广本雅阁轿车点火系统的故障检测与排除(2)

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2 广本雅阁轿车点火系统的组成及工作原理

雅阁点火系统主要由电源、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器、爆震传感器、冷却液温度传感器、电控单元（ECU）、点火控制器、点火线圈、高低压导线以及火花塞等组成。如图2-1所示。

凸轮轴位置传感器 曲轴位置传感器 点火线圈 车速传感器 空气流量传感器 节气门位置传感器 E C U 火花塞 火 电火控制器 花塞 冷却液温度传感器 进气温度传感器 爆震传感器 蓄电池电压信号 图2-1 雅阁点火系统组成

2.1 传感器

传感器主要用来检测与点火有关的发动机的工况信息，并将检测结果输入ECU，作为计算和控制点火时刻的依据。

（1）曲轴位置（转速与转角）传感器：检测发动机曲轴位置和转速信号。 （2）凸轮轴位置（上止点位置）传感器：检测活塞位置信号。 （3）空气流量传感器：检测进气量信号。

（4）节气门位置传感器：检测节气门的开度和加速信号。

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（5）进气温度传感器：检测进气温度信号。

（6）爆震传感器：用于点火提前角闭环控制系统。ECU根据爆燃传感器输出的信号来判断发动机是否发生爆震，从而对点火提前角进行修正。 2.2 电控单元（ECU）

微机控制点火系统仅是电子控制器的一个子系统。电子控制器（ECU）既是燃油喷射控制系统的控制核心，也是点火控制系统的核心。在ECU的只读存储器(ROM)中，除存储有监控和自检等程序之外，还存储有台架试验测定的该发动机在各种工况下的最佳点火提前角。随机存储器(RAM)用来存储微机工作时暂时需要存储的数据，如输入/输出数据、单片机运算得出的结果、故障代码、点火提前角修正数据等等，这些数据根据需要可随时调用或被新的数据改写。中央处理器（CPU）不断接受上述各种传感器发出的信号，并按预先编制的程序进行计算和判断后，向点火控制器发出最佳点火提前角。 2.3 执行器

执行器主要包括点火控制器、点火线圈、及火花塞等。

（1）点火控制器：是电控点火系统的执行元件，它可将电子控制系统输出的点火信号进行功率放大，驱动点火线圈工作。

（2）点火线圈：可将火花塞跳火所需的能量存储在线圈的磁场中，并将电源提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿点火的15-20kV高压电。

（3）火花塞：主要是利用点火线圈产生的高电压产生电火花，点燃气缸内的混合气体。 2.4 点火控制

点火控制主要包括点火提前角控制、闭合角控制和爆震控制三个方面。 2.4.1 点火提前角控制

点火提前角是指从火花塞跳火开始到活塞运行至压缩上止点时刻曲轴转过的角度。

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发动机启动时点火提前角的控制：发动机起动时，按ECU内存储的初始点火提前角（设定值）对点火提前角进行控制。起动时点火提前角的设定值随发动机而异，对一般的发动机而言，起动时的点火提前角是固定的，一般为10°左右。

在发动机起动过程中，发动机转速变化大，且由于转速较低（一般低于500r/min），进气歧管压力传感器信号或空气流量计信号不稳定，ECU无法正确计算点火提前角，一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角。此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne信号）和起动开关信号（STA信号）。

发动机启动后点火提前角的控制：发动机正常运转时（起动后），发动机ECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点火提前角，并根据其他有关信号进行修正，最后确定实际的点火提前角，并向电子点火控制器输出点火指令信号，以控制点火系的工作。最佳点火提前角 = 初始点火提前角 + 基本点火提前角 + 修正点火提前角

1）初始点火提前角

为了控制点火正时，电控单元根据上止点位置来确定点火提前角。发动机电控单元把判缸信号或曲轴的转角信号出现后第一个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，称之为初始点火提前角，其大小随发动机而异。

2）基本点火提前角

发动机正常运转时，电控单元按怠速和非怠速工况两种情况，确定基本点火提前角。

①发动机处于怠速工况时，电控单元根据节气门位置信号、发动机转速信号及空调开关信号，确定基本点火提前角。

②发动机处于怠速工况时，电控单元根据发动机转速和节气门位置信号，从预制在存储器中的数据表中查处相应的基本点火提前角。

3）修正点火提前角

修正点火提前角指电控单元根据有关传感器的信号，分别示出对应的修正值，它们的代数和就是修正点火提前角。除了转速和负荷以外，其他对点火提前角有重要影响的因素均归纳入到修正点火提前角中。修正点火提前角所包含的修

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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燃修正。归纳如图2-2所示：

起动点火 时间控制起动后点火时间控制固定点火提前角 基本点火提前角 由进气歧管压力（或进气量） 和转速确定 暖机修正 稳定怠速修正 空燃比反馈修正 修正点火提前角 ①暖机修正：发动机冷车起动后，冷却水温度较低时，应增大点火提前角。在暖机过程中，随冷却水温度的升高，点火提前角修正值逐渐减小。修正值的变化规律及大小随发动机暖机修正的主要控制信号包括冷却水温度信号、空气流量信号、节气门开度信号等。

②过热修正：发动机处于正常运行工况时，若冷却水温度过高，为了避免产生爆震，应将点火提前角推迟。发动机处于怠速工况时，若冷却水温度过高，为了避免发动机长时间过热，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、节气门开度信号等。

③空燃比修正：装有氧传感器的电控汽油喷射系统，其电控单元根据氧传感器的反馈信号将空燃比进行修正。随着修正喷油的增加或减少，发动机转速在一定范围内波动。为了高怠速的稳定性，在反馈修正油量减少时，点火提前角相应地增加。

空燃比反馈修正的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、车速信号等。

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点火点正火时正控时制控制 过热修正 爆燃修正 最大提前/延迟角控制 其他修正量

图2-2 点火提前角的修正

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④怠速稳定性修正：发动机处于怠速工况时，电控单元不断地计算发动机的平均转速，当发动机的转速低于规定的怠速转速时，电控单元根据实际转速与目标转速差值的大小相应地增大或减小点火提前角。

⑤爆震修正：爆震修正需要从爆震传感器传来的信号进行点火提前角的控制。当不爆震时加大点火提前角，产生爆震时逐步减小点火提前角，然后又加大，重复进行以使发动机尽可能不产生爆震，又能输出足够的功率。 2.4.2 闭合角控制

闭合角控制也称通电时间控制。

通电时间是指大功率管的导通时间，即点火线圈初级绕组的通电时间。当点火线圈的一次电路被接通后，其一次电流是按指数规律增长的，一次断开电流直接影响点火能量和二次电压最大值 U2max 。一次电路断开瞬间，一次电流所能达到的值即断开电流与一次电路接通的时间长短有关。只有通电时间达到一定值时，一次电流才能达到饱和，进而获得较高的二次电压。因此，必须保证有足够的通电时间。但如果通电时间过长，点火线圈又会发热并使电能消耗增大。考虑到上述两方面的要求，必须要控制一个最佳通电时间。另外，蓄电池电压变化也会影响一次电流，如蓄电池电压下降时，在相同的通电时间里一次电流所达到的值将会减小，因此必须对通电时间进行修正。 2.4.3 爆震控制

1）爆震的危害

爆震是汽油机工作时的一种不正常燃烧现象。产生爆震的原因：点火角过于提前、燃烧室过度积碳、发动机温度过高、空燃比不正确、燃油辛烷值过低。在正常火焰传播的过程中，处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合气，进一步受到压缩和热辐射的作用，加速了先期反应。如果在火焰前锋尚未到达之前，末端混合气已经自燃，则这部分混合气燃烧速度极快，火焰速度可达每秒百米甚至百米以上，使燃烧室内部局部压力，温度很高，并伴随有冲击波。压力冲击波反复撞击缸壁，发出尖锐的敲缸声，严重时破坏附着在汽缸壁表面的气膜和油膜，使传热增加，汽缸盖和活塞顶温度升高，冷却液过热，汽油机功率下降，油耗率增加，甚至造成活塞、气门烧坏，轴瓦破裂，火花塞绝缘体破坏，润滑油氧化成胶质，

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