《汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)檢修》項目四電控點火系統(tǒng)檢修項目導讀電控點火系統(tǒng)是發(fā)動機電控系統(tǒng)的重要組成部分，是電控汽油機完成點火的核心。通過本項目2個任務的學習與訓練，學生應在掌握電控點火系統(tǒng)基本結(jié)構與工作原理的基礎上，掌握點火線圈、爆燃傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器及控制電路的檢測技能。汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)認知任務一任務導入一輛裝備LDE發(fā)動機的科魯茲轎車，發(fā)動機怠速抖動，加速無力，發(fā)動機故障燈異常點亮，入廠進行維修。技術經(jīng)理首先使用汽車診斷儀讀取發(fā)動機電控系統(tǒng)故障碼為DTCP0351（點火線圈1控制電路）、DTCP0325（爆震傳感器電路），經(jīng)過初步判斷，要求對該車點火線圈、爆燃傳感器及控制電路進行檢修。任務目標1.能描述電控點火系統(tǒng)的結(jié)構組成與工作原理；2.能描述點火系統(tǒng)點火線圈、爆燃傳感器的工作原理；3.能夠利用電路圖及檢測工具檢測點火線圈、爆燃傳感器及控制電路；4.能排除典型的電路故障及更換點火線圈、爆燃傳感器。汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)認知任務一知識準備點火系統(tǒng)的基本功用是在發(fā)動機各種工況和使用條件下，在氣缸內(nèi)適時、準確、可靠地產(chǎn)生電火花，以點燃可燃混合氣，使發(fā)動機作功。點火系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)點火系統(tǒng)、電子點火系統(tǒng)、電控點火（ECU控制）系統(tǒng)三個階段。目前轎車都采用集中控制的電控點火系統(tǒng)，即集點火、噴油、排放控制、防盜、自診斷等功能于一體的發(fā)動機管理系統(tǒng)，能對點火和噴油同時進行精確控制。一、點火系統(tǒng)概述知識準備傳統(tǒng)點火系統(tǒng)，如圖所示，是通過點火線圈和斷電器將電源提供的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘姡儆煞蛛娖鞣峙涞礁鞲谆鸹ㄈ够鸹ㄈ麅呻姌O之間產(chǎn)生電火花，點燃可燃混合氣。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)由于存在高速時工作不可靠、產(chǎn)生的高壓電比較低、使用過程中需經(jīng)常檢查和維護等缺點，目前已淘汰。1.傳統(tǒng)點火系統(tǒng)知識準備電子點火系統(tǒng)如圖所示，通過點火線圈和由半導體器件（晶體三極管）組成的點火控制器將電源提供的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘?，再通過分電器分配到各缸火花塞，使火花塞兩電極之間產(chǎn)生電火花，點燃可燃混合氣。與傳統(tǒng)點火系統(tǒng)相比，電子點火系統(tǒng)具有點火可靠、使用方便等特點，目前少部分汽車中仍在使用。2.電子點火系統(tǒng)知識準備電控（ECU控制）點火系統(tǒng)也是通過點火線圈將電源的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘姡儆煞蛛娖鲗⒏邏弘姺峙涞礁鞲谆鸹ㄈ?。但該種點火系統(tǒng)由發(fā)動機電控系統(tǒng)根據(jù)各種傳感器提供的發(fā)動機工況信息，發(fā)出點火控制信號，控制點火時刻，點燃可燃混合氣。它還可以取消分電器，采用多個點火線圈，由電子控制單元控制系統(tǒng)直接控制各點火線圈依次產(chǎn)生高壓電，分別對應各缸火花塞實現(xiàn)點火控制，如圖所示。3.電控點火系統(tǒng)知識準備電控點火系統(tǒng)由傳感器、發(fā)動機ECU和點火執(zhí)行器三部分組成，由發(fā)動機電控系統(tǒng)集中控制，如圖所示。點火系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)所用的傳感器大部分是共用的，只有爆燃傳感器屬于點火系統(tǒng)專用。電控點火系統(tǒng)能在不同負荷和轉(zhuǎn)速條件下提供最佳的點火提前角、最佳點火電壓和最佳點火持續(xù)時間，提高了發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和可靠性，改善了排放性能。二、電控點火系統(tǒng)的結(jié)構原理知識準備（1）點火提前角控制缸內(nèi)混合氣燃燒有一定的速度，即火花塞跳火到氣缸內(nèi)的可燃混合氣完全燃燒時需要一定時間，但是由于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速很高，在這樣短的時間內(nèi)曲軸卻可以轉(zhuǎn)過很大的角度，所以應在活塞到達上止點前提前點火。點火提前角就是從點火時刻起到活塞到達壓縮上止點，這段時間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過的角度。能使發(fā)動機獲得最佳動力性、經(jīng)濟性和最佳排放時的點火提前角稱為最佳點火提前角。1.電控點火系統(tǒng)的控制功能

點火提前角過大（點火過早），活塞上行受阻，會造成發(fā)動機爆震。點火提前角過小（點火過遲），有效做功行程變短，排氣溫度升高，功率降低。最佳點火提前角應隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高而增大，隨負荷增大而減小，同時還受到燃料性質(zhì)、溫度、空燃比、大氣壓力等因素的影響。知識準備（2）閉合角控制閉合角是點火線圈初級線圈電路導通期間，發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)過的角度，閉合角控制也稱通電時間控制。當點火線圈的初級電路接通后，其初級電流是按指數(shù)規(guī)律增長的。初級電路斷開瞬間，初級電流所能達到的值（即斷開電流）與初級電路接通的時間長短有關，只有通電時間達到一定值時，初級電流才可能達到飽和。而次級電壓最大值與斷開電流成正比。為了獲得足夠的點火能量，必須保證通電時間能使初級電流達到飽和。但通電時間過長，點火線圈會發(fā)熱并使電能消耗增大。因此要控制一個最佳通電時間，兼顧上述兩方面的要求。1.電控點火系統(tǒng)的控制功能知識準備閉合角控制的主要依據(jù)是發(fā)動機轉(zhuǎn)速和蓄電池電壓。為了保證在不同的蓄電池電壓和不同的轉(zhuǎn)速下都具有足夠的點火能量，ECU根據(jù)蓄電池電壓和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，從預置的閉合角三維脈譜圖中調(diào)出相應的數(shù)值，對閉合角進行控制，如圖示。發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時，應適當增大閉合角，以防止初級線圈通過的電流值下降，造成次級電壓下降，點火困難。蓄電池電壓下降時，也應適當增大閉合角。1.電控點火系統(tǒng)的控制功能知識準備（3）爆燃控制發(fā)動機爆燃是由于氣體的壓力和溫度過高，可燃混合氣在沒有點燃的情況下自行燃燒，且火焰以高于正常燃燒數(shù)倍的速度向外傳播。這種燃燒將會發(fā)生劇烈的壓力增高，繼而發(fā)生迅速的壓力波動，壓力波撞擊氣缸壁、活塞頂部，造成尖銳的敲缸聲和發(fā)動機震動。若發(fā)動機持續(xù)產(chǎn)生爆震現(xiàn)象，火花塞電極或活塞可能產(chǎn)生過熱、熔損，造成嚴重故障，因此必須防止爆震的產(chǎn)生。當發(fā)動機工作在爆燃的臨界點或有輕微爆燃時，發(fā)動機熱效率最高，動力性和經(jīng)濟性最好。消除爆燃最有效的方法就是推遲點火，利用點火提前角閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠有效地控制點火提前角，從而使發(fā)動機工作在爆燃的臨界狀態(tài).1.電控點火系統(tǒng)的控制功能知識準備電控點火系統(tǒng)中，根據(jù)是否保留分電器，區(qū)分為有分電器電控點火系統(tǒng)和無分電器電控點火系統(tǒng)。無分電器電控點火系統(tǒng)根據(jù)工作原理不同又分為雙缸同時點火系統(tǒng)和單缸獨立點火系統(tǒng)。（1）有分電器電控點火系統(tǒng)有分電器式電控點火系統(tǒng)主要由各種傳感器、發(fā)動機ECU、點火器、點火線圈、分電器、高壓線和火花塞等組成，如圖所示2.電控點火系統(tǒng)的分類與原理知識準備雙缸同時點火也稱為分組點火，其主要由凸輪軸位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、爆燃傳感器、發(fā)動機ECU、點火線圈、高壓線和火花塞等組成，如圖所示。點火線圈雙缸同時點火方式是每兩個氣缸的火花塞配備一個點火線圈，即兩個火花塞共用一個點火線圈，兩個氣缸同時點火。例如當1缸接近壓縮行程上止點時，火花塞跳火點燃混合氣，為有效點火。而4缸此時接近排氣行程上止點，缸內(nèi)氣體的溫度較高而壓力較低，火花塞跳火但擊穿電壓很低，無效點火，其對有效點火氣缸的點火能量影響很小。2.電控點火系統(tǒng)的分類與原理知識準備（3）單獨點火系統(tǒng)單獨點火系統(tǒng)中每個氣缸都配有一個點火線圈，即點火線圈的數(shù)量與氣缸數(shù)相等，且直接安裝在火花塞上方，各缸火花塞按照做功順序獨立進行點火。此種點火系統(tǒng)省去了高壓導線，能量損失和電磁干擾小，結(jié)構靈活，被廣泛使用。單獨點火系統(tǒng)的工作原理如圖4.1-12所示，發(fā)動機ECU根據(jù)凸輪軸位置信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號及發(fā)動機做功順序控制VT1、VT2、VT3、VT4的導通與截止，從而在各缸點火線圈二次繞組中感應出高壓電，直接導入火花塞跳火。2.電控點火系統(tǒng)的分類與原理知識準備電控汽油發(fā)動機一般有一至兩個爆燃傳感器KS（KnockSensor），安裝在發(fā)動機氣缸壁上，如圖所示。其作用是將發(fā)動機由于爆燃產(chǎn)生的振動信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸送到發(fā)動機ECU，ECU對該信號進行濾波處理并判定有無爆燃，實現(xiàn)對發(fā)動機點火提前角的閉環(huán)控制，控制過程如圖所示。三、爆燃傳感器及控制電路知識準備爆燃傳感器按原理不同可分為電感式（磁致伸縮式）和壓電式兩種，壓電式爆燃傳感器結(jié)構簡單，工作可靠被廣泛使用。壓電式爆燃傳感器是利用結(jié)晶或陶瓷多晶體的壓電效應，即某些晶體的薄片收到壓力或機械振動后產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。該傳感器的外殼內(nèi)裝有壓電原件、配重塊及導線等，如圖所示。當發(fā)動機氣缸體出現(xiàn)振動且振動傳遞到傳感器外殼上時，外殼與配重塊之間產(chǎn)生相對運動，夾在這兩者之間的壓電原件所受的壓力變化，從而產(chǎn)生電壓。ECU根據(jù)其信號電壓值的大小判斷爆燃的強度。1.爆燃傳感器結(jié)構與原理任務實施（1）實訓設備：

科魯茲轎車及LDE發(fā)動機實訓臺或相似實訓設備。（2）實訓工具：汽車拆裝手動工具、萬用表、汽車診斷儀。（3）實訓資料：實訓工作頁、維修手冊、教材。（4）輔助材料：翼子板布和前格柵布、三件套、抹布、白板筆。一、任務準備車輛基本檢查2.1（1）實訓車輛安全防護。（2）登記車輛基本信息。（3）車輛油、水、電基本檢查。二、任務實施點火線圈及電路檢測2.2

（1）將點火開關置于OFF位置，脫開點火線圈T8線束插接器，插接器上有7個端子，如圖4.1-21所示。端子A點火線圈供電，端子B初級線圈搭鐵，端子C屏蔽線或空腳，端子D為1缸點火控制信號，端子E為2缸點火控制信號，端子F為3缸點火控制信號，端子G為4缸點火控制信號。二、任務實施圖4.1-21科魯茲LDE發(fā)動機點火線圈線束插接器點火線圈及電路檢測2.2（2）用萬用表分別檢測點火線圈線束端子B、C與搭鐵之間電阻小于5Ω，如異常應根據(jù)電路圖檢查相關線路。（3）點火開關置ON位置，用萬用表檢測點火線圈線束端子A和搭鐵之間電壓為12V（蓄電池電壓），如圖4.1-22所示。如異常應根據(jù)電路圖檢查繼電器KR75、保險絲F9UA（15A）及線路。二、任務實施圖4.1-22點火線圈的供電檢測

圖4.1-23點火控制信號檢測空氣流量計檢測2.2（4）將點火開關置于OFF位置，連接T型線與線束插頭，啟動發(fā)動機，將萬用表設為直流檔赫茲刻度，利用“最小-最大”功能，分別檢測端子D、E、F、G與搭鐵之間的點火控制信號頻率應大于6.6Hz，如圖4.1-23所示。如異常，根據(jù)電路圖檢查線路或更換發(fā)動機控制單元K20。（5）將點火開關置于OFF位置，按照正確方法連接汽車診斷儀及示波測試線。示波器信號輸入端連接端子D（1缸點火控制信號），另一端連接搭鐵，啟動發(fā)動機，檢測1缸點火控制信號波形，如圖4.1-24所示，并觀察波形隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的情況。二、任務實施空氣流量計控制電路檢測2.3（1）將點火開關置于OFF位置，脫開爆燃傳感器B68線束插接器，插接器上有2個端子，如圖4.1-25所示。端子1爆燃傳感器低電平參考電壓（搭鐵），端子2爆燃傳感器信號。二、任務實施圖4.1-25爆燃傳感器線束端子發(fā)動機電控系統(tǒng)執(zhí)行器認知與物理檢查2.3（2）確認點火開關OFF位置，用萬用表檢測爆燃傳感器線束端子1與搭鐵之間的電阻小于5Ω，如圖4.1-26所示。如異常應根據(jù)電路圖檢查電路或更換發(fā)動機控制單元K20。（3）將點火開關置于ON位置，用萬用表檢測爆燃傳感器線束端子2和搭鐵之間的電壓為2.5～3.5，如圖4.1-27所示。如異常應根據(jù)電路圖檢查電路或更換發(fā)動機控制單元K20。二、任務實施圖4.1-26爆燃傳感器線束搭鐵檢測

圖4.1-27爆燃傳感器信號線路檢測發(fā)動機電控系統(tǒng)執(zhí)行器認知與物理檢查2.3（4）將點火開關置于OFF位置，按照正確方法連接汽車診斷儀及示波測試線。示波器信號輸入端連接端子2，另一端連接端子1，啟動發(fā)動機，檢測爆燃傳感器信號波形，如圖4.1-28所示，并觀察波形隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的情況。二、任務實施圖4.1-28爆燃傳感器信號波形檢測任務小結(jié)本任務主要介紹了發(fā)動機點火線圈、爆燃傳感器的基本知識與工作原理，重點闡述了點火線圈與爆燃傳感器及控制電路的檢測過程，通過本任務的學習與訓練，學生應在掌握相關理論知識的基礎上，完成點火線圈與爆燃傳感器及控制電路檢測工作任務知識拓展

邁騰B8L點火系統(tǒng)采用單缸獨立點火，每個缸配有獨立的帶功率輸出極的點火線圈，每個點火線圈通過四個根導線連接。四個點火線圈的初級線圈的供電連接在一起，由蓄電池經(jīng)保險SB16（20A）、發(fā)動機部件供電繼電器J757提供。四個點火線圈的初級線圈的搭鐵也連接在一起，通過搭鐵點接地。四個點火線圈的控制信號，經(jīng)四根獨立的導線與發(fā)動機控制單元J623相連接。四個點火線圈的次級線圈也分別設有搭鐵線，在點火線圈附件的發(fā)動機殼體上搭鐵。邁騰B8L發(fā)動機點火線圈控制電路簡介知識拓展邁騰B8L發(fā)動機點火線圈控制電路簡介曲軸/凸輪軸位置傳感器及控制電路檢修任務二任務導入

一輛裝備LDE發(fā)動機的科魯茲轎車，無法著車，發(fā)動機故障燈異常點亮，入廠進行維修。技術經(jīng)理首先使用汽車診斷儀讀取發(fā)動機電控系統(tǒng)故障碼為DTCP0335（曲軸位置傳感器電路）、DTCP0340（進氣凸輪軸位置傳感器電路），經(jīng)過初步判斷，要求對該車曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器及控制電路進行檢修。任務目標1.能描述曲軸位置傳感器的結(jié)構組成與工作原理；2.能描述凸輪軸位置傳感器的結(jié)構組成與工作原理；3.能夠利用電路圖及檢測工具檢測曲軸、凸輪軸位置傳感器及控制電路；4.能排除典型的電路故障及更換曲軸、凸輪軸位置傳感器。汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)認知任務一知識準備

曲軸位置傳感器CKPS（(CrankshaftPositionSensor）又稱為發(fā)動機轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)角傳感器。通常安裝在分電器內(nèi)（早期發(fā)動機）、曲軸的前部、中部或飛輪附近，科魯茲LDE發(fā)動機曲軸位置傳感器安裝位置如圖4.2-1所示。曲軸位置傳感器其功用是采集曲軸轉(zhuǎn)動角度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號輸入控制單元ECU，以便確定點火時刻和噴油時刻，是電控燃油噴射系統(tǒng)與電控點火系統(tǒng)非常重要的傳感器。一、曲軸位置傳感器及電路圖4.2-1科魯茲LDE發(fā)動機曲軸位置傳感器安裝位置知識準備曲軸位置傳感器按照其工作原理不同可分為電磁感應式、磁阻式、霍爾式和光電式三大類。其中電磁感應式、磁阻式曲軸位置傳感器被廣泛使用，在此重點介紹。1.曲軸位置傳感器工作原理圖4.2-2電磁感應式曲軸位置傳感器知識準備曲軸位置傳感器一般都是三根線，在檢測時一定要區(qū)分傳感器的類型。電磁感應式曲軸位置傳感器是主動型傳感器，不需要ECU供電，而磁阻式是被動型傳感器，需要ECU供電。2.曲軸位置傳感器電路電子點火系統(tǒng)圖4.2-6大眾AJR發(fā)動機曲軸位置傳感器電路圖4.2-7科魯茲LDE發(fā)動機曲軸位置傳感器電路知識準備凸輪軸位置傳感器CMPS（CamshaftPositionSensor）又稱判缸傳感器CIS（CylinderIdentificationSensor），通常安裝在分電器內(nèi)（早期發(fā)動機）、凸輪軸的前部、后部附近。其功用是采集凸輪軸的位置信號并輸入ECU，以便ECU識別1缸壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆震控制。二、凸輪軸位置傳感器知識準備

（1）霍爾式凸輪軸位置傳感器霍爾式凸輪軸位置傳感器是根據(jù)霍爾效應制成，可稱為霍爾傳感器。霍爾效應原理如圖4.2-8所示，通有電流I的白金導體（半導體）垂直于磁力線放入磁感應強度為B的磁場中時，在白金導體橫向側(cè)面上就會產(chǎn)生一個垂直于電流方向和磁場的電壓VH，VH與通過半導體的電流I和磁感應強度B成正比，當取消磁場時電壓立即消失。1.凸輪軸位置傳感器工作原理圖4.2-8霍爾效應知識準備（1）霍爾式凸輪軸位置傳感器電路霍爾式凸輪軸位置傳感器廣泛應用于大眾車各車型中。大眾AJR發(fā)動機凸輪軸位置傳感器電路如圖4.2-12所示。凸輪軸位置傳感器G40由三根導線與發(fā)動機控制單元J220相連接。其中端子1為傳感器5V供電，端子2傳感器信號，端子3傳感器搭鐵。2.凸輪軸位置傳感器電路圖4.2-12大眾AJR發(fā)動機凸輪軸位置傳感器電路任務實施（1）實訓設備：

科魯茲轎車及LDE發(fā)動機實訓臺或相似實訓設備。（2）實訓工具：汽車拆裝手動工具、萬用表、汽車診斷儀。（3）實訓資料：實訓工作頁、維修手冊、教材。（4）輔助材料：翼子板布和前格柵布、三件套、抹布、白板筆。一、任務準備車輛基本檢查2.1（1）實訓車輛安全防護。（2）登記車輛基本信息。（3）車輛油、水、電基本檢查。二、任務實施曲軸位置傳感器及電路檢測2.2（1）將點火開關置于OFF位置，脫開曲軸位置傳感器B26線束插接器，插接器上有3個端子，如圖4.2-14所示。端子1傳感器信號，端子2傳感器低電平參考電壓（搭鐵），端子3傳感器高電平參考電壓（供電）。（2）用萬用表檢測曲軸位置傳感器線束端子2與搭鐵之間電阻小于5Ω，如圖4.2-15所示，如異常應根據(jù)電路圖檢查相關線路，或更換發(fā)動機控制單元K20。二、任務實施圖4.2-14LDE發(fā)動機曲軸位置傳感器線束插接器

圖4.2-15曲軸位置傳感器搭鐵檢測曲軸位置傳感器及電路檢測2.2（3）點火開關置ON位置，用萬用表檢測曲軸位置傳感器線束端子3和搭鐵之間電壓為4.8～5.2V，如圖4.2-16所示。若異常應根據(jù)電路圖檢查相關線路，或更換發(fā)動機控制單元K20。（4）確認點火開關置ON位置，用萬用表檢測曲軸位置傳感器線束端子1和搭鐵之間電壓為4.8～5.2V，即信號線路正常，如圖4.2-17所示。若異常應根據(jù)電路圖檢查相關線路，或更換發(fā)動機控制單元K20。二、任務實施圖4.2-16曲軸位置傳感器供電檢測

圖4.2-17曲軸位置傳感器信號線路檢測2.2（5）將點火開關置于OFF位置，連接傳感器線束，并按照正確方法連接汽車診斷儀及示波測試線。示波器信號輸入端連接端子1（傳感器信號），另一端連接搭鐵，啟動發(fā)動機，檢測曲軸位置傳感器信號波形，如圖4.2-18所示，并觀察波形隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的情況。二、任務實施曲軸位置傳感器及電路檢測圖4.2-18LDE發(fā)動機曲軸位置傳感器信號波形凸輪軸（進氣）位置傳感器及電路檢測2.3（1）將點火開關置于OFF位置，脫開進氣凸輪軸位置傳感器B23F線束插接器，插接器上有3個端子，如圖4.2-19所示。端子1傳感器電源電壓，端子2傳感器低電平參考電壓（搭鐵），端子3傳感器信號。（2）用萬用表檢測進氣凸輪軸位置傳感器束端子2與搭鐵之間電阻小于5Ω，如圖4.2-20所示。若異常應根據(jù)電路圖檢查相關線路，或更換發(fā)動機控制單元K20。二、任務實施圖4.2-19進氣凸輪軸位置傳感器線束插接器

圖4.2-20進