铁。将干 电池正极引出线与点火控制器和点火线圈 总成的IGt端子挂碰，同时检查火花塞电极 处有无高压火花产生。
4.2 汽油机点火控制系统的主要部 件及控制电路 4.2.1 点火控制器及其控制电路
点火控制器的主要作用是根据ECM 的点火信号（IGt）导通和断开点火线圈 初级回路的电流（见图4.3）。 当IGt信号由5V变为0V时，晶体管 开关电路截止，切断初级线圈电流，从 而在次级线圈中产生感应电压，使火花 塞点火。
② 使点火系统所有控制电路保持连接完 好，打开点火开关。将干电池正极引出 线和点火控制器接至ECM的点火信号线 （见图4.14中的IGt线）挂碰，同时检查 高压线圈有无产生高压火花。
如果有高压火花，则说明点火控制 器、点火线圈都是正常的；如果没有高 压火花，则说明点火控制器或点火线圈 有故障，可进一步检测点火线圈。 若点火线圈正常，则不能点火的故 障在点火控制器。
② 将点火线圈的线束插头插上，打开点 火开关。测量线束插头上与点火控制器 连接的端子，其电压应为12V。如果电 压为0V，则可能是点火线圈的初级线圈 断路，可进一步检测初级线圈。
如果初级线圈正常，则为点火线圈 至点火控制器的接线短路，应进一步查 找短路部位并予以修复。
③ 拔下点火控制器的线束插头，打开点 火开关。对照维修手册，测量点火控制 器线束插头中与点火线圈连接的端子， 应有12V电压。如果电压为0V，说明点 火控制器与点火线圈的接线断路，应检 查修复。
图4.15 同时点火式电控点火系统控制电路的检测
4.4.3 独立点火式电控点火系统的检修
1．独立点火式电控点火系统控制 电路的检测
① 拔下点火控制器和点火线圈总成的线束 插头，打开点火开关。参照维修手册，测 量线束插头的电源端子，应为12V蓄电池 电压。如果电压为0V，说明电源电路有故 障，应进一步检修。
④ 测量点火控制器线束插头中的电源端 子，应为12V蓄电池电压。如果电压为 0V，说明点火控制器的电源有故障，应 进一步检修电源电路。
⑤ 测量点火控制器的搭铁电路，其与蓄 电池负极之间的电阻应为0。若是外壳 搭铁的点火控制器，则应检查其外壳是 否搭铁良好。以上检查如有异常，应修 复。
⑥ 如果以上检查均正常，可将点火控制 器线束插头接好，然后用发光二极管试 灯在点火控制器线束插头的IGt端子处测 量。
Hale Waihona Puke ② 过热修正当发动机冷却水温度过高时，应适 当减小点火提前角，以避免发动机过热 或产生爆燃。
③ 稳定怠速修正
在发动机处于怠速运转工况时，如 果发动机转速因负荷变化等原因而偏离 目标值，ECM除了通过怠速自动控制系 统来稳定怠速转速外，有时还会通过调 整点火提前角，使发动机在规定的怠速 下稳定运转。
图4.3 点火控制器的工作原理
4.2.2
分电器式电控点火系统的控制电路
图4.6（a）所示为这种点火系统的一 种典型的控制电路，其点火控制器只控制 一个点火线圈的工作。 这种点火控制器的接线端子较多，常 有5根以上的接线，它们分别如下。
图4.6 分电器式电控点火系统的控制电路
① 电源：来自点火开关的12V蓄电池源。 ② 点火线圈“−”接柱：即点火线圈的搭 铁控制端。 ③ IGt：来自ECM的一个矩形脉冲电压信 号，即点火控制信号。
④ IGf：已点火信号，在每次产生点火高 压后，向ECM送回的反馈信号。 ⑤ 转速信号：接至仪表台上的发动机转速 表。 ⑥ 搭铁：点火控制器电路的总搭铁。有些 点火控制器没有这个端子，采用外壳搭 铁。
有些发动机点火控制系统的点火提前 角控制、闭合角控制等许多功能都由ECM 完成，因此其点火控制器相当于一个简单 的晶体管开关电路，只有3根接线，即点火 线圈“−”接柱、IGt信号、搭铁。 其作用也十分简单，只是按照ECM的 指令完成点火线圈初级电流的导通和断开 ［见图4.6（b）］。
如果有高压火花，则说明点火控制 器和点火线圈总成是正常的；如果没有 高压火花，则说明该总成有故障，应更 换新件。
思考题
1．汽油机点火控制系统的作用是什么？主 要由哪些部件组成？ 2．汽油机点火控制系统有哪些类型？ 3．点火控制器的作用是什么？主要有哪些 控制功能？
4．画出分电器式电控点火系统的控制电路，并 说明其工作原理。 5．画出独立点火式电控点火系统的控制电路， 并说明其特点。 6．何谓初始点火提前角？
在许多发动机中，ECM是以标志第一 缸压缩上止点位置的G信号之后的第一个 NE信号的位置（NE信号电压由正值变为 0V的时刻），作为初始点火提前角的基准 点的，如图4.12所示。
图4.12 初始点火提前角
2．起动后的点火提前角控制
起动后的实际点火提前角 = 初始点火提前 角 + 基本点火提前角 + 修正点火提前角
ECM根据爆震传感器传来的反馈信 号来调整点火提前角，以保证在任意工况 下的点火提前角都处于接近发生爆燃的最 佳角度，这种反馈修正即为爆燃修正。
⑦ 减扭矩控制修正
配备电控自动变速器的汽车，当汽车 在行驶中换挡时，ECM会适当减小点火提 前角，使发动机的输出扭矩降低，以减小 换挡冲击。
⑧ 最大和最小点火提前角控制
图4.1 点火控制系统的组成
在发动机运行时，ECM在各缸活塞到 达压缩行程上止点之前，精确地按照最佳 点火提前角向点火控制器发出点火信号（ IGt），通过点火控制器控制点火线圈初级 电流的导通和断开，从而产生感应电压， 触发火花塞跳火（见图4.2）。
图4.2 点火控制系统的工作原理
点火控制器还会在每完成1次点火任务 时，向ECM返回一个已点火信号（IGf）， 使ECM可以据此判定点火控制器是否正常 工作。
7．在发动机起动过程中，ECM是如何控 制点火提前角的？ 8．在发动机起动后的运转过程中，ECM 是如何控制点火提前角的？
9．如何检测分电器式电控点火系统的控制 电路？ 10．如何检测独立点火式电控点火系统的 控制电路？
4.2.3
同时点火式电控点火系统的控制电路
同时点火式电控点火系统取消了分 电器，采用2个气缸1个点火线圈同时点 火的方式，直接将点火线圈产生的高压 电送给火花塞进行点火。
图4.8所示为一种典型的同时点火式 电控点火系统的控制电路。 ECM计算出点火提前角，向点火控 制器发出点火正时信号IGt。 同时，ECM还要向点火控制器发出 气缸识别信号（IGdA和IGdB）。 点火控制器根据ECM的气缸识别信 号，判断应点火的气缸，使之点火。
电控点火系统的点火提前角由ECM 根据各种传感器的信号确定并控制。 ECM对点火提前角的控制分为两种 模式，即起动时的点火提前角控制和起 动后的点火提前角控制。如图4.11所示。
图4.11 ECM的点火提前角控制模式
1．起动时的点火提前角控制
在起动工况下，ECU是以固定的一个 初始点火提前角来控制点火。 初始点火提前角的位置随发动机而有 所不同，一般为压缩上止点前5°～10°。
（1）基本点火提前角
基本点火提前角主要取决于发动机的 转速和负荷，同时也与发动机的节气门开 度、水温等参数有关。
（2）修正点火提前角
修正点火提前角是ECM根据发动机 的某些特殊工况和控制目标的需求，对 点火提前角进行的修正。 以下是一些常见的修正方式。
① 暖机修正
在发动机处于冷车起动后的暖机运 转工况时，应增大点火提前角。 随着暖机过程的延续，冷却水温度 逐渐升高，暖机修正量将逐渐减小。
③ 用发光二极管试灯在点火控制器线束 插头处测量ECM的点火信号。在起动电 动机以起动发动机时，试灯应闪烁，否 则说明ECM没有向点火控制器发出点火 信号。可能是曲轴位置传感器有故障， 也可能是ECM不工作，应进一步检修。
如果试灯能闪烁，而上述各项检查 又正常，则不能点火的原因是点火控制 器和点火线圈总成有故障，因更换。
图4.16 独立点火式电控点火系统控制电路的检测
② 测量线束插头的搭铁端子，其与蓄电 池负极之间的电阻应为0。如有异常， 应修复。
③ 用发光二极管试灯测量线束插头的IGt 端。在起动电动机以起动发动机时，试 灯应闪烁，否则说明ECM没有向点火控 制器发出点火信号。可能是曲轴位置传 感器有故障，也可能是ECM不工作，应 进一步检修。
图4.8 同时点火式电控点火系统的控制电路