廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 嚴(yán)景明

一、引言

隨著國(guó)內(nèi)汽車保有量的不斷增多，尤其是近年來(lái)家庭轎車擁有量的快速增長(zhǎng)，我國(guó)對(duì)汽車排放污染控制標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格。2010年7月后實(shí)施歐四排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)汽車點(diǎn)火系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求。如何在較短時(shí)間內(nèi)能正確診斷點(diǎn)火系統(tǒng)的故障并進(jìn)行修理，保證汽車的正常使用，這對(duì)汽車修理技術(shù)人員提高了更高的要求?，F(xiàn)在出廠的汽油轎車都配備有OBD-II車上診斷系統(tǒng)，可以利用檢測(cè)儀進(jìn)入診斷系統(tǒng)，讀取故障碼、數(shù)據(jù)流，分析故障相關(guān)原因，確定故障部位，排除故障。本文將介紹日、美、歐車系點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理和常見故障的診斷，以用于實(shí)踐課程教學(xué)。

二、基礎(chǔ)知識(shí)

近年來(lái)，轎車廣泛采用微機(jī)控制，點(diǎn)火系統(tǒng)由傳感器、執(zhí)行元件、控制模塊組成，按其高壓配電方式可分為雙缸同時(shí)點(diǎn)火和各缸獨(dú)立點(diǎn)火。

點(diǎn)火系統(tǒng)常見故障有：1）系統(tǒng)不工作，2）點(diǎn)火過(guò)早，3）點(diǎn)火過(guò)遲，4）發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，5）執(zhí)行元件：火花塞、高壓線、高壓線圈故障。

針對(duì)上述故障需要利用不同的診斷方法，判斷故障部位，從而快速高效排除故障。

對(duì)系統(tǒng)不工作故障，可對(duì)低壓和高壓電路分別檢查——低壓電路故障現(xiàn)象表現(xiàn)為蓄電池電量不足或搭鐵不良，傳感器損壞，導(dǎo)線連接不良。排故方法有萬(wàn)用表檢測(cè)電壓、電流和示波器檢測(cè)傳感器的輸出波型。高壓電路故障表現(xiàn)為高壓線漏電、脫落，火花塞間隙過(guò)大或過(guò)小，火花塞絕緣體損壞，點(diǎn)火線圈損壞。排故方法可用高壓試火法，即拔下某缸高壓線或獨(dú)立點(diǎn)火線圈，接上一火花塞，離缸體3-6mm處，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)試火，有強(qiáng)烈火花，可判明點(diǎn)火系統(tǒng)正常。

對(duì)點(diǎn)火過(guò)早或過(guò)遲故障，由于現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)不需進(jìn)行外部調(diào)整，就要檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)皮帶或正時(shí)鏈條是否正確。

對(duì)執(zhí)行元件的故障，一是進(jìn)行外觀檢查，二是對(duì)執(zhí)行元件由于工作性能不良導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定或發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈亮等情況，則需使用檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，以確定相應(yīng)維修方案。

三、案例分析與診斷方法范例

目前，在高職院校的汽車專業(yè)基本配備有相關(guān)的汽車檢測(cè)儀或示波器等設(shè)備，利用檢測(cè)儀可以進(jìn)入車上的診斷系統(tǒng)，讀取故障碼或數(shù)據(jù)流，用示波器檢測(cè)傳感器或執(zhí)行元件的輸出信號(hào)波型，從而能快速確定故障部位，提高工作效率。由于日、美、歐等車系點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理的差異，因而檢測(cè)方法也不同。以下詳述：使用金德KT600專家版（帶示波器功能）檢測(cè)儀對(duì)日、美、歐三種車系點(diǎn)火系統(tǒng)分別診斷。

（一）日本車系的診斷

日本豐田汽車的產(chǎn)量位居前列，在我國(guó)的保有量也最大，下面以豐田威馳1NZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)為例，介紹其診斷方法。

1、1NZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理

1NZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)為直列4缸，排量1.5L，每個(gè)氣缸配有一個(gè)單獨(dú)的點(diǎn)火線圈，點(diǎn)火順序?yàn)?-3-4-2。

1）傳感器位置

曲軸位置傳感器一個(gè)，位于曲軸皮帶輪后方、正時(shí)鏈蓋板側(cè)面；凸輪軸位置傳感器也是一個(gè)，在氣缸蓋后方、進(jìn)氣凸輪軸后面，兩個(gè)傳感器均為雙線磁電式。

2）控制原理

曲軸位置傳感器由感應(yīng)線圈和信號(hào)板組成，位于曲軸前端的信號(hào)板有36個(gè)齒位，而實(shí)際有34個(gè)齒，其中有兩個(gè)為缺齒，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈為360°，因此，每個(gè)齒位角度為10°，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU把1個(gè)齒運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等分10份，得出1°曲軸轉(zhuǎn)角的時(shí)間。凸輪軸信號(hào)輪有三個(gè)齒，與曲軸位置傳感器配合，能識(shí)別第一缸上止點(diǎn)的位置。

點(diǎn)火線圈的線連接器為四腳，1號(hào)腳是電源線，點(diǎn)火開關(guān)在ON位時(shí)的供給電源12伏；2號(hào)腳是反饋信號(hào)IGF，當(dāng)斷開線圈的線連接器，點(diǎn)火開關(guān)在ON時(shí)，IGF電壓約為5伏；3號(hào)腳是點(diǎn)火觸發(fā)信號(hào)IGT，IGT電壓約為2.5伏，測(cè)量方法同2號(hào)腳；4號(hào)腳是地線。

發(fā)動(dòng)機(jī)ECU從曲軸信號(hào)輪上接收到轉(zhuǎn)速NE信號(hào)，同時(shí)也接收到凸輪軸信號(hào)G2，通過(guò)輸出信號(hào)IGT觸發(fā)點(diǎn)火線圈的功率控制管導(dǎo)通和截止，使線圈內(nèi)的次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓電，輸給火花塞，另外點(diǎn)火線圈會(huì)有反饋信號(hào)IGF給ECU，起安全保護(hù)作用。若ECU通過(guò)IGT信號(hào)觸發(fā)點(diǎn)火線圈6次以上，而點(diǎn)火線圈連續(xù)6次沒(méi)有IGF信號(hào)返給ECU，表明點(diǎn)火線圈沒(méi)有高壓點(diǎn)火，則ECU會(huì)切斷有故障汽缸的噴油器工作，防止汽油噴入汽缸導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。如果沒(méi)有轉(zhuǎn)速NE信號(hào)輸入到ECU，則發(fā)動(dòng)機(jī)是不能起動(dòng)的，若沒(méi)有凸輪軸信號(hào)G2輸入到ECU，則導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難。

2、故障診斷

1）P0335故障碼診斷

該碼表示曲軸位置傳感器或線路有故障。檢測(cè)方法為打開點(diǎn)火開關(guān)至ON位，可以先用檢測(cè)儀讀取故障碼，然后清碼，再起動(dòng)幾次，讀取故障碼，確認(rèn)是否為真正存在的故障碼。若顯示有P0335，測(cè)量傳感器電阻，在冷態(tài)時(shí)0-50℃，阻值為980-1600Ω，為了更準(zhǔn)確判斷傳感器輸出波形可用示波器檢測(cè)。正常波形如圖1，檢測(cè)條件：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，示波器單位量選擇為縱坐標(biāo)5V/DIV，橫坐標(biāo)20ms/DIV。其中通道CH1是G2信號(hào)，通道CH2是NE信號(hào)。

圖1 G2、NE信號(hào)波形圖

2）P0340故障碼診斷

該碼表示凸輪軸位置傳感器或線路有故障，讀碼方法同P0335。測(cè)量傳感器電阻，在冷態(tài)時(shí)0-50℃，阻值為1600-2700Ω，信號(hào)G2波形可參考圖1。

3）點(diǎn)火線圈電路故障診斷

當(dāng)點(diǎn)火線圈1、2、3、4號(hào)電路有故障時(shí)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)故障碼為P1300、P1305、P1310、P1315。點(diǎn)火線圈電壓檢測(cè)可參考工作原理，用示波器檢測(cè)的正常波形如圖2，檢測(cè)條件：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，示波器單位量選擇為縱坐標(biāo)2V/DIV，橫坐標(biāo)20ms/DIV。其中通道CH1是IGT信號(hào)，通道CH2是IGF信號(hào)。

圖2 IGT、IGF信號(hào)波形圖

（二）美系車型的診斷

在國(guó)內(nèi)，美國(guó)車型保有量較大是上海通用汽車公司生產(chǎn)的別克君威、凱越、賽歐，其中君威2.5的點(diǎn)火系統(tǒng)稍為復(fù)雜，也代表了美國(guó)車型的特點(diǎn)。

1、君威2.5的點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理

君威2.5采用V6發(fā)動(dòng)機(jī)，前排（靠近水箱側(cè)）為2、4、6缸，后排為1、3、5缸，點(diǎn)火次序?yàn)?-2-3-4-5-6，每?jī)蓚€(gè)氣缸1-4、2-5、3-6共用一個(gè)點(diǎn)火線圈，雙缸同時(shí)點(diǎn)火。

（1）傳感器位置

君威2.5曲軸位置傳感器有兩個(gè)，分別為曲軸位置傳感器（24X、7X），凸輪軸位置傳感器一個(gè)（CMP）。24X曲軸位置傳感器位于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸前端部的緩振平衡器后面，傳感器為三線霍爾感應(yīng)式；另一個(gè)7X曲軸位置傳感器位于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后下方，排氣歧管下部，傳感器為雙線磁電式；凸輪軸位置傳感器位于缸體前部、助力泵下面，傳感器為三線霍爾感應(yīng)式。

（2）控制原理

1）7X曲軸位置傳感器：信號(hào)齒為鑄在曲軸上的一個(gè)圓輪上，共有7個(gè)切槽，輪上6個(gè)槽以60°均布，第7個(gè)槽距離前一個(gè)槽為10°。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，7X信號(hào)送到點(diǎn)火控制模塊（ICM），ICM將7X信號(hào)除以2得到3X參考信號(hào)，3X信號(hào)被送到動(dòng)力控制模塊（PCM）。

2）曲軸皮帶輪的齒環(huán)上均布有24個(gè)缺口。當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，24X曲軸位置傳感器向PCM提供曲軸的位置，PCM將24X信號(hào)與7X信號(hào)以及3X信號(hào)進(jìn)行比較后，由PCM確定正確的噴油時(shí)刻、噴油脈寬以及點(diǎn)火時(shí)刻。如果24X曲軸位置傳感器采集到錯(cuò)誤的曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)，PCM就不能發(fā)出正確的控制信號(hào)，從而造成起動(dòng)困難。此時(shí)PCM會(huì)利用3X參考信號(hào)電路控制噴油和點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)將繼續(xù)起動(dòng)并僅采用3X參考信號(hào)和凸輪軸信號(hào)運(yùn)行。

3）在曲軸轉(zhuǎn)一圈時(shí)，24X曲軸位置傳感器能夠產(chǎn)生24個(gè)信號(hào)脈沖，因此被用于精確控制點(diǎn)火和噴油，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的過(guò)程中以及轉(zhuǎn)速低于1200r／min的范圍內(nèi)起作用，而在轉(zhuǎn)速高于1200r／min時(shí)則不再參與工作。

4）在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于1600r／min時(shí)，由7X曲軸位置傳感器產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)點(diǎn)火控制模塊ICM計(jì)算，得出的3X曲軸位置信號(hào)脈沖提供給PCM用于控制噴油和點(diǎn)火，3X曲軸傳感器脈沖信號(hào)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1200～10000r／min的范圍內(nèi)起作用。7x曲軸位置傳感器是點(diǎn)火系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果該傳感器損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)將不能起動(dòng)。

2、常見故障診斷方法

1）故障碼P1374的診斷。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于1600r／min時(shí)，PCM在接收到3X信號(hào)不正確時(shí)，PCM將3X參考信號(hào)與24X脈沖信號(hào)和凸輪軸位置傳感器信號(hào)脈沖作對(duì)比，如果24X脈沖信號(hào)和3X參考信號(hào)的比值不等于8，或24X脈沖信號(hào)和凸輪軸位置傳感器脈沖信號(hào)的比值等于48出現(xiàn)10秒以上，PCM便設(shè)置故障碼P1374。PCM利用24X脈沖信號(hào)和CMP脈沖信號(hào)進(jìn)行點(diǎn)火和噴油控制，發(fā)動(dòng)機(jī)仍可運(yùn)轉(zhuǎn)，但會(huì)點(diǎn)亮儀表板上的故障指示燈（SERVICE ENGINE SOON），可以用檢測(cè)儀讀取故障碼。

2）故障碼P0336的診斷。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于1200r／min時(shí)，PCM利用24X脈沖信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸位置，并監(jiān)視24X脈沖信號(hào)的脈沖數(shù)，將24X脈沖信號(hào)與3X參考信號(hào)和CMP脈沖信號(hào)作對(duì)比，如果PCM接收到的24X脈沖信號(hào)不正確，PCM便設(shè)置故障碼P0336，PCM利用3X參考信號(hào)和CMP脈沖信號(hào)進(jìn)行點(diǎn)火和噴油控制，發(fā)動(dòng)機(jī)仍可運(yùn)轉(zhuǎn)，但會(huì)點(diǎn)亮儀表板上的故障指示燈，也可以用檢測(cè)儀讀取故障碼。

3）發(fā)動(dòng)機(jī)斷火、缺火的診斷。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)斷火、缺火時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)不穩(wěn)定，并且負(fù)載增加更加明顯，可以用檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，先讀取故障碼，會(huì)顯示碼P0300，其含義是發(fā)動(dòng)機(jī)缺火，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，PCM檢測(cè)到個(gè)別氣缸有缺缸現(xiàn)象，為了準(zhǔn)確判斷是哪個(gè)缸缺火，可進(jìn)入到“專用性能”，選擇“缺火圖示”，觀察各缸累計(jì)缺火次數(shù)，依據(jù)某缸缺火次數(shù)越多則工作性能也差，需要對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)部件如火花塞、高壓線、點(diǎn)火線圈檢查或更換；同時(shí)對(duì)燃油供給系統(tǒng)檢查，包括測(cè)試燃油壓力，拆檢噴油器，對(duì)噴油器用超聲波清洗儀進(jìn)行清洗，檢測(cè)噴油量，另外還要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力、正時(shí)機(jī)構(gòu)檢查。

（三）歐系車型的診斷

歐洲車系以德國(guó)最為出名，我國(guó)與德國(guó)合資生產(chǎn)的公司最早為上海大眾，其中波羅車款是家庭轎車中保有量較多的。下面以波羅為例，介紹其常見故障診斷方法。

1、波羅1.4 BMG發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理

BMG發(fā)動(dòng)機(jī)為直列4缸，每缸獨(dú)立的點(diǎn)火線圈，點(diǎn)火順序?yàn)?-3-4-2。

1）傳感器位置

曲軸位置傳感器G28，是三線磁電感應(yīng)式，位于缸體的中后部、進(jìn)氣岐管下方；凸輪軸位置傳感器G163，在氣缸蓋上方、進(jìn)氣凸輪軸后面，傳感器均為三線霍爾式。

2）控制原理

曲軸位置傳感器G28由信號(hào)板和感應(yīng)線圈組成，信號(hào)板安裝在曲軸上，有60個(gè)齒位，而實(shí)際有58個(gè)齒，其中有兩個(gè)為缺齒，曲軸每轉(zhuǎn)一圈為360°，因此，每個(gè)齒位代表6°，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J220把1個(gè)齒位運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等分6份，得出1°曲軸轉(zhuǎn)角的時(shí)間。凸輪軸信號(hào)輪有三個(gè)齒，與曲軸位置傳感器配合，能識(shí)別第一缸上止點(diǎn)的位置。

點(diǎn)火線圈為四孔插頭，包含有初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和功率放大器，1號(hào)腳是初級(jí)線圈地線；2號(hào)腳是次級(jí)線圈地線；3號(hào)腳是電源線，點(diǎn)火開關(guān)在ON位時(shí)的供給電源12伏；4號(hào)腳是控制信號(hào)線。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J220接收G28的轉(zhuǎn)速信號(hào)，同時(shí)也接收到凸輪軸G163信號(hào)，通過(guò)輸出信號(hào)觸發(fā)點(diǎn)火線圈的功率控制管導(dǎo)通和截止，使次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓電，傳給火花塞點(diǎn)火，也噴油器進(jìn)行噴油。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，G28信號(hào)中斷，則發(fā)動(dòng)機(jī)馬上熄火；而G163信號(hào)中斷，發(fā)動(dòng)機(jī)仍能運(yùn)轉(zhuǎn)，但對(duì)噴油時(shí)刻控制和配氣相位有一定影響。

2、故障診斷

1）P16706故障碼。該故障碼顯示曲軸位置傳感器G28電路有故障，檢測(cè)方法可參考豐田車型。G28的2號(hào)、3號(hào)插孔是傳感器線圈繞組，測(cè)量其阻值應(yīng)在450-1000Ω范圍內(nèi)，1號(hào)插孔是屏蔽線，分別測(cè)量1-2，1-3的阻值應(yīng)為無(wú)窮大，輸出波形與豐田的NE信號(hào)相似。

2）P00515故障碼。該故障碼含義是霍爾傳感器G163對(duì)地短路，故障范圍有：傳感器性能不良或安裝不當(dāng)；正時(shí)不對(duì)；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元工作不良。G163是三線霍爾式，1號(hào)插孔是供給電源5伏，2號(hào)插孔是輸出信號(hào)，3號(hào)插孔是地線；信號(hào)波形是12伏矩形方波，可用示波器測(cè)量。若波形正常，則要重點(diǎn)檢查配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)是否對(duì)正，對(duì)于凸輪可變正時(shí)機(jī)構(gòu)，則要求：進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸傳動(dòng)鏈條中，凸輪軸鏈輪頸部的凹槽標(biāo)記和鏈條顏色標(biāo)記之間的距離為16個(gè)鏈節(jié)，否則多一個(gè)或少一個(gè)鏈節(jié)均出現(xiàn)故障碼P00515。

3）P16684故障碼。該故障碼含義是某缸失火檢測(cè)，即點(diǎn)火系統(tǒng)中有缺火現(xiàn)象，一般還出現(xiàn)P16685、P16686、P16687、P16688等故障碼，對(duì)應(yīng)為第1、2、3、4缸失火?？刹扇?duì)換部件方法來(lái)確認(rèn)，例如：第1缸有失火，可以將第2缸的火花塞或點(diǎn)火線圈與第1缸對(duì)換，后清除故障碼試車，再讀碼。如果故障碼出現(xiàn)在第2缸，可判明原來(lái)第1缸火花塞或點(diǎn)火線圈性能不良，需要更換。同時(shí)波羅等大眾車型容易出現(xiàn)：長(zhǎng)時(shí)間用車后，噴油器堵塞或進(jìn)氣門積炭導(dǎo)致冷車不易起動(dòng)、加速不順、發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)等現(xiàn)象。因此，建議：每四萬(wàn)公里需清洗噴油器和保養(yǎng)燃油系統(tǒng)。

四、小結(jié)

綜上所述，在點(diǎn)火系統(tǒng)的教學(xué)中，首先要讓學(xué)生理解點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理，同時(shí)也要掌握有關(guān)汽車機(jī)械知識(shí)，能使用檢測(cè)儀進(jìn)行常規(guī)的讀碼，再用萬(wàn)用表測(cè)量電阻或電壓，配合示波器檢查傳感器或執(zhí)行元件的波形，分析故障原因，查閱相關(guān)資料，逐步排除故障。學(xué)生通過(guò)對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，能熟練使用汽車檢測(cè)儀，并能學(xué)以致用，對(duì)汽車日新月異的其他電控系統(tǒng)也能主動(dòng)學(xué)習(xí)、掌握維修方法；不斷探索，將自己鍛煉成為一個(gè)高技能的汽車專業(yè)人才。

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