发动机点火系拆装与检测

任务一　AJR发动机点火系拆装与检测

任务目标

1．能够结合实物说出微机控制点火系统的工作原理;

2．能够单独在桑塔纳2000实车与桑塔纳2000AJR发动机试验台架指出与整个点火系相关的设备并说出其名称;

3．能够具有独立进行火花塞的拆装能力;

4．能够具有独立进行火花塞检测与调整的能力;

5．能够具有独立进行点火线圈的拆装能力;

6．能够具有独立使用万用表来检测点火线圈好坏的能力。

必备知识

现代汽车普遍采用微机控制点火系统，这是因为利用微机控制点火不仅点火能量大、控制精度高，而且能够燃烧稀薄混合气，从而降低燃油消耗、减少废气排放。为了充分利用发动机电子控制系统的传感器、电子控制单元等系统资源，目前汽车电子控制系统普遍将发动机燃油喷射控制系统与点火控制系统组合在一起，并采用同一个电控单元ECU进行控制。如图8－1所示为典型的微机控制点火系统的组成。

J220—发动机ECU;N152—点火控制组件;N122—点火控制器;N128—点火线圈;Q—火花塞G40—凸轮轴位置传感器;G70—空气流量传感器;G62—冷却液温度传感器;G72—进气温度传感器G69/F60—节气门位置传感器/怠速开关;G61/G66—爆震传感器;G28—曲轴位置传感器

图8－1　微机控制点火系统的组成

1．微机控制点火系统的组成

1)传感器

传感器是一种信号转换装置，其功用是检测发动机在不同工况下的各种电量、物理量和化学量等参数，并将这些参数转换成计算机可以识别的电信号输入电控单元ECU。

(1)空气流量传感器AFS(Air Flow Sensor)

AFS用于检测吸入发动机气缸的进气量的多少。空气流量信号输入ECU后，除了用于计算基本喷油时间之外，还用做负荷信号来计算和读取基本点火提前。

(2)曲轴位置传感器CPS(Crankshaft Position Sensor)

曲轴位置传感器用于检测发动机的曲轴转速高低和转角大小。

(3)凸轮轴位置传感器CPS(Camshaft Position Sensor)

凸轮轴位置传感器用于检测活塞处于上止点的位置，故又称为气缸识别传感器。并且在部分汽车发动机电子控制系统中，曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器是制成一体的，统称曲轴位置传感器。

在微机控制电子点火系统中，发动机曲轴转角信号用来计算具体的点火时刻，转速信号用来计算和读取基本点火提前角。凸轮轴位置与曲轴位置传感器是保证ECU控制电子点火系统正常工作最基本的信号。

为在英文缩写区别曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器，所以一般曲轴位置传感器的英文缩写为CKP，而凸轮轴位置传感器的英文缩写为CMP。

(4)节气门位置传感器TPS(Throttle Position Sensor)

TPS用于检测节气门开度大小，如节气门关闭、部分开启和全开等。此外，电控单元通过计算节气门位置传感器信号的变化率，便可得到汽车加速或减速信号。并且利用该信号和车速信号来综合判断发动机所处的实际工况，从而对点火提前角进行修正。

(5)冷却液温度传感器CTS(Coolant Temperature Sensor)

CTS用于检测发动机冷却液温度的高低，又称为水温传感器。该信号反映发动机工作温度的高低。在微机控制点火系统中，ECU除了利用该信号对基本点火提前角进行修正以外，还要利用该信号控制启动和发动机暖机期间的点火提前角。

(6)进气温度传感器IATS(IntakeAir Temperature Sensor)

ZATS用于检测吸入发动机气缸空气的温度高低。在微机控制点火系统中，ECU利用该信号对基本点火提前角进行修正。

(7)爆震传感器KS(Knock Sensor)

KS用于检测发动机是否爆震以及爆震的强度大小。该传感器是点火提前角闭环控制(防爆震控制)系统必不可少的传感器。ECU利用该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)开关信号

各种开关信号用于修正点火提前角。

(1)启动开关信号STA(Start Switch)

当点火开关接通“启动(ST)”挡位时，向电控单元ECU输入一个高电平信号。启动开关信号用于启动时修正点火提前角。

(2)空调开关信号A/C(Air Conditioning)

当空调开关接通时，其向电控单元ECU提供信号。空调开关信号用于怠速工况下使用空调时修正点火提前角。

3)发动机电控单元

图8－2　电控单元ECU组成框图与ECU外形结构

如图8－2所示，发动机电控单元ECU，又称为电子控制器或电子控制组件，俗称电脑，是发动机控制系统的核心部件。电控单元主要由输入回路、单片微型计算机(单片机)和输出回路三部分组成。电控单元ECU的主要功用是接受各种传感器和控制开关输出的发动机工况信号，根据电控单元ECU内部预先编制的控制程序和存储的实验数据，通过数学计算和逻辑判断确定出适合发动机工况的点火提前角等参数，并将这些参数转换成电信号向点火控制器发出最佳点火提前角和点火线圈初级电路导通时间的控制信号，从而使发动机保持最佳运行状态。

4)执行器

微机控制电子点火系统中的执行器主要是点火控制器和点火线圈，它们的作用在于接受电控单元发出的控制指令，适时接通或切断点火线圈初级电流，并产生高压电点燃气缸内的可燃混合气。

2．微机控制点火系统的控制原理

图8－3　微机控制点火系统控制原理图

微机控制点火系统的控制原理如图8－3所示，曲轴位置传感器CPS向ECU提供发动机转速、曲轴转角信号，转速信号用于计算确定点火提前角，转角信号用于控制点火时刻(点火提前角)。空气流量传感器AFS和节气门位置传感器TPS向ECU提供发动机负荷信号，用于计算确定点火提前角。冷却液温度信号CTS、进气温度信号IATS、车速信号VSS、空调开关信号A/C以及爆震传感器KS等等，用于修正点火提前角。

发动机工作时，CPU通过上述传感器把发动机的工况信息采集到随机存储器RAM中，并不断检测凸轮轴位置传感器信号CMP，判定是哪一缸即将到达压缩上止点。当接收到标志信志信号后，CPU立即开始对曲轴信号进行计数，以便控制点火提前角。与此同时，CPU根据反映发动机工况的转速信号、负荷信号以及与点火提前角有关的传感器信号，从只读存储器中存储的三维点火脉谱图(如图8－4所示)中查询出相应工况下的最佳点火提前角。在此期间，CPU一直在对曲轴转角信号进行计数，判断点火时刻是否到来。当曲轴转角等于最佳点火提前角时，CPU立即向点火控制器发出控制指令，使功率三极管VT截止，点火线圈初级电流切断，次级绕组产生高压电，并按发动机点火顺序分配到各缸火花塞，跳火点燃可燃混合气。

图8－4　三维点火脉谱图

任务实施

1．考核标准

2．相关设备

(1)常用工具一套;

(2)汽车检测专用数字式万用表一个;

(3)火花塞套筒、火花塞电极间隙量规;

(4)开口扳手一套，一字及十字起子各两个;

(5)桑塔纳2000AJR发动机试验台架。

3．注意事项

(1)拆卸点火系的导线时，应先关掉点火开关;

(2)禁止采用搭铁试火法检测电子点火线路;

(3)使用带快速充电设备的启动辅助装置启动时，电压不得超过16．5V，使用时间不得超过1分钟;

(4)车上电焊作业时，应先拆去蓄电池搭铁线;

(5)如果怀疑点火系有故障，而又必须拖动汽车时，应先拆下点火器插接件。

4．实施步骤

实验一AJR发动机火花塞拆卸及其测量

(1)使用10号套筒拆下蓄电池“－”极，在放置该导线时要注意不要搭铁，如图8－5、图8－6所示。

图8－5　使用10号套筒拆下蓄电池“－”极

图8－6　放置时要注意不要搭铁

(2)依次拆下火花塞上的高压分缸线

在拆下高压分缸线时，应做好各缸的记号，以免搞乱、装错。拆卸高压缸分线时，不要抓住电线猛拉，应该抓住高压分缸线末端的防尘套扭转着卸下电线，如图8－7所示，红圈内即是AJR发动机各缸分缸高压线所在位置。

(3)拔下各缸分缸高压线后，将其放置在气门罩盖上，如图8－8所示。

图8－7　AJR发动机各缸分缸高压线所在位置

图8－8　将拔下的高压线放置在气门罩着上

(4)拆卸火花塞前，要清除火花塞孔处的杂物和灰尘

如果火花塞孔处有灰尘或杂物，可用嘴吹去灰尘和杂物;如果不易吹掉，可用抹布和起子进行清除。用布块堵住火花塞孔，防止垫圈、钉屑等杂物从火花塞孔中落入气缸，以免造成“拉缸”及其他部件损坏。确认无误后，使用专用的火花塞套筒(16号)和中号棘轮扳手，分别拆下各缸火花塞，如图8－9所示。

图8－9　使用火花塞套筒(16号)各中号棘轮扳手分别拆下各缸火花塞

(5)用火花塞套筒逐一卸下各缸的火花塞

拆卸时火花塞套筒要确实套牢火花塞，否则，会损坏火花塞的绝缘磁体，引起漏电。为了稳妥，可用一只手扶住火花塞套筒并轻压套筒，另一只手转动套筒来卸下火花塞，卸下的火花塞应按顺序排好，如图8－10所示。

图8－10　卸下的火花塞

(6)检查火花塞

火花塞的正常状态是绝缘体端部颜色变成灰白到淡黄色。在绝缘体端部及电极上有少量易刮去或刷去的粉状堆积。壳体内呈淡灰色或由黄色到棕黑色的堆积物。上述现象表明选用的火花塞正确，发动机燃烧正常。

若发现火花塞绝缘体顶端起疤、破裂或电极熔化、烧蚀都表明火花塞已烧坏，如图8－11所示，应进行更换。

图8－11　各种已损坏的火花塞

对燃烧状态不好的火花塞，应先进行清洁，去除火花塞磁体上的积炭和污迹，然后检验其性能。有条件应使用火花塞清洁器清洁火花塞。

(7)清洁火花塞

检查火花塞的绝缘体，如有油污和积炭应清洗干净，瓷芯如有损坏、破裂，应予更换。清除积炭时，不要用火焰烧烤。

(8)检查火花塞时的经验做法

将火花塞放置在缸体上(使火花塞能与缸体导通)，用从点火线圈出来的中央高压线触到火花塞的接线柱上(不能有间隙)，如图8－12所示，打开点火开关使高压电跳火，让高压电通过火花塞，如果从火花塞间隙处跳火，说明火花塞是好的;如果不从间隙处跳火，说明火花塞的内部磁体的绝缘已被击穿，必须更换这只火花塞。

图8－12　火花塞检验

(9)检查、调整火花塞电极间隙

火花塞的间隙因车型不同而异，可以从该车型的维修手册中查到。如果找不到适当的依据，火花塞的电极间隙一般可按0．7～0．9mm调整间隙。触点间隙过小，触点容易烧蚀;触点间隙过大，火花塞跳火会变弱，甚至断火。

图8－13　火花塞电极间隙量规的使用方法

火花塞电极间隙检查应使用火花塞电极间隙量规进行，如图8－13所示。调整间隙时，只能弯动旁电极，不能弯动中心电极，以免损坏绝缘体。火花塞间隙太大时，可用起子柄轻轻敲打外电极来调整，但不要用力过大，否则外电极可能因过度弯曲而损坏;如果间隙过小时，可用“－”字头的起子插入电极间，扳动起子把间隙调整到要求为止。火花塞间隙调整好之后，外电极与中央电极应略成直角。

如过度偏曲或电极烧蚀成圆形，则该火花塞不能再使用，应更换新品。

(10)安装火花塞

安装火花塞时，先用手抓住火花塞的尾部，对准火花塞孔，用手拧上几圈，然后再用火花塞套筒拧紧。如果用手拧入感觉有困难或费力，应把火花塞取下来，再试一次，千万不要勉强拧入，以免损坏螺纹孔。为使火花塞安装顺利，可以在火花塞螺纹上涂抹一点机油。

在安装火花塞时，为保证密封性，不能使火花塞槽内有异物。火花塞不能拧得太紧，其拧紧力矩为20N·m，以免损坏密封垫片而影响导热性能。

连接高压线时，要注意各缸线的顺序，不要插错。启动发动机，查看有没有严重的抖动或放炮声。如果有抖动或放炮声，说明把各缸高压线插错了，应重新安插高压线。

(11)更换火花塞

火花塞是汽车的消耗零件之一，一般使用寿命约为20000～30000km。火花塞使用达到寿命终了时，电极的放电部分会烧蚀成圆形，因此必须更换。如果舍不得更换老化的火花塞，仍然勉强使用，不但汽车启动困难，而且汽车还比较费油。

(12)火花塞的型号

火花塞有许多类型，不同的汽车发动机使用的型号不尽相同。在更换前，应了解所使用汽车的发动机的火花塞类型，查阅维修手册就可以知道。

在更换新火花塞时，应比较新、旧火花塞螺纹部分的长度，如果这部分长了，火花塞会凸入燃烧室中碰撞活塞顶。

使用中如果发现火花塞经常有积炭存积和断火现象则表示太冷，应换用热型火花塞;若发现其有炽热点火现象、气缸中发出冲击声，即表示过热，应换用冷型火花塞。火花塞安装的紧度要适当，以防造成漏气、垫圈损坏或绝缘体温度过高等现象。

实验二AJR发动机点火线圈拆卸及其测量

(1)拆下点火线圈上的高压分缸线，如图8－14所示。

图8－14　拆下电火线圈上的高压分缸线

(2)使用专用工具拆下固定点火线圈的三个固定螺丝，如图8－15、图8－16所示。

图8－15　三个固定螺丝的位置

图8－16　使用专用工具拆下点火线圈

(3)拆下点火线圈，并使用万用表的20kΩ挡检测次级绕组的电阻阻值，阻值在4．5kΩ左右，如图8－17所示。

图8－17　使用万用表检测次级绕组的电阻阻值

任务报告

理论习题

1．简述微机控制点火系统的组成及其各部分的作用。

2．简述微机控制点火系统的控制原理。

3．简述AJR发动机火花塞的拆卸过程。

4．简述AJR发动机点火线圈的拆卸过程。

实训报告

1．使用火花塞电极间隙量规测量A、B、C三个火花塞的实际间隙，并进行调整。

2．请使用汽车检测专用数字式万用表来检测A、B、C、D四个点火线圈，并将测试过程与测试结果写入下表。

任务评价

教师签名：__________学生签名：___________

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