汽车发动机电控原理与维修：电控点火系统故障检测

（1）故障诊断的基本方法

①询问用户：故障产生的时间、现象、当时的情况，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，应验证故障是否已排除。

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。

（2）点火系统主要部件的检测

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时，会使点火信号发生器输出的信号过弱或无信号而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和传感器线圈的检查。

①气隙的检查。检查方法：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，若不合适应进行调整。对有的无触点分电器，此气隙是不可调的，有问题时只能更换。

②传感器线圈的检查。检查方法：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

电子点火器故障将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，发动机不能启动，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。或将高压线插在一个火花塞上，并使火花塞搭铁，然后启动发动机，看其是否跳火。如果火花强，说明电子点火器良好；否则，说明电子点火器有故障。

对磁电式传感器，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，看高压线端是否有跳火；否则，说明电子点火器有故障。

对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模拟点火信号检查。可利用一只1.5 V 的干电池，将正极的探针触及点火器信号输入接点，然后提高触点，这时点火线圈应产生高压跳火。如果点火开关和有关电路都已接通，但仍无高压跳火，则表明点火器有故障，应予以更换。

3）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。该方法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：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。

（3）有分电器的微机控制点火系统的检测

如果没有高压火花，检修点火系统诊断故障的步骤（图2.45）如下：

1）中央高压线是否跳火的检查

①从分电器上拔下中央高压线（捏住高压线橡胶套沿分电器轴线方向拔出）。

②将高压线端接在备用火花塞上，再将火花塞抵在缸体上，或者将高压线插好用正时灯夹子夹在高压线上。

③启动发动机，看是否跳火（注意：每次用起动机转动发动机不要超过2 s，以防止喷油器喷油，或者可以将喷油器线束拔下）。

2）分缸高压线跳火和中央高压导线的检查

①若分缸高压线不跳火，而中央高压线跳火，则需检查分电器和分缸高压线：拆下高压线罩和节气门体；捏住高压线橡胶套，小心地将高压线从火花塞上拔出。

②从分电器和点火线圈上拆下高压导线。

③用欧姆表测量每根高压导线的电阻，如果电阻过大，应检查高压线接头和线本身，必要时更换。

④检查分电器盖、分火头及分电器接触情况。

3）ECU 给点火器的触发脉冲信号的检查

①拔下点火器的电器插头。

②用万用表测量信号电压。

③启动发动机时，电压表读数应为0.5～1 V。

④如果有脉冲信号，则说明计算机和传感器是完好的，故障出现在点火器和点火线圈处。如果无脉冲信号，说明可能是传感器或计算机故障。

4）点火器和点火线圈的检查

按照上面所述进行检测。

5）传感器及计算机的检查

①检查影响点火的主要传感器：曲轴转角传感器和凸轮轴位置传感器的信号，用示波器读取，看传感器是否发出信号。

②检查齿盘。

③如果其他部分没问题，可以更换计算机，用换件法修理。

（4）无分电器的微机控制点火系检测

1）火花塞无火

①故障现象。汽缸不工作，发动机不启动。

图2.45　有分电器的电子控制点火系统电路检测诊断步骤

②故障主要原因及处理方法。

a.低压电路无IGT 信号：曲轴位置传感器、ECU、点火器。

b.高压电路电阻过大和漏电。

③故障诊断方法。

a.观察点火系统各个零部件，看是否有松动或击穿现象。

b.读取故障代码，如果有故障代码，根据故障代码进行诊断。

c.跳火试验，判断是高压线路还是低压线路故障。

d.点火线圈供电线路检测和初级点火线路检测。

e.检测点火线圈、分缸线及火花塞。

f.输入信号检测（检测位置传感器信号是否正常）及计算机自身检测。

2）火花塞火弱

①故障现象。高压火花弱，发动机启动困难，怠速不稳，排气冒黑烟，加速性差。

②故障主要原因及处理方法。

a.高压电路电阻过大和漏电。

b.点火线圈初级绕组能量不足。

③故障诊断方法。

a.观察点火系统各零部件，看是否有松动及击穿现象。

b.读取故障代码，如果有故障代码，根据故障代码进行诊断。

c.检测点火线圈、分缸线及火花塞。

d.检测点火线圈供电线路。

3）点火性能不稳定

①故障现象。发动机在不同状态时，工作性能不同，常表现为：发动机低速正常，高速失速；低温正常，高温不正常；启动时正常，工作一段时间后不正常等。

②故障主要原因及处理方法。

a.低压电路信号不稳定：传感器松动、线路连接不良、点火器热稳定性差等。

b.高压电路电阻过大和漏电。

③故障诊断方法。

a.观察点火系统各零部件，看是否有松动及击穿现象。

b.读取故障代码，如果有故障代码，根据故障代码进行诊断。

c.检测点火线圈、分缸线及火花塞。

d.点火线圈供电线路检测、初级点火线路检测。

e.输入信号检测（检测位置传感器信号是否正常）及计算机自身检测。

【任务实施】

（一）实施要求

1.会用万用表、故障诊断仪、示波器对电控点火系统常见故障进行诊断检修。

2.会用故障检测仪进行数据流分析。

3.帕萨特B5 轿车6 台，每台6～8 人，若干万用表、示波器、故障诊断仪、教材、仪器说明书、汽车维修手册及多媒体课件。

（二）实施步骤

1.在实训台架上分析电控点火系统常见故障现象、常见故障及常见故障部位。

2.用故障诊断仪、数字万用表或示波器对照汽车维修手册对常见故障进行排查。

3.对电控点火系统排查的故障部位进行检修。

4.用故障检测仪对点火系统的数据流进行分析。

【项目小结】

（1）电控点火系统主要由监测发动机的传感器、处理信号和发出点火指令的电控单元、对点火指令作出响应的执行器等组成，其中传感器大多与燃油喷射系统、怠速控制系统等电子控制系统共用，而且都由一个电控单元集中控制。

（2）在电控点火系统中，传感器的作用是检测与点火提前角有关的发动机工况信息，并将信息输入电控单元，作为计算和控制点火时刻的依据。电控点火系统常用的传感器有曲轴位置传感器、空气流量传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、节气门位置传感器和爆震传感器等。

（3）爆震传感器是发动机电子控制点火系统的专用传感器，其功能是检测发动机有无爆震现象，并将信号送入发动机ECU。常见的爆震传感器有两种：一种是磁致伸缩式爆震传感器；另一种是压电式爆震传感器。

（4）电控单元是电控点火系统的核心，在点火系统工作时，接收各种传感器输入的信息，按特定程序进行判断、运算后，向点火器输出最佳点火提前角和点火线圈初级电路导通的时间控制信号。发动机的电控单元主要由中央处理器、存储器、输入/输出接口、总线及电源供给电路等部分组成。

（5）执行器的作用是接收电控单元的指令，具体执行某项控制功能。电控点火系统的执行器有点火器、火花塞和点火线圈等。

点火器的常用检查方法有用干电池电压作为点火信号进行检查、跳火试验法和替换法。点火线圈检查方法有直观检查法、阻值测量法和性能试验法。计算机是最可靠的部件，可用排除法检查，也可用替换法检查。

电控发动机是比较复杂的系统，其故障远比普通发动机复杂得多，在诊断故障时需要掌握系统的检修步骤和方法。从原则上讲，在对电控发动机进行故障诊断时，需要系统、全面地掌握电子控制系统的结构、原理和线路连接方法，明确电控系统中各部分可能产生的故障以及对整个系统的影响；运用科学的故障诊断方法对系统故障现象进行综合分析、判断，确定故障的性质和可能产生此类故障的原因及范围；制订合理的诊断程序进行深入诊断和检查，直到给予圆满的解决，使汽车恢复应有的性能和技术指标。

①电子控制点火系统能够对点火全过程进行控制，包括点火提前角控制、闭合角（通电时间）控制和爆震控制。

②微机控制的电子点火系统所控制的最佳点火提前角通常由初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角3 个部分组成。最佳点火提前角应随发动机转速升高而增大；随负荷增大而减小。同时还受到燃料性质、温度、空燃比、大气压力等因素的影响。初始点火提前角由发动机的结构和曲轴位置传感器的安装位置决定，是未经电控单元修正的点火提前角，通常为固定值，其大小随车型或发动机形式而异。基本点火提前角是电子控制单元根据发动机的转速和负荷所确定的点火提前角，是发动机运转过程中最为主要的点火提前角。修正点火提前角包含的修正值有暖机修正、过热修正、空燃比反馈修正、怠速稳定性修正和爆震修正等。

③当发动机转速高时，适当地增大闭合角，以防止初级线圈中通过的电流下降，造成次级电压下降，点火困难；当蓄电池电压下降时，也适当地增大闭合角。反之，应适当地减小闭合角，以防止初级线圈发热和电能的无效消耗。

④若发动机产生爆震，电控单元根据爆震信号的强弱控制推迟角度的大小。爆震强度大，推迟的角度大；爆震强度弱，推迟的角度小。每一次的反馈控制调整都以固定的角度递减，直到爆震消失为止。当爆震消失后，电控单元又以固定的提前角度逐渐增大点火提前角。当再次出现爆震时，电控单元再次逐渐减小点火提前角。

⑤由计算机控制的电子点火系统根据高压电分配方式的不同可分为两大类：有分电器的点火控制系统和无分电器的点火控制系统。

【知识拓展】

现代点火系统的特点及检测方式

随着汽车电子化和集成化的发展，发动机电子控制已成为必然趋势，汽车发动机电控技术在给发动机带来了控制的精确性、系统的稳定性、燃油消耗的经济性和排放的环保性优点的同时，也给发动机故障诊断带来了复杂性，从而使汽车发动机故障检测诊断和维修逐渐成为人们生活中的难题和焦点，本文正是针对这一问题，分析和研究了汽油发动机电子控制系统的检测和诊断方法。

（1）发动机电控系统由电控单元、传感器和执行器3 个部分组成。发动机电控系统的工作状况对发动机的运转性能有很大影响，不论是该系统的控制电脑、控制线路还是其他任何一个传感器、执行器出现故障，都会在一定程度上影响发动机的启动性、运转稳定性、动力性、排放性等，因此，当电控发动机出现故障或性能下降时，应检查该发动机的电控系统有无故障。

（2）发动机电控系统出现故障后，可使用人工方法（即看、问、听、试、嗅等）进行检测诊断。人工检测诊断方法的基础是必须掌握被诊断系统的结构和工作原理。掌握故障征兆模拟检测方法。对电控发动机，当发动机工作不正常，而自诊断系统又无故障码输出时，人工检测诊断尤为重要。

（3）发动机电控系统具有故障自诊断功能，能够记录故障代码，通过仪器读取故障代码，大多数情况下，能正确地判断故障可能发生的原因和部位，但有时也会因工况信号失误出现假故障代码，造成误导，因此故障代码只能作为检测诊断的一个参考。

（4）万用表检测方法即使用万用表测量微机线束或插头内各端子的工作电压或电阻。如果在检测中发现某一端子的实际工作电压或电阻与标准值不相符，即表明微机或控制线路有故障，与执行器连接的端子工作电压不正常，则表明微机有故障；与传感器连接的端子工作电压不正常，则表明传感器或线路故障。

（5）数据流检测，即检测发动机工作过程中，电控系统各种数据的变化情况，通过数据的变化频率或范围来判断故障，在实际中数据对比法和动态数据法最为重要。

（6）发动机电控系统中的传感器、执行器及电控单元通过5 种信号（直流、交流、频率调制、脉冲调制、串行数据）进行工作，可用示波器观测这5 种信号的幅值、频率、形状、脉宽、阵列等参数来判断电控系统的好坏。

本田I-DSI（Intellective Double Spark Plug Ignition）点火系统，中文名为智能双火花塞顺序式点火系统，其结构特点是每个缸采用两个火花塞，它们分别位于进气门侧和排气门侧，两个火花塞呈对角布置，如图2.46 所示。

图2.46　智能双火花塞顺序式点火系统

（1）I-DSI 点火系统的特点

①双火花塞点火，将火花塞设在进气门和排气门的两侧，火花塞的布置合理（进气门侧混合气新鲜、排气门侧混合气温度高），能改善燃烧条件，从而提高可燃混合气的燃烧速度，实现全区域急速燃烧的可能性。

②双火花塞点火能缩短火焰传播的行程和时间，消除爆震的危害，延长了相关部件的使用寿命，进而可使压缩比增大到10.4∶1，改善动力性，降低油耗。必须使用95 号汽油，以防止爆震的发生。

③双火花塞点火有时间差，有多种点火组合，可适应多种工况的需要，实现分层燃烧，降低油耗，有利于排气净化。

④双火花塞点火，可提高点火系统的可靠性，不易出现“缺缸”的故障。

⑤双火花塞点火，可简化硬件结构，变四缸16 气门为8 气门，可取消复杂的本田车系可变气门正时与升程电控系统VTEC 机构。

⑥双火花塞和双点火线圈的使用，同样转速下，在单位时间内，通过线圈的电流小，线圈不易发热，可适当加大初级线圈的电流和导通率（闭合角），能在9 000 r/min 的宽转速范围内提供足够的点火能量。

（2）I-DSI 双火花塞点火系统的原理

①I-DSI 为单缸双火花塞直接点火方式（相当于两套直接点火的组合），把点火器和点火线圈组合为一体，直接安装在前后火花塞上，无高压漏电损失，点火能量大，电磁波干扰小。

②计算机内部的大功率三极管用来控制其初级线圈的通断（每缸两根控制线，分别控制前、后火花塞），次级即产生30～40 kV 的高压电。计算机和点火器相互配合，编程处理各种信号，完成判缸顺序点火的控制、点火反馈控制、点火提前角及闭合角修正控制和过载保护控制。

③自感电动势不仅在切断初级线圈时产生，初级线圈导通时也会产生自感电动势，此时次级线圈会产生1 000 V 左右的反电动势。因此，在次级线圈与火花塞之间反向串联一个高压二极管VD，这样可以有效地防止由于初级线圈导通引起的次级线圈误点火。

④计算机根据发动机的各种工况和燃烧条件的变化，利用转速信号（SP）、节气门开度信号（VTA、IDL）、进气压力信号（MAP）、车速信号（VSS）综合判断最佳控制条件，自动调节前后两个火花塞的点火提前角的大小和时间差，实现动力性、经济性、净化性的最优控制。

⑤点火提前角总的修正原则如下：

a.怠速工况：对少而浓的可燃混合气进行点火修正，以平稳性和净化性为主。

b.中等负荷工况：对稀而多的可燃混合气进行点火修正，以经济性和净化性为主。

c.大负荷工况：对浓而多的可燃混合气进行点火修正，以最大转矩为主（动力性），同时防止爆震的发生。

I-DSI 双火花塞点火系统自动调节功能的具体实施：当发动机处于怠速工况时，前后火花塞同时点火，没有时间差，目的是加快燃烧速度，提高净化指标。当发动机处于低速小负荷工况时，前火花塞（靠近进气门）提前点火，后火花塞（靠近排气门）正时点火，目的是改善燃烧条件，降低油耗，提高净化指标。当发动机处于低速大负荷工况时，前火花塞提前点火，后火花塞推迟点火，目的是提高平均有效压力和转矩，减小爆震的产生。当发动机处于高速工况时，前后火花塞也同时点火，目的是加快燃烧速度，改善动力指标。