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图2是四缸电喷发动机无分电器用一只点火线圈同时点火的基本电路。...也应注意电喷发动机在维修中用电焊焊接车身等部件时,应断开蓄电池的导线,
电喷发动机是电控燃油喷射（ＥＦＩ）发动机的简称，电喷发动机均采用电子点火系统。
电喷发动机点火系统主要包括：点火电流的恒定控制、无分电器点火控制、点火正时控制、点火时序（判缸）控制以及点火提前与爆震的控制等。 一、点火电流的恒定控制 点火线圈的初／次级绕组的匝数比确定后，点火时的高压（点火线圈的次级电压）主要由初级绕组中通过的电流大小来决定。现代的发动机电子点火系统为了提高点火时的高压，点火线圈的初级均采用粗导线绕制，其内阻只有０．５Ω左右，但这又会引起电流过大，如不加以控制会使点火线圈因电流过大而影响寿命。 点火电流的恒定控制原理见图１。 当功率三极管Ｔ１或Ｔ２导通时，电流经其射极负反馈电阻Ｒｆ到地。通过电阻Ｒｆ的电流越大，其上的压降也越大。如果点火电流超过规定值时（一般为６．５Ａ），电路Ｒｆ上的压降增大，恒流控制电路开始起控使闭合角减小。继而减小了三极管Ｔ１、Ｔ２的导通时间，最终通过点火线圈的初级绕组中的电流减小，避免点火线圈发热和三极管Ｔ１、Ｔ２的损坏。若点火电流小于规定值６．５Ａ时，恒流控制电路也将起控，增大闭合角使三极管Ｔ１或Ｔ２的导通时间增加，使点火电流增大，最终恒定在６．５Ａ的标准值上。 二、无分电器电子点火 为了进一步提高发动机工作时的可靠性、动力性和经济性，现代的发动机尤其是电喷发动机的点火系统越来越多地采用无分电器电子点火。无分电器点火系统的结构与以往的点火系统不同，它取消了分电器，消除了因分电器产生的机械磨损而引起的点火时间不准，以及点火能量损失等不利因素，因而它是新型发动机点火的主流。 无分电器点火系统根据使用点火线圈的数量以及其火花塞的跳火方式，又可分为同时点火和单独顺序点火两种方式。 １．无分电器同时点火方式 四缸电喷发动机无分电器同时点火的基本电路（如图１）。 该电路的特点是每两个缸的火花塞共用一只点火线圈，点火线圈的次级绕组的两端采用开放式分别接两个缸上的火花塞。点火时两个缸的火花塞形成串联电路同时跳火。其中一个缸的火花塞在常规方向跳火，即从正中央电极到负旁电极；而另一个缸的火花塞跳火则从负旁电极到正中央电极。在两个缸的火花塞同时跳火时，只有处于压缩行程气缸的火花塞的跳火才是有效的，而处于排气行程的另一个气缸的火花塞的跳火是无效的多余的，所以也有称这种点火为“浪费”火花型点火。 在两个缸的火花塞同时跳火时，一个缸的活塞处于排气行程的上止点；另一个缸的活塞处于压缩行程的上止点。即点火应在处于压缩行程气缸活塞的上止点位置的１缸进行。因此发动机电子控制器（ＥＣＵ）根据曲轴位置传感器送来的活塞上止点信号和同步信号传感器送来的判缸信号，经计算处理后输出正确的点火指令，令１缸点火。点火线圈的次级绕组电路中增加的一只高压二极管，是为了防止三极管Ｔ１和Ｔ２在导通的瞬间，次级绕组产生的感应电动势使火花塞跳火。 在无分电器同时点火方式中，为了降低成本和节省发动机周围的空间，还采用一种初级绕组带中间抽头的点火线圈，独立完成对各缸的点火。图２是四缸电喷发动机无分电器用一只点火线圈同时点火的基本电路。 该同时点火电路的基本原理是：ＥＣＵ根据曲轴位置传感器和同步信号传感器送来的信号，经计算处理后向电子点火组件中的驱动三极管Ｔ１发出点火信号（１缸和４缸的同时点火信号），这时三极管Ｔ１导通Ｔ２截止。点火电流从蓄电池的＋１２Ｖ→三极管Ｔ１的集电极和发射极→初级绕组的Ｌ２→蓄电池负极。这时初级绕组的Ｌ１中的电流中断，次级绕组中感应产生高压电，其极性为上负下正。其电流流向为：次级绕组的ｂ端→二极管Ｄ４→４缸火花塞的中央电极和旁电极→蓄电池负极（车身）→１缸火花塞的旁电极和中央电极→二极管Ｄ１→次级绕组的ａ端。这时１和４两个缸的火花塞同时跳火。由于图２的点火工作顺序为１－３－４－２，４缸的活塞处于排气行程，１缸的活塞处于压缩行程的上止点位置，因而１缸的火花塞跳火是有效的，而４缸的火花塞跳火是无效的。 当发动机的曲轴旋转１８０°后，发动机ＥＣＵ根据曲轴的位置传感器和同步信号传感器送来的信号，向三极管Ｔ２发出点火信号（２缸和３缸的同时点火信号），这时三极管Ｔ２导通Ｔ１截止。点火电流从蓄电池的＋１２Ｖ→初级绕组中的Ｌ１→三极管Ｔ２的集电极和发射极→蓄电池的负极。这时初级绕组Ｌ２中的电流中断，次级绕组中感应产生高压电，其极性为上正下负。其电流流向为：次级绕组的ａ端→二极管Ｄ２→２缸火花塞的中央电极和旁电极→蓄电池负极（车身）→３缸火花塞的旁电极和中央电极→二极管Ｄ３→次级绕组的ｂ端。这时２和３两个缸的火花塞同时跳火，３缸的活塞处于压缩行程的上止点位置，火花塞的跳火是有效的，而２缸的活塞是处于排气行程，因而其火花塞的跳火是无效的。发动机转两圈（７２０°）在一个工作循环内，各缸的火花塞有效跳火一次。 ２．无分电器单独顺序点火方式 图３是一个四缸电喷发动机无分电器单独顺序点火的基本电路。 该无分电器点火系统中的工作点火顺序与常规的发动机按工作顺序点火的原理相同。不同的是因无分电器单独点火，每个缸的火花塞均需一个点火线圈，并且工作时还需要判缸信号。ＥＣＵ根据曲轴位置传感器和同步信号传感器送来的信号，经处理后向电子点火组件中的驱动三极管Ｔ１发出点火信号。这时三极管Ｔ１截止，使点火线圈的初级绕组中的电流中断，次级绕组便感应产生高压电，使１缸的火花塞跳火。随着发动机的旋转，ＥＣＵ将按照该发动机的工作点火顺序（如１－３－４－２）依次向１缸、３缸、４缸、２缸发出点火信号，使相应气缸的火花塞跳火。 这种无分电器单独顺序点火方式多用于多气缸的发动机上。它的点火线圈体积很小，可直接安装在火花塞上，因此节省了发动机的空间，并使可靠性增加，同时对通讯产生的干扰也较小。故它在多缸发动机无分电器电子点火系统中得到了广泛地应用。 三、点火正时的控制 点火正时是指活塞处于压缩行程的上止点时刻点火，它由安装在飞轮边缘的曲轴位置传感器给ＥＣＵ提供信息，ＥＣＵ经判断处理后输出指令使电子点火器工作。曲轴位置传感器是点火系统的重要器件。对于四缸发动机来说，在其飞轮的相对方向上各有均等的４个槽。４个槽为一组，两组槽相隔１８０°，每组槽齿间隔２０°（见图４ａ）。 曲轴位置传感器多由霍尔传感器担任，当发动机飞轮旋转时，其上的槽齿经过霍尔传感器时产生霍尔效应输出５Ｖ的高电平信号。当飞轮上的槽齿不经过霍尔传感器的期间，无霍尔电压产生，输出０．３Ｖ的低电平信号。飞轮旋转一圈（３６０°），每组槽齿共产生４个霍尔电压脉冲信号（见图４ｂ）。 四缸发动机工作时有两个气缸的活塞同时到达上止点：一是排气行程的上止点；另一个是压缩行程的上止点。点火只应在活塞处于压缩行程的气缸发生。ＥＣＵ根据曲轴位置传感器送来的信号，就可知道有两个气缸的活塞已到达上止点，但它不知道是哪个气缸的活塞处于压缩行程，因此它还不能发出点火指令，还需要一个点火时的重要信号——气缸差别（判缸）信号。曲轴位置传感器与ＥＣＵ的工作关系见图４ｃ。 四、点火时序（判缸）的控制 点火时序也就是发动机工作时每个气缸的先后点火顺序。气缸判别是由安装在分电器内的同步信号传感器来完成的，它也多是霍尔传感器（见图５）。 同步信号传感器由脉冲转子和霍尔传感器组成。发动机工作时脉冲转子旋转，当脉冲转子的Ｄ点进入霍尔传感器时，产生５Ｖ的霍尔电压脉冲信号；当脉冲转子的Ｃ点离开霍尔传感器时，不产生霍尔电压脉冲信号（０Ｖ）。发动机主轴转两圈（７２０°），经２∶１传动脉冲转子转一圈（３６０°），霍尔器件产生脉冲高低电平各一次（见图５ｂ）。 当ＥＣＵ接收到同步信号传感器送来的高电平脉冲信号后，经过计算处理后就可判定活塞同时到达上止点的１缸和４缸中，１缸的活塞处于压缩行程的上止点，４缸的活塞处于排气行程的上止点。这时ＥＣＵ再结合曲轴位置传感器送来的曲轴位置信号，对１缸发出正确的点火指令。同步信号传感器也是发动机点火的重要传感器，一旦其发生故障，发动机将不可启动。其与ＥＣＵ的工作关系见图５ｃ。 五、点火提前角与爆震的控制 １．点火提前角的控制 点火提前角是指从电火花开始出现到活塞到达上止点的这一段时间内曲轴转过的角度。它对发动机工作时的动力性和经济性影响很大。发动机工作时因使用的燃料品质不同、转速和负荷的不同以及进气量和水温的不同等等诸多因素，会引起最佳点火时刻的偏移，甚至还会产生发动机爆震。因此必须不断地及时修正点火提前角，使发动机的油耗、排污最小，功率最大和避免产生爆震。点火提前角主要与发动机的转速和负荷有关。不同发动机的最佳点火提前角各不相同，且同一发动机在不同的工况下最佳点火提前角也不相同。 实际工作时它由初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角三者组成。 １）初始点火提前角 初始点火提前角也称为固定点火提前角。在发动机起动过程中，节气门（油门）位置传感器的怠速触点处于闭合时，发动机的转速低，缸内的混合气燃烧速度慢，因此ＥＣＵ不控制其点火提前。点火提前角是厂家设定的固定模式，一般为１０°左右或不提前点火。 ２）基本点火提前角 在发动机正常运转时，节气门位置传感器的怠速触点处于打开的位置，这时ＥＣＵ开始起控。ＥＣＵ根据送来的发动机转速信号、进气量信号以及空调请求信号等，与其内部的存储器数据比较处理后，送出最佳的点火提前角指令。 ３）修正点火提前角 发动机工作暖机后，由于各项外界参数变化较大，尤其是发动机的转速和负荷以及水温（发动机温度）变化最大。因此ＥＣＵ根据各种传感器送来的信号，要不断地修正点火提前角。如发动机的负荷大时，缸内吸入的混合气多，燃烧速度快，容易造成爆燃，这时应减小点火提前角，反之亦反。发动机温度高时，也会引起缸内燃烧加快易爆燃，同时也使发动机的排污增加。这时也应稍减小点火提前角，降低缸内燃烧温度。ＥＣＵ时刻监视着各种传感器送来的信号，不断地修正发动机工作时的点火提前角。 ２．爆震的控制 燃油的品质越低，发动机的负荷越大，温度越高，点火提前角也越大，越容易产生爆震。爆震是一种炽热点火现象，当活塞未到上止点时，即发生点火，使缸内产生阻止活塞运动的力，并使缸内温度上升至约１０００℃。发生爆震时不仅会产生噪声，降低发动机的功率，严重时会损坏缸内的部件。因此必须加以控制。 引起爆震的原因主要有以下几个： １）燃油的品质越低（如汽油的辛烷值低），其抗爆性就越差。发动机工作时，在缸内的高温高压下会自燃进而形成爆燃即产生爆震。这时应适当减小点火提前角。 ２）点火提前角过大容量产生爆震。尤其是发动机在大负荷（进气量大）时，吸入缸内的混合气多，压缩终了的压力和温度高，使燃烧速度加快，如不减小点火提前角，极易发生爆震。 ３）发动机的负荷越大，温度越高，缸内的燃烧速度及压力越高，尤其是在使用低品质的燃油时容易发生爆震。   爆震的检测一般采用压电传感器，分为共振式和非共振式两种。它安装在发动机机体上，直接检测机体的振动。根据ＥＣＵ对其控制与否又分为开环和闭环控制。 在发动机小负荷工作的情况下，由于进气量少，缸内燃烧速度也慢，缸内的温度和压力不是很高，这时不会发生爆震。ＥＣＵ实行开环控制，不处理爆震传感器的信号，只按正常时其存储器的数据控制点火提前角的大小。 在发动机大负荷工作时由于进气量大，缸内燃烧速度快，发动机温度升高，这时极易发生爆震（爆震的频率为６ｋＨｚ左右），ＥＣＵ开始实行闭环控制（见图６）。 ＥＣＵ根据爆震传感器送来的爆震信号，经计算处理后输出指令逐步调整点火提前角。调整的过程是：当发动机电子控制器（ＥＣＵ）中的ＣＰＵ接收到爆震信号后，经过与存储器里的数据比较处理后输出指令使点火提前角减小。为了不降低发动机的最大输出功率，减小点火提前角是一点一点地调整的。当ＥＣＵ令点火提前角减小一点时，就“查看”一下是否还存在爆震。若还存在爆震，ＥＣＵ就再使点火提前角减小一点，直到完全消除爆震。如果爆震消失了，ＥＣＵ再令点火提前角一点一点地增大（以增大发动机的输出功率）。ＥＣＵ根据爆震传感器送来的信号反复地调整点火提前角，使发动机始终工作在爆震的边缘，保证发动机输出功率最大，而又不产生爆震。这一系列调整是利用电子技术在瞬间完成的。  ［例１］ 一辆奥迪１００型轿车（２．６Ｌ）发动机启动不着火。 该车采用电子控制燃油喷射Ｖ６发动机，采用无分电器式电子点火系统。每２个气缸共用１只点火线圈，共有３只点火线圈。首先接通点火开关启动发动机，火花塞处无高压火花出现（注意：只能间断地启动几秒钟，不可连续较长时间地启动，以免喷油过多）。造成此故障的原因有：电源保险部分、传感器部分（尤其是曲轴位置传感器、同步信号传感器）、电子控制器ＥＣＵ、点火线圈以及电子点火组件等不正常。检查电源保险以及点火线圈１２Ｖ工作电压正常，更换电子点火组件，故障依旧。考虑到３个点火线圈不可能同时损坏，故暂不考虑点火线圈的问题。用举升机将车身举起，检查曲轴位置传感器。拔下位于飞轮边的曲轴位置传感器的３个端子的插接件，用万用表测量正常时{1}端与{2}端的电阻应为１ｋΩ左右，{2}端与{3}端和{1}端与{3}端的电阻为∞。而实际用万用表的Ｒ×１ｋ挡检测{1}端与{2}端不通，说明曲轴位置传感器内的线圈断了。更换曲轴位置传感器，试车发动机顺利启动。此故障的原因是，由于曲轴位置传感器送不出发动机点火时必需的曲轴旋转位置信号，电子控制器ＥＣＵ便认为发动机在停止工作状态，因而不发出点火信号，以致无高压火花出现，发动机不能点火启动。 ［例２］ 一辆北京切诺基轿车（４．０Ｌ）电喷发动机不定时出现行驶无力，排气管放炮及耗油量大的故障。 该车采用进气压力传感器（Ｄ型）电子控制燃油喷射系统。与此故障有关的主要原因有：喷油器泄漏、点火正时失准、气缸压力降低以及点火线圈和火花塞有故障。根据维修经验和故障现象，首先可以排除气缸等机械问题。 根据排气管放炮和行驶无力这一故障特征，首先检查点火正时系统。该车是由安装在分电器内的同步信号传感器，为电子控制器ＥＣＵ提供活塞到达上止点位置的点火时刻信号。它采用霍尔传感器与ＥＣＵ进行通讯。正常工作时ＥＣＵ的{7}脚给同步信号传感器的Ａ端提供８Ｖ的（霍尔传感器）工作电源。同步信号传感器Ｂ端输出０．３～５Ｖ的霍尔信号电源到ＥＣＵ的{44}脚，Ｃ端与ＥＣＵ的{4}脚为０Ｖ（接地）。接通点火开关启动发动机。用万用表的直流电压挡检测同步信号传感器Ｂ端与Ｃ端之间的电压，发现不是在０．３～５Ｖ之间有规律的摆动，而是中间有停顿现象，很不正常。继而检查ＥＣＵ的{7}脚电源电压为８Ｖ正常。但是检测到同步信号传感器Ａ端的插接端子时，发现电压时大时小，很不稳定。断开点火开关拔下插接端子，发现Ａ端的插接端子上有一层氧化物。用细砂纸打磨干净后，再测试Ｂ端与Ｃ端之间的信号电压在，在０．３～５Ｖ之间有规律地摆动。上路试车故障消失。顺便指出汽车由于在较恶劣的环境中工作，如道路的颠簸、发动机高温的烘烤以及泥水的侵蚀等，会造成电路中许多插接件接触不良而出现许多故障特别是“软”故障。 ［例３］ 一辆桑塔纳２０００型轿车（１．８Ｌ）电喷发动机行驶途中突然熄火，再也无法启动。 该车采用进气压力传感器（Ｄ型）电子控制燃油喷射系统。涉及到此故障的原因较多，主要有：电源部分、进气压力传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、点火线圈、电子控制器ＥＣＵ以及油路和机械部分。根据启动机能够带动发动机旋转，首先可以排除电源启动和机械部分的问题。在火花塞处试无高压火花出现，这又可排除油路部分的问题（油路、电路同时出现故障的情况很少）。静态检查各电路保险和传感器均完好，但是接通点火开关检查发现进气压力传感器、节气门位置传感器和曲轴位置传感器均无５Ｖ工作电源电压。而这些重要的传感器的工作电源均由电子控制器ＥＣＵ的{12}脚提供的。于是怀疑ＥＣＵ有问题，随即拆下，打开ＥＣＵ立即闻到一股烧损的糊味。仔细观察发现夹在散热板上的集成电路已炸裂且有２个脚已烧断。此集成电路型号为３０２８４／９６０９。由于此件当地买不到，也无法检测电路板上的ＣＰＵ（Ｂ５８４６８）、存储器（Ｂ５８５４３）以及其他集成电路是否损坏。经车主同意更换ＥＣＵ（型号为Ｍｏｔｒｏｎｉｃ－５５）。 根据检修经验和故障现象，造成集成电路这样严重烧损，一定是过压或过流引起的，所以没有立即通电试车，而是询问车主发生故障的过程。据车主反映，出现故障前，启动较困难，好像是蓄电池电力不足或是启动机无力。随即检查蓄电池，发现蓄电池桩头已氧化，造成导线接触不良。分析：蓄电池在汽车电路中是发电机的一个主要负载，它相当于一个大电容，能吞噬大量的浪涌电压和电流。当蓄电池接触不良或与电路脱离时，会造成发电机抛负载运行，引起输出电压瞬间升高（特别是在电压调节器失灵或工作不良时），极易烧坏电气线路中的“脆弱”器件（如电子元件）。所以汽车（尤其是电喷发动机）在运行工作期间，绝对不能断开蓄电池的导线！也应注意电喷发动机在维修中用电焊焊接车身等部件时，应断开蓄电池的导线，否则也极易损坏贵重的电子控制器ＥＣＵ。查明原因后，把蓄电池桩头清洗干净，拧紧螺丝，接通点火开关试车，发动机顺利启动，故障排除 |
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