任务一 点火系统的检修
任务描述
通过检查点火系统的火花塞、点火线圈和点火模块等，熟悉点火系统的特点，掌握点火系统的维修技能。完成该任务时间为6课时。
相关知识
汽油发动机的燃烧是由火花塞点火触发的。为了点燃被压缩的可燃混合气，火花塞的瞬间点火电压必须高达20000V以上。因为一般汽车所使用的蓄电池电压只有12V，所以需要点火系统将12V的电压变换成极高的电压，同时也要将此高压按照点火的顺序分配到每个气缸的火花塞上。发动机电控点火系统的作用是在发动机不同转速和负荷下提供处于最佳点火提前位置且能量足够的电火花。
点火系统的类型可以分为有分电器的点火系统（图5-1）和无分电器的点火系统（图5-2）。无分电器的点火系统又可以分为双缸同时点火系统和单缸独立点火系统。
图5-1 有分电器的点火系统
单缸点火系统每个气缸由一个点火线圈点火，火花塞连接在各个点火线圈次级绕组的末端。点火线圈次级绕组中产生的高电压直接作用到各个火花塞上，火花塞产生的火花通过中央电极到达搭铁电极。ECU确定点火正时并向每个气缸发送点火信号（IGT），并根据IGT信号接通或关闭点火器内的功率晶体管的电源，功率晶体管进而接通或断开流向初级线圈的电流。当初级线圈中的电流被切断时，次级线圈中产生高压，此高压被施加到火花塞上并使其在气缸内部产生火花。当ECU切断初级线圈电流时，点火器会将点火确认（IGF）信号发送回ECU，ECU由此信号检测到点火是否实际发生，此信号还用于诊断和失效保护功能。
图5-2 单缸独立点火系统
1.火花塞
火花塞的结构如图5-3所示，主要由电极、绝缘体和螺杆等组成。火花塞的中心电极和侧电极的间隙一般为1.0～1.3mm，火花塞连接高压线，当有高压电产生时，在中心电极和侧电极中产生火花，点燃可燃混合气。
2.点火线圈和点火控制模块
点火线圈的作用是产生高压电，在初级绕组断电时，次级绕组产生高压电。单缸独立点火系统将点火线圈、高压线和点火控制模块做成一个总成。点火控制模块接收ECUIGT点火信号控制点火线圈初级绕组通断，并发出点火反馈信号IGF给ECU。ECU如果没有接收到某缸IGF信号，ECU则控制该缸喷油器停止喷油。
3.曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器
曲轴位置传感器也称为转速传感器，它是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一，它确认点火时刻、提供曲轴位置的信号，用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。曲轴位置传感器所采用的结构可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类。它通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内。
图5-3 火花塞
图5-4 曲轴位置传感器
如图5-4所示，曲轴位置传感器包括一个曲轴位置信号盘和一个耦合线圈。信号盘有34个齿，并安装在曲轴上。耦合线圈由缠绕的铜线、铁心和磁铁组成。信号盘旋转时，随着每个齿经过耦合线圈，便产生一个脉冲信号。发动机每转一圈，耦合线圈产生34个信号。ECU根据这些信号计算出曲轴位置和发动机的转速。根据这些计算结果，可以控制燃油喷射时间和点火正时。
凸轮轴位置传感器安装在气门室盖上，其电路图如图5-5所示，进气凸轮轴的可变气门正时（VVT）传感器（G信号）由磁铁和.RE元件组成。VVT凸轮轴主动齿轮有一个信号盘，信号盘的外圆周上有3个齿。齿轮旋转时，信号盘和耦合线圈间的气隙会发生改变，从而影响磁场强度，.RE材料的电阻就会发生波动。凸轮轴位置传感器将齿轮旋转数据转换为脉冲信号，并将这些脉冲信号发送到ECU来确定凸轮轴角度。ECU利用此数据来控制燃油喷射时间和喷油正时。
图5-5 凸轮轴位置传感器
4.爆燃传感器
爆燃传感器安装在气缸体上，检测发动机爆燃。发动机发生爆燃时，发动机ECU利用爆燃KNK信号延迟点火正时，以防止爆燃。爆燃传感器有一个压电元件，当由于爆燃使气缸体振动，导致压电元件变形时，压电元件就产生一个电压，发动机ECU由此判断发动机是否发生爆燃。若发动机ECU判断发动机发生爆燃，就延迟点火正时。若爆燃停止，一段预定的时间后，点火正时再次提前。
爆燃传感器的结构如图5-6所示，发动机振动时，通过外壳带动其内部的铁心振动，铁心产生位移，使通过感应线圈的磁路发生变化，通过线圈的磁通量也随之发生变化，线圈产生感应电动势，即为传感器输出的电压信号。
图5-6 爆燃传感器
任务实施