汽车三种车型点火系统故障诊断的教学探讨

广西电力职业技术学院 严景明

一、引言

随着国内汽车保有量的不断增多，尤其是近年来家庭轿车拥有量的快速增长，我国对汽车排放污染控制标准越来越严格。2010年7月后实施欧四排放标准，对汽车点火系统提出了越来越高的要求。如何在较短时间内能正确诊断点火系统的故障并进行修理，保证汽车的正常使用，这对汽车修理技术人员提高了更高的要求。现在出厂的汽油轿车都配备有OBD-II车上诊断系统，可以利用检测仪进入诊断系统，读取故障码、数据流，分析故障相关原因，确定故障部位，排除故障。本文将介绍日、美、欧车系点火系统工作原理和常见故障的诊断，以用于实践课程教学。

二、基础知识

近年来，轿车广泛采用微机控制，点火系统由传感器、执行元件、控制模块组成，按其高压配电方式可分为双缸同时点火和各缸独立点火。

点火系统常见故障有：1）系统不工作，2）点火过早，3）点火过迟，4）发动机爆震，5）执行元件：火花塞、高压线、高压线圈故障。

针对上述故障需要利用不同的诊断方法，判断故障部位，从而快速高效排除故障。

对系统不工作故障，可对低压和高压电路分别检查——低压电路故障现象表现为蓄电池电量不足或搭铁不良，传感器损坏，导线连接不良。排故方法有万用表检测电压、电流和示波器检测传感器的输出波型。高压电路故障表现为高压线漏电、脱落，火花塞间隙过大或过小，火花塞绝缘体损坏，点火线圈损坏。排故方法可用高压试火法，即拔下某缸高压线或独立点火线圈，接上一火花塞，离缸体3-6mm处，启动发动机试火，有强烈火花，可判明点火系统正常。

对点火过早或过迟故障，由于现在发动机点火系统不需进行外部调整，就要检查发动机的正时皮带或正时链条是否正确。

对执行元件的故障，一是进行外观检查，二是对执行元件由于工作性能不良导致发动机工作不稳定或发动机故障灯亮等情况，则需使用检测仪进行检测，以确定相应维修方案。

三、案例分析与诊断方法范例

目前，在高职院校的汽车专业基本配备有相关的汽车检测仪或示波器等设备，利用检测仪可以进入车上的诊断系统，读取故障码或数据流，用示波器检测传感器或执行元件的输出信号波型，从而能快速确定故障部位，提高工作效率。由于日、美、欧等车系点火系统工作原理的差异，因而检测方法也不同。以下详述：使用金德KT600专家版（带示波器功能）检测仪对日、美、欧三种车系点火系统分别诊断。

（一）日本车系的诊断

日本丰田汽车的产量位居前列，在我国的保有量也最大，下面以丰田威驰1NZ-FE发动机的点火系统为例，介绍其诊断方法。

1、1NZ-FE发动机的点火系统工作原理

1NZ-FE发动机为直列4缸，排量1.5L，每个气缸配有一个单独的点火线圈，点火顺序为1-3-4-2。

1）传感器位置

曲轴位置传感器一个，位于曲轴皮带轮后方、正时链盖板侧面；凸轮轴位置传感器也是一个，在气缸盖后方、进气凸轮轴后面，两个传感器均为双线磁电式。

2）控制原理

曲轴位置传感器由感应线圈和信号板组成，位于曲轴前端的信号板有36个齿位，而实际有34个齿，其中有两个为缺齿，曲轴转动一圈为360°，因此，每个齿位角度为10°，发动机ECU把1个齿运动的时间等分10份，得出1°曲轴转角的时间。凸轮轴信号轮有三个齿，与曲轴位置传感器配合，能识别第一缸上止点的位置。

点火线圈的线连接器为四脚，1号脚是电源线，点火开关在ON位时的供给电源12伏；2号脚是反馈信号IGF，当断开线圈的线连接器，点火开关在ON时，IGF电压约为5伏；3号脚是点火触发信号IGT，IGT电压约为2.5伏，测量方法同2号脚；4号脚是地线。

发动机ECU从曲轴信号轮上接收到转速NE信号，同时也接收到凸轮轴信号G2，通过输出信号IGT触发点火线圈的功率控制管导通和截止，使线圈内的次级绕组产生高压电，输给火花塞，另外点火线圈会有反馈信号IGF给ECU，起安全保护作用。若ECU通过IGT信号触发点火线圈6次以上，而点火线圈连续6次没有IGF信号返给ECU，表明点火线圈没有高压点火，则ECU会切断有故障汽缸的喷油器工作，防止汽油喷入汽缸导致发动机过热。如果没有转速NE信号输入到ECU，则发动机是不能起动的，若没有凸轮轴信号G2输入到ECU，则导致发动机起动困难。

2、故障诊断

1）P0335故障码诊断

该码表示曲轴位置传感器或线路有故障。检测方法为打开点火开关至ON位，可以先用检测仪读取故障码，然后清码，再起动几次，读取故障码，确认是否为真正存在的故障码。若显示有P0335，测量传感器电阻，在冷态时0-50℃，阻值为980-1600Ω，为了更准确判断传感器输出波形可用示波器检测。正常波形如图1，检测条件：发动机怠速时，示波器单位量选择为纵坐标5V/DIV，横坐标20ms/DIV。其中通道CH1是G2信号，通道CH2是NE信号。

图1 G2、NE信号波形图

2）P0340故障码诊断

该码表示凸轮轴位置传感器或线路有故障，读码方法同P0335。测量传感器电阻，在冷态时0-50℃，阻值为1600-2700Ω，信号G2波形可参考图1。

3）点火线圈电路故障诊断

当点火线圈1、2、3、4号电路有故障时，产生对应故障码为P1300、P1305、P1310、P1315。点火线圈电压检测可参考工作原理，用示波器检测的正常波形如图2，检测条件：发动机怠速时，示波器单位量选择为纵坐标2V/DIV，横坐标20ms/DIV。其中通道CH1是IGT信号，通道CH2是IGF信号。

图2 IGT、IGF信号波形图

（二）美系车型的诊断

在国内，美国车型保有量较大是上海通用汽车公司生产的别克君威、凯越、赛欧，其中君威2.5的点火系统稍为复杂，也代表了美国车型的特点。

1、君威2.5的点火系统工作原理

君威2.5采用V6发动机，前排（靠近水箱侧）为2、4、6缸，后排为1、3、5缸，点火次序为1-2-3-4-5-6，每两个气缸1-4、2-5、3-6共用一个点火线圈，双缸同时点火。

（1）传感器位置

君威2.5曲轴位置传感器有两个，分别为曲轴位置传感器（24X、7X），凸轮轴位置传感器一个（CMP）。24X曲轴位置传感器位于发动机曲轴前端部的缓振平衡器后面，传感器为三线霍尔感应式；另一个7X曲轴位置传感器位于发动机缸体后下方，排气歧管下部，传感器为双线磁电式；凸轮轴位置传感器位于缸体前部、助力泵下面，传感器为三线霍尔感应式。

（2）控制原理

1）7X曲轴位置传感器：信号齿为铸在曲轴上的一个圆轮上，共有7个切槽，轮上6个槽以60°均布，第7个槽距离前一个槽为10°。发动机运转时，7X信号送到点火控制模块（ICM），ICM将7X信号除以2得到3X参考信号，3X信号被送到动力控制模块（PCM）。

2）曲轴皮带轮的齿环上均布有24个缺口。当曲轴转动时，24X曲轴位置传感器向PCM提供曲轴的位置，PCM将24X信号与7X信号以及3X信号进行比较后，由PCM确定正确的喷油时刻、喷油脉宽以及点火时刻。如果24X曲轴位置传感器采集到错误的曲轴转角信号，PCM就不能发出正确的控制信号，从而造成起动困难。此时PCM会利用3X参考信号电路控制喷油和点火，发动机将继续起动并仅采用3X参考信号和凸轮轴信号运行。

3）在曲轴转一圈时，24X曲轴位置传感器能够产生24个信号脉冲，因此被用于精确控制点火和喷油，在发动机起动的过程中以及转速低于1200r／min的范围内起作用，而在转速高于1200r／min时则不再参与工作。

4）在发动机转速高于1600r／min时，由7X曲轴位置传感器产生的信号通过点火控制模块ICM计算，得出的3X曲轴位置信号脉冲提供给PCM用于控制喷油和点火，3X曲轴传感器脉冲信号在发动机转速为1200～10000r／min的范围内起作用。7x曲轴位置传感器是点火系统的关键部件，如果该传感器损坏，发动机将不能起动。

2、常见故障诊断方法

1）故障码P1374的诊断。发动机转速高于1600r／min时，PCM在接收到3X信号不正确时，PCM将3X参考信号与24X脉冲信号和凸轮轴位置传感器信号脉冲作对比，如果24X脉冲信号和3X参考信号的比值不等于8，或24X脉冲信号和凸轮轴位置传感器脉冲信号的比值等于48出现10秒以上，PCM便设置故障码P1374。PCM利用24X脉冲信号和CMP脉冲信号进行点火和喷油控制，发动机仍可运转，但会点亮仪表板上的故障指示灯（SERVICE ENGINE SOON），可以用检测仪读取故障码。

2）故障码P0336的诊断。发动机转速低于1200r／min时，PCM利用24X脉冲信号计算发动机转速和曲轴位置，并监视24X脉冲信号的脉冲数，将24X脉冲信号与3X参考信号和CMP脉冲信号作对比，如果PCM接收到的24X脉冲信号不正确，PCM便设置故障码P0336，PCM利用3X参考信号和CMP脉冲信号进行点火和喷油控制，发动机仍可运转，但会点亮仪表板上的故障指示灯，也可以用检测仪读取故障码。

3）发动机断火、缺火的诊断。当发动机出现断火、缺火时，转速会不稳定，并且负载增加更加明显，可以用检测仪进行检测。起动发动机后，先读取故障码，会显示码P0300，其含义是发动机缺火，说明发动机在运行时，PCM检测到个别气缸有缺缸现象，为了准确判断是哪个缸缺火，可进入到“专用性能”，选择“缺火图示”，观察各缸累计缺火次数，依据某缸缺火次数越多则工作性能也差，需要对点火系统部件如火花塞、高压线、点火线圈检查或更换；同时对燃油供给系统检查，包括测试燃油压力，拆检喷油器，对喷油器用超声波清洗仪进行清洗，检测喷油量，另外还要对发动机气缸压力、正时机构检查。

（三）欧系车型的诊断

欧洲车系以德国最为出名，我国与德国合资生产的公司最早为上海大众，其中波罗车款是家庭轿车中保有量较多的。下面以波罗为例，介绍其常见故障诊断方法。

1、波罗1.4 BMG发动机的点火系统工作原理

BMG发动机为直列4缸，每缸独立的点火线圈，点火顺序为1-3-4-2。

1）传感器位置

曲轴位置传感器G28，是三线磁电感应式，位于缸体的中后部、进气岐管下方；凸轮轴位置传感器G163，在气缸盖上方、进气凸轮轴后面，传感器均为三线霍尔式。

2）控制原理

曲轴位置传感器G28由信号板和感应线圈组成，信号板安装在曲轴上，有60个齿位，而实际有58个齿，其中有两个为缺齿，曲轴每转一圈为360°，因此，每个齿位代表6°，发动机控制单元J220把1个齿位运动的时间等分6份，得出1°曲轴转角的时间。凸轮轴信号轮有三个齿，与曲轴位置传感器配合，能识别第一缸上止点的位置。

点火线圈为四孔插头，包含有初级线圈、次级线圈和功率放大器，1号脚是初级线圈地线；2号脚是次级线圈地线；3号脚是电源线，点火开关在ON位时的供给电源12伏；4号脚是控制信号线。

发动机控制单元J220接收G28的转速信号，同时也接收到凸轮轴G163信号，通过输出信号触发点火线圈的功率控制管导通和截止，使次级绕组产生高压电，传给火花塞点火，也喷油器进行喷油。发动机运行时，G28信号中断，则发动机马上熄火；而G163信号中断，发动机仍能运转，但对喷油时刻控制和配气相位有一定影响。

2、故障诊断

1）P16706故障码。该故障码显示曲轴位置传感器G28电路有故障，检测方法可参考丰田车型。G28的2号、3号插孔是传感器线圈绕组，测量其阻值应在450-1000Ω范围内，1号插孔是屏蔽线，分别测量1-2，1-3的阻值应为无穷大，输出波形与丰田的NE信号相似。

2）P00515故障码。该故障码含义是霍尔传感器G163对地短路，故障范围有：传感器性能不良或安装不当；正时不对；发动机控制单元工作不良。G163是三线霍尔式，1号插孔是供给电源5伏，2号插孔是输出信号，3号插孔是地线；信号波形是12伏矩形方波，可用示波器测量。若波形正常，则要重点检查配气正时机构是否对正，对于凸轮可变正时机构，则要求：进气凸轮轴和排气凸轮轴传动链条中，凸轮轴链轮颈部的凹槽标记和链条颜色标记之间的距离为16个链节，否则多一个或少一个链节均出现故障码P00515。

3）P16684故障码。该故障码含义是某缸失火检测，即点火系统中有缺火现象，一般还出现P16685、P16686、P16687、P16688等故障码，对应为第1、2、3、4缸失火。可采取对换部件方法来确认，例如：第1缸有失火，可以将第2缸的火花塞或点火线圈与第1缸对换，后清除故障码试车，再读码。如果故障码出现在第2缸，可判明原来第1缸火花塞或点火线圈性能不良，需要更换。同时波罗等大众车型容易出现：长时间用车后，喷油器堵塞或进气门积炭导致冷车不易起动、加速不顺、发动机抖动等现象。因此，建议：每四万公里需清洗喷油器和保养燃油系统。

四、小结

综上所述，在点火系统的教学中，首先要让学生理解点火系统的工作原理，同时也要掌握有关汽车机械知识，能使用检测仪进行常规的读码，再用万用表测量电阻或电压，配合示波器检查传感器或执行元件的波形，分析故障原因，查阅相关资料，逐步排除故障。学生通过对点火系统的学习，能熟练使用汽车检测仪，并能学以致用，对汽车日新月异的其他电控系统也能主动学习、掌握维修方法；不断探索，将自己锻炼成为一个高技能的汽车专业人才。

[1]席金波.一汽奥迪A6轿车维修手册[M].辽宁科学技术出版社,2001.

[2]李东江.大众/奥迪车系故障诊断与排除技巧[M].机械工业出版社,2005.

[3]迟日.上海通用别克轿车维修手册[M].机械工业出版社,2001.

[4]赵振宁.电控发动机原理与检修[M].北京理工大学出版社,2008.