项目四(活动4) 电控汽油机点火系故障诊断

项目四电控汽油发动机故障的诊断活动4电控汽油发动机点火系统故障的诊断电子控制点火系统也称微机控制的点火系统。微机根据发动机转速和负荷的大小，微机从存储器的预置程序中查找出对应此工况的点火提前角和点火初级电路导通时间，对电子点火器进行控制，从而实现点火装置的精确控制。此外，微机系统还可以根据其他影响因素进行修正，实现点火系统的智能控制。31.电控汽油机点火系组成和类型（1）组成：电子控制点火系统主要包括发动机运行工况参数的采集与处理、控制参数计算、控制命令的输出和点火器的执行，以及其他的点火装置通用部件。4（2）类型电子控制点火系统主要有两种型式：电子控制有分电器点火系统和电子控制无分电器点火系统。电子控制有分电器点火系统如图所示，点火线圈次级产生的高压通过分电器按点火顺序，依次输送到各缸火花塞。5电子控制无分电器点火系统如图所示，点火线圈产生的高压直接送到火花塞，因此也称为直接点火系统。由于取消了分电器，可使火花的持续时间延长，提高点火能量。可采用单缸或两缸同时点火方式。62.电控点火系的控制内容根据汽油发动机对点火系统的要求，点火控制包括点火提前角控制，点火初级电路通电时间（闭合角）控制以及爆震反馈控制三个方面。（1）点火提前角控制点火提前角控制，也称为点火正时控制。对于现代汽车而言，最佳点火提前角是指不仅要保证发动机的动力性、经济性达到最佳值，而且还必须使排气中有害物质排放量最少。最佳点火提前角的控制分为发动机起动时点火提前角控制和起动后点火提前角控制两种情况。7发动机起动时点火提前角控制在起动期间，发动机转速较低(通常在500r／min以下)，由于进气歧管压力信号或进气流量信号不稳定，无法计算和确定控制参数的数值，ECU对点火提前角的控制采用固定的点火提前角。此时的控制信号主要是发动机转速(Ne)信号和起动开关(STA)信号。当发动机转速超过一定值时(大于500r／min)，电子控制点火系统则自动转入最佳点火提前角的计算及控制程序。当ECU系统出现故障而起用备用系统工作时，也通常采用固定点火提前角控制方式。8发动机起动后点火提前角控制发动机起动后，ECU对最佳点火提前角的计算和控制：首先按曲轴转角信号（G信号）和转速信号（Ne信号）确定初始点火提前角，再根据发动机转速和负荷确定基本点火提前角，最后由有关传感器的信号确定修正点火提前角，这三项点火提前角的代数和即为实际的最佳点火提前角。实际点火提前角＝初始提前角＋基本提前角＋修正提前角ECU对实际点火提前角的控制范围：最大角：35°～45°最小角：-10°～0°9①初始点火提前角初始点火提前角由ECU根据上止点位置来确定。在一些微机控制点火系统中，ECU把G1或G2信号出现后第一个Ne信号过零点定为压缩行程上止点前10°，并以这个角度作为点火正时计算的基准点，即初始点火提前角，其大小随发动机而异。10②基本点火提前角根据发动机转速信号和进气歧管压力信号(或进气量信号)，ECU在存储器的预置程序中查到该工况下运转时相应的基本点火提前角。发动机在非怠速工况运转时，节气门位置传感器的怠速触点(IDL)断开，ECU根据存储器的数据确定基本点火提前角。此时，控制信号主要有：进气歧管压力信号(或进气量信号)、发动机转速信号、节气门位置信号以及爆震信号等。当发动机在怠速工况运转时，节气门位置传感器怠速触点闭合，此时，ECU根据发动机转速和空调开关是否接通来确定基本点火提前角。控制信号主要有：节气门位置信号、发动机转速信号、空调开关信号等。11③修正点火提前角修正点火提前角是指ECU根据有关传感器的信号（除了转速和负荷），在确定的初始点火提前角和基本点火提前角的基础上，对点火提前角进行修正。修正点火提前角所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。暖机修正：冷车时，应增大点火提前角。随水温升高，点火提前角修正值逐渐减小。暖机修正的主要控制信号：冷却水温度信号、空气流量信号和节气门位置信号等。过热修正：发动机处于非怠速工况，当水温过高时，为避免发动机过热而产生爆震，应将点火提前角推迟；而发动机处于怠速工况时，则应将点火提前角增大。过热修正的主要控制信号包括冷却水温度信号、节气门位置信号等。12空燃比反馈修正：装有氧传感器的电控汽油喷射系统，ECU根据氧传感器的反馈信号对空燃比进行修正。随着修正喷油量，发动机转速有些波动。为提高怠速稳定性，在反馈修正油量减少时，点火提前角应相应地增加。控制信号主要有氧传感器信号、节气门位置信号、冷却水温度信号以及车速信号等。怠速稳定性修正：怠速工况时，由于负荷变化，ECU即要调整点火提前角，以稳定怠速转速。发动机怠速运转时，ECU不断地计算发动机平均转速，当发动机转速低于规定的怠速转速，ECU根据实际转速与目标转速差值的大小相应地增大点火提前角；当发动机转速高于目标转速时，则减小点火提前角。控制信号主要有发动机转速信号、节气门位置信号、车速信号和空调信号等。爆震修正：参阅爆震控制部分。13（2）通电时间（闭合角）控制电感储能式电控点火系统，初级线圈被断开瞬间所能达到的断开电流值与初级线圈接通时间长短有关，只有通电时间达到一定值时，初级电流才可能达到饱和，这时次级线圈的高压才能达到最大值。但是，如果通电时间过长，点火线圈又会发热使电能消耗增大甚至会损坏。因此，有必要对初级线圈的通电时间进行控制和修正（有分电器的点火系统中，是通过改变触点闭合时间来控制，亦称闭合角控制）。影响初级线圈通过电流的主要因素有发动机转速和蓄电池电压，为保证在不同的蓄电池供电电压和不同的转速下都具有相同的初级断开电流，ECU根据蓄电池电压和发动机转速，对通电时间进行控制。14通电时间（闭合角）的控制方法：一般是由微机从通电时间与电源电压关系曲线（见图）中查得通电时间，再根据发动机转速换算成曲轴转角，以决定线圈中电流的大小。在一些点火装置中，为了提高点火能量，采用了初级线圈电阻很小的高能点火线圈，其饱和电流可达30A以上。为了防止初级电流过大损坏点火线圈，在点火控制电路中增加了恒流控制，保证在任何转速下初级电流都能保持恒定。15（3）爆震控制爆震是一种非正常燃烧，其危害极大。爆震与点火提前角有着密切的关系。点火提前角越大，爆震越容易发生。理论和实践都证明，发动机发出最大转矩时的点火提前角是确定在爆震的边缘，如果在此基础上再提前，就要产生爆震。对于传统机械式点火提前角调节装置，为了避免爆震的发生，点火提前角都是留有较大的余量。因此，发动机的性能远远没有得到最大限度的发挥。爆震控制系统由测试爆震产生及爆震强度的爆震传感器、点火提前角自动调整单元组成。通常只有采用微机控制的电子点火装置，才能对点火提前角进行精确控制。16爆震传感器主要有磁致伸缩式和压电式两种类型。压电式爆震传感器是一种利用压电原理检测机体振动的传感器。主要有共振型和非共振型等形式。共振型压电式爆震传感器，是利用产生爆震时的发动机振动频率与传感器本身的固定频率“合拍”时产生共振现象，来检测爆震是否发生的，其结构如图所示。17点火提前角的闭环控制过程：当发动机产生爆震时，ECU根据爆震信号强弱，控制推迟角度的大小。爆震强，推迟的角度大；反之推迟角度小。每一次反馈控制调整都以一固定的角度递减，直到爆震消失为止。当爆震消失后，ECU又以一固定的提前角度，逐渐增大点火提前角。在需要对点火提前角进行闭环控制工况，这种反馈控制调整过程是反复进行的。可使点火提前角始终保持最佳。183、点火控制方式ECU如何将从系统存储器中查取的相应工况下的最佳点火提前角和点火线圈通电时间的数据转化为控制点火器工作的控制信号，此为控制方式问题。对于不同的发动机和点火装置，由于结构的不同，其控制方式也不同。现代汽车的点火控制方式通常采用双输入双输出控制方式。在该控制方式中，控制点火提前角和通电时间的输入信号有表示活塞上止点参考位置的G信号外，还有发动机曲轴转速信号Ne。而输出信号除了点火控制以外，还有一个辨缸信号IGd，并由此信号的电平变化控制点火器的通电时刻和断电时刻，从而实现对点火提前角和点火能量的控制。194、电控点火系故障诊断以SGMBUICK轿车为例：该发动机型号为L46、排量为3.0L的V6型，采用电控直接点火系统，主要由点火线圈、点火控制模块、7X曲轴位置传感器、24X曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、PCM等组成。发动机点火控制电路201）点火控制模块（ICM）故障诊断（1）特点和功能①直接点火方式，采用一个点火模块，三个点火线圈，每个点火线圈为两个气缸同时提供高压火花，电路见图。②作用是接收7X信号，通过点火控制模块（将信号除2，得到3X信号），向PCM发送3X信号，以便于PCM利用此信号来确定发动机转速与计算点火提前角。发动机点火控制电路211）点火控制模块（ICM）故障诊断（续2）③点火模式控制：发动机起动时，采用旁路模式控制，点火提前角固定在上止点前10°；发动机转速大于400转/分，PCM就切换到点火模式控制。发动机点火控制电路221）点火控制模块（ICM）故障诊断（续3）（2）万用表检测①点火控制模块ICM各连接。ICM共有C1、C2、C3三组插头，分别检测C1与PCM、C2与电源、C3与7XCKP各连接线的电阻应该小于0.5Ω。②ICM各连接器的的电压。检测ICMC1的旁路控制A端，在启动初期（一般在曲轴的前2圈）由PCM提供ICM一个5V电压。发动机点火控制电路231）点火控制模块（ICM）故障诊断（续4）③ICMC1的点火控制B端电压。发动机正常运转时有1.5V左右的电压。④ICMC1的3X端电压。发动机运转时，3X高低点E、F端之间有一个变化的电压，平均电压在1V左右。发动机点火控制电路241）点火控制模块（ICM）故障诊断（续5）⑤ICMC2的A、B端电压。C2的的A、B端之间应是蓄电池电压12-14V。⑥ICMC3的A、C端电压。C3的A、C端之间应是7X传感器的输入脉冲电压，怠速时平均值约为2V左右。发动机点火控制电路252）爆震传感器（KS）故障诊断（1）类型和功能①类型属于单导线压电式如图所示。②爆震传感器（KS）用于检测发动机爆燃或震动,向PCM发出延迟点火正时的信号，是点火系统闭环控制信号。爆震传感器（KS）控制电路262）爆震传感器（KS）故障诊断（续2）（2）诊断仪检测①连接TECH2诊断仪；②选择[F0：诊断]，屏幕显示车辆识别选择年款（根据汽车17位编码的第10位）；③选择[F0：动力总成]，屏幕显示选择轿车发动机类型；④选择[F2：自清除后未运行的代码]，屏幕显示故障信息；⑤排除故障后，选择[F2：清除DTC信息]，按屏幕提示清除故障代码。自清除后未运行的代码P0325爆震传感器（KS）电路上一次测试：不开动本点火：不开动自清除后：不开动1/14信息272）爆震传感器（KS）故障诊断（续3）（3）万用表检测①爆震传感器（KS）与PCM连接。检测爆震传感器（KS）端子与PCM的C1（33#）电阻应小于0.5Ω。②爆震传感器（KS）电压信号。由于KS的信号电压比较小（约只有几百毫伏），频率比较高（约在1KHz～10KHz）之间，用万用表很难准确判断。爆震传感器（KS）控制电路282）爆震传感器（KS）故障诊断（续4）（4）示波器检测使用汽车示波仪检测爆震传感器（KS）信号，其波形如图所示。峰－峰值：3.56V频率：4.16KHz爆震传感器（KS）信号波形