項目五發動機失火故障診斷與檢修《發動機電控系統故障診斷與檢修》《發動機電控系統故障診斷與檢修》課程組超星云課程學習平臺學習內容兩種典型電控點火系故障診斷與檢修5.2微機控制點火系主要部件檢修5.1微機控制點火系主要部件檢修5.15.1.1點火系工作原理分析點火系主要部件檢修5.1.2學習內容學習目標能力目標1.會對微機控制點火系統的原理進行分析2.會在實車上進行點火系統的認知。3.會對點火系統元件的電路進行分析。知識目標1.熟悉點火系統的作用及分類。2.掌握微機控制點把火系統的組成及工作原理。3.掌握點火線圈、火花塞、轉速傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆震傳感器的組成及原理。素質目標1.具有良好的工作行為規范、職業道德素養。2.具有獨立分析問題、解決問題的能力。5.1.1點火系工作原理分析1.點火系統的功用按汽油機工作循環的需要，定時將電源的低電壓轉變為高電壓，送至各缸火花塞，產生高壓電火花，點燃可燃混合氣。根據發動機工況和使用條件的變化，自動調節點火時間，實現可靠而準確的點火。

2.點火系統的要求

為保證汽油機在各種工況和使用條件下可靠而準確地點火，汽油機應滿足以下三個方面的要求：（1）能產生足以擊穿火花塞間隙的電壓。（2）電火花應具有足夠的能量。（3）點火時刻應適應發動機的工作情況。5.1.1點火系工作原理分析

2.點火系統的要求（1）能產生足以擊穿火花塞間隙的電壓。

擊穿電壓——火花塞電極被擊穿產生電火花所需要的電壓。起動時，擊穿電壓最高。點火系點火線圈產生的次級電壓必須高于火花塞擊穿電壓，才能使火花塞跳火產生電火花。為保證點火可靠，點火系必須有一定的高壓儲備。5.1.1點火系工作原理分析2.點火系統的要求為保證可靠點火，點火系一般應具有80-100mJ的點火能量，起動時應產生高于100mJ的點火能量。（2）電火花應具有足夠的能量。（3）點火時刻應適應發動機的工作情況。按發動機的工作順序進行點火。必須在最佳的時刻點火。5.1.1點火系工作原理分析

2.點火系統的要求點火提前角——從火花塞開始跳火到活塞運行到壓縮上止點這段時間內，曲軸所轉過的角度。最佳點火提前角——發動機發出較大功率、油耗較低時的點火提前角。（3）點火時刻應適應發動機的工作情況。5.1.1點火系工作原理分析壓縮上止點TDC壓力最高點ATDC10°點火時刻BTDCφ°5.1.2點火系組成及工作原理分析

3.點火系統的分類傳統點火系（淘汰）普通電子點火系（淘汰）微機控制點火系微機控制有分電器點火系（極少用）微機控制無分電器點火系同時點火方式（少用）單獨點火方式（應用廣泛）5.1.2點火系組成及工作原理分析

3.點火系統的分類以蓄電池和發電機為電源，借點火線圈和斷電器的作用，將低壓電轉變為高壓電，再通過分電器分配到各缸火花塞，產生電火花點燃可燃混合氣。（1）傳統蓄電池點火系統（已淘汰）

3.點火系統的分類（2）普通電子點火系統（淘汰）指利用晶體三極管或可控硅作為電子開關，根據點火器產生的點火脈沖信號，接通和斷開點火線圈初級電路的點火系統5.1.1點火系工作原理分析

3.點火系統的分類（3）微機控制點火系統（應用廣泛）微機控制無分電器點火系又叫直接點火系，點火線圈的高壓電直接加于火花塞。使發動機在任何工況下都處于最佳的點火狀態，提高了發動機的動力性，改善了發動機的經濟性，降低了發動機的排放污染。5.1.1點火系工作原理分析

3.點火系統的組成及工作原理（1）微機控制有分電器點火系統5.1.1點火系工作原理分析組成

1）傳感器——檢測與點火有關的發動機工作信息和狀態信息，將檢測結果輸入ECU，作為計算和控制點火時刻的依據。

2）ECU——接收傳感器輸入信號，按預先編制的程序進行計算、分析、判斷，向點火控制器發出接通與切斷點火線圈初級電路的控制信號。3）點火執行器——根據ECU輸出的點火控制信號，控制點火線圈的初級電路的接通與切斷，產生次級高壓，使火花塞點火；同時把點火確認信號反饋給ECU。

3.點火系統的組成及工作原理5.1.1點火系工作原理分析高壓電路低壓電路（1）微機控制有分電器點火系統組成

3.點火系統的組成及工作原理（1）微機控制有分電器點火系統5.1.1點火系工作原理分析工作原理

3.點火系統的組成及工作原理5.1.1點火系工作原理分析工作原理噴油IGT信號：上升沿接通充電，下降沿觸發點火故障碼豐田4A-GE發動機有分電器點火系統

3.點火系統的組成及工作原理5.1.1點火系工作原理分析傳感器ECU點火執行器（2）微機控制無分電器點火系統組成

3.點火系統的組成及工作原理5.1.1點火系工作原理分析（2）微機控制無分電器點火系統發動機工作時，ECU不斷采集發動機的轉速、轉角、負荷信號，與微機內存中預先儲存的最佳控制參數進行比較，確定出該工況下最佳點火提前角和初級電路的最佳導通時間，向點火控制模塊發出指令。

3.點火系統的組成及工作原理5.1.1點火系工作原理分析（2）微機控制無分電器點火系統點火控制模塊根據ECU的點火指令，控制初級回路的導通與截止。（當初級回路導通時，點火線圈將點火能量以磁場的形式儲存起來。當初級線圈中的電流被切斷時，次級線圈中產生15-30kV的高壓電，送給火花塞，點燃可燃混合氣。）

3.點火系統的組成及工作原理5.1.1點火系工作原理分析（2）微機控制無分電器點火系統ECU根據爆震、冷卻液溫度、進氣溫度、車速等信號來判斷發動機的爆震程度，將點火提前角控制在爆震界限的范圍內，使發動機始終處于最佳的燃燒狀態。4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析微機點火系的控制內容：點火提前角控制閉合角控制爆震控制4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析（1）點火提前角控制從火花塞開始點火到該缸活塞運行至壓縮上止點時曲軸轉過的角度稱為點火提前角。4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析對應于發動機每一工況都存在一個最佳點火提前角。

1）點火提前角過大→易爆燃，起動困難，怠速不穩，發動機動力不足。（敲缸）2）點火提前角過小→起動困難，怠速不穩，易出現進氣回火或排氣管放炮現象，排氣溫度升高，功率降低。（放炮）4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析使發動機發出的功率最大，油耗最低，應在最佳點火提前角點火。影響因素：（1）發動機轉速：轉速升高，點火提前角增大。（2）發動機負荷：歧管壓力高，點火提前角小。（3）燃料性質：抗爆性越好，點火提前角可增大。（4）其他因素——燃燒室形狀、燃燒室內溫度、空燃比、大氣壓力、冷卻水溫度。4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析點火提前角常用的計算方法1）實際點火提前角＝初始點火提前角＋基本點火提前角＋修正點火提前角2）實際點火提前角＝基本點火提前角×點火提前角修正系數4.微機控制點火系統的控制策略點火提前角的控制起動時起動后初始點火提前角基本點火提前角修正點火提前角固定點火提前角怠速：轉速、空調非怠速：轉速、負荷暖機修正怠速穩定修正超溫修正空燃比修正爆燃修正調整傳動比修正極限值控制5.1.1點火系工作原理分析

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析（1）點火提前角控制ECU起動開關信號發動機轉速信號（一般400r/min以下）判定起動工況固定為一個設定值（初始點火提前角）。啟動時初始點火提前角又稱為固定點火提前角大小取決于發動機的結構型式，由曲軸位置傳感器的初始位置確定，一般為壓縮上止點前8°~12°。

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析啟動后

實際點火提前角=初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火提前角1）初始點火提前角初始點火提前角是原始設定的，又稱固定點火提前角。初始點火提前角一般為上止點前5°～10°。2）基本點火提前角基本點火提前角是電腦根據主要因素確定的點火提前角。3）修正點火提前角修正點火提前角是電腦根據其他因素對點火提前角進行的修正。

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析2）基本點火提前角的控制①怠速時的基本點火提前角

ECU根據發動機轉速傳感器信號（Ne信號）和空調開關信號（A/C信號）確定基本點火提前角。當空調不工作時，怠速基本點火提前角定為4°；當空調工作時，隨發動機怠速轉速的提高，點火提前角增大為8°（此時發動機負荷變大）。再考慮到初始點火提前角，兩種工況所對應的實際點火提前角分別為14°和18°。轉速傳感器空調開關點火ECU

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析②非怠速時的基本點火提前角

ECU根據發動機的轉速和負荷確定基本點火提前角，通過查找儲存在MAP圖中的值來確定的。

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析3）修正點火提前角的控制①暖機修正怠速，隨著冷卻液溫度的升高，逐漸減小點火提前角。

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析②怠速穩定修正怠速，當發動機負載變化，引起發動機轉速的波動，ECU根據實際轉速與目標轉速的差值修正點火提前角，以穩定怠速。

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析③空燃比反饋修正ECU根據氧傳感器的信號修正噴油量，當噴油量減少而導致混合氣變稀時，應適當地增加點火提前角；反之則減小點火提前角。

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析（2）閉合角控制定義：在點火線圈初級電路的功率三極管導通期間，發動機曲軸所轉過的角度。也稱之為點火導通角、通電時間。①在發動機工作時，保證點火線圈既能產生足夠高的次級電壓，必須保證點火線圈的初級電路有足夠的通電時間。②如果通電時間過長，點火線圈又會發熱并增大電能消耗，甚至導致點火線圈過熱而燒壞。要兼顧上述兩方面的要求，就必須對點火線圈初級電路的通電時間進行控制。

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析（2）閉合角控制ECU根據電源電壓、發動機轉速，從預先試驗并儲存在存儲器中的點火導通時間脈譜圖中查詢并確定導通時間。在ECU中存儲有閉合角控制模型，閉合角隨發動機轉速的增大和蓄電池電壓的減小而增大，保證初級線圈導通時間不變。

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析（3）爆震控制發動機爆燃是指氣缸內的可燃混合氣在燃燒火焰的前鋒尚未達到之前就自行燃燒，從而導致缸內壓力急劇上升引起缸體振動的現象。

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析（3）爆震控制輕微的爆燃，可使發動機功率上升，油耗下降。爆燃嚴重時，會導致冷卻液過熱，功率下降油耗上升。影響因素：點火提前角，汽缸溫度，燃燒壓力等。點火提前角越大，汽缸溫度越高，燃燒壓力越高，容易爆震。

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析（3）爆震控制利用爆震傳感器檢測是否發生爆震，有爆震則推遲點火時刻，無爆震則提前點火時刻，使點火時刻在任何工況都保持最佳值，從而實現點火時刻閉環控制。有爆震推遲點火提前點火無爆震最佳點火時刻

4.微機控制點火系統的控制策略5.1.1點火系工作原理分析（3）爆震控制

控制方法：有爆震推遲，無爆震提前在爆震判定期內，檢測到爆震就推遲點火提前角，直至爆震停止，又以一定角度遞增提前角，直至再次爆震。點火提前角的調整方式微機控制點火系主要部件檢修5.15.1.1點火系工作原理分析點火系主要部件檢修5.1.2學習內容5.1.2點火系主要部件檢修點火線圈的初級和次級線圈都環繞在鐵芯上；次級線圈的匝數大約是初級線圈的100倍。

初級線圈的一端連接在點火器上，次級線圈的一端通過分電器、高壓線等連接在火花塞上。兩個線圈各自的另一端則連接在蓄電池上。

1.點火線圈點火線圈工作原理5.1.2點火系主要部件檢修點火器的功率三極管導通時，初級電路接通，有電流通過初級線圈，在線圈周圍產生磁力線，該磁力線也穿過次級線圈。

1.點火線圈初級電路導通5.1.2點火系主要部件檢修點火器的功率三極管截止時，初級電流被切斷，線圈周圍的磁力線消失，次級線圈因互感效應產生約30kV的高壓電動勢（次級電壓），該高壓電動勢被送往火花塞，使火花塞因放電而產生電火花。

1.點火線圈初級電流被切斷2.火花塞5.1.2點火系主要部件檢修影響火花塞的點火性能的因素包括以下幾個方面：電極形狀和放電性能火花塞間隙火花塞的熱值與電極溫度2.火花塞5.1.2點火系主要部件檢修電極間隙正常值一般為0.9～1.1mm。

火花塞間隙過小時，可能發生熄弧效應；間隙過大時，火花不易跳過該間隙，發動機可能會因此而熄火，所以有時需要調整電極間隙（常規火花塞）。

對于白金或銥金火花塞，電極間隙不允許調整，只能更換火花塞。火花塞的散熱量稱為熱值。能散出較多熱量的火花塞，由于其自身保持較冷而被稱之為“冷塞”。散熱量較少的火花塞，由于其自身保持較多的熱量而被稱之為“熱塞”。3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修作用產生發動機曲軸轉速信號，決定基本噴油量和基本點火提前角；產生曲軸基準位置信號（一缸上止點信號），計算曲軸轉角；產生發動機曲軸轉角信號，判定曲軸（或活塞）位置。類型

電磁感應式（廣泛使用）、霍爾式（現代轎車使用較多）、光電式（已經淘汰）

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修曲軸位置傳感器失效不起動，熄火曲軸位置傳感器的損壞，ECU在連續幾次接收不到它的信息時，便會中斷噴油和點火信號的輸出指令，發動機無法起動。存儲故障碼。故障分析以桑塔納3000BKT發動機為例分析

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修曲軸位置傳感器失效反復啟動若干次，發動機可以正常工作。曲軸位置傳感器的損壞，ECU在連續幾次接收不到它的信息時，儲存故障碼以后，便會以凸輪軸位置傳感器作為替代信號。發動機（存儲曲軸位置傳感器故障代碼后)即可正常運轉。故障分析以大眾速騰1.4TCFBA發動機為例分析

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修（1）電磁感應式組成信號盤：安裝在曲軸或分電器軸上，并隨之轉動，信號盤上均制有若干凸齒和齒槽，在信號盤上制一寬齒槽或裝一銷釘。永磁鐵：安裝在信號盤的邊緣，產生永磁場，穿過信號盤、電磁線圈等。電磁線圈：當磁場變化時，產生感應電動勢，輸出信號。電磁感應式發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修

3.發動機轉速傳感器

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修信號盤旋轉，當信號盤凸齒接近并對正電磁線圈時，磁場增強；當信號盤凸齒離開電磁線圈時，磁場減弱。在感應線圈中產生交變的感應電動勢，其頻率和幅值隨發動機轉速的增大而增大，根據頻率（脈沖數）計量轉速。其中寬齒槽或銷釘對正電磁線圈時，產生頻率不同的信號，用于確認曲軸基準位置。信號盤一圈產生的信號個數與信號盤的凸齒數相等。凸齒數越多，計量越準確。原理（a）（b）感應線圈的磁通與感應電動勢（a）低速時的信號（b）高速時的信號齒頂槽底齒角對正接近齒角對正離去

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修以富康轎車發動機轉速傳感器為例分析傳感器安裝在離合器殼體上，齒圈安裝在飛輪上，齒數60－2，缺齒對應1、4缸上止點前114°。傳感器與飛輪氣隙1mm～0.5mm；曲軸轉一圈，產生58個脈沖信號，周期6°曲軸轉角，ECU分頻產生1°曲軸轉角信號。缺齒對應產生一個寬脈沖，此時1、4缸位于上止點前114°。發動機轉速傳感器輸出信號

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修電路分析J220-發動機ECUG28-發動機轉速傳感器C1-接地連接線（傳感器接地）以桑塔納3000BKT發動機為例分析

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修波形分析頻率和幅值隨轉速的增大而增大；靠除去觸發輪上一個齒所產生的同步脈沖，可以確定上止點的信號；波形的形狀基本一直，在0V電位的上下基本對稱；各個最大（最小）峰值電壓應相差不多，若某一個峰值電壓低于其他的峰值電壓，則應檢查觸發輪是否有缺角或彎曲；電磁感應式發動機轉速傳感器波形

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修波形分析

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修（2）霍爾式將霍爾基片垂直放于磁場，通一垂直于磁場的電流，則在垂直于磁場和電流方向產生一電壓，霍爾電壓。霍爾電壓正比于磁場強度B。霍爾原理霍爾效應原理I-電流；B-磁場；UH-霍爾電壓

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修（2）霍爾式永久磁鐵：位于觸發葉輪的內側，與霍爾集成電路相對。觸發葉輪：缸數相等的四個葉片（50°）和四個窗口（40°）。霍爾集成電路：位于觸發葉輪的外測。組成

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修葉片進入氣隙，磁場被旁路，霍爾電壓為0,輸出高電平；葉片離開氣隙，磁場穿過霍爾元件，產生霍爾電壓，輸出低電平。原理（動畫）發動機不停地運轉，產生數字脈沖信號，信號的頻率隨發動機轉速的增大而增大。葉輪葉片的數目決定信號數目，葉輪的形狀決定信號波形。

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修原理

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修J623電路分析J623-發動機ECUG28-發動機轉速傳感器D107-連接5，在發動機艙導線束中以大眾速騰1.4TCFBA發動機為例分析

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修數字信號：信號頻率隨發動機轉速的增大而增大。波形的幅值大多數應滿5V，波形的形狀要適當一致，矩形的拐角和垂直沿的一致性要好。波形分析霍爾式發動機轉速傳感器波形

3.發動機轉速傳感器5.1.2點火系主要部件檢修大眾速騰1.4TCFBA發動機轉速傳感器波形

4.凸輪軸位置傳感器5.1.2點火系主要部件檢修作用曲軸位置傳感器安裝在曲軸上時，需要由凸輪軸位置傳感器判定一缸壓縮上止點位置。類型電磁感應式、霍爾式、光電式（原理同發動機轉速傳感器）

4.凸輪軸位置傳感器5.1.2點火系主要部件檢修凸輪軸位置傳感器失效動力下降凸輪軸傳感器發送1缸壓縮上止點位置，如果發生故障，關閉爆震控制，推遲點火。發動機仍然將繼續運行，并且能再次起動（因為桑塔納3000是雙缸點火系統）。故障分析

4.凸輪軸位置傳感器5.1.2點火系主要部件檢修大眾速騰1.4TCFBA發動機凸輪軸位置傳感器波形

4.凸輪軸位置傳感器5.1.2點火系主要部件檢修電路分析J220-發動機ECUG28-霍爾傳感器C1-接地連接線（傳感器接地）以桑塔納3000BKT發動機為例分析

4.凸輪軸位置傳感器5.1.2點火系主要部件檢修電路分析以大眾速騰1.4TCFBA發動機為例分析J623-發動機ECUG40-霍爾傳感器G71-進氣管壓力傳感器G42-進氣溫度傳感器D101-連接1，在發動機艙導線束中D103

-連接3，在發動機艙導線束中5.爆震傳感器5.1.2點火系主要部件檢修作用采用爆震傳感器的目的是為了在提高發動機的動力性能的同時不產生爆震。氧傳感器動力性能發動機爆震爆震控制爆震傳感器5.爆震傳感器5.1.2點火系主要部件檢修檢測發動機的爆震信號，送到電腦，控制點火時刻，防止爆震，有爆震則推遲點火時刻，無爆震則提前點火時刻，使點火時刻在任何工況都保持最佳點火提前角附近。（爆震控制）爆震傳感器點火有爆震，推遲無爆震，提前ECU5.爆震傳感器5.1.2點火系主要部件檢修類型共振型非共振型:壓電式磁滯伸縮式壓電式發動機氣缸壓力檢測法發動機機體振動檢測法燃燒噪聲檢測法5.爆震傳感器5.1.2點火系主要部件檢修共振型和非共振型爆震傳感器輸出波形的比較共振型：傳感