任务二 点火线圈的检查与更换
教学目标
知识目标
1.了解微机控制点火系统的类型。
2.熟悉微机控制点火系统的结构、组成。
3.熟悉各种传感器的作用。
4.掌握点火线圈的作用。
技能目标
1.能够规范使用各种常用工具。
2.能对点火线圈进行检查和更换。
3.能够对点火系统的常见故障进行诊断和排除。
知识链接
一、微机控制点火系统
微机控制点火系统，是目前汽车上广泛使用的一种点火方式。由于前面所提到的点火方式，对影响点火效果的点火提前角没能做到最优化控制，只是对影响点火提前角最大的元素，发动机转速、负荷进行了近似调节，而对于如燃烧室的形状、发动机压缩比、燃油品质、空燃比、发动机的启动状态、大气温度、发动机温度、大气压力等其他影响点火提前角的因素根本没做任何处理，因而，点火的效果一直不理想。直到1976年，美国通用公司将电子控制技术应用于汽车点火系统，汽车点火技术才有了质的飞跃，并且随着这些年不断改进和提升，如今的微机控制汽车点火技术，已经非常成熟。
1.微机控制点火系统的类型
微机控制点火系统，从应用到现在已经有三十多年了，这期间经历了无数次技术改进、提升，无论是结构、组成以及各个零部件的形状、功能都有很大的变化。其类型大体可以分为有分电器微机控制点火系统和无分电器微机控制点火系统。
（1）有分电器微机控制点火系统
有分电器微机控制点火系统主要特点是只有一个点火线圈。
如图5-2-1所示，有分电器微机控制点火系统是微机控制点火系统的早期产品，也称过渡型微机控制点火系统。
与电子点火系统相比，有分电器微机控制点火系统虽然在次级电压最大值、点火能量以及点火提前角的精度等方面有所提高，但由于它只有一个点火线圈、高压电传输过程中还有机械装置，因而它有以下几个方面的缺陷：
① 点火能量损失大。由于其工作时，高压电在传输过程中要经历中央高压线、分电器盖、分火头、分电器盖、分高压线、最后到达火花塞，环节太多，因而能量损失大。
② 发动机最高转速受限制。尽管开发了闭合角控制电路，但随发动机转速的提高，初级电路每次导通和断开的时间会越来越短，以至于最后影响点火系统正常工作，因而，限制了发动机的最高转速。
③ 点火时刻的精度受影响。毕竟有机械机构，长时间工作会产生磨损，最后导致精度下降。
④ 无线电干扰大。分火头和旁电极之间的火花、高压线等都是产生电子干扰的主要元件。
⑤ 可靠性差。可靠性差也是由于有机械装置造成的，分火头烧蚀击穿、炭柱磨损烧蚀、炭柱弹簧失效等都会产生故障，影响发动机工作的可靠性。
鉴于上述原因，有分电器微机控制点火系统目前只有少数的车辆在使用，并且随着时间的推移正在逐步被淘汰。这里对其结构、原理就不加赘述了，有需要的同学，可以参照前面所学和后面所讲无分电器点火系统的结构、原理进行系统学习。
（2）无分电器微机控制点火系统
无分电器微机控制点火系统用电子控制装置取代了分电器，利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压电直接送给火花塞进行点火，点火线圈的数比有分电器电控点火系统多。其分火性能较好，但其结构和控制电路复杂。
无分电器微机控制点火系统又称微机控制直接点火系统，根据最后点火的结构，又可分为单独点火和双缸同时点火两种形式，根据实际需求，这两种形式都有大量的应用。
① 独立点火方式的特点，每缸一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸数相等。由于每缸都有点火线圈，即使发动机转速很高，点火线圈也有较长的通电时间，可提供足够高的点火能量，如图5-2-2所示。
② 同时点火方式的特点，两个气缸合用一个点火线圈，对两个气缸同时点火，如图5-2-3所示。
无论是单缸独立点火还是双缸同时点火，微机控制点火系统的结构组成基本相同，主要由若干个传感器、点火控制单元、末级功率放大器、点火线圈、高压线（单独点火系统无高压线）、火花塞组成。
图5-2-2 独立点火方式
图5-2-3 同时点火方式
微机控制直接点火系统是目前最为先进的汽车点火技术，除无线电干扰大还无法克服外，几乎解决了点火系统发展过程中出现的所有缺陷，因而，应用前景无限。
2.微机控制点火系统组成
微机控制点火系统的结构组成基本相同，主要由若干个传感器、微机控制单元、点火控制器等部件组成。
（1）传感器
在汽车上，传感器是共享资源，不仅用于点火系统，也同时应用于其他系统。传感器是微机控制电子点火系统中的重要元件，用于点火系统的传感器随着汽车技术的发展也在逐渐增加，主要有空气流量传感器（或进气歧管压力传感器）、发动机转速传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、车速传感器、爆震传感器，以及启动信号、空调信号、档位信号等。通过传感器不断地检测，获取发动机的各种工况信息，并传输给电子控制器，使其作出判断，产生点火所需要的控制信号。表5-2-1所示是常见的几种传感器及其作用。
表5-2-1 常见传感器介绍
（续表）
（2）微机控制单元
微机控制单元根据曲轴位置传感器或气缸判别信号传感器确定需要控制的点火线圈初级绕组。同理，输出接口电路也不只输出一路点火控制信号，而是依次输出多路点火控制信号，分别控制点火控制器中与各点火线圈初级绕组对应的大功率三极管的通断；或者输出接口电路在输出一路点火控制信号的同时输出一路判别气缸信号，由点火控制器根据点火控制信号和判别气缸信号控制与各点火线圈初级绕组对应的大功率三极管的通断，使需要点火气缸的火花塞适时跳火。
（3）点火控制器
点火控制器是根据ECU的指令，控制点火线圈初级电路的通电或断电，并在完成点火后向ECU输送点火确认信号。
二、点火模块
如图5-2-4所示汽车点火控制器又称点火模块，是汽车控制系统的核心模块之一，它的主要作用就是根据传感器提供的信息，进行分析、计算、处理，发出指令，提供气缸工作顺序的信息、控制末级功率放大器的工作状态、修改上一次点火所产生的不足。
点火控制器的电路、功能与结构，不同车型有所不同，有的与ECU制作在同一块电路板上，如北京切诺基4.0 L发动机集中控制系统；有的为独立总成，用线束与ECU相连接，如丰田轿车TCCS系统。
点火模块实际是一个功率电子开关，控制点火的信号为方波或磁脉冲信号，输送到点火模块的信号输入端，通过整形来驱动功率电子开关。用脉宽来控制功率电子开关的导通时间，导通后，点火线圈电流近似指数特性上升，导通时间长，断电电流就大，以此来控制线圈的点火能量，用脉冲信号的后沿时刻控制功率电子开关的关断时刻，即控制点火时刻。
图5-2-4 汽车点火控制器
三、点火线圈
点火线圈的作用是将电源的低电压（12 V）转换成高电压（20～30 kV）。点火线圈实质上是一个升压变压器，它由铁芯、低压绕组和高压绕组等组成，如图5-2-5所示。
初级线圈电路断开，磁场迅速衰减，次级线圈就会感应出很高的电压。两个线圈的匝比越大，则次级线圈感应出来的电压越高。
1.点火线圈依照磁路分为开磁式及闭磁式两种
（1）开磁路点火线圈
如图5-2-6所示，开磁路点火线圈的结构与自耦变压器相似，在薄钢片叠成的铁芯上缠有两组绕组，分别为初级（低压）绕组和次级（高压）绕组。点火线圈的上端装有胶木盖，其中间凸出部分为高压线接线柱，其他为低压接线柱。根据低压接线柱的数量，点火线圈分为二接线柱式和三接线柱式。
（2）闭磁路点火线圈
如图5-2-7所示，闭磁路点火线圈的结构是在“日”形或“口”形铁芯内绕有两个绕组，其磁力线在铁芯内形成闭合回路，不经过空气，磁损失小，能量利用率高。
图5-2-6 开磁路点火线圈(https://www.daowen.com)
1.高压输出；2.接断电器；3.低压绕组；4.高压绕组；5.铁芯
图5-2-7 闭磁路点火线圈
1.插接器；2.铁芯；3.初级绕组；4.次级绕组；5.高压线插孔；6.分缸高压线
2.点火提前角
点火提前角是从火花塞发出电火花，到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度。当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和耗油率随点火提前角的改变而变化。对应于发动机每一工况都存在一个最佳点火提前角。点火提前角适当，可使发动机每循环所做的机械功最多；点火提前角过大，易爆燃；点火提前角过小，排气温度升高，功率降低。
发动机启动时，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。启动时点火提前角的设定值因发动机而异，对一定的发动机而言，启动时的点火提前角是固定的，一般为10°左右。
发动机正常运转时（启动后），主ECU根据发动机的转速和负荷信号，确定基本点火提前角，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执行信号，以控制点火系统的工作。
技能实训一 更换点火线圈
step 1 准备
（1）车辆进入工位前，清理工位卫生，排除障碍物，准备好相关的工具、物品等。
（2）车辆驶入工位，拉紧驻车制动器或变速器置于空挡位。
（3）打开机舱盖并支撑好。
（4）铺上翼子板和前格栅防护套。
（5）安装转向盘套、换挡手柄套、座套、铺设地板垫。
step 2 清洁
用吹气枪将发动机上部的尘埃等杂物清理干净。
step 3 拆卸点火线圈
（1）打开发动机顶部点火线圈盖子。
（2）使用内五角扳手拆下点火线圈固定螺丝。
（3）取下点火线圈电源插头。
（4）取出点火线圈，如果太紧可以使用螺丝刀轻轻撬起来。
step 4 检查点火线圈
（1）检查外观
使用干净的棉纱擦去点火线圈（图5-2-8）壳体上的油污，检查壳体有无裂损，是否变形，接线柱是否损坏、腐蚀，若发现上述缺陷，及时更换。
图5-2-8 点火线圈
（2）检查点火线圈的电阻
① 检查初级绕组电阻
用万用表测量点火线圈初级绕组正极接线柱与负极接线柱之间的阻值（正常值1～4 Ω），电阻过大，说明点火线圈有断路故障，电阻过小，说明点火线圈有短路故障，应予更换。
② 检查次级绕组电阻
用万用表测量点火线圈次级绕组正极接线柱与高压中央电极之间的电阻（正常值8 000～16 000 Ω），电阻值与原厂规定值不付，说明点火线圈有断路或短路故障，应予更换。
step 5 安装点火线圈
（1）放入新的点火线圈并紧固螺丝。
（2）接上电源插头后将顶部盖板盖好即可。
（3）启动发动机测试正常。
（4）关闭发动机，复位工量具。
技能实训二 点火系统常见故障诊断与排除
常见故障1
（1）故障现象
发动机出现点火系统断火、缺火，启动困难，运转不平稳或不能工作等现象。发动机功率低，尾气超标，造成油耗增加。
（2）故障原因
火花塞电极烧损，电极熔断，积碳、积油、积灰而漏电，绝缘磁体破裂而漏电，电极间隙不当等。
（3）故障诊断及排除
① 拆下火花塞，用肉眼观察火花塞是否有积碳、积油、烧损等现象。
② 火花塞的电极间绝缘性能也可以用欧姆表来检测。一般其绝缘电阻值应在10 MΩ以上。低于10 MΩ的，即使无积碳、积油等不良外观状态，火花塞也应及时更换。
③ 火花塞的电极间隙（正常间隙为应在0.9～1.1 mm之间）要用圆形塞规检测。电极间隙不正常，应用专用工具将其调整到正常值。
④ 更换其他型号的火花塞时，火花塞的热特性一定要与发动机相匹配，否则，会引起发动机早燃或火花塞严重积碳。
常见故障2
（1）故障现象
发动机震动厉害，发出“突突”的声音；怠速抖动，故障亮灯；加速时车无力，抖动，高档位上不去；尾气汽油味很大。
（2）故障原因
点火线圈出现故障。
（3）故障诊断及排除
① 点火线圈对应的缸不工作，造成怠速抖动，加速无力，加不上油，故障灯亮。
② 点火线圈漏电表现：怠速时，有时候抖动也可能不抖；而加速时，抖动无力。
③ 点火线圈点火不良或导通不良，导致缺缸，混合气不能被点燃，会从排气管排出，导致尾气汽油味大。
学后测试
1.微机控制点火系统的类型有几种？
2.有分电器微机控制点火系统存在哪些缺陷？
3.传感器有哪些作用？
4.微机控制点火系统组成包括哪些？
5.点火线圈依照磁路分为哪两种？各有什么特点？
6.试述更换点火线圈的步骤。
7.常见点火系统的故障有哪些？如何排除？