故障現(xiàn)象

:一輛豐田卡羅拉汽車發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)、加速無力且故障燈亮，用解碼器讀取故障碼為P0303和P0353。假設(shè)你是維修技師，需要完成檢修任務(wù)并解決故障。

任務(wù)導(dǎo)入：點(diǎn)火系統(tǒng)課前預(yù)熱：發(fā)動機(jī)如何讓混合氣燃燒的？汽油機(jī)：點(diǎn)燃（點(diǎn)火系統(tǒng)）

柴油機(jī)

：壓燃一、點(diǎn)火系統(tǒng)的作用與組成1.點(diǎn)火系統(tǒng)的作用

汽油發(fā)動機(jī)正常工作的三要素：良好的空氣－燃油混合氣，足夠的壓縮壓力，正確的點(diǎn)火正時及強(qiáng)烈的火花。點(diǎn)火系統(tǒng)的作用就是產(chǎn)生的強(qiáng)烈的電火花在最佳點(diǎn)火正時，去點(diǎn)燃空氣－燃油混合氣。2.點(diǎn)火系統(tǒng)的組成

汽車發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)一般由初級回路和次級回路組成。初級回路的主要作用是根據(jù)發(fā)動機(jī)的工況在合適的時候產(chǎn)生高壓電，次級回路的主要作用是通過不同方式將高壓電分配到發(fā)動機(jī)的各個工作缸。3.點(diǎn)火提前角

在汽油發(fā)動機(jī)中，空氣－燃油混合氣被點(diǎn)燃，引起燃燒產(chǎn)生的爆發(fā)力推動活塞下行。當(dāng)最大燃燒爆發(fā)力發(fā)生在壓縮上止點(diǎn)后10°時，熱能可以最有效地轉(zhuǎn)化為推動力。發(fā)動機(jī)不能在點(diǎn)火的同時產(chǎn)生最大爆發(fā)力，而是在點(diǎn)火時刻稍微向后一段時間發(fā)動機(jī)能夠產(chǎn)生最大的爆發(fā)力。因此，為使最大爆發(fā)力發(fā)生在上止點(diǎn)后10°，點(diǎn)火時刻應(yīng)該有所提前。實際上，決定點(diǎn)火提前角的因素有兩個。一個是活塞的速度，即發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。另一個是火焰?zhèn)鞑ニ俣?，隨著發(fā)動機(jī)負(fù)荷增大，混合氣增多，殘余廢氣減少，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌臁鹘y(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)就是根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置了離心點(diǎn)火提前裝置，根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷設(shè)置了真空點(diǎn)火提前裝置來控制點(diǎn)火提前角的。點(diǎn)火提前角不正確，對發(fā)動機(jī)性能有很大影響，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重故障。二、點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)展簡介

點(diǎn)火系統(tǒng)的主要功能就是在恰當(dāng)?shù)臅r候給火花塞提供足夠強(qiáng)的點(diǎn)火能量點(diǎn)燃混合氣從而保證發(fā)動機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此功能是由發(fā)動機(jī)的初級回路提供的。1.傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)2.晶體管控制的點(diǎn)火系統(tǒng)3.微機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)三、點(diǎn)火系統(tǒng)主要零部件

現(xiàn)代車輛基本都采用了無觸點(diǎn)的電子控制的點(diǎn)火系統(tǒng)，無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火系統(tǒng)的基本組成如圖所示，主要由點(diǎn)火信號發(fā)生器（傳感器）、點(diǎn)火器（點(diǎn)火控制器）、點(diǎn)火線圈、分電器、高壓阻尼線（高壓線）及火花塞等組成。

信號發(fā)生器的主要作用是檢測發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和曲軸的位置，并將信號傳遞給點(diǎn)火器或者發(fā)動機(jī)ECU。主要有磁電式、霍爾式、光電式等三種主要類型。1.信號發(fā)生器（1）磁感應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)

（2）霍爾效應(yīng)式電子點(diǎn)火系統(tǒng)

它是利用霍爾效應(yīng)原理制成的傳感器產(chǎn)生點(diǎn)火信號，觸發(fā)和控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)工作的。是目前國內(nèi)外使用最多的一種點(diǎn)火裝置之一。（3）光電式電子點(diǎn)火系統(tǒng)

它是利用光敏元件（光敏晶體管或光敏二極管）的光電效應(yīng)原理，制成光電式點(diǎn)火信號發(fā)生器給點(diǎn)火電子組件（點(diǎn)火器）提供點(diǎn)火信號，來達(dá)到控制點(diǎn)火的目的。2.點(diǎn)火器

點(diǎn)火器接受來自于信號發(fā)生器的信號，從而控制點(diǎn)火系的初級回路的導(dǎo)通和截止（圖10-12）。當(dāng)發(fā)動機(jī)未工作，傳感器的信號轉(zhuǎn)子不動時，傳感器無輸出信號，點(diǎn)火線圈初級繞組有電流流過，在線圈中形成磁場。起動發(fā)動機(jī)，分電器開始轉(zhuǎn)動，傳感線圈中產(chǎn)生正向信號電壓時，VT1截止，VT2導(dǎo)通，VT3截止，VT4、VT5導(dǎo)通，初級電路仍然接通。傳感線圈中產(chǎn)生負(fù)向信號電壓時，VT1導(dǎo)通，VT2截止，VT3導(dǎo)通，VT4、VT5截止，初級電路切斷，磁場迅速消失，次級繞組L2產(chǎn)生高電壓。此電壓再由分電器分配至各缸火花塞使之跳火，點(diǎn)燃可燃混合氣。

3.點(diǎn)火線圈

點(diǎn)火線圈是將電源的低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘姷幕驹Ｓ沙跫壘€圈、次級線圈和鐵心等組成。4.火花塞

（1）火花塞的結(jié)構(gòu)

火花塞用來將高壓電引入燃燒室，產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃混合氣。

火花塞點(diǎn)火機(jī)理如圖所示，火花穿過空氣－燃油混合氣從中心電極到接地電極。結(jié)果空氣－燃油混合氣沿著火花的路徑被觸發(fā)，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)（通過氧化作用），同時產(chǎn)生熱量，形成火焰中心?；鹧嬷行挠|發(fā)周圍的空氣－燃油混合氣。這樣火焰中心的熱量向外擴(kuò)展并稱之為火焰?zhèn)鞑?，點(diǎn)燃空氣－燃油混合氣。（3）火花塞點(diǎn)火性能

電極形狀和火花塞間隙兩個因素影響火花塞的點(diǎn)火性能。（4）火花塞熱值

由火花塞散出的熱量因其形狀和材料的不同而不同。火花塞的散熱量稱為熱值。火花塞能散出較多熱量的稱之為“冷型”，因為火花塞自身保持較冷。散熱量較少的稱之為“熱型”，因為自身保持較多的熱量。（5）白金/銥金火花塞

如圖所示，在白金火花塞和銥金火花塞上，中心電極和與其相對的接地電極都覆蓋著白金（鉑）和銥的薄層。由于白金和銥金都具有很強(qiáng)的耐磨損性能，因此其使用壽命很長，達(dá)到10萬公里以上，是常規(guī)火花塞的幾倍。1.點(diǎn)火提前角的控制

點(diǎn)火正時控制包括起動點(diǎn)火控制和起動后點(diǎn)火控制兩個階段，如圖所示。四、點(diǎn)火系的控制

發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系控制主要有點(diǎn)火提前角的控制、通電時間的控制和爆燃的控制。（1）起動點(diǎn)火控制

起動點(diǎn)火控制是在預(yù)定的曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行點(diǎn)火而不考慮發(fā)動機(jī)的運(yùn)作情況。該曲軸轉(zhuǎn)角稱為“初始點(diǎn)火正時角”。當(dāng)發(fā)動機(jī)起動時，由于其轉(zhuǎn)速較低，再加上進(jìn)入的空氣質(zhì)量不穩(wěn)定。因此空氣流量VG信號或絕對壓力PIM信號不能被用作控制信號。所以，點(diǎn)火時間設(shè)置在初始點(diǎn)火時間角。初始點(diǎn)火時間角是由發(fā)動機(jī)ECU的備份IC控制的。（2）起動后點(diǎn)火控制起動后點(diǎn)火控制就是當(dāng)發(fā)動機(jī)起動后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的有效控制。這種控制是通過對初始點(diǎn)火正時角和基本點(diǎn)火提前角進(jìn)行各種校正來完成的。1）

基本點(diǎn)火提前角?；军c(diǎn)火提前角是由NE信號和VG信號或者PIM信號來決定的。

決定基本點(diǎn)火提前角的NE信號和VG信號被貯存在發(fā)動機(jī)ECU的內(nèi)存中，發(fā)動機(jī)怠速和非怠速分別控制2）校正點(diǎn)火提前角。發(fā)動機(jī)運(yùn)行時，僅靠初始點(diǎn)火提前角與基本點(diǎn)火提前角無法實現(xiàn)各種工況下最佳的點(diǎn)火正時，因此發(fā)動機(jī)還根據(jù)節(jié)氣門位置、水溫、氣溫、爆燃等信號對點(diǎn)火正時進(jìn)行校正，這就是校正點(diǎn)火提前角。不同機(jī)型點(diǎn)火正時校正的內(nèi)容和方式可能較大，但總的來講達(dá)到的目的是基本相同的。在校正方式上，可以在基本點(diǎn)火提前角的基礎(chǔ)上用加減、乘系數(shù)或兩者結(jié)合的方式。

2.通電時間的控制在發(fā)動機(jī)工作時，必須保證點(diǎn)火線圈的初級電路有足夠的通電時間。但如果通電時間過長，點(diǎn)火線圈又會發(fā)熱并增大電能消耗。要兼顧上述兩方面的要求，就必須對點(diǎn)火線圈初級電路的通電時間進(jìn)行控制3.爆燃的控制

爆燃是一種不正常燃燒。輕微的爆燃，可使發(fā)動機(jī)功率上升，油耗下降。爆燃嚴(yán)重時，會導(dǎo)致冷卻液過熱，功率下降油耗上升。控制方法為推遲點(diǎn)火提前角。五、點(diǎn)火信號和點(diǎn)火波形

在ECU控制的點(diǎn)火系統(tǒng)中，ECU接收來自于各傳感器的信號判斷出點(diǎn)火時刻從而輸出信號給點(diǎn)火器，控制初級回路的導(dǎo)通和截止。而在傳統(tǒng)點(diǎn)火系和晶體管控制的點(diǎn)火系中，初級回路的導(dǎo)通和截止分別是由斷電器機(jī)械控制和傳感器直接輸送信號給點(diǎn)火器控制。所以一般點(diǎn)火信號指的ECU控制的點(diǎn)火系中，ECU輸出給點(diǎn)火器的信號，也稱IGT信號。點(diǎn)火后，ECU會接收到反饋信號，也稱IGF信號。1.點(diǎn)火信號點(diǎn)火系中一般有5種主要信號，分別為傳感器信號G，傳感器信號NE，判缸信號IGD，點(diǎn)火正時信號IGT，點(diǎn)火反饋信號IGF。（1）曲軸信號（NE）（圖10-32)

NE信號指的曲軸位置傳感器提供的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號，此傳感器一般裝在曲軸飛輪側(cè)。可以是磁電式，霍爾式或者光電式的。（1）（2）凸輪軸位置信號（G)

此信號是用來判斷一缸上止點(diǎn)位置，一般和曲軸位置傳感器配合來使用，從而能判斷每個缸的位置。給發(fā)動機(jī)每個缸提供準(zhǔn)確的點(diǎn)火正時。此傳感器一般安裝于凸輪軸上或者分電器中。（3）判缸信號（IGd）

當(dāng)ECU只有一條IGT信號線時，點(diǎn)火控制器需要IGD信號來判斷給哪個缸點(diǎn)火。（4）點(diǎn)火正時信號（IGT）

IGT信號是ECU發(fā)給點(diǎn)火器的指令，高電平時點(diǎn)火器接通初級電路，低電平時點(diǎn)火器斷開初級電路。（5）

點(diǎn)火確認(rèn)信號（IGF）

點(diǎn)火器按發(fā)動機(jī)ECU的IGT信號，精確地中斷點(diǎn)火線圈中的初級電流。然后，點(diǎn)火器又按初級電流的電流值，向發(fā)動機(jī)的ECU輸送1個點(diǎn)火確認(rèn)信號（IGF）2.點(diǎn)火波形

點(diǎn)火波形是指初級或次級回路中電壓隨時間變化的波形。而發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火線圈是由兩部分的線圈組成：低壓部分的初級線圈和高壓部分的次級線圈。六、點(diǎn)火系統(tǒng)常見故障

汽車點(diǎn)火系統(tǒng)故障發(fā)生率較高，但由于點(diǎn)火系統(tǒng)具有相對獨(dú)立性，故在對該電路進(jìn)行檢修時，可根據(jù)該電路的功能來確定故障的部位。一般來說，起動時不能使發(fā)動機(jī)起動，發(fā)動機(jī)工作不穩(wěn)，發(fā)動機(jī)無力、回火、放炮，發(fā)動機(jī)個別缸不工作，發(fā)動機(jī)低速斷火，發(fā)動機(jī)高速斷火，發(fā)動機(jī)加速斷火，發(fā)動機(jī)怠速不良等，均可能是點(diǎn)火系統(tǒng)故障引起的。（1）火花塞無火

氣缸不做功，發(fā)動機(jī)不起動。

故障原因：在低壓電路重點(diǎn)檢查是否有IGT信號，曲軸位置傳感器是否正常、ECU、點(diǎn)火器是否良好；在高壓電路重點(diǎn)檢查是否電阻過大和漏電。（2）火花塞火弱

高壓火花弱，發(fā)動機(jī)起動困難，怠速不穩(wěn)，排氣冒黑煙，加速性差。

故障原因：低壓電路斷開電流小，此時重點(diǎn)檢查相關(guān)傳感器、ECU、點(diǎn)火器、點(diǎn)火線圈；高壓電路電阻過大和漏電。（3）點(diǎn)火時刻

發(fā)動機(jī)不易起動，怠速不穩(wěn)；發(fā)動機(jī)動力不足，易過熱，易爆燃等。

故障原因：在低壓電路重點(diǎn)檢查是否有IGT信號，曲軸位置傳感器是否正常、ECU、點(diǎn)火器是否良好；高壓電路分電器、高壓線是否裝配良好。（4）點(diǎn)火性能不穩(wěn)定

發(fā)動機(jī)在不同狀態(tài)時，工作性能不同，常表現(xiàn)為：發(fā)動機(jī)低