汽车发动机电控系统维修-学习情境三

学习情境三认识和维护电控点火系统学习目标·通过本情境的学习，读者能够认识和维护电控发动机点火系统。·具体学习目标如下。①认识电控发动机点火系统组成和工作过程。②维护电控发动机点火系统。③认识电子控制点火提前系统。学习任务·为了帮助读者获得维护电控发动机点火系统的能力，本情境安排的学习任务如下。任务一认识和维护点火系统。任务二认识电子控制点火提前系统。任务一认识和维护点火系统任务二认识电子控制点火提前系统任务一认识和维护点火系统一、学习目的·在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，如果点火系统出现故障，往往发动机无法起动。·点火系统在汽车上是最先使用电控技术的系统，随着发动机点火系统技术不断发展，许多机械部件不再使用，点火系统的维护变得越来越简单。二、相关知识（一）点火系统的作用和分类·点火系统的功能有：产生高压电使火花塞跳火，点燃混合气；控制点火提前角；按点火顺序将火花分配到各气缸。·电控点火系统可以控制发动机各工况时的点火提前角，使发动机在功率、经济性、加速性和排放等方面达到最优。·电控点火系统可分为有分电器和无分电器两种类型。（二）点火系统的主要部件·电控点火系统主要部件包括点火线圈、高压导线、火花塞、分电器、点火控制器等，点火系统部件在车上的布置如图3-1所示。1．点火线圈·点火线圈的作用是将汽车蓄电池或发电机输出的低压电升高至15～30kV，以供火花塞产生高压电火花。·点火线圈由匝数较少的初级线圈和匝数较多的次级线圈构成，线圈缠绕在磁性铁芯上。·常用的点火线圈如图3-2所示。2．高压导线·高压导线又称火花塞导线，它将点火线圈产生的高压电传输到分电器盖，再由分电器盖到各缸火花塞，如图3-3所示。3．火花塞·点火系统用火花塞点燃气缸内的可燃混合气。·火花塞由3个主要部分组成—钢壳、陶瓷绝缘体和一对电极（见图3-4），带有螺纹和密封座的钢壳包裹着陶瓷芯和电极。4．分电器·电控点火系统中分电器的作用是将高压电按点火顺序分配至火花塞，主要由分电器盖、分火头等组成。·丰田轿车的分电器结构如图3-5所示，有些车辆的曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器也安装在分电器内。5．点火控制器·点火控制器（ICM）也又称为点火器、点火控制单元，作用是接收传感器的信号，在适当的时刻断开和接通初级点火电路，使点火线圈产生高压电。·桑塔纳轿车的点火控制器如图3-6所示。（三）有分电器的电控点火系统1．有分电器电控点火系统的组成·有分电器电控点火系统如图3-7所示。·丰田轿车4A-FE发动机分电器点火系统如图3-8所示。2．点火系统工作原理①点火开关接通IG2，向点火器、点火线圈和ECU通电。②发动机工作时，ECU根据传感器输入的信号，确定发动机点火时刻，向点火器发出触发点火信号“IGT”，切断初级电路，使次级绕组感应出高压电，高压电经分电器送到各缸火花塞。·IGT信号如图3-9所示。③发动机每点1次火，点火器向ECU反馈1个点火确认信号“IGF”，作为自诊断系统监控信号。·若ECU连续4次未收到“IGF”信号，即判定点火系统出现故障，停止燃油喷射。·IGF信号如图3-10所示。（四）维护8A-FE发动机有分电器点火系统1．维护点火系统的注意事项①防止高压电火花电击。·尤其要注意由于高压电击所做出的意外反应。②注意在发动机工作时的旋转部件。③如果不起动发动机，请不要长时间将点火开关打开。2．认识8A-FE发动机有分电器点火系统·8A-FE发动机有分电器的点火系统部件主要由火花塞、高压导线、分电器、点火线圈、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、点火控制器等组成，其中点火线圈和凸轮轴位置传感器安装在分电器内。·点火系统各部件在车上的布置如图3-11所示，电路如图3-12所示。3．检查电火花的产生①断开喷油器连接器（避免多余的燃油进入气缸）。②把高压导线从火花塞上取下，拆下火花塞。③把火花塞安装到高压导线上，搭铁端接地。④起动发动机，检查是否有火花产生。4．维护火花塞（1）清洁火花塞（见图3-13）·清洁使用的压缩空气压力应低于588kPa，持续时间不大于20s。（2）检查火花塞螺纹和绝缘体是否损坏（见图3-14）·如果不正常，则更换火花塞。·8A-FE发动机推荐使用DENSO制造K16R-U型号的火花塞。（3）检查火花塞电极间隙·使用火花塞间隙规，检测8A-FE发动机火花塞电极间隙应为0.7～0.8mm，如图3-15所示。5．检测高压导线的电阻·用欧姆表测量带阻抗的高压导线的电阻，如图3-16所示。·每根高压导线的最大的电阻为25kΩ。·如果电阻值比最大值大得多，则检查接线柱，必要时更换高压导线。6．检测分电器总成（1）检测点火线圈的电源·把点火开关转到“ON”，测量正极（+）与车身接地之间的电压，应为10～14V，如图3-17所示。（2）检测初级线圈电阻·拆下分电器盖、转子和点火线圈防尘罩，用欧姆表测量初级线圈正极（+）和负极（）端子之间的电阻，如图3-18所示。·初级线圈电阻冷态为0.36～0.55Ω，热态为0.45～0.65Ω。·如果电阻值与额定值不符，则更换点火线圈。（3）检测次级线圈电阻·用欧姆表测量次级线圈正极（+）和高压接线柱之间的电阻，如图3-19所示。·次级线圈电阻冷态为9.0～15.4k，热态为11.4～18.1k。·如果电阻值与额定值不符，则更换点火线圈。（4）检测凸轮轴位置传感器气隙·用厚薄规测量信号转子和感应线圈之间的垂直间隙。·气隙应为0.2～0.4mm，如图3-20所示。·如果气隙与额定值不符，则更换分电器盖总成。7．安装分电器总成①确定1缸压缩上止点的位置。·顺时针转动曲轴，把进气凸轮轴缺口的位置对准如图3-21所示的位置。②在分电器外壳上安装新的O形圈，并在O形圈上涂一层薄薄的发动机机油，如图3-22所示。③调整联轴节上缺口的位置与外壳上突起的位置对准（见图3-23）。④用螺栓把分电器固定，扭矩为20N·m。8．检查点火正时·检查点火正时有使用检测仪和不使用检测仪两种方法。（1）使用检测仪检查点火正时①预热并停止发动机。②将检测仪连接到诊断接口DLC3（见图3-24），将点火开关转至“ON”。③怠速时检查点火正时。·此时应关闭所有电气系统，变速器换挡杆应位于空挡。·点火正时应为5°～15°BTDC。④将点火开关转至“OFF”，从DLC3断开检测仪。（2）不使用检测仪检查点火正时①将发动机暖机。②使用SST（跨接线）短接DLC3的13（TC）端子和4（CG）端子，如图3-25所示。③连接点火正时检查灯（见图3-26），让发动机转速在1000～1300r/mim保持5s后，在怠速时检查，点火正时应为8°～12°BTDC。·如果点火正时不符合标准，松动分电器固定螺栓，轻轻旋转分电器的位置进行调整，直至符合要求。④取下DLC3上的SST。⑤在怠速时检查点火正时，点火正时应为5°～15°BTDC。⑥发动机转速升高时，点火正时提前角增大。⑦拆下正时灯。（五）无分电器的电控点火系统1．无分电器电控点火系统的组成·无分电器电控点火系统又称直接点火系统（DIS），采用多个点火线圈，点火线圈的高压电按照一定的点火顺序，由高压导线直接送到火花塞，如图3-27所示。·无分电器电控点火系统的点火线圈的数量比有分电器电控点火系统的多。·点火线圈总成包括一组点火线圈（见图3-28），每个线圈中，次级绕组控制一个或者两个火花塞点火。·无分电器点火系统可分为双缸同时点火系统和单独点火系统。2．双缸同时点火的控制·双缸同时点火是指点火线圈每产生一次高压电，有两个气缸的火花塞同时跳火，即双缸同时点火，如图3-29所示。·线圈的次级绕组与两个气缸的火花塞相连（见图3-30）。·这两个气缸的活塞一起上升和下降，当一个气缸在压缩冲程终了时，另一个气缸在排气冲程，如四缸发动机的1、4缸或2、3缸；六缸发动机的1、6缸，2、5缸或3、4缸。3．单独点火的控制·单独点火系统如图3-31所示。·采用单独点火方式的点火系统每一个气缸都配有一个点火线圈。·图3-32所示为福特福克斯单独点火系统的点火线圈。（六）维护3SZ-FE发动机直接点火系统1．认识3SZ-FE发动机直接点火系统·3SZ-FE发动机直接点火系统（DIS）部件主要有火花塞、点火线圈、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、电控单元等，其中火花塞直接安装在点火线圈上。·各部件在车上的布置如图3-33所示，点火系统电路如图3-34所示。图3-343SZ-FE发动机点火系统电路图2．检查点火线圈总成和火花测试①拆下4个点火线圈。②用16mm规格的火花塞扳手拆下4个火花塞。③将火花塞安装到点火线圈上，并连接点火线圈连接器，将火花塞负极搭铁。④断开4个喷油器连接器。⑤发动机运转时，检查各火花塞是否出现火花。3．检测火花塞（1）检测火花塞的绝缘电阻·用兆欧表测量绝缘电阻（见图3-35），应为10MΩ或更大。·如果结果不符合规定，则用火花塞清洁器清洁火花塞并再次测量电阻。（2）检查火花塞的电极和工作情况·将发动机迅速加速到4000r/min，重复操作5次；拆下火花塞，目视检查火花塞的电极，如图3-36所示。·如果电极干燥，则火花塞工作正常，如果电极潮湿，则进行下一步检查。（3）检查火花塞螺纹和绝缘件·火花塞螺纹和绝缘件如有任何损坏，则更换火花塞。·3SZ-FE发动机推荐使用DENSO制造SXU22PR9型号的火花塞。（4）检测火花塞电极间隙（见图3-37）·旧火花塞的最大电极间隙为1.1mm，如果间隙大于最大值，则更换火花塞。·新火花塞的电极间隙为0.8～0.9mm。（5）清洁火花塞·如果电极湿润或有积碳，则用火花塞清洁器清洁电极并使其干燥。·清洁火花塞使用的压缩气的气压不超过588kPa，持续时间为20s或更短时间。4．检查点火正时·检查点火正时有使用检测仪和不使用检测仪两种方法。（1）使用检测仪检查点火正时①预热并停止发动机。②将检测仪连接到诊断接口DLC35，将点火开关转至“ON”。③怠速时检查点火正时。·此时应关闭所有电气系统，变速器换挡杆应位于空挡。·点火正时应为4°～8°BTDC（上止点前）。④将点火开关转至“OFF”，从DLC3断开检测仪。（2）不使用检测仪检查点火正时①拆下发动机盖。②拉出测试线束（见图3-38）。③预热并停止发动机。④使用检测初级信号的正时灯，将正时灯的卡子连接到线束上。⑤将点火开关转至“ON”，用SST（跨接线）连接DLC3的端子12（TC）和端子4（CG），如图3-25所示。⑥怠速时检查点火正时。·此时应关闭所有电气系统，变速器换挡杆应位于空挡。·点火正时应为4°～8°BTDC（上止点前）。⑦断开DLC3的端子12（TC）和端子4（CG）。⑧将点火开关转至“OFF”，拆下正时灯。（七）利用示波器检查点火系统工作情况·利用示波器观察点火系统次级电压的波形变化，可以判定点火系统的工作情况。·为了便于对各缸的次级点火电压变化进行比较，常用的波形显示有单缸标准波形、平列波和并列波3种。1．单缸标准波形·当点火系统工作时，使用示波器显示某一缸次级电路中电压随时间的变化，就得到单缸次级电压波形（见图3-39）。2．平列波·在平列波模式，示波器从左至右显示所有气缸的点火波形（见图3-40），便于观察每个缸的点火状态。3．并列波·在并列波模式中，各缸的电压波形上下对齐为一列放置，这样易于比较各电压波形随时间的变化，如图3-41所示。任务二认识电子控制点火提前系统一、学习目的·本任务学习电子控制点火提前（ESA）系统的组成及点火正时控制、确定基本点火提前角和校正点火提前控制的影响因素。二、相关知识·电子控制点火提前（ESA）系统根据各种传感器传来的信号，把发动机工况和存储的最佳点火正时相对应，计算出点火正时，并将点火信号传送给点火器。·电子控制点火提前（ESA）系统由各种传感器、发动机ECU、点火器、点火线圈和火花塞等组成，如图3-42所示。（一）点火正时控制·点火正时控制包括起动点火控制和起动后点火控制两个基本控制，如图3-43所示。1．起动点火控制·当发动机起动时，点火时间设置在初