微机控制点火系统故障诊断与检修

尹新权,刘小斌,王珺(兰州工业学院汽车工程学院，甘肃兰州 730050)

微机控制点火系统故障诊断与检修

尹新权,刘小斌,王珺
(兰州工业学院汽车工程学院，甘肃兰州 730050)

分析了微机控制点火系统分类与工作原理，提出微机控制点火系统故障诊断思路及主要元件故障检修方法。

微机控制点火系统；故障诊断；检修

0 引言

现代汽车汽油发动机中,大多数采用了微机控制点火(ESA)系统。文中详细分析了微机控制点火系统分类与工作原理，并提出了微机控制点火系统故障诊断思路及主要元件故障检修方法。

1 微机控制点火系统分类与工作原理

微机控制的点火系统按有无分电器，可分为有分电器的微机控制点火系统和无电器的微机控制点火系统[1]。

1.1 有分电器的微机控制点火系统

有分电器的微机控制点火系统工作电路如图1所示。该类型点火系统分电器一般由配电器和信号发生器组成，取消了机械式离心点火提前机构和真空点火提前机构。信号发生器按工作原理的不同可分为磁感应式、霍尔式和光电式3种类型。

发动机工作时，ECU接收到信号发生器及其他各传感器的信号，通过运算确定该工况下最佳点火提前角和点火线圈初级电路闭合角，并以此向电子点火器发出点火正时指令(IGt)。电子点火器根据ECU的指令控制点火线圈初级绕组的导通和截至。当初级电路中的电流被截至时，次级绕组中感应出高压电，再由配电器送至相应气缸的火花塞产生电火花。

为实现点火提前角的精确控制，由信号发生器产生G信号(或由凸轮轴位置传感器产生)和Ne信号作为主控信号来进行控制。G信号是活塞运行到压缩行程上止点位置的判别信号，主要用来确定点火时刻控制基准和气缸的判别。Ne信号指发动机曲轴转速信号，ECU根据该信号，可准确计算出曲轴每转1°所用时间，结合G信号实现最佳点火提前角的精确控制。

为保证点火系统可靠工作，点火电子组件中设有点火确认信号(IGf)发生电路，在点火线圈初级电流切断、初级绕组产生自感电动势时，输出点火确认信号IGf给ECU，以监视点火控制电路是否正常工作。

1.2 无分电器的微机控制点火系统

无分电器的微机控制点火系统简称DIS(Direct Ignition System)。DIS取消了传统的分电器，直接将点火线圈次级绕组两端与火花塞相连，即把点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火。它可消除分火头与分电器盖边电极的火花放电现象，缩短点火高压输送线路，减少电磁干扰和点火能量的损耗，因此采用DIS的车型越来越多。

无分电器的微机控制点火系统可分为二极管配电点火方式、分组点火方式和独立点火方式3种类型。

1.2.1 二极管配电点火方式

二极管配电式无分电器微机控制点火系统采用同时点火方式，工作原理如图2所示。其特点是4个汽缸共用1个点火线圈(2个初级绕组N1、N2和1个次级绕组N3)，利用4个二极管的单向导电特性交替完成对1号、4号缸和2号、3号缸配电过程。

当ECU接收到各传感器的相应信号时，向点火电子组件发出1号、4号缸触发信号，其控制回路使初级绕组N1中的电流被切断，在次级绕组N3中感应出下“+”上“-”的高压电，使1号缸和4号缸两火花塞同时跳火；当曲轴转过180°后，ECU接收传感器信号向点火电子组件发出2号、3号缸触发信号，其控制回路使初级绕组N2中的电流被切断，在次级绕组N3中感应出下“-”上“+”的高压电，使2号缸和3号缸两火花塞同时跳火。发动机曲轴转2圈，各缸点火2次，有效点火2次，做功1次。

1.2.2 分组点火方式

分组点火方式无分电器微机控制点火系统是将2个活塞同时到达上止点位置的气缸(1个为压缩行程的上止点，1个为排气行程的上止点)分为1组，共用1个点火线圈。以6缸发动机为例，其工作原理如图3所示。

工作时，ECU接收各传感器信号，选择点火的气缸，并将点火信号IGt送给点火电子组件，使负责相应气缸点火的点火线圈初级绕组断电，同时直接向2个缸的火花塞输出高压电。其中，一个气缸接近压缩行程的上止点，火花塞跳火可点燃该缸的混和气，为有效点火；而另一个气缸接近排气行程的上止点，火花塞跳火不起作用，为无效点火。

从图3可以看出，ECU给电子点火器提供IGt信号外，还有IGdA和IGdB辅助判缸信号。这是因为IGt信号只指令点火器执行点火，但该哪一组共用点火线圈点火，还需通过IGdA和IGdB信号状态来辅助判断。其判别方式为：IGdA为“0”、IGdB为“1”时，1号、6号缸点火；IGdA为“0”、IGdB为“0”时，2号、5号缸点火；IGdA为“1”、IGdB为“0”时，3号、4号缸点火。

另外，在高压回路中串联有高压二极管，主要用来防止点火线圈初级电路导通的瞬间所产生的二次电压加在火花塞上产生误点火。

1.2.3 独立点火方式

独立点火方式无分电器微机控制点火系统特点是各缸均有一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸数相等，如图4所示。每个单独的点火线圈直接安装在火花塞上，可以省去高压线，使点火能量的损失和点火系统的故障率进一步降低，同时可以减少电磁干扰。另外，由于每缸均有一个点火线圈，即使发动机转速很高，点火线圈初级绕组也有较长的通电时间，可提供足够的点火电压和点火能量。

工作时，ECU根据各传感器的信号确定各缸点火提前角的精确时刻，按序向电子点火器发出指令IGt1，IGt2，IGt3，IGt4，由电子点火器按序直接控制各缸点火线圈初级电路由导通转为截至，次级线圈感生高压直接传给火花塞产生电火花，实现点火。同时，电子点火器向ECU反馈IGf信号。

2 微机控制点火系统故障诊断与检修

当怀疑微机控制点火系有故障时，一般先利用自诊断系统进行故障诊断。通过故障诊断仪调取故障代码，针对故障码所指示的故障部位和故障元件进行检测与维修，经路试证明故障全部排除后，清除故障码，之后再用故障诊断仪阅读，如无故障码显示，自诊断结束。

但是，微机控制点火系统有些故障并不以故障码的形式体现出来，这时就需要人工诊断。具体诊断方法按有分电器点火系统和无分电器点火系统进行。

2.1 有分电器微机控制点火系统故障诊断

对于有分电器微机控制点火系统，一般从中心高压线的跳火试验开始，其常规方法故障诊断流程如图5所示。

2.2 无分电器微机控制点火系统故障诊断

对于无分电器微机控制点火系统，由于高压配电方式和有分电器微机控制点火系统不同，由点火系统引起个别气缸工作不良(或不工作)故障的原因和诊断方法也相应存在一些差异，一般可用高压线对缸体试火的方法仔细检查。如果是火花塞缺火导致的个别缸工作不良，主要原因除了火花塞、高压线的故障外，还可能是相应的点火信号控制电路连接不良或点火线圈、点火控制器、计算机控制单元等相应部分发生故障，可以从分缸高压线的跳火情况进行检查。

2.3 微机控制点火系统的检修

微机控制点火系统故障现象一般为发动机不能起动、运转不稳、加速不良、熄火、油耗增加及排放超标等。其故障的检查与维修，依据点火系统的组成和工作原理，主要进行主要元件及控制电路的检修等。

2.3.1 点火线圈的检修

点火线圈损坏或工作不良容易导致点火能量不足或失火，造成发动机不能起动、怠速不稳、加速不良、排放超标等故障[2]。

微机控制点火系统的点火线圈为高能点火线圈，可在万能试验台上进行测试，通过测量跳火间隙判断点火线圈的性能。高能点火线圈初级绕组的电阻一般较小，可通过测量其初级绕组和次级绕组的电阻值，判断点火线圈是否断路、短路和搭铁。桑塔纳轿车点火线圈初级绕组的电阻为0.52～0.76 Ω，次级绕组的电阻为2.4～3.5 Ω；红旗、奥迪轿车点火线圈初级绕组的电阻为0.6～0.7 Ω，次级绕组的电阻为2.5～3.5 Ω。

2.3.2 火花塞的检修

火花塞常见故障是电极间隙过大或过小、积炭、电极烧蚀、火花塞漏气，易引起发动机怠速不稳、熄火、加速不良、排放超标等故障。

火花塞检修可从如下几个方面进行。(1)火花塞电极间隙可用塞尺或专用间隙规测量，电极间隙不符合规定要求时，可轻轻扳动侧电极进行调整或直接更换同型号火花塞；(2)火花塞积炭一般是由可燃混合气过浓和火花塞温度过低引起的，应查清混合气过浓的故障原因，予以排除，对于热特性偏冷引起的火花塞温度过低故障，可更换热特性适应的火花塞；(3)火花塞电极烧蚀一般是燃烧室温度过高、火花塞过热、火花塞散热不良引起的，可更换热特性适应的火花塞，同时找出燃烧室温度过高、火花塞散热不良的故障原因并排除；(4)火花塞漏气通常是在绝缘体外表面沿漏气方向出现灰黑色条纹，造成绝缘体与壳体密封不良引起的，出现这种故障时，应立即更换火花塞。

2.3.3 曲轴位置传感器的检修

曲轴位置传感器工作不良可导致发动机无法起动、怠速不稳、加速不良、排气管“放炮”、动力不足等故障现象。

以磁感应式曲轴位置传感器为例，其检修可分为静态检修和在线检修，检修步骤如下：

静态检修：(1)断开ECU与分电器(或曲轴轴位置传感器)导线插接器，用万用表的电阻挡在分电器(或曲轴轴位置传感器)的接线插座上，测量曲轴位置传感器各感应线圈的电阻阻值，电阻值应符合标准值，否则更换曲轴位置传感器；(2)拆下分电器盖、分火头等，用厚薄规测量信号转子与传感线圈凸出部分的空气间隙，空气间隙应符合标准，不符合标准应调整。

在线检修：(1)拔下点火线圈上的中心高压线及各喷油嘴上的线束；(2)拔下曲轴位置传感器的导线插接器，将示波器输入接线与导线插接器G1-G-，G2-G-，Ne-G-端子连接，用起动机带动发动机旋转(保持30s)，示波器显示波形应与该传感器标准波形一致，否则应进一步检修。

2.3.4 电子点火器的检修

电子点火器工作不良容易造成发动机不能起动、怠速不稳、加速不良、排放超标等故障。

微机控制点火系统的电子点火器基本电路如图6所示。

当检测电子点火器是否存在故障时，可采用一试灯接于点火线圈的“-”端和电子点火器之间，如图7所示，拔下电子点火器与ECU的连接线端，用1节或2节干电池去触发电子点火器“A”端，将使试灯闪亮，如果试灯不闪亮，应调换干电池的极性或重新检查接线端子是否有误。试灯如果仍然不亮或长亮不闪，说明电子点火器有故障，应予以更换。

也可以按图6所示将点火线圈与电子点火器的导线连接器插接好，用电压表或示波器检查发动机ECU端子间的电压，其电压值应符合标准值。如不符，则需更换点火器或ECU。

另外，电子点火器检修还可以用替换法。即用同规格的电子点火器替换怀疑有故障的电子点火器，如故障排除，则证明电子点火器损坏。该方法是判断电子点火器故障最简单、最有效的方法，但必须备有相同规格的新电子点火器。

2.3.5 电子控制单元(ECU)的检修

电子控制单元故障容易造成发动机无法起动或起动后怠速不稳。

虽然电子控制单元在设计上有很高的可靠性，但由于生产质量、使用环境、使用方法和检修方法的差异，汽车ECU故障率呈不断上升趋势。确定ECU损坏的通常方法是在相关传感器信号都能正常输入ECU、所有执行器工作正常的情况下，ECU却不能正确输出控制信号来驱动执行器。

ECU故障一般体现在以下几个方面：(1)ECU电源部分故障。一般是因为就车充电时，充电机电压过高，或极性接反等原因。这种情况下一般会烧坏大功率稳压二极管等元件，更换后即可排除故障。(2)输入/输出电路故障。一般是放大电路元件烧坏，主要是由于环境温度或工作时散热不良造成。(3)存储器部分故障。对于EPROM或EEPROM出现故障，可更换元件。(4)特殊故障。被水浸过的车辆，ECU会出现腐蚀，造成元件引脚断路、粘连或元件损坏，可逐个检查修复或更换元件。

目前，ECU应用较多的多层线路技术，一般检修人员无法了解线路的走向及各元件的连接情况，无从分析其电路结构，维修困难较大。因此，非专业人员不要盲目对ECU进行检修，以免人为引起或扩大ECU故障。

【1】 曹治琬.汽油机电控点火系统的高压配电房时[J].汽车电器，2001(5)：57-59.

【2】 高照亮.大众轿车无分电器点火系统故障诊断与检修[J].汽车电器，2006(8)：45-50.

【3】 吴文琳.汽车电脑原理与检修[M].北京：人民邮电出版社，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

尹新权(1979—)，男，硕士，讲师，主要从事汽车先进控制技术研究。E-mail:xinquan0829@163.com。