微機控制點火系統故障診斷與檢修

尹新權,劉小斌,王珺(蘭州工業學院汽車工程學院，甘肅蘭州 730050)

微機控制點火系統故障診斷與檢修

尹新權,劉小斌,王珺
(蘭州工業學院汽車工程學院，甘肅蘭州 730050)

分析了微機控制點火系統分類與工作原理，提出微機控制點火系統故障診斷思路及主要元件故障檢修方法。

微機控制點火系統；故障診斷；檢修

0 引言

現代汽車汽油發動機中,大多數采用了微機控制點火(ESA)系統。文中詳細分析了微機控制點火系統分類與工作原理，并提出了微機控制點火系統故障診斷思路及主要元件故障檢修方法。

1 微機控制點火系統分類與工作原理

微機控制的點火系統按有無分電器，可分為有分電器的微機控制點火系統和無電器的微機控制點火系統[1]。

1.1 有分電器的微機控制點火系統

有分電器的微機控制點火系統工作電路如圖1所示。該類型點火系統分電器一般由配電器和信號發生器組成，取消了機械式離心點火提前機構和真空點火提前機構。信號發生器按工作原理的不同可分為磁感應式、霍爾式和光電式3種類型。

發動機工作時，ECU接收到信號發生器及其他各傳感器的信號，通過運算確定該工況下最佳點火提前角和點火線圈初級電路閉合角，并以此向電子點火器發出點火正時指令(IGt)。電子點火器根據ECU的指令控制點火線圈初級繞組的導通和截至。當初級電路中的電流被截至時，次級繞組中感應出高壓電，再由配電器送至相應氣缸的火花塞產生電火花。

為實現點火提前角的精確控制，由信號發生器產生G信號(或由凸輪軸位置傳感器產生)和Ne信號作為主控信號來進行控制。G信號是活塞運行到壓縮行程上止點位置的判別信號，主要用來確定點火時刻控制基準和氣缸的判別。Ne信號指發動機曲軸轉速信號，ECU根據該信號，可準確計算出曲軸每轉1°所用時間，結合G信號實現最佳點火提前角的精確控制。

為保證點火系統可靠工作，點火電子組件中設有點火確認信號(IGf)發生電路，在點火線圈初級電流切斷、初級繞組產生自感電動勢時，輸出點火確認信號IGf給ECU，以監視點火控制電路是否正常工作。

1.2 無分電器的微機控制點火系統

無分電器的微機控制點火系統簡稱DIS(Direct Ignition System)。DIS取消了傳統的分電器，直接將點火線圈次級繞組兩端與火花塞相連，即把點火線圈產生的高壓電直接送給火花塞進行點火。它可消除分火頭與分電器蓋邊電極的火花放電現象，縮短點火高壓輸送線路，減少電磁干擾和點火能量的損耗，因此采用DIS的車型越來越多。

無分電器的微機控制點火系統可分為二極管配電點火方式、分組點火方式和獨立點火方式3種類型。

1.2.1 二極管配電點火方式

二極管配電式無分電器微機控制點火系統采用同時點火方式，工作原理如圖2所示。其特點是4個汽缸共用1個點火線圈(2個初級繞組N1、N2和1個次級繞組N3)，利用4個二極管的單向導電特性交替完成對1號、4號缸和2號、3號缸配電過程。

當ECU接收到各傳感器的相應信號時，向點火電子組件發出1號、4號缸觸發信號，其控制回路使初級繞組N1中的電流被切斷，在次級繞組N3中感應出下“+”上“-”的高壓電，使1號缸和4號缸兩火花塞同時跳火；當曲軸轉過180°后，ECU接收傳感器信號向點火電子組件發出2號、3號缸觸發信號，其控制回路使初級繞組N2中的電流被切斷，在次級繞組N3中感應出下“-”上“+”的高壓電，使2號缸和3號缸兩火花塞同時跳火。發動機曲軸轉2圈，各缸點火2次，有效點火2次，做功1次。

1.2.2 分組點火方式

分組點火方式無分電器微機控制點火系統是將2個活塞同時到達上止點位置的氣缸(1個為壓縮行程的上止點，1個為排氣行程的上止點)分為1組，共用1個點火線圈。以6缸發動機為例，其工作原理如圖3所示。

工作時，ECU接收各傳感器信號，選擇點火的氣缸，并將點火信號IGt送給點火電子組件，使負責相應氣缸點火的點火線圈初級繞組斷電，同時直接向2個缸的火花塞輸出高壓電。其中，一個氣缸接近壓縮行程的上止點，火花塞跳火可點燃該缸的混和氣，為有效點火；而另一個氣缸接近排氣行程的上止點，火花塞跳火不起作用，為無效點火。

從圖3可以看出，ECU給電子點火器提供IGt信號外，還有IGdA和IGdB輔助判缸信號。這是因為IGt信號只指令點火器執行點火，但該哪一組共用點火線圈點火，還需通過IGdA和IGdB信號狀態來輔助判斷。其判別方式為：IGdA為“0”、IGdB為“1”時，1號、6號缸點火；IGdA為“0”、IGdB為“0”時，2號、5號缸點火；IGdA為“1”、IGdB為“0”時，3號、4號缸點火。

另外，在高壓回路中串聯有高壓二極管，主要用來防止點火線圈初級電路導通的瞬間所產生的二次電壓加在火花塞上產生誤點火。

1.2.3 獨立點火方式

獨立點火方式無分電器微機控制點火系統特點是各缸均有一個點火線圈，即點火線圈的數量與氣缸數相等，如圖4所示。每個單獨的點火線圈直接安裝在火花塞上，可以省去高壓線，使點火能量的損失和點火系統的故障率進一步降低，同時可以減少電磁干擾。另外，由于每缸均有一個點火線圈，即使發動機轉速很高，點火線圈初級繞組也有較長的通電時間，可提供足夠的點火電壓和點火能量。

工作時，ECU根據各傳感器的信號確定各缸點火提前角的精確時刻，按序向電子點火器發出指令IGt1，IGt2，IGt3，IGt4，由電子點火器按序直接控制各缸點火線圈初級電路由導通轉為截至，次級線圈感生高壓直接傳給火花塞產生電火花，實現點火。同時，電子點火器向ECU反饋IGf信號。

2 微機控制點火系統故障診斷與檢修

當懷疑微機控制點火系有故障時，一般先利用自診斷系統進行故障診斷。通過故障診斷儀調取故障代碼，針對故障碼所指示的故障部位和故障元件進行檢測與維修，經路試證明故障全部排除后，清除故障碼，之后再用故障診斷儀閱讀，如無故障碼顯示，自診斷結束。

但是，微機控制點火系統有些故障并不以故障碼的形式體現出來，這時就需要人工診斷。具體診斷方法按有分電器點火系統和無分電器點火系統進行。

2.1 有分電器微機控制點火系統故障診斷

對于有分電器微機控制點火系統，一般從中心高壓線的跳火試驗開始，其常規方法故障診斷流程如圖5所示。

2.2 無分電器微機控制點火系統故障診斷

對于無分電器微機控制點火系統，由于高壓配電方式和有分電器微機控制點火系統不同，由點火系統引起個別氣缸工作不良(或不工作)故障的原因和診斷方法也相應存在一些差異，一般可用高壓線對缸體試火的方法仔細檢查。如果是火花塞缺火導致的個別缸工作不良，主要原因除了火花塞、高壓線的故障外，還可能是相應的點火信號控制電路連接不良或點火線圈、點火控制器、計算機控制單元等相應部分發生故障，可以從分缸高壓線的跳火情況進行檢查。

2.3 微機控制點火系統的檢修

微機控制點火系統故障現象一般為發動機不能起動、運轉不穩、加速不良、熄火、油耗增加及排放超標等。其故障的檢查與維修，依據點火系統的組成和工作原理，主要進行主要元件及控制電路的檢修等。

2.3.1 點火線圈的檢修

點火線圈損壞或工作不良容易導致點火能量不足或失火，造成發動機不能起動、怠速不穩、加速不良、排放超標等故障[2]。

微機控制點火系統的點火線圈為高能點火線圈，可在萬能試驗臺上進行測試，通過測量跳火間隙判斷點火線圈的性能。高能點火線圈初級繞組的電阻一般較小，可通過測量其初級繞組和次級繞組的電阻值，判斷點火線圈是否斷路、短路和搭鐵。桑塔納轎車點火線圈初級繞組的電阻為0.52～0.76 Ω，次級繞組的電阻為2.4～3.5 Ω；紅旗、奧迪轎車點火線圈初級繞組的電阻為0.6～0.7 Ω，次級繞組的電阻為2.5～3.5 Ω。

2.3.2 火花塞的檢修

火花塞常見故障是電極間隙過大或過小、積炭、電極燒蝕、火花塞漏氣，易引起發動機怠速不穩、熄火、加速不良、排放超標等故障。

火花塞檢修可從如下幾個方面進行。(1)火花塞電極間隙可用塞尺或專用間隙規測量，電極間隙不符合規定要求時，可輕輕扳動側電極進行調整或直接更換同型號火花塞；(2)火花塞積炭一般是由可燃混合氣過濃和火花塞溫度過低引起的，應查清混合氣過濃的故障原因，予以排除，對于熱特性偏冷引起的火花塞溫度過低故障，可更換熱特性適應的火花塞；(3)火花塞電極燒蝕一般是燃燒室溫度過高、火花塞過熱、火花塞散熱不良引起的，可更換熱特性適應的火花塞，同時找出燃燒室溫度過高、火花塞散熱不良的故障原因并排除；(4)火花塞漏氣通常是在絕緣體外表面沿漏氣方向出現灰黑色條紋，造成絕緣體與殼體密封不良引起的，出現這種故障時，應立即更換火花塞。

2.3.3 曲軸位置傳感器的檢修

曲軸位置傳感器工作不良可導致發動機無法起動、怠速不穩、加速不良、排氣管“放炮”、動力不足等故障現象。

以磁感應式曲軸位置傳感器為例，其檢修可分為靜態檢修和在線檢修，檢修步驟如下：

靜態檢修：(1)斷開ECU與分電器(或曲軸軸位置傳感器)導線插接器，用萬用表的電阻擋在分電器(或曲軸軸位置傳感器)的接線插座上，測量曲軸位置傳感器各感應線圈的電阻阻值，電阻值應符合標準值，否則更換曲軸位置傳感器；(2)拆下分電器蓋、分火頭等，用厚薄規測量信號轉子與傳感線圈凸出部分的空氣間隙，空氣間隙應符合標準，不符合標準應調整。

在線檢修：(1)拔下點火線圈上的中心高壓線及各噴油嘴上的線束；(2)拔下曲軸位置傳感器的導線插接器，將示波器輸入接線與導線插接器G1-G-，G2-G-，Ne-G-端子連接，用起動機帶動發動機旋轉(保持30s)，示波器顯示波形應與該傳感器標準波形一致，否則應進一步檢修。

2.3.4 電子點火器的檢修

電子點火器工作不良容易造成發動機不能起動、怠速不穩、加速不良、排放超標等故障。

微機控制點火系統的電子點火器基本電路如圖6所示。

當檢測電子點火器是否存在故障時，可采用一試燈接于點火線圈的“-”端和電子點火器之間，如圖7所示，拔下電子點火器與ECU的連接線端，用1節或2節干電池去觸發電子點火器“A”端，將使試燈閃亮，如果試燈不閃亮，應調換干電池的極性或重新檢查接線端子是否有誤。試燈如果仍然不亮或長亮不閃，說明電子點火器有故障，應予以更換。

也可以按圖6所示將點火線圈與電子點火器的導線連接器插接好，用電壓表或示波器檢查發動機ECU端子間的電壓，其電壓值應符合標準值。如不符，則需更換點火器或ECU。

另外，電子點火器檢修還可以用替換法。即用同規格的電子點火器替換懷疑有故障的電子點火器，如故障排除，則證明電子點火器損壞。該方法是判斷電子點火器故障最簡單、最有效的方法，但必須備有相同規格的新電子點火器。

2.3.5 電子控制單元(ECU)的檢修

電子控制單元故障容易造成發動機無法起動或起動后怠速不穩。

雖然電子控制單元在設計上有很高的可靠性，但由于生產質量、使用環境、使用方法和檢修方法的差異，汽車ECU故障率呈不斷上升趨勢。確定ECU損壞的通常方法是在相關傳感器信號都能正常輸入ECU、所有執行器工作正常的情況下，ECU卻不能正確輸出控制信號來驅動執行器。

ECU故障一般體現在以下幾個方面：(1)ECU電源部分故障。一般是因為就車充電時，充電機電壓過高，或極性接反等原因。這種情況下一般會燒壞大功率穩壓二極管等元件，更換后即可排除故障。(2)輸入/輸出電路故障。一般是放大電路元件燒壞，主要是由于環境溫度或工作時散熱不良造成。(3)存儲器部分故障。對于EPROM或EEPROM出現故障，可更換元件。(4)特殊故障。被水浸過的車輛，ECU會出現腐蝕，造成元件引腳斷路、粘連或元件損壞，可逐個檢查修復或更換元件。

目前，ECU應用較多的多層線路技術，一般檢修人員無法了解線路的走向及各元件的連接情況，無從分析其電路結構，維修困難較大。因此，非專業人員不要盲目對ECU進行檢修，以免人為引起或擴大ECU故障。

【1】 曹治琬.汽油機電控點火系統的高壓配電房時[J].汽車電器，2001(5)：57-59.

【2】 高照亮.大眾轎車無分電器點火系統故障診斷與檢修[J].汽車電器，2006(8)：45-50.

【3】 吳文琳.汽車電腦原理與檢修[M].北京：人民郵電出版社，2008：51-60.

Falut Diagnosis and Inspection of PC Controlled Ignition System

YIN Xinquan，LIU Xiaobin，WANG Jun
(Department of Automobile Engineering，Lanzhou Institute of Technology，Lanzhou Gansu 730050,China)

The classification and basic principle of PC controlled ignition system were analyzed.Then its falut diagnosis and inspection methods for main components were proposed.

PC controlled ignition system；Falut diagnosis;Inspection

2013-11-25

尹新權(1979—)，男，碩士，講師，主要從事汽車先進控制技術研究。E-mail:xinquan0829@163.com。