4 空載測試
固定起動機，按圖322所示的方法連接導線。通電後起動機應該平穩運轉，同時驅動
圖321驅動齒輪複位測試
Fig. 321Driving gear reset test圖322起動機的空載測試
Fig. 322Noload test of starter
齒輪應移出；讀取電流表的數值，應符合標準值；斷開端子50後，起動機應立即停止轉動，同時驅動齒輪縮回。
二、 起動機的解體檢測
1 直流電動機的檢修
（1） 磁場繞組的檢測
如圖323所示，用萬用表電阻擋檢查勵磁繞組和定子外殼時，若電阻值為無窮大，則正常；若電阻值為零或很小，則說明有搭鐵故障。
如圖324所示用萬用表電阻擋檢查勵磁繞組兩電刷之間時，應導通；若不導通，則存在斷路故障。
圖323磁場繞組的絕緣檢測
Fig. 323Excitation winding insulation test
圖324磁場繞組的通斷檢測
Fig. 324Excitation winding continuity test
（2） 電樞的檢測
圖325所示為電樞繞組的絕緣情況檢測。將萬用表置於電阻擋，表筆分別搭在換向器和鐵芯（或電樞軸）上，電阻值應為無窮大；若電阻值為零，則說明存在搭鐵故障，應更換。
圖326所示，為電樞繞組通斷情況檢測。將萬用表置於電阻擋，表筆依次、分別搭在換向器相鄰的銅片上，電阻值應該一致。
圖325電樞繞組搭鐵檢測
Fig. 325Rotor winding insulation test
圖326電樞繞組通斷檢測
Fig. 326Rotor winding continuity test
圖327所示為換向器圓跳動量檢測。其失圓（即跳動量）不應超過0.03 mm，最新的標準為0.02 mm。
圖328所示，為電樞軸跳動檢測。其跳動量不應大於0.08 mm，否則應進行校正或更換電樞。檢查時應和標準值進行比較，若測得的直徑小於最小值應更換電樞。
圖327換向器圓跳動檢測
Fig. 327Commutator circular runout test
圖328電樞軸跳動量檢測
Fig. 328Armature shaft circular runout test
（3） 電刷總成的檢測
電刷的高度應不小於新電刷高度的2\/3；電刷與換向器的接觸麵積應在 75%以上；電刷在電刷架內應活動自如、無卡滯現象。
用萬用表電阻擋測量兩個絕緣電刷架A與底座之間的電阻值，應為無窮大，否則說明電刷架絕緣部分損壞；用相同的方法檢測兩個搭鐵電刷架B與底座之間的電阻值，應小於1 Ω，否則說明搭鐵不良，如圖329所示。
用彈簧秤檢測彈簧的彈力，應為11.76～14.7 N，如過小應更換，如圖330所示。
圖329電刷架的檢測
Fig. 329Brush holder test
圖330電刷彈簧的檢測
Fig. 330Brush spring test
2 單向離合器的檢測
將單向離合器及驅動齒輪總成裝到電樞軸上，握住電樞，當轉動單向離合器外座圈時，驅動齒輪總成應能沿電樞軸自如滑動，如圖331（a）所示。檢查小齒輪和花鍵及飛輪齒圈有無磨損或損壞，在確保驅動齒輪無損壞的情況下，握住外座圈，轉動驅動齒輪，應能自由轉動；反轉時應鎖住，否則應更換單向離合器，如圖331（b）所示。圖331單向離合器檢測
Fig. 331Overrunning clutch test
3 電磁開關的檢測
（1） 吸拉線圈的檢測
如圖332所示，用萬用表的電阻擋，將兩表筆分別接電磁開關的50接線柱和C接線柱，若有電阻值，說明吸拉線圈良好；若電阻值為零，則存在短路故障；若電阻值為無窮大，則存在斷路故障。短路或斷路都應該更換電磁開關或直接更換起動機總成。
（2） 保持線圈的檢測
如圖333所示，用萬用表的電阻擋，將兩表筆分別接電磁開關的50接線柱和殼體，若有電阻值，說明保持線圈良好；若電阻值為零，則存在短路故障；若電阻值為無窮大，則存在斷路故障。
圖332吸拉線圈的檢測
Fig. 332Pullin winding test
圖333保持線圈的檢測
Fig. 333Holdin winding test
（3） 電磁開關接觸盤的檢測
如圖334所示，用手將電磁開關的活動鐵芯壓住，使電磁開關的接觸盤向左移動，從而接通30接線柱和C接線柱。用萬用表的電阻擋，將兩表筆分別接電磁開關的30接線柱和C接線柱，若電阻值為零，說明接觸良好。
圖334接觸盤的檢測
Fig. 334Contact disc test
任務2起動係統電路分析與檢修
掌握起動係統電路分析的方法；
熟練拆畫起動係統電路圖；
熟練使用工具、對起動係統電路進行檢修；
培養社會主義核心價值觀。
一、 傳統起動係統電路分析
傳統的起動係統電路有兩種形式：一種是不帶起動繼電器；另一種是帶起動繼電器。不論帶或不帶起動繼電器，都可將起動電路分為兩個部分：一部分是主電路，另一部分為控製電路。主電路是在起動機工作時為起動機勵磁線圈和電樞繞組提供電能（流）的電路。 控製電路的作用是控製起動機電磁開關動作，一方麵使起動主電路按通，另一方麵使起動機小齒輪與飛輪齧合，達到使起動機帶動發動機飛輪齒圈轉動的目的。
1 不帶起動繼電器的起動係統
如圖335所示，不帶起動繼電器的起動係統是通過點火開關直接控製起動機電磁開關工作，由於起動機電磁開關在工作時電流較大，容易使點火開關損壞，所以現在的汽車已很少采用。
圖335不帶繼電器的起動係統
Fig. 335Norelay starter system
（1） 控製電路一：蓄電池正極→電源總開關→點火開關30接線柱→點火開關START擋→起動機電磁開關50接線柱→吸拉線圈→電磁開關C接線柱→直流電機磁極繞組→電樞繞組→起動機外殼→搭鐵→蓄電池負極。
（2） 控製電路二：蓄電池正極→電源總開關→點火開關30接線柱→點火開關STAR擋→起動機電磁開關50接線柱→保持線圈→起動機外殼→搭鐵→蓄電池負極。
（3） 主電路：蓄電池正極→電源總開關→電磁開關30接線柱→電磁開關內部接觸盤→電磁開關C接線柱→直流電機磁極繞組→電樞繞組→起動機外殼→搭鐵→蓄電池負極。
2 帶起動繼電器的起動係統
帶起動繼電器的起動控製電路通過控製起動繼電器內的電磁線圈，使繼電器內部的常開觸點閉合而接通起動電磁開關電路，使起動電磁開關工作，如圖336所示。
圖336帶繼電器的起動係統
Fig. 336Single relay starter system
（1） 控製電路一：蓄電池正極→電源總開關→點火開關30接線柱→點火開關START擋→起動繼電器86號端子→繼電器線圈→繼電器85號端子→蓄電池負極。此時，起動繼電器30和87號端子之間的常開觸點吸合。
（2） 控製電路二：蓄電池正極→電源總開關→起動繼電器87號端子→吸合的觸點→起動繼電器30號端子→起動機電磁開關50接線柱→電磁開關內部吸拉線圈→電磁開關C接線柱→直流電機磁極繞組→電樞繞組→起動機外殼→搭鐵→蓄電池負極。
蓄電池正極→電源總開關→起動繼電器87號端子→吸合的觸點→起動繼電器30號端子→起動機電磁開關50接線柱→電磁開關內部保持線圈→外殼搭鐵→蓄電池負極。
（3） 主電路：蓄電池正極→電源總開關→電磁開關30接線柱→電磁開關內部接觸盤→電磁開關C接線柱→直流電機磁極繞組→電樞繞組→起動機外殼→搭鐵→蓄電池負極。
3 組合繼電器的起動係統
上述兩種電路在發動機起動後，如果不小心將點火開關再轉動到起動位置，起動電路會被接通而造成打齒現象。這是因為發動機工作時，起動機小齒輪試圖與飛輪齒圈齧合，轉速不同而造成的。因此，有些車輛采用了組合起動繼電器，如圖337所示。
圖337組合繼電器的起動係統
Fig. 337Compound relay starter system
二、 電腦控製的起動係統電路分析
起動繼電器由車身電腦或者發動機電腦等控製，電腦會分析各種起動條件是否滿足，如果滿足，才會給起動繼電器供電，否則不給信號。在維修這類係統時，就要仔細檢查起動條件是否滿足，或者查閱維修資料，了解具體的起動條件。不同的車，起動條件都略有差異。
以2012款邁騰B7裝配1.8升汽油發動機的起動係統為例，電路拆畫如圖338所示。當發動機控製單元J623接收到擋位信號（P\/N）、製動信號F和點火開關的50信號後，起動機才能工作。電路分析如下：
J159—車載電網控製單元J623—發動機控製單元J329—端子15供電繼電器
J682—供電繼電器J710—供電繼電器2A—蓄電池B—起動馬達
圖338ECU控製的起動係統
Fig. 338ECU control starter system
（1） J329的控製電路：電流經J519的T52b\/12端子→J329電磁線圈的1號端子→J329電磁線圈的2號端子→搭鐵，使觸點吸合。
（2） J329的負載電路：蓄電池A的正極→SB30保險絲→J329的3號端子→329的5號端子→分別給J682和J710供電。
（3） J682的控製電路：蓄電池A的正極→SB30保險絲→J329的3號端子→329的5號端子→SC10保險絲→J682的1號端子→J682的2號端子→J623的T94\/9號端子→ECU內部功率三極管控製電路→搭鐵。
（4） J682的負載電路：蓄電池A的正極→SB30保險絲→J329的3號端子→329的5號端子→J682的3號端子→J682的5號端子→J710的3號端子（當觸點閉合時）→J710的5號端子→起動機B的50號端子→通過起動機外殼搭鐵。
（5） J710的控製電路：蓄電池A的正極→SB30保險絲→J329的3號端子→329的5號端子→SC10保險絲→J710的1號端子→J710的2號端子→J623的T94\/31號端子→ECU內部功率三極管控製電路→搭鐵。
（6） J710的反饋信號電路：J710的6號端子→J623的T94\/74號端子；J710的6號端子→J519的T52c\/34號端子。點火開關處於起動擋位置時，如反饋信號為12 V，J623判定起動係統正常，J519關閉大功率用電器信號（如：大燈、音響等）；如反饋信號為0 V，J623判定起動係統有故障，生成相應的故障碼。發動機起動後，點火開關回位至ON擋，此時反饋信號為0 V, J623判定起動完成，J519開啟大功率用電器信號。
一、 起動繼電器的檢測
1 靜態檢測
可用萬用表測電阻的方法檢查判斷繼電器的好壞。拔下繼電器，用萬用表電阻擋測量(85)腳與(86)腳（如：圖338中J682的1、2號端子）應導通；測量(87)腳與(30)腳（如：J682的3、5號端子）電阻值應為∞。如檢測結果與上述規律不符，說明繼電器有問題。
2 動態檢測
如果上述檢查無問題，可在(85)與(86)腳間加12 V電源，用萬用表電阻擋測量(87)腳與(30)腳應導通。如不符合上述規律，或通電後繼電器發熱，均說明其已損壞。
二、 起動電流的波形檢測
檢測起動電流波形的目的有兩個：測量起動電流的大小；分析各氣缸的壓縮壓力是否均衡。
起動電流的大小影響因素很多，包括潤滑油黏度、起動機工作條件、起動電路、蓄電池狀況和氣缸壓縮壓力等。一般來說，四缸汽油發動機的起動電流大約為80～200 A。從圖339所示起動瞬間產生的電流波峰可見，起動機帶動靜止發動機旋轉和帶動運轉的發動機旋轉時起動電流差別很大，前者大約是後者的2～3倍。
圖339起動電流波形
Fig. 339Start current waveform
起動機帶動發動機曲軸旋轉所需要的轉矩是起動電流的函數，起動電流的變化與氣缸壓力的變化間存在著對應的關係，而起動轉矩又與氣缸壓力成正比。比較不同氣缸在壓縮行程所需的起動電流，可以獲得氣缸壓縮壓力信息。圖340起動電流波形測試
Fig. 340Start current waveform test
壓縮壓力越高，所需要的起動電流就越大，反之亦然。因此，隻要不是為了獲得各氣缸壓力的具體數值，而是為了比較各氣缸壓力是否均衡，完全可以采用通過測量起動過程中起動電流的變化去評價各氣缸的密封性。
起動電流波形測試如圖340所示。測試方法：將大量程的電流鉗夾在蓄電池正極和起動機30端子的起動線路中（注意電流鉗的方向）；調節示波器顯示屏上的功能鍵，使測得的波形處於最佳觀測狀態；起動發動機，此時會在示波器顯示屏上顯示起動電流波形；按下保持鍵，可以保持、存儲和打印測得的波形圖。測得的電流波形如圖339所示。
各缸壓縮壓力測試方法：按圖340所示方式接好測試線路，並調試好示波器的波形觀測參數；拔下燃油泵保險絲；將點火鑰匙打到起動擋，由起動機帶動發動機運轉；此時，在示波器顯示屏上將會出現各缸的起動電流波形，此波形即可反映各缸壓縮壓力的狀況。
一、 選擇題
1 電磁開關將起動機主電路接通後，活動鐵心依靠（）線圈產生的電磁力保持在吸合位置上。
A 吸拉B 保持C 吸拉和保持
2 發動機起動時，起動電流經過（）進入起動機。
A 點火開關B 吸引線圈
C 電磁開關內的接觸盤D 起動繼電器
3 由於采用減速裝置，所以可以增大驅動齒輪的（）。
A 轉速B 扭矩C 功率D 效率
二、 判斷題
1 汽車發動機起動時間一般不超過5 s，再次起動間隔應在15 s以上。（）
2 起動繼電器的作用是用來保護起動機電磁開關。（）
3 起動機工作時，應先接通主電路，再使驅動齒輪與飛輪齒圈齧合。（）
4 起動保護繼電器的觸點為常閉觸點。（）
5 滾柱式離合器傳遞扭矩小，一般用於小功率的起動機上。（）
三、 思考題
1 起動係的作用是什麼？
2 起動機如何就車檢測？
3 如何判斷電磁開關的好壞？項目四點火係統檢修掃碼獲取微課視頻
點火係統檢修
汽車的點火係統，能在適當的時機提供足夠的電壓，使火花塞能產生足以點燃氣缸內混合氣的火花，讓發動機得到最佳的燃燒效率。可以說，汽車的點火係統在汽車的使用中發揮著不可替代的作用。本文主要帶領大家來了解汽車點火係統結構、工作原理以及常見的故障及維修辦法。
任務1傳統點火係統檢修
掌握傳統點火係統各組成部分的結構；
理解點火係統高壓產生的原理；
熟練使用工具拆卸點火係統；
熟練使用工具測量點火係統各項參數；
培養社會主義核心價值觀。
一、 點火係統基礎認知
汽油發動機中，氣缸內的可燃混合氣是采用高壓電火花點燃的，故在汽油發動機上設有專門的點火控製裝置，即點火係統。
1 點火係統的作用與分類
（1） 點火係統的作用
將蓄電池或發電機的低壓電按照發動機的點火順序適時產生高壓電，使需要點火氣缸的火花塞產生電火花，點燃混合氣。
（2） 點火係統的分類
汽車發展至今已150多年，點火係統也隨著科學技術的進步，特別是電子技術的發展而不斷地改進和應用。按照點火係統技術改進和應用的不同階段，通常可以分為傳統點火係統（已淘汰）、普通電子點火係統（已淘汰）和微機控製的點火係統（目前廣泛使用）三類。
2 對點火係統的要求
為保證在發動機各種工況和使用條件下都能適時、可靠地點火，點火係統應能滿足如下三個基本要求。
（1） 能產生足夠高的次級電壓
汽油發動機氣缸內的可燃混合氣是靠火花塞產生電火花點燃的，而擊穿火花塞中心電極和側電極之間的間隙必須有足夠高的次級電壓。要保證火花塞可靠跳火，次級電壓一般在15 kV左右，考慮各種不利因素的影響，通常對點火係統的設計能力為30 kV。
（2） 火花要有足夠的能量
要使混合氣可靠點燃，必須具有足夠的點火能量。發動機正常工作時，混合氣接近壓縮終了的溫度已趨於自燃溫度，因此所需的火花能量很小，一般在幾毫焦（1～5 mJ）；但在發動機起動、怠速及急加速時，由於混合氣的溫度較低或混合氣過濃、過稀等原因，需要較高的火花能量，一般在幾十毫焦（50～80 mJ）。電火花持續的時間不少於500 μs。
（3） 點火時刻應適應發動機工況
試驗表明，在混合氣燃燒膨脹過程中，當最高爆發壓力出現在上止點後10°左右時，發動機輸出功率最大。由於混合氣在氣缸內從開始點火到完全燃燒需要一定的時間（千分之幾秒），所以點火不應在氣缸壓縮行程終了進行，而應適當提前一些。提前的點火時間用發動機曲軸轉角來表示，稱為點火提前角。點火提前角是指火花塞開始點火，活塞運行到上止點曲軸所轉過的角度。
點火提前角的影響因素很多，主要有發動機轉速、負荷、溫度、爆震等。發動機轉速增高，點火提前角增大；發動機負荷增大，點火提前角減小。使發動機獲得最佳動力性、經濟性和排放性的點火提前角稱為最佳點火提前角，點火提前角應能自動調節，以適應發動機的各種工況。
二、 觸點式傳統點火係統
1 觸點式傳統點火係統的組成
觸點式傳統點火係統的組成如圖41所示。它主要由蓄電池、點火開關、點火線圈、分電器和火花塞等組成。
1—蓄電池 Battery
2—點火開關 Ignition switch
3—點火線圈 Ignition coil
4—分電器 Distributor
5—火花塞 Spark plugs
6—附加電阻 Ballast resistor
圖41觸點式傳統點火係統
Fig. 41Break point ignition system（1） 蓄電池：提供點火係統所需電能。
（2） 點火開關：接通或斷開點火係統電源。
（3） 點火線圈：儲存點火能量，並將蓄電池電壓轉變為高電壓。傳統點火線圈結構如圖42所示。1—端子15 Terminal 15
2—複合填充物 Mould compound
3—層板 Lightweight sheet
4—高壓連接端子 Highvoltage terminal connection
5—絕緣層 Insulating paper
6—殼體 Housing
7—絕緣座 Insulating body
8—次級線圈 Secondary coil
9—初級線圈 Primary coil
10—鐵芯 Magnetic core
11—絕緣蓋 Insulating cover
12—端子1 Terminal 1
13—高壓輸出端 Highvoltage terminal
圖42傳統點火線圈
Fig. 42Conventional ignition coil（4） 分電器：由斷電器、配電器、電容器和點火提前機構等部分組成。斷電器俗稱白金觸點，其作用是接通或切斷點火線圈的初級電路；配電器的作用是將點火線圈產生的高壓電按發動機工作順序輸送至相應缸的火花塞；電容器的作用是在斷電器工作時起滅弧作用；點火提前機構包括離心提前機構和真空提前機構，離心提前機構的作用是隨發動機轉速的變化自動調節點火提前角，發動機轉速越高，點火提前角相應增大；真空提前機構的作用是隨著發動機負荷的大小變化而自動調節點火提前角，在相同的轉速下，發動機負荷增大，點火提前角相應減小。分電器結構如圖43所示。1—斷電器 Breaker point
2—配電器 Distributor
3—電容 Capacitor
4—離心提前機構 Centrifugal advance
5—真空提前機構 Vacuum advance
6—分電器蓋 Cap
7—離心塊 Centrifugal weights
8—真空室 Vacuum chamber
9—膜片 Diaphragm
圖43分電器的結構
Fig. 43Structure of distributor（5） 火花塞：導入高壓電，擊穿電極間隙，產生電火花，點燃混合氣。火花塞的構造如圖44所示。火花塞主要由中心電極、側電極、鋼殼、瓷絕緣體等組成，但其結構形式有多種。中心電極用鎳鉻合金製成，具有良好的耐高溫、耐腐蝕性能。導體玻璃起密封作用。火花塞的間隙多為0.6～0.8 mm，但當采用電子點火時，間隙可增大至1.0～1.2 mm。
1—高壓接頭 Terminal
2—波紋狀陶瓷絕緣體 Corrugations insulator
3—商標和型號 Brand and part No.
4—內層墊圈 Special packing
5—絕緣體 Insulator
6—陶瓷電阻 Ceramic resistor
7—金屬外殼 Metal shell
8—密封墊圈 Gasket
9—銅導杆 Copper core
10—電極間隙 Spark gap
11—中心電極 Centre electrode
12—側電極 Ground electrode
圖44火花塞的結構
Fig. 44Structure of spark plug火花塞絕緣體上的溫度保持在500～700℃時，落在絕緣體上的油粒能自行燒掉而又不會引起熾熱點火，這個溫度稱之為火花塞的自潔溫度。
火花塞分冷型和熱型，熱型火花塞適用於壓縮比小、轉速低、功率小的發動機, 因為這些發動機的燃燒室溫度較低；冷型火花塞則適用於高壓縮比、高轉速、大功率的發動機。
2 觸點式傳統點火係統的工作原理
發動機工作時，發動機凸輪軸驅動分電器軸轉動，分電器軸帶動斷電器凸輪軸轉動，使斷電器觸點交替地閉合和打開，因此傳統點火係統的工作原理可以分成以下三個階段進行分析。
（1） 第一階段：觸點閉合，初級電流增長的過程，如圖45（a）所示。點火係統的初級電流為：蓄電池正極→點火開關→點火線圈的初級繞組→斷電器觸點→搭鐵。初級電流按指數規律增長，以磁場能的形式儲存在點火線圈中。
1—火花塞 Spark plugs
2—點火開關 Ignition switch
3—蓄電池 Battery
4—點火線圈 Ignition coil
5—斷電器 Breaker point
6—配電器 Distributor
圖45傳統點火係統工作過程
Fig. 45Working process of conventional ignition system（2） 第二階段：觸點斷開，次級繞組產生高壓的過程。觸點打開後，初級電流迅速降為零，磁通也隨之迅速減少，此時，由於互感的作用，在次級繞組中產生高達15～20 kV的電動勢，即次級高壓。
（3） 第三階段：火花塞電極擊穿，產生電火花，點燃混合氣，如圖45（b）所示。次級電流為：次級繞組→配電器→火花塞。此時，次級繞組的高壓電擊穿火花塞間隙，產生電火花，點燃混合氣，使發動機做功。
三、 普通電子點火係統
電子點火係統又稱為半導體點火係統或晶體管點火係統，它主要由點火控製器、分電器及位於分電器內的點火信號發生器、點火線圈、火花塞等組成，如圖46所示。
1—火花塞 Spark plug
2—分電器總成 Distributor assembly
3—信號發生器 Pulse generator
4—點火線圈 Ignition coil
5—點火控製器 Ignition module
6—點火開關 Ignition switch
圖46普通電子點火係統
Fig. 46Electronic ignition system點火控製器和信號發生器組件取代了觸點式點火係統中的斷電器組件，信號發生器產生點火正時信號，點火控製器根據信號控製點火線圈初級電流的通斷。常見的點火信號發生器有磁感應式、霍爾式和光電式。
1 磁感應式信號發生器
磁感式信號發生器由永久磁鐵、感應線圈、鐵芯、信號轉子等組成，工作原理如圖47所示。
1—信號轉子 Rotor
2—永久磁鐵 Permanent magnet
3—線圈與鐵芯 Coil and core
圖47磁感式信號發生器
Fig. 47Magnetic pulse generator當信號轉子轉動時，穿過傳感線圈的磁通發生變化時, 線圈中將產生感應電動勢。其中某一凸齒靠近永久磁鐵，磁阻減小，通過傳感線圈的磁通增加；凸齒與鐵心對正時，穿過感應線圈的磁通量最大，變化量為零，此時感應電動勢為零；凸齒離開永久磁鐵時, 磁阻增大,通過傳感線圈的磁通減少，感應電動勢反向。感應電動勢的大小與磁通變化率成正比。
隨著信號轉子的不斷轉動，感應線圈中的磁通量不斷改變，在感應線圈的兩端感應出交變的電壓信號。感應線圈中磁通量和感應電動勢變化情況如圖48所示。
圖48感應線圈中磁通量和感應電動勢變化情況
Fig. 48The transformation relations of the magnetic flux and induced electromotive force
2 霍爾式信號發生器
霍爾式信號發生器是利用霍爾效應製成，裝在無觸點分電器中，霍爾電壓產生的原理如圖49所示。
圖49霍爾效應
Fig. 49Hall effect
當電流垂直於外磁場通過半導體時，載流子發生偏轉，垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場，從而在半導體的兩端產生電勢差，這一現象就是霍爾效應，這個電勢差也被稱為霍爾電壓VH。
圖410所示為霍爾信號發生器的結構與原理，主要由霍爾集成電路（內含霍爾元件）、永久磁鐵和觸發葉輪組成。觸發葉輪與分火頭製成一體由分電器軸帶動，觸發葉輪轉動，每當葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時，磁場便被觸發葉輪的葉片旁路而不能作用於霍爾元件上，此時不產生霍爾電壓。霍爾式信號發生器產生的霍爾信號經集成電路處理後，輸出波形如圖410所示。
1—霍爾芯片 Hall effect chip
2—葉片 Vane
3—永久磁鐵 Permanent magnet
圖410霍爾式信號發生器
Fig. 410Hall pulse generator圖411光電式信號發生器
Fig. 411Photoelectric pulse generator
3 光電式信號發生器
光電式信號發生器是利用光電效應製成，以紅外線或可見光光束進行觸發，主要由光源、光接收器（光敏元件）、遮光盤等組成，如圖411所示。
遮光盤的外緣介於光源與接收器之間，外緣上開有缺口，缺口允許光束通過，實體部分則能擋住光束。當遮光盤隨分電器軸轉動時，光源發出的光束被遮光盤交替遮擋，使光接收器中的光敏元件交替導通與截止，形成電脈衝信號。
一、 傳統點火係統主要元件的檢修
1 點火線圈的檢測
（1） 初級線圈檢測，如圖412（a）所示。將萬用表調至電阻擋，紅、黑表筆分別接端子15和1，將讀出的數值與標準值比較, 以此來判斷是否有短路和斷路。
（2） 次級線圈檢測，如圖412（b）所示。將萬用表調至電阻擋，紅、黑表筆分別接端子1和4，將讀出的數值與標準值比較, 以此來判斷是否有短路和斷路。
圖412點火線圈的檢測
Fig. 412Ignition coil test
（3） 點火線圈的絕緣性檢測。用萬用表的電阻擋測量點火線圈任一接柱與外殼之間的電阻, 其值應不小於50 MΩ, 否則說明點火線圈絕緣不良, 應更換點火線圈。
2 火花塞的檢測
（1） 火花塞的常見故障
火花塞是在高溫、高壓下工作, 且要受燃油中化學添加劑的腐蝕, 工作環境極為惡劣, 故障率較高。火花塞的常見故障如圖413所示。
圖413火花塞的損壞情況
Fig. 413Status of spark plug
（2） 火花塞的檢查
① 直觀檢查，查看火花塞的電極和絕緣體外觀。正常工作的火花塞絕緣體裙部呈淺棕色或黃褐色, 輕微的積碳和電極燒蝕仍屬正常現象。
② 火花塞間隙檢查，用專用量規或厚薄規檢查。不同車型間隙值略有差異，其間隙可從汽車維修手冊中查得。傳統點火係統火花塞的正常間隙通常為0.6～0.8 mm。二、 傳統點火係統波形檢測與分析
1 初級波形檢測與分析
圖414初級信號波形
Fig. 414Primary ignition waveform
傳統點火係統初級點火信號是從初級線圈兩接線柱或斷電器觸點兩端采集，其波形如圖414所示。
ab段：為點火開關打開，白金觸點斷開瞬時，點火線圈通電瞬間產生的電壓。
bc段：為白金觸點斷開穩定時，初級線圈的電壓，為蓄電池電壓。
cd段：為白金觸點閉合瞬間，初級線圈的電壓，震蕩衰竭。
de段：為白金觸點閉合穩定時，初級線圈的電壓，一般為零。
ea段：為白金觸點閉合將要斷開時，初級線圈的電壓。
2 次級波形檢測與分析
點火次級波形是從線圈高壓總線上采集的。1缸的點火信號，用於判缸。使用鱷魚夾拾取信號。開啟示波器，起動發動機，使發動機轉速保持在1 500 r\/min時，根據儀器檢測及提示選取波形，如圖415所示，橫坐標表示時間，縱坐標表示電壓。圖415次級點火波形
Fig. 415Secondary ignition waveform
AB段：斷電器觸點打開的瞬間，由於初級電流迅速下降，點火線圈內初級線圈的磁場迅速消失，在次級線圈中感應出的高壓電動勢急劇上升。當次級電壓還沒有到達最大值時，就將火花塞間隙擊穿。擊穿火花塞間隙的電壓稱為擊穿電壓，即AB段，AB線也稱為點火線。B點的高度表明點火係統克服火花塞間隙、分火頭間隙、高壓導線各電阻並將混合氣點燃的實際次級電壓。
BC段：擊穿火花塞間隙後的放電電壓。
CD段：火花塞間隙擊穿後，通過火花塞間隙的電流迅速增加，致使兩電極間隙間引起火花放電，火花放電電壓比較穩定。CD的高度表示火花放電的電壓，寬度表示火花放電的持續時間，CD線稱為火花線。
DE段：當保持火花塞間隙持續放電的能量消耗完畢，電火花在D點消失，點火線圈和電容器中的殘餘能量以低頻震蕩的形式消耗完畢。此時電壓變化為連續的低頻振蕩，波峰一般在4～5個以上，當波峰減少時說明電容漏電或擊穿。
EFA段：斷電器觸點閉合，點火線圈初級電路又有電流通過，次級電路導致一個負壓。觸點閉合後，先是產生二次閉合振蕩，然後次級電壓由一定負值逐漸變化到零。當至A點時，斷電器觸點又打開，次級電路又產生擊穿電壓。
任務2微機控製點火係統檢修
掌握微機控製點火係統各組成部分的結構；
理解微機控製點火係統的控製策略；
熟練使用工具拆卸點火係統；
熟練使用工具測量點火係統各項參數；
培養社會主義核心價值觀。
現代轎車電控發動機廣泛采用微機控製點火係統，能夠對點火全過程進行控製，其控製內容包括點火提前角控製、通電時間控製和爆震控製，完全滿足汽油發動機對點火係統的基本要求，使發動機的動力性、經濟性和排放性達到最佳狀態。
一、 微機控製點火係統的分類
由發動機電腦根據各傳感器輸入的信息，依照發動機的點火順序，適時控製各缸火花塞點火。可以分為雙缸同時點火和單缸獨立點火兩種方式。
1 雙缸同時點火
同時點火是指點火線圈每產生一次高電壓，都使兩個氣缸的火花塞同時跳火，即雙缸同時點火。次級繞組產生的高壓電將直接加在四缸發動機的1、4缸或2、3缸（六缸發動機的1、6缸、2、5缸或3、4缸）火花塞電極上跳火。
點火過程同時發生在兩個工作順序相差360°的氣缸中。電火花產生時，其中一個氣缸的活塞位於壓縮上止點附近，對這個氣缸是一次有效的點火。對於另一個氣缸，其活塞正好位於排氣上止點附近，因此是一次無效的點火。
同時點火方式，按配電方式又分為二極管分配式（如圖416所示）和點火線圈分配式（如圖417所示）兩種型式。由於二極管分配方式的點火線圈中高壓二極管容易擊穿損壞，故目前普遍使用點火線圈分配方式進行雙缸同時點火控製。點火線圈結構如圖418所示。
2 單缸獨立點火方式
主要由各缸分別獨立的點火線圈和點火控製器（如圖419所示）及發動機ECU等組成。各缸點火線圈的初級繞組分別由點火器中的一個功率管控製，整個點火係統的工作由ECU控製。發動機工作時，發動機ECU接收輸入的傳感器、外部請求信號並與存儲器中儲存數據相比較分析，並經計算後適時地向點火器輸出點火信號，由點火器中的功率管分別接通與切斷各缸點火線圈的初級電路。控製原理如圖420所示。圖416二極管分配式同時點火係統
Fig. 416Fourspark ignition system
圖417點火線圈分配式同時點火係統
Fig. 417Dualspark ignition system
1、7—高壓輸出端 High voltage connection
2—絕緣體 Insulator
3—初級線圈 Primary coil
4—次級線圈 Secondary coil
5—鐵心 Magnetic core
6—低壓接頭 Low voltage connection
圖418點火線圈
Fig. 418Ignition coil1—鐵心 Magnetic core
2—初級線圈 Primary coil
3—複合填充物 Mould compound
4—次級線圈 Secondary coil
5—高壓輸出端（接火花塞） High voltage connection
6—低壓接頭 Low voltage connection
圖419點火控製器
Fig. 419Igniter圖420獨立點火係統控製原理圖
Fig. 420The principle of coilonplug system
二、 微機控製點火係統的組成和控製原理
1 微機控製點火係統的組成
微機控製點火係統由傳感器、電子控製單元（ECU）、執行器（點火控製器）、點火線圈、火花塞等組成，如圖421所示。
圖421微機控製點火係統的組成
Fig. 421Electronic control ignition system
（1） 傳感器：傳感器用來檢測與點火有關的發動機工作狀況信息，並將檢測結果輸入ECU，作為計算和控製點火時刻的依據。微機控製點火係統的傳感器主要有：
① 凸輪軸位置傳感器：采集配氣凸輪軸的位置信號，並輸入ECU，以便ECU識別氣缸1壓縮上止點，從而進行點火時刻控製。
② 曲軸位置傳感器：確定曲軸的位置，也就是曲軸的轉角以及發動機轉速。它通常要配合凸輪軸位置傳感器一起來工作，確定點火時刻。
③ 空氣流量傳感器\/進氣壓力傳感器、節氣門位置傳感器：作為負荷信號，確定基本點火時刻。
④ 冷卻液溫度、進氣溫度、開關信號：點火提前角修正信號。
⑤ 爆震傳感器：用來檢測發動機抖動度，當發動機產生爆震時用來調整點火提前角，使點火係統形成閉環控製。
（2） 微機控製單元：又稱為發動機電腦ECU（electronic control unit），由微處理器（CPU）、存儲器（ROM、RAM）、輸入\/輸出接口（I\/O）、模\/數轉換器（A\/D）以及整形、驅動等大規模集成電路組成。對接收到的各種信息進行運算、處理、判斷，然後輸出指令，對點火係統進行相應的控製。
（3） 點火控製器：又稱為點火電子組件、點火器或功率放大器，是微機控製點火係統的功率輸出級，它接受ECU輸出的點火控製信號並進行功率放大，以便驅動點火線圈工作。
2 控製原理
發動機工作時，CPU通過傳感器把發動機的工況信息采集到隨機存儲RAM中，並不斷檢測凸輪軸位置傳感器信號（即標誌位信號），判定是哪一缸即將到達壓縮上止點。當接收到標誌信號後，CPU立即開始對曲軸轉角信號進行計數，以便控製點火提前角。與此同時，CPU根據反映發動機工況的轉速信號、負荷信號以及與點火提前有關的傳感器信號，從隻讀存儲器中查詢出相應工況下的最佳點火提前角。在此期間，CPU一直在對曲軸轉角信號進行計數，判斷點火時刻是否到來。當曲軸轉角等於最佳點火提前角時，CPU立即向點火控製器發出控製指令，使功率三極管截止，點火線圈初級電流切斷，次級繞組產生高壓，並按發動機點火順序分配到各缸火花塞跳火點著可燃混合氣。
上述控製過程是指發動機在正常狀態下點火時刻的控製過程。當發動機起動、怠速或汽車滑行工況時，設有專門的控製程序和控製方式進行控製。
三、 微機控製點火係統的控製內容
1 點火提前角的確定
微機控製的點火提前角θ由初始點提前角θi、基本點火提前角θb和修正點火提前角θc三部分組成，即 θ=θi+θb+θc。
初始點火提前角θi：初始點火提前角又稱為固定點火提前角，在發動機起動或轉速低於400 r\/min時的點火提前角。其值大小取決於發動機型號，並由曲軸位置傳感器的初始位置決定，一般為上止點前BTDC6°～BTDC12°。
基本點火提前角θb：基本點火提前角是發動機最主要的點火提前角，是設計微機控製點火係統時確定的點火提前角。
綜合考慮發動機油耗、扭矩、排放和爆震等因素，對試驗結果進行優化處理後，即可獲得如圖422所示的以轉速和負荷為變量的三維點火特性脈譜圖。將脈譜圖以數據形式存儲在ECU的隻讀存儲器ROM中，汽車行駛時，微機根據發動機轉速信號和負荷信號（由空氣流量和節氣門位置傳感器確定），即可從ROM中查詢出相應的基本點火提前角來控製點火。
圖422基本點火提前角的三維脈譜圖
Fig. 422Threedimensional map of ignition advance
修正點火提前角θc：為使實際點火提前角適應發動機的運轉情況，以便得到良好的動力性、經濟性和排放性能，必須根據相關因素（冷卻液溫度、進氣溫度、開關信號等等）適當增大或減小點火提前角，即對點火提前角進行必要的修正，修正點火提前角的項目有多有少，主要有暖機修正、怠速修正。
2 通電時間的控製
點火係統的通電時間控製又稱點火導通角或閉合角控製，是指點火線圈初級電路的功率三極管導通期間，發動機曲軸轉過的角度。導通角的控製方法是：ECU首先根據電源電壓高低，在存儲器存儲的導通時間脈譜圖中（如圖423所示）查詢選擇導通的時間，然後根據發動機轉速確定導通角的大小。
3 爆震控製
爆震傳感器感知發動機爆燃情況，將信號（如圖424所示）反饋給控製單元，通過減小點火提前角，防止發動機爆震燃燒，之後又逐步增大點火提前角，如此循環往複，實行點火提前角的閉環控製。
圖423閉合角三維脈譜圖
Fig. 423Dwell angle map
圖424爆震傳感器信號波形
Fig. 424Knock sensor signals
一、 微機控製點火係統的故障自診斷
微機控製的點火係統具有自診斷功能，所謂自診斷功能是指發動機ECU利用自診斷係統，在發動機工作過程中對電控係統中的傳感器、執行器的工作狀態進行監視，一旦發現某些信號失常，控製單元會發出信號接通故障指示燈，並將故障信息以代碼的形式儲存起來。故當發動機不能起動或工作異常，懷疑是點火係統故障時，應先利用發動機ECU的自診斷功能進行診斷和檢查，必要時進行人工診斷。
圖425OBD接口
Fig. 425OBD interface
故障碼的讀取方法如下：
（1） 關閉點火開關，將故障診斷儀與車輛的診斷接口OBD（on board diagnostics）連接，OBD接口一般位於儀表台下方，但車型不同診斷接口位置也有所不同,如圖425所示；
（2） 打開點火開關，起動故障診斷儀，選擇車型及需要查找的係統；
（3） 進入係統後，選擇故障碼讀取，注意靜態故障碼和動態故障碼，清除故障碼後重新讀取，如故障碼無法清除表示係統有故障，需要排除。
二、 獨立點火係統點火信號波形測試
常見的獨立點火係統的點火線圈（如圖419所示）內部帶有點火控製器，插接頭上有四個端子，內部電路結構與原理如圖426所示。端子D連接12 V電源；端子C連接發動機ECU，由ECU向點火控製器發送點火指令；端子B為點火控製器的搭鐵端；端子A為初級線圈和次級線圈的共用搭鐵端子。
獨立點火係統點火信號波形測試如圖427所示。測試方法：根據圖426所示的端子結構，示波器通道一的測試線分別連接點火線圈的C端子和搭鐵點；起動發動機並保持在怠速狀態；調節示波器顯示屏上的功能鍵，使測得的波形處於最佳觀測狀態；可以保持、存儲和打印測得的波形圖。測試的點火信號波形如圖428所示。圖426點火線圈電路結構與原理
Fig. 426Structure of ignition coil
圖427點火信號波形測試
Fig. 427Ignition signal waveform test
圖428點火信號波形
Fig. 428Ignition trigger signal
任務3點火係統電路分析與檢修
掌握點火係統電路分析的方法；
掌握獨立點火係統的電路原理；
掌握同時點火係統電路原理；
熟練使用工具儀器對電源係統電路進行檢修；
培養社會主義核心價值觀。
一、 普通電子點火係統電路分析
桑塔納轎車采用的是普通電子點火係統，拆畫的電路如圖429所示。
A—蓄電池D—點火開關N41—點火控製器G40—信號發生器
N—點火線圈O—分電器Q—火花塞
圖429桑塔納點火係統
Fig. 429Santana ignition system
桑塔納電子點火係統電路分析的核心是點火控製模塊N41，因此需分析其每個端子導線的來龍去脈和性質。
1號端子連接點火線圈“1”或“-”極，綠色，由N41中的晶體三極管控製初級電流的通斷。
2號端子直接搭鐵，棕色。
3號端子接點火信號發生器G40的1號端子，棕白，經N41的2號端子搭鐵，也是搭鐵線。
4號端子接點火線圈“15”或“+”極，黑色，是12 V電源線。
5號端子接G40的3號腳，紅黑，是G40的電源線。
6號端子接G40的2號腳，綠白，是G40的信號線。
（1） 初級電流電路：蓄電池A的正極→中央接線盒P6→中央接線盒P2→點火開關D的30端子→點火開關D的15端子→中央接線盒A8→中央接線盒D23→點火線圈15端子→點火線圈1端子→點火控製模塊N41的1號端子→點火控製模塊N41內部晶體三極管→點火控製模塊N41的2號端子→搭鐵→蓄電池A的負極。
（2） 初級電路的控製：霍爾式信號發生器G40產生的信號由2號端子輸出→點火控製模塊N41的6號端子→N41內部晶體三極管控製電路→控製晶體三極管的通斷，從而控製初級電路通過，使次級線圈交替產生高壓。
二、 雙缸同時點火係統電路分析
以桑塔納2000 GSI型裝備AJR發動機的轎車點火係統為例，如圖430所示。采用點火線圈分配同時點火的高壓配電方式，點火模塊與點火線圈組裝在一起；采用了兩個爆燃傳感器，使爆燃控製能力進一步提高。
點火線圈總成N152插接頭共有4個端子。
T4r\/2為供電端：中央接線盒內部15電源端→接線盒D23端子→連接器T8a\/5→N152的T4r\/2端子→初級線圈→點火模塊內部功率三極管→N152的T4\/4端子→搭鐵。
T4r\/1和T4r\/3為點火驅動信號接收端，點火信號由發動機控製單元J220→N152內部的點火模塊→控製內部功率三極管的通斷→控製初級線圈的搭鐵回路的通斷。
T4r\/4為搭鐵端子。
G40—霍爾傳感器
J220—Motronic發動機控製單元，在空調進風罩右側
J217—自動變速箱控製單元，在副駕駛座椅地毯下
J234—安全氣囊的控製單元，在中央控製台的前下方
N152—點火線圈
P—火花塞插頭
Q—火花塞
S17—發動機控製單元、自動變速箱控製單元保險絲，10 A
T4r—4針插頭，黑色，在點火線圈上
T8a—8針插頭，黑色，在發動機艙中間支架上T10f—10針插頭，藍色，在附加繼電器板上（1號位）
T68—68針插頭，黑色，在自動變速箱控製單元上
T75—75針插頭，黃色，在安全氣囊控製單元上
T80—80針插頭，黑色，在發動機控製單元上
○A4—正極連接線（30a），在發動機線束內
○C1—接地連接線（傳感器接地），在發動機右線束內
○C3—+5 V連接線，在發動機右線束內
○C4—接地連接線，在發動機右線束內
○1—接地點，在發動機控製單元旁車身上
○9—自身接地
點火線圈 Ignition coil火花塞 Spark plug
發動機控製單元 Engine control unit霍爾傳感器 Hall sensor（camshaft position sensor）
圖430桑塔納2000點火係統
Fig. 430Santana 2000 ignition system
三、 獨立點火係統電路分析
1 大眾汽車獨立點火係統
以邁騰B7\/1.8T發動機點火係統為例，圖431所示為邁騰B7第二缸點火係統原理圖。
發動機正常運轉時，發動機控製單元J623的T60\/21端子輸出點火驅動信號（PWM信號）給點火線圈N127的3#端子，控製點火線圈中功率輸出級（大功率三極管）的基(b)極，從而控製三極管(c極與e極)的通斷，起到頻率開關的作用，而三極管(c極與e極)控製初級線圈的搭鐵回路；當三極管導通時，初級線圈中有電流通過，產生磁場，儲存磁場能；當三極管截止時，由於互感作用，次級線圈中就產生高壓。
圖431邁騰B7第二缸點火電路原理圖
Fig. 431Schematic of ignition circuit of Magotan B7
2 豐田汽車獨立點火係統
以豐田卡羅拉汽車點火係統電路為例，如圖432所示。豐田卡羅拉1.6L GL轎車是電控單缸獨立點火方式，每個氣缸由單獨的1個點火線圈點火，各個次級繞組末端與各缸的火花塞連接，次級繞組中產生的高壓電通過火花塞的中央電極到達搭鐵電極。
電控點火係統工作原理是：ECM首先接收到曲軸位置傳感器的轉速信號和凸輪軸位置傳感器的1缸上止點位置信號，結合冷卻液溫度傳感器、空氣流量計、節氣門位置傳感器信號，再依據ECM係統內儲存的點火脈譜圖，按發動機的工作順序在適當的時刻輸出點火控製信號IGT。各缸點火控製器接收到IGT信號後，切斷點火線圈初級繞組的電流，線圈產生高壓電傳送到火花塞，使火花塞跳火產生高壓電火花，點火成功。同時，點火控製器將相應的點火反饋信號IGF傳輸到ECM，電腦根據接收到的IGF信號確認此氣缸點火控製器工作正常。如果點火不成功，發動機缺火次數超過了閾值並有可能導致排放控製係統性能下降時，ECM將亮起故障燈（MIL）並設置故障代碼（DTC）。繼電器 Relay連接器 Junction connector電容濾波器 Noise filter
點火線圈總成 Ignition coil assembly發動機控製單元 ECM
圖432豐田卡羅拉點火係統
Fig. 432Toyota Corolla ignition system
一、 獨立點火係統檢修
獨立點火係統檢修以邁騰B7\/1.8T發動機為例，電路如圖433所示。
圖433邁騰B7點火係統
Fig. 433Ignition system of Magotan B7
圖434獨立點火線圈的跳火試驗
Fig. 434Spark over test
1 點火線圈電路分析
1#：為12 V電源線，來自J271,經SB10；
3#：為點火控製線；